Спросить
Войти
УДК 355.58.001
ПОДХОД К ОБОСНОВАНИЮ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ЗАЩИТЕ ОСНОВНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ФОНДОВ ОБЪЕКТОВ ЭКОНОМИКИ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ НА НИХ ОБЫЧНЫХ СРЕДСТВ ПОРАЖЕНИЯ
К.В. Туryгиов
кандидат технических наук
доцент, профессор кафедры устойчивости экономики и систем жизнеобеспечения Академия гражданской защиты МЧС России Адрес: 141435, Московская обл., г.о. Химки, мкр. Новогорск
E-mail: k.tugushovQamchs.ru
Д.Ф. Лавриненко
кандидат экономических наук
заместитель начальника кафедры
аварийно-спасательных работ
Академия гражданской защиты МЧС России
Адрес: 141435, Московская обл., г.о. Химки,
мкр. Новогорск
E-mail: d.lavrinenkoQamchs.ru
Е.В. Иванов
кандидат технических наук
адъюнкт научно-исследовательского центра
Академия гражданской защиты МЧС России
Адрес: 141435, Московская обл., г.о. Химки,
мкр. Новогорск
E-mail: е.ivanovQamchs.ru
A.A. Глушаченков
доктор исторических наук, доцент заведующий кафедрой (педагогики и психологии) Академия гражданской защиты МЧС России Адрес: 141435, Московская обл., г.о. Химки, мкр. Новогорск
E-mail: а.glushachenkovQamchs.ru
Аннотация. В статье рассматривается вопрос о выборе способов защиты основных производственных фондов от поражающих факторов обычных средств поражения. Авторами предлагается подход, основывающийся на оценке значений показателя защищенности. Применение показателя защищенности позволяет осуществлять обоснованный выбор способов защиты объектов основных производственных фондов для конкретного объекта экономики с учетом финансовых затрат на проведение мероприятий защиты. Приводится пример обоснования способа защиты конкретного объекта от воздействия воздушной ударной волны. Ключевые слова: объект экономики, основные производственные фонды, обычные средства поражения, воздушная ударная волна, мероприятия по защите, эффективность, показатель защищенности, система бронированных блоков.
Цитирование: Тугушов К.В., Иванов Е.В., Лавриненко Д.Ф., Глушаченков A.A. Подход к обоснованию мероприятий по защите основных производственных фондов объектов экономики при воздействии на них обычных средств поражения // Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. 2019. № 3 (42). С. 21-29.
В современных условиях при возникновении военных конфликтов центральной задачей является подрыв военно-экономического потенциала воюющих сторон. Основными целями поражения при военных конфликтах являются крупные административные и промышленные центры, объекты, имеющие важное оборонное, экономическое, политическое значение, потенциально опасные объекты[1].
Одной из важнейших задач, стоящих перед органами исполнительной власти всех уровней, а также руководством организаций и объектов, является разработка и выполнение мероприятий по защите населения и территорий, объектов экономики, их основных производственных фондов (далее - ОПФ) от
воздействия поражающих факторов обычных средств поражения (далее - ОСП) в условиях военных конфликтов. При этом необходимым является осуществление организационных и инженерно-технических мероприятий, направленных на снижение степени повреждения или вывода из строя в этих условиях ОПФ объектов экономики. Для выполнения этой задачи необходимо заблаговременное проведение в мирное время целого комплекса соответствующих мероприятий по повышению устойчивости функционирования организаций, включающего выбор и обоснование перечня и объема мероприятий по защите ОПФ объектов экономики при воздействии на них ОСП [2].
Однако в настоящее время в недостаточной степени проработан вопрос обоснованного выбора организационных и инженерно-технических мероприятий по гражданской обороне, что делает актуальной проблему оценки эффективности проведения мероприятий по защите ОПФ объектов экономики при воздействии на них ОСП.
В настоящей статье предложен подход к обоснованию мероприятий по защите ОПФ объектов экономики при воздействии на них поражающих факторов ОСП. Постановка задачи.
Для обоснования выбора способов и средств защиты ОПФ различных объектов экономики необходимо провести оценку существующих в настоящее время перспективных организационных и инженерно-технических решений. Основные мероприятия и способы защиты ОПФ от поражающих факторов современных средств поражения можно разделить на несколько групп [3]:
в области проектирования и строительства производственных зданий, систем коммунально-энергетического снабжения, ввода в эксплуатацию технологического оборудования;
первичная защита элементов производственных фондов и оборудования;
защита зданий и сооружений на территории объекта;
защита технологического оборудования, используемого в производстве.
Организационные мероприятия предусматривают планирование действий руководящего, командно-начальствующего состава, органов управления гражданской обороной, служб и формирований по защите рабочих и служащих предприятий, по защите элементов конструкций зданий и сооружений, а также технологического оборудования, по восстановлению производства.
Инженерно-технические мероприятия осуществляются преимущественно заблаговременно и обычно включают комплекс работ, обеспечивающих повышение физической устойчивости производственных зданий и сооружений, оборудования, коммунально-энергетических систем к воздействию поражающих факторов источников чрезвычайных ситуаций.
К числу основных мероприятий, повышающих физическую устойчивость и механическую прочность зданий, сооружений и их конструкций, а также защиту технологического оборудования, в настоящее время относятся.
В настоящее время не все способы защиты ОПФ объектов от воздействия ВУВ ОСП отвечают современным требованиям. В первую очередь, это касается применения старых материалов и устаревших громоздких конструкций. Во-вторых, ограничение финансовых средств не позволяет в полной мере применить новые технологические решения по защите оборудования, зданий и сооружений.
В связи с этим требуется разработка и научное обоснование перспективных способов и технических средств для организации и проведения защиты ОПФ от воздействия ОСП, что невозможно без выработки единого подхода к оценке эффективности проводимых мероприятий.
В качестве допущения принимается, что в ходе военного конфликта оружие массового поражения не применяется. Вывод из строя
объектов экономики будет осуществляться не сплошным поражением по площади, а уничтожением их критических элементов, размеры которых гораздо меньше самих объектов [4].
К поражающим факторам ОСП относятся: ударное воздействие боеприпаса на преграду за счет его кинетической энергии; сейсмо-взрывная волна в грунте (волна сжатия); воздушная ударная волна взрыва и токсическое действие продуктов взрыва [5].
В статье рассматривается действие ВУВ, как поражающего фактора, вносящего значительный вклад в разрушение объектов воздействия.
Решение. Для обоснования применения тех или иных средств повышения защищенности ОПФ от воздействия ОСП возможно применение методики оценки показателя защищенности при применении перспективных инженерно-технических разработок для защиты от ВУВ и осколков при взрыве боеприпасов ОСП, изложенной в работе [3].
Рассматриваемая в [3] методика базируется на энергетических методах, с помощью которых оцениваются механизмы квазистатического приложения нагрузки (по значениям приведенного давления - <Р>) и импульсной
нагрузки (по значениям приведенного импульса - <о>).
По рассчитанным для каждого конструктивного элемента значениям приведенных давления и импульса (формулы для нахождения значений приведены в [3]) строится точка на <Р>, <Д>-диаграмме (рисунок 1) и на основании ее положения относительно гиперболической кривой делают вывод о состоянии конструктивного элемента, подвергшегося ударно-волновой нагрузке [6].
Рисунок 1 - <Р>, <г>-диаграмма с точкой, характеризующей состояние элемента
Оценка последствий воздействия на объект ВУВ на основании значений показателя защищенности включает в себя выполнение ряда последовательных этапов, подробное рассмотрение которых приводится в [6, 7, 8] и может быть представлена в виде схемы (рисунок 2).
Рисунок 2 Схема оценки состояния объекта, подвергшегося воздействию ударной волны
На основе предлагаемой методологии в качестве примера повышения защищенности ОПФ объектов экономики от поражающих факторов ОСП рассмотрим эффективность
использования разрушаемых преград как мероприятия по защите ОПФ от воздействия ВУВ.
Пример. В качестве примера для рассмотрения реализации алх&оритма рассмотрим воздействие на блочную комплектную трансформаторную подстанцию полной заводской готовности в железобетонной оболочке 35/10/0,4 (схема представлена на рисунке 3)
ВУВ от взрыва боенрипаса со взрывчатым веществом более 80 кг (расстояние от объекта до эпицентра взрыва 20 м). В таблице 1 представлены характеристики трансформаторной подстанции.
Рисунок 3 Схема трансформаторной подстанции общий вид
Таблица 1 Характеристики конструктивных элементов трансформаторной подстанции
Наименование объекта Размеры Характеристики конструкции
Длина, м Ширина, м Высота, м Материал и толщина Модуль упругости, МПа Предел текучести, МПа Предел прочности, МПа
Конструкция подстанции 0,7 0 2,9 Ж/б плиты 100 мм 0,08 • 105 10 7,23
Степа фронтальная 0,7 0,1 2,9 Ж/б плиты 100 мм 0,08 • 105 10 7,23
Степа боковая 2 • 3 (0) 0,1 2,9 10 7,23
Перекрытия 0,7 0,18 3 10 7,23
Плиты тыльные мал. 0,42 0,1 2,9 10 7,23
Двери 1,95 0,002 2,15 Стальной лист 2,07 • 105 228 Характеристики для стен (плиты): Для 1-й плиты - Фг = 0,33; Фр = 0,17; Н = 0,1 м; оу = 10МПа; р = 1100 кг/м3; X = 1,38 м; Е = 8 • 103 МПа.
Для 2-й плиты - Фг = 0,3 Фр = 0,16; Н = 0,1 м; оу = 10МПа; р = 1100 кг/м3; X = 0,21 м; Е = 8 • 103 МПа.
Для 3-й плиты - Фг = 0,33 Фр = 0,17; Н = 0,1 м; оу = 10МПа; р = 1100 кг/м3; X = 1,38 м; Е = 8 • 103 МПа.
Характеристики для перекрытий (балка,
где: <Р> - безразмерное (приведенное) давление воздушной ударной волны;
пульс воздушной ударной волны; Р
Па; Па • с;
X - половина короткого пролета плиты, м;
оу - предел текучести, напряжение, Па; р - плотность материала ленты, кг/м3; А - площадь поперечного сечения балки, м2;
работающая на изгиб):
Фр = 23,1 Фг = 0,86; Ь = 3 м; Ь = 6,7 м; г = 2,5• 10-3 м3; Оу = 10МПа; Е = 8• 103 МПа; I = 4,58 • 10-5 м4; р = 1100 кг/м 3; А = 0,67м2.
Характеристики для дверей (гибкая лента):
Ь = 1,95 м; Е = 8• 103 МПа; р = 7000 кг/м3; А = 0,0022 м2; оу = 228 МПа; Ь = 2,15 м.
Формулы для нахождения значений показателя защищенности конструктивных элементов представлены в таблице 2.
г — модуль пластического сопротивле-3
Фг, Фр - безразмерные коэффициенты для плит.
а^ ар - безразмерные коэффициенты для колонн;
Фг, Фр - безразмерные коэффициенты для балок.
Результаты расчета значений показателя защищенности для конструктивных элементов, составляющих трансформаторную подстанцию, представлены в таблице 3.
Расстояние, (м) Значения показателя защищенности
плита 1 плита 2 плита 3 двери потолочное перекрытие
Для боеприпаса с взрывчатым веществом более 80 кг
Таблица 2 - Формулы расчета значений показателя защищенности
Элемент Формулы расчета
Плита ^ < % >тах • < Р >тах < ^ >тах • < Р >тах Фг • Фр • • Н • у/~Р = г-^Е Р •Х2 = ¡•р •Х2 Фi•tTy Фр •а у •к2
Колонна , < г > тах- < Р > тах < г > тах- < Р > тах см •ар • Е0,5 • 11,5 • л/т • Ь • оу Ы - — ▼ гЛ^^Ё Р•А^Ь2 Р •г • А2 • Н
Балка Ы < г >тах • < Р >тах < ^ >тах • < Р >тах •Фг • Фр • г2 •О2 • л/р •А г^^ЬЁ . Р •ЬЬ2 Р 52 •Ь2 •/!•Е •^•А Фр ау
Лента ! < ^ >тах • < Р >тах < ^ >тах • < Р >тах •<Оу • А • Р 1 Ы = г^Е1/2 Р•ЬЬ^Е1/2 = ] . Р . Ъ2 ■ Е ■ Г Р1/2^у •А Оу/2 •А
Таблица 3 - Значения показателей защищенности для элементов трансформаторной подстанции
Из найденных значений показателей защищенности для элементов трансформаторной подстанции можно сделать вывод о разрушении одной из стен - фронтально расположенной к эпицентру взрыва, что в конечном итоге приведет к разрушению подстанции в целом. Следовательно, необходимо рассмотреть применение таких мероприятий, которые позволят увеличить защищенность данного элемента до требуемого уровня.
Одним из перспективных направлений защиты ОПФ объектов экономики от ОСП является использование в качестве разрушаемых
преград систем бронированных блоков. В частности, в настоящее время разработаны образцы таких блоков «Зубр»: БЗК С-200, БЗК Р-200.2, Р-200.3. Бронированные блоки предназначены для быстрой сборки защитных конструкций любой сложности. Из них можно построить бронестены и защитные укрытия, которые позволят защитить здания и технологическое оборудование от ВУВ и осколков при взрыве боеприпасов ОСП. Внешний вид блоков и конструкций, сформированных из них, представлены на рисунке 4.
Рисунок 4 - Внешний вид бронированных блоков
При выборе предлагаемого способа защиты необходимо провести оценку воздействия ВУВ на объект учетом использования представленных бронированных блоков и показать их эффективность.
Для оценки показателя защищенности зданий и сооружений с использованием бронированных блоков (БЗК Зубр С-200) примем следующие характеристики блока БЗК С-200: материал основы - сталь толщиной 2 мм.
В качестве материалов заполнения внутренней полости блоков рассмотрим ультравысокопрочный бетон (случай 1)
и песок (случай 2). Толщина заливки для обоих случаев составит 200 мм. При этом стоимость 1 м3 материала наполнителя составляет: для 1-го случая - 600 руб., для 2-го случая -105 руб. [9].
Рассчитаем эффективный радиус заряда (необходим для дальнейших расчетов) при плотности тринитротолуола (далее - ТНТ) -1,663 г/см3 и массой ТНТ в 66,5 кг. Он составит 21 см.
Пользуясь графиком на рисунке 5, рассчитаем степень ослабления избыточного давления ВУВ.
Рисунок 5 - Зависимость (АР/АРо)от {рк/Ко) [9]
Для 1-го случая: к=20 см; р=2,5 г/см3.
Откуда величина рк/Ко будет составлять -/3
Для 2-го случая: к=20 см; р=1,6 г/см3.
Откуда величина рк/Ко будет составлять -/3
Значения АР/АРо составят: для 1-го случая 0,02, для 2-го случая 0,05.
Таким образом, при выставлении разрушаемой преграды из блоков БЗК С-200 перед объектом, ожидаемая величина ослабления давления ВУВ составит для 1-го случая ^ 50, для 2-го « 20.
Принимая, что закон подобия справедлив и при расчете импульса получим те же значения величин ослабления.
Значение показателя защищенности увеличится пропорционально снижению значений импульса и избыточного давления
АР/АРо • %/%о&
где ко - значение показателя защищенности при начальных значениях параметров воздушной ударной волны;
к - значение показателя защищенности при сниженных значениях параметров воздушной ударной волны;
АР, г - значение избыточного давления, импульса перед преградой;
АРо, го - значение избыточного давления, импульса за разрушаемой преградой. Для 1-го случая
АР/АР0 • ¡/&10 0,02 • 0,02
=> 10000. (2)
Для 2-го случая ко
— 280 (я)
АР/АРо • г/г0 0,05 • 0,05 . 1 ;
Для обоих случаев разрушаемые преграды из блоков БЗК С-200 приведут к существенному уменьшению значений параметров ВУВ и возрастанию уровня защищенности рассматриваемого объекта. Однако по стоимости выполнения мероприятий затраты будут отличаться в несколько раз, исходя из чего можно сделать вывод о том, что при применении в качестве мероприятия защиты разрушаемой преграды в ряде случаев необходимо опираться на возможность использования местных, сравнительно дешевых материалов.
Заключение. Таким образом можно предположить, что предлагаемый способ защиты, заключающийся в построении разрушаемых преград будет весьма эффективен, особенно при учете дефицита времени на проведение инженерно-техни чееких мероприятий по гражданской обороне. Существенным препятствием на пути использования для защиты объектов от разрушающих) действия ВУВ быстровозводимых преград является действие вторичных осколков. Указанная проблема требует отдельной проработки.
При разработке рекомендаций по детализации состава мероприятий по защите ОПФ объектов экономики от ОСП необходимо использовать разработанную в [3] методику обоснования перечня и состава мероприятий по защите ОПФ объектов экономики при воздействии на них ОСП и полученные по ней научные результаты с целью научного обоснования предлагаемого уточненного состава мероприятий для конкретных объектов различных отраслей экономики.
APPROACH TO THE SUBSTANTIATION OF MEASURES TO PROTECT BASIC PRODUCTION FUNDS OF ECONOMIC OBJECTS UNDER THE INFLUENCE OF
ORDINARY USE OF MEASURES
Konstantin TUGUSHOV
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor Professor of the Department of Sustainability of the Economy and Life Support Systems Civil Defence Academy EMERCOM of Russia Address: 141435, Moscow Region, Khimki, md. Novogorsk
E-mail: k.tugushovQamchs.ru
Evgeny IVANOV
Candidate of Technical Sciences
Adjunct Research Center
Civil Defence Academy EMERCOM of Russia
Address: 141435, Moscow Region, Khimki,
md. Novogorsk
E-mail: e.ivanovQamchs.ru
Dmitriy LAVRINENKO
Candidate of Economic Sciences Deputy Head of Department rescue work
Civil Defence Academy EMERCOM of Russia Address: 141435, Moscow Region, Khimki, md. Novogorsk
E-mail: d.lavrinenkoQamchs.ru
Alexey GLUSHACHENKOV
Doctor of Historical Sciences, Associate Professor Head of the department (pedagogy and psychology) Civil Defence Academy EMERCOM of Russia Address: 141435, Moscow Region, Khimki, md. Novogorsk
E-mail: a.glushachenkovQamchs.ru
Abstract. The article has a question about the choice of fixed assets. The authors propose an approach based on the assessment of the values of the security indicator. The use of the security indicator allows you to make an informed choice of ways to protect objects. An example of a justified method of protecting an object from the effects of an air shock wave is given. Keywords:economic object, fixed assets, conventional means of destruction, air shock wave, protective measures, efficiency, security indicator, system of armored units.
Citation: Tugushov K.V., Ivanov E.V., Lavrinenko D.F., Glushachenkov A.A. Approach to the justification of measures for the protection of fixed assets of economic objects when exposed to conventional means of destruction // Scientific and educational problems of civil protection. 2019. No. 3 (42). pp. 21-29.
References
