5.1. Устойчивость объекта к воздействию ударной волны ядерного взрыва и светового излучения.

Ударная волна ядерного взрыва характеризуется сложным комплексом нагрузок (избыточное давление, скоростной напор,162 давление отражения). Устойчивость зданий, сооружений, устройств объекта к воздействию ударной волны принято характе­ризовать величиной выдерживаемого избыточного давления во фронте ударной волны ∆Рф.

В зависимости от величины. ∆Рф сооружения объекта полу­чают различные по характеру разрушения: полные, сильные, сред­ние, слабые (табл. 9.1).

I Для того чтобы оценить сопротивляемость сооружения дей­ствию ударной волны, необходимо знать предел его устойчивос­ти — максимальное избыточное давление во фронте ударной вол­ны, при котором функционирование данного сооружения не прекращается, либо оно возобновляется в возможно короткие сроки. За предел устойчивости сооружений принимается нижняя грани­ца ∆Рф для средних разрушений (рис. 9.1). Из табл. 9.1 следует, что предел устойчивости железнодорожного пути равен 1,5 кгс/см²| а многоэтажного кирпичного здания —0,1 кгс/см². Таким обра­зом, различные сооружения объекта имеют различный предел устойчивости. Предел устойчивости объекта в целом определяет­ся минимальным пределом устойчивости сооружений из числа тех, от которых зависит производственный (перевозочный) про­цесс.

Учитывая, что обеспечить абсолютную устойчивость объекта к воздействию ударной волны невозможно, необходимо устано­вить целесообразный предел его устойчивости. Если, например, из сорока сооружений объекта, оказывающих непосредственное влияние на его производственный (перевозочный) процесс, 35 сооружений имеют предел устойчивости 0,25 кгс/см² и выше, а остальные менее этой величины, то целесообразным пределом устойчивости объекта в целом будет 0,25 кгс/см². В этом случае мероприятия по повышению устойчивости объекта не потребуют слишком больших капитальных вложений и могут считаться оправданными и реальными.

Предел устойчивости объекта, до которого следует поднять устойчивость всех его сооружений, обычно задается министерст­вом (ведомством).

Устойчивость объекта к воздействию ударной волны оцени­вают в следующей последовательности.

1.Составляют прочностную характеристику всех зданий и со­оружений объекта и с помощью табл. 9.1 отрабатывают график их уязвимости (рис. 9.2). Учитывают конструкцию, материал, высоту сооружения, этажность здания, способ крепления обору­дования и др. В случае отсутствия данных в табл. 9.1 или других справочниках избыточные давления, вызывающие различные сте­пени его разрушения, определяют расчетами с учетом специфики сооружений. Для объекта, имеющего большое количество зданий и сооружений, устойчивость которых колеблется в больших пре­делах, целесообразно составить несколько графиков, включая каждый сооружения с примерно одинаковой устойчивостью к воз­действию ударной волны.

2. Определяют здания и сооружения объекта, от бесперебойной работы которых зависит производственный процесс, на объекте железнодорожного транспорта — те сооружения, без которых невозможно обеспечить движение поездов или переработку, обслуживание поездов на станциях. Учитывают роль и значение каждого здания и сооружения в выпуске продукции военного времени (в пропуске поездов). Почти на каждом объекте имеются главные, второстепенные и вспомогательные элементы. Без некоторых второстепенных вспомогательных элементов производственный (перевозочный) процесс военного времени может продолжаться.

3. По графику уязвимости определяют предел устойчивости каждого здания и сооружения. Выявляют здания и сооружения, предел устойчивости которых меньше заданного для данного объекта.

4. Разрабатывают мероприятия, направленные на повышение устойчивости тех сооружений, предел устойчивости которых меньше заданного.

Критерием устойчивости объекта к воздействию светового из­лучения является световой импульс, при котором происходит вос­пламенение зданий и сооружений и возникновение пожаров.

Различные материалы обладают неодинаковой устойчивостью к воздействию светового излучения. Возникновение пожаров на объекте зависит прежде всего от того, из каких строительных материалов возведены здания и сооружения.

Все строительные материалы по возгоранию делятся на три группы:

несгораемые — под воздействием огня или высокой температу­ры не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются;

трудносгораемые — под воздействием огня или высокой темпе­ратуры с трудом воспламеняются, тлеют или обугливаются и про­должают гореть или тлеть только при наличии источников огня;

сгораемые — под воздействием огня или высокой температуры воспламеняются и продолжают гореть после удаления источни­ка огня.

Повышение устойчивости объекта к воздействию светового излучения сводится в конечном счете к замене легковоспламе­няющихся материалов материалами, воспламеняющимися при бо­лее высоком световом импульсе, повышению их теплостойкости. Обеспечить абсолютную теплостойкость зданий и сооружений не­возможно. Поэтому следует стремиться увеличить теплостойкость сгораемых материалов, имеющихся в здании до какого-то рацио­нального предела. Этим пределом является величина светового им­пульса на таком расстоянии от центра ядерного взрыва, на кото­ром избыточное давление во фронте ударной волны равно пределу устойчивости данного здания (сооружения) по ударной волне. Иными словами, теплостойкость здания (сооружения) должна быть согласована с его ударостойкостью, т. е. чтобы здания и сооружения были теплостойкими на тех расстояниях, на которых под действием ударной волны они сохраняются и продолжают функционировать, либо на их восстановление потребовалось бы минимальное время. Нецелесообразно, например, повышать устой­чивость здания (сооружения) к воздействию светового излучения, если оно находится на таком расстоянии от центра взрыва, где под действием ударной волны происходит его полное или сильное разрушение. Наоборот, повышение теплостойкости элементов зда­ния (сооружения) будет вполне оправданным, если оно удалено от центра взрыва на расстояние, где оно полностью сохраняется, либо получает слабое разрушение.

Для оценки устойчивости объекта к воздействию светового излучения используют существующую зависимость максимальных величин световых импульсов и соответствующих им избыточных давлений во фронте ударной волны:

Избыточное давление во фронте ударной волны ∆Рф, кгс/см 0,05; 0,1; 0,2; 0,3;0,4;0,5; 0,7

Световой импульс, кал/см: 2; 4; 10; 40 ; 90; 140; 170; 330.

Примечание. Приведенные величины световых импульсов соответствуют условиям, наиболее способствующим образованию очагов воспламенения (взрыв воздушный, ясная безоблачная погода).

Оценку проводят в следующей последовательности.

1. Выявляют здания и сооружения объекта, имеющие сгорае­мые материалы, и по табл.9.2 определяют их теплостойкость, т.е. величину светового импульса, вызывающего воспламенение.

2.Найденную величину светового импульса в зависимости от заданного АР$ сравнивают с теплостойкостью и выявляют те здания и сооружения, теплостойкость которых меньше дей­ствующего на них светового импульса.

3.Намечают мероприятия, направленные на повышение устой­чивости к световому излучению каждого здания и сооружения.

В силу того, что обеспечить абсолютную устойчивость к воз­действию светового излучения невозможно, на объектах могут возникнуть пожары. Это тем более справедливо для объектов железнодорожного транспорта, где всегда имеются деревянные детали вагонов, а также платформы, на которых, кроме того, могут оказаться грузы из сгораемых материалов. Поэтому наряду с рассмотренной выше оценкой устойчивости объекта к воздействию светового излучения, должна быть решена и другая задача: прогнозирование возможной пожарной обстановки на объекте, что необходимо для определения сил и средств, потребных для борьбы с пожаром, и разработки мероприятий пожарной профи­лактики.

При прогнозировании пожарной обстановки на объекте учи­тывают следующие факторы: огнестойкость зданий; пожароопасность производства; плотность застройки объекта; степень разру­шения зданий и сооружений ударной волной. ,

По огнестойкости здания и сооружения делятся на пять сте­пеней. К I и II степеням огнестойкости относят здания, построен­ные из несгораемых материалов (I степень отличается повышен­ной сопротивляемостью конструкций воздействию огня), к III сте­пени — здания с каменными стенами и деревянными оштукату­ренными перекрытиями, к IV степени — деревянные оштукату­ренные, к V степени — деревянные неоштукатуренные здания. По пожароопасность предприятия делятся на шесть катего­рий: категория А — нефтеперерабатывающие и химические пред­приятия; склады жидкого топлива, цехи искусственного волокна и др.; категория Б — цехи обработки синтетического каучука, промывочно-пропарочные станции цистерн, цехи приготовления и транспортировки угольной пыли и древесной муки, склады кино­пленки и др.; категория В—лесопильные и деревообрабатывающие предприятия, текстильные производства, вагонные депо, откры­тые склады масла, масляное хозяйство электростанций и др.; кате­гория Г — металлургические производства, предприятия горячей обработки металлов, термические цехи, котельные; категория Д — предприятия, обеспечивающие переработку и хранение несгорае­мых 'материалов; категория Е — взрывоопасные производства. Плотность застройки объекта определяют в процентах как отношение застроенной площади к общей площади объекта. Чем выше плотность застройки объекта, тем благоприятнее условия для распространения пожара, о чем свидетельствуют следую­щие данные:

Расстояние между зданиями, м : 5 10 15 20 30 40 50 70 90

Вероятность распространения пожара, % : 100 87 65 47 27 23 9 3 2 0

Плотность застройки железнодорожных станций, как правило, не велика. Однако наличие на станции большого количества вагонов существенно увеличивает опасность распространения ог­ня. Поэтому на военное время для каждой станции должны быть установлены предельные нормы общего наличия подвижного состава, в том числе вагонов с опасными грузами.

Пожары возможны только в сохранившихся зданиях и соору­жениях, получивших слабые или средние разрушения. Если же они полностью разрушены, то в завалах возможно образование только отдельных очагов тления и горения сгораемых материа­лов, к которым имеется доступ воздуха. Поэтому ориентировочно можно считать, что пожары могут возникать на тех расстояниях от центра взрыва, на которых величина избыточного давления во фронте ударной волны находится в пределах: для зданий I, II и III степеней огнестойкости от 0,3 до 0,5 кгс/см², а для зданий IV и V ступеней — до 0,2 кгс/см².

Прогнозирование пожарной обстановки на объекте с учетом рассмотренных факторов ведут в такой последовательности.

1. Устанавливают степень огнестойкости зданий и сооруже­ний и категорию пожароопасности производства.

2. С учетом ожидаемой мощности ядерного взрыва и вероят­ного удаления зданий и сооружений от его центра определяют величину избыточного давления во фронте ударной волны и по ней — степень разрушения каждого здания и сооружения. Иногда величина избыточного давления или степень разрушения зда­ний и сооружений задается вышестоящим органом.

3. Для неразрушаемых зданий и сооружений, а также тех, ко­торые получают слабые и средние разрушения, определяют ве­роятность их загорания, при этом учитывают огнестойкость, пожароопасность размещенного в них производства и величину цветового импульса на данном расстоянии от центра взрыва.

С учетом плотности застройки объекта выявляют вероят­ность распространения огня и устанавливают пожарную обстанов­ку на различное время после взрыва.

4. Намечают пожарно-профилактические мероприятия.

Определяют потребность сил и средств для тушения пожа­ров с учетом того, что пожарное отделение на автоцистерне спо­собно вести борьбу с пожаром на фронте до 50 м.

Таблица 1. Избыточное давление ударной волны, вызывающее разрушения зданий и основных сооружений, железных дорог

Здания, сооружения и устройства	Разрушение
	Слабое	Среднее	Сильное
Железнодорожный путь	1-1,5	1,5-3	3—5
Мосты с металлическими пролетными строениями длиной: до 45 м
	0,5-1	1-2	2—2,5 _
100 м и более	0,4-0,6	0,6 — I	1 — 1,5 -
Мосты железобетонные с пролетным строением длиной 20 — 25 м	0,5—1	1-2	2—3
Мосты деревянные низкопроводные	0,2—0,5	0,5—0,8	0,8—1
Здания с металлическим каркасом	0,1—0,3	0,3—0,4	0,4—0,6
Здания кирпичные: малоэтажные	0,1-0,15'	0,15-0,25	0,2-0,35
многоэтажные	–0,08-0,1	0.1-0.2
Здания деревянные	0,06—0,08	0,08—0,12	0,12—0,2
Подстанции (трансформаторные, тяговые, водонапорные башни)	0,1—0,3	0,3—0,6	0,6—0,7
Воздушные линии связи, контактная сеть	0,2—0,5	0,5—0,7	0,7-1,2
Подземные кабельные линии	2—3	3—6	6—10
Подземные линии водопровода, канализации, газопровода	4-6	6—10	10—15
Шоссейные дороги с твердым покрытием	1,2—3	3—10	10—20
Станочное оборудование депо	0,10—2	0,2-0,6	0,6—0,7
Кузнечно-црессовое оборудование	0,5-1	1-1,5	1,5—2
Вагоны, платформы, цистерны	0,2—0,4	0,4-0,6	0,6-0,9
ЛОКОМОТИВЫ	0,5—0,7	0,7-1	1 — 1,5
Автомобили:
грузовые	0,2—0,4	0,4-0,5	0,5—0,6
легковые	0,1—0,2	0,2-0,45	0,45-,65

Та блица 2- Теплостойкость материалов

	Световой импульс1, кал/см-,
Материалы	вызывающий
	воспламенение,	устойчивое
	обугливание	горение
Доски сухие неокрашенные	12—16	40-50
окрашенные:
в белый цвет	40—45	100— 150
в черный	6—10	20—30
Кровля мягкая (толь, рубероид) Резина автомобильная	14—20 6—10	25—40 15—20
Бумага белая в пачках	8—10	15—18
Брезент палаточный	10—12	. 15—20
окрашенный в белый цвет	40	60
темная	6—10	14—16
Хвоя, опавшие листья, стружки	10—14	—
Виниловый пластик	16—27	—

Первое число для ядерного взрыва мощностью 50—100 кг, второе — для взрыва мощностью 1 Мг и более.

Примечание. Данные приведены для подвижного состава, расположенного боковой стороной к центру взрыва. При расположении к центру взрыва торцовой его стороной подвижной состав выдерживает избыточное давление в 1,5—2 раза больше.