Разработка модели защитного барьера для снижения взрывной нагрузки от ударной волны на здания и сооружения


Аннотация:

Предложен способ уменьшения величины взрывной нагрузки на здания и сооружения от падающей ударной волны при реализации сценариев аварийных взрывов на объектах нефтегазовой отрасли путем создания защитного барьера. Установлено, что наибольшей эффективностью в снижении ударной нагрузки обладают газопроницаемые преграды или экраны. При прохождении ударной волны через слои газопроницаемого экрана уменьшается давление на ее фронте и происходит изменение профиля волны. Такие защитные экраны должны быть расположены по пути действия ударной волны в непосредственной близости от источника взрыва. Показано, что многослойные экраны из стальных листов в комбинации со слоем пористого материала обладают наилучшими диссипирующими свойствами. Применением нескольких защитных экранов можно варьировать параметры падающей ударной волны, оказывающей воздействие на здания и сооружения.

Разработана конфигурация модели устройства по снижению интенсивности падающей ударной волны при взрывах топливно-воздушных смесей на опасных производственных объектах в виде комбинированного гасителя — аттенюатора ударной волны взрыва. Главная функция аттенюатора — снижение взрывной нагрузки за счет поглощения им энергии ударной волны. Модель устройства представляет собой защитный барьер, расположенный между источником взрыва и защищаемым объектом, который служит препятствием на пути действия ударной волны и помогает рассеивать ее энергию.

С помощью численного моделирования, благодаря которому удалось оценить эффективность разработанной конструкции аттенюатора, взрывная нагрузка, оказываемая на здание операторной, при реализации сценария аварийного взрыва снизится с 40 до 2 кПа. Таким образом, мера защиты в виде аттенюатора позволяет максимально снизить величину взрывной нагрузки на здания и сооружения.


Подпишитесь чтобы читать статьи полностью

Год за

16 848 р.

Подписаться
Подписка - это:
  • Возможность читать полные тексты статей за последние 3 года (недоступны без подписки)
  • Свежий номер до его печатного издания
  • Удобное чтение с любого типа устройств (Компьютеры, планшеты, смартфоны)
Список литературы:
  1. Гельфанд Б.Е., Сильников М.В. Фугасные эффекты взрывов. — СПб: ООО «Издательство «Полигон», 2002. — 272 с.
  2. Турыгина И.А. Численное моделирование взаимодействия ударных волн с проницаемыми преградами: дис. … канд. физ.-мат. наук. — Н. Новгород, 2016. — 131 с.
  3. Селиванов В.В., Кобылкин И.Ф., Новиков С.А. Взрывные технологии: учеб. для вузов. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. — 519 с.
  4. Нестеренко В.Ф. Импульсное нагружение гетерогенных материалов. — Новосибирск: Наука. Сибирское отделение, 1992. — 200 с.
  5. Киселев С.П. Структура ударных волн сжатия в пористых упругопластических материалах// ПМТФ. — 1998. — Т. 39. — № 6. — С. 27–32.
  6. Губайдуллин А.А., Дудко Д.Н., Урманчеев С.Ф. Воздействие воздушных ударных волн на преграды, покрытые пористым слоем// Вычислительные технологии. — 2001. — Т. 6. — № 3. — С. 7–20.
  7. Невская Е.Е. Повышение устойчивости зданий и сооружений при взрывах топливно-воздушных смесей на объектах нефтегазовой отрасли: дис. … канд. техн. наук. — М.: РГУ (НИУ) нефти и газа им. И.М. Губкина, 2018. — 122 с.
  8. Ландау Л.Д. Об ударных волнах на далеких расстояниях от места их возникновения// Прикладная математика и механика. — 1945. — T. 9. — № 4. — C. 286–292.
  9. Ландау Л.Д. Механика сплошных сред: гидродинамика и теория упругости. — М.–Л.: ОГИЗ: Гос. изд-во техн.-теорет. лит., 1944. — 624 с.
  10. Lighthill M.J. Viscosity effects in sound waves of finite amplitude// Surveys in Mechanics. — Cambridge: Cambridge University Press, 1956. — P. 250–351.
  11. Султанов А.Ш. К акустической теории взаимодействия ударной волны с пористой средой: автореф. дис. ... канд. физ.-мат. наук. — Уфа, 2007. — 26 с.
  12. McKenzie J.F., Westphal K.O. Interaction of linear waves with oblique shock waves// Physics of Fluids. — 1968. —Vol. 11. — P. 2350–2362.
  13. Наугольных К.А. О переходе ударной волны в акустическую// Акустический журнал. — 1972. — T. 18. — № 4. — C. 579–583.
  14. Пат. 154807 Рос. Федерация. F01N 1/24 (2006.01). Комбинированный глушитель шума энергетических установок/ С.Г. Смирнов, А.С. Терехин, Е.Е. Невская, Н.С. Нестеров; заявл. 14.05.2015; опубл. 10.09.2015, Бюл. № 25.
  15. Gebbeken N., Döge T. Explosion protection: architectural design, urban planning and landscape planning// International Journal of Protective Structures. — 2010. — 1 (1). — P. 1–21.
  16. API Recommended practice 752. Management of Hazards Associated with Location of Process Plant Permanent Buildings. — Washington, 2009. — 40 p.

Журнал входит в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней кандидата и доктора наук, сформированный ВАК Минобрнауки России. Публикуются статьи по следующим отраслям и группам научных специальностей: 01.04.00 — физика; 05.26.00 — безопасность деятельности человека; 02.00.00 — химические науки.

Журнал включен в Российский индекс научного цитирования (РИНЦ) и в международные базы данных: Scopus, Chemical Abstracts Service (CAS), EBSCO Publishing, Ulrich's Periodicals Directory.

подробнее

DOI: 10.24000/0409-2961-2019-8-57-65
Год: 2019
Номер журнала: Август
Ключевые слова : избыточное давление авария взрыв топливно-воздушная смесь динамическая нагрузка защитный барьер аттенюатор ударной волны взрыва
Авторы:
  • Невская Е.Е.
    Невская Е.Е.
    канд. техн. наук, ст. науч. сотрудник, e.nevskaya@safety.ru АНО «Агентство исследований промышленных рисков», Москва, Россия
  • Глебова Е.В.
    Глебова Е.В.
    д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой ФГАОУ ВО «РГУ нефти и газа (НИУ) им. И.М. Губкина», Москва, Россия
  • Волохина А.Т.
    Волохина А.Т.
    д-р техн. наук, доцент, зам. зав. кафедрой ФГАОУ ВО «РГУ нефти и газа (НИУ) им. И.М. Губкина», Москва, Россия
  • Фомина Е.Е.
    Фомина Е.Е.
    канд. техн. наук, доцент, зам. зав. кафедрой ФГАОУ ВО «РГУ нефти и газа (НИУ) им. И.М. Губкина», Москва, Россия