Определение безопасного расстояния при потенциальной аварии на испытательном или стартовом комплексе
Цель работы:
А. Усвоить основные положения безопасной и надежной эксплуатации функционирования объекта космического назначения с системами наземного комплекса.
Б. Изучить метод оценки допустимого расстояния до сооружения промышленной или жилой территории при эксплуатации наземного спасательного или стартового комплекса или средств выведения космических аппаратов с учетом потенциального взрыва смеси горючего с окислителем.
Задачи, которые необходимо решить при выполнении курсовой работы:
1.В качестве исходных данных для выполнения работ принять следующее:
- эксплуатируемый наземный испытательный комплекс находиться на минимальном расстоянии R1 или на максимальном расстоянии R2 от расположения сооружений промышленной или жилой территории;
- необходимо для каждого из указанных расстояний рассмотреть последствия потенциальных аварийных выбросов суммарной массы горючего Мг, связанных с разгерметизацией системы топливоподачи средств выведения космического аппарата, и равным величинам Мг=500,1000,2500, 5000, 7500 кг;
- при потенциальном аварийном выбросе горючего в атмосферу необходимо рассмотреть последствия взрыва смесей «водород+воздух» и «метан+воздух», при этом расчеты давления во фронте ударной волны ∆p, производить с учетом, что тротиловый эквивалент взрывоопасных смесей зависит от величины Z, которая влияет на качественную величину части массы Мг, участвующей во взрыве;
- в курсовой работе расчеты необходимо выполнить для каждого из 3-вариантов конструкции рабочего места для испытаний: Z=0,6 – с полностью замкнутым объемом; Z=0,3 – с частично замкнутым объемом; Z=0,1 – с полностью закрытым объемом.
2.В соответствии с исходными и установленными для каждого студента вариантом провести расчеты для тротилового эквивалента Wт и величины избыточного давления во фронте ударной волны ∆p.
При этом необходимо учитывать, что теплота сгорания парогазовой смеси(ПГ) «водород+воздух» qпг=116 Мдж/кг, смеси(ПГ) «метан +воздух» qпг=49 Мдж/кг, а тринитротолуола (ТНТ) qт=4,5 Мдж/кг.
3.По результатам расчетов, которые необходимо оформить в таблице 2, построить графики изменения ∆p в зависимости от величины Мг для смесей
водород+воздух и метан +воздух, соответствующие принятым расстояниям R1 и R2.
4.При анализе построенных графиков с использованием данных, известных из научно-технической литературы или рекомендованных преподавателем, определить тип возможных разрушений и расстояние Rдоп, допустимое с точки зрения безопасности проведения испытаний.
Таблица1
Вариант задания Вид смеси Миним. R1 и максим. R2 расстоянии
5 метан +воздух 250 и 1500 м
Решение
Определяем условный тротиловый эквивалент:
Wт = 0,4 qпг Z mпг / 0,9 qт
при Z=0,6
Wт500 = 0,4 49 0,6 500 / 0,9 4,5=1451,85 кг
Wт1000 = 0,4 49 0,6 1000 / 0,9 4,5=2903,70 кг
Wт2500 = 0,4 49 0,6 2500 / 0,9 4,5=7259,26 кг
Wт5000 = 0,4 49 0,6 2500 / 0,9 4,5=14518,52 кг
Wт7500 = 0,4 49 0,6 7500 / 0,9 4,5=21777,78 кг
при Z=0,3
Wт500 = 0,4 49 0,3 500 / 0,9 4,5=725,93 кг
Wт1000 = 0,4 49 0,3 1000 / 0,9 4,5=1451,85 кг
Wт2500 = 0,4 49 0,3 2500 / 0,9 4,5=3629,63 кг
Wт5000 = 0,4 49 0,3 2500 / 0,9 4,5=7259,26 кг
Wт7500 = 0,4 49 0,3 7500 / 0,9 4,5=10888,89 кг
при Z=0,1
Wт500 = 0,4 49 0,1 500 / 0,9 4,5=241,98 кг
Wт1000 = 0,4 49 0,1 1000 / 0,9 4,5=483,95 кг
Wт2500 = 0,4 49 01 2500 / 0,9 4,5=1209,88 кг
Wт5000 = 0,4 49 0,1 2500 / 0,9 4,5=2419,75 кг
Wт7500 = 0,4 49 0,1 7500 / 0,9 4,5=3629,63 кг
Определяем избыточное давление во фронте ударной волны ΔP в случаях взрыва облака стехиометрической смеси у поверхности Земли:
∆P=1,06R+4,3R2+14R3
где
R=Rдоп3Wt
Rдоп. – допустимое расстояние от места взрыва до сооружений промышленной или жилой зон;
Wt – тротиловый эквивалент, определяемый по формуле, которая приведена выше.
при Z=0,6 на расстоянии 250 м
R=250 31451,85=22 м
R=250 32903,70 =18 м
R=250 37259,26 =13 м
R=250 314518,52 =10 м
R=250 321777,78 =9 м
при Z=0,3 на расстоянии 250 м
R=250 3725,93 =28 м
R=250 31451,85 =22 м
R=250 31209,88=16 м
R=250 37259,26 =13 м
R=250 310888,89 =11 м
при Z=0,1 на расстоянии 250 м
R=250 3241,98 =40 м
R=250 3483,95=32 м
R=250 31209,88=24 м
R=250 32419,75=19 м
R=250 33629,63=16 м
при Z=0,6 на расстоянии 250 м
∆P=1,0622+4,3222+14223=0,06 кгс/см2
∆P=1,0618+4,3182+14183=0,07 кгс/см2
∆P=1,0613+4,3132+14133=0,11 кгс/см2
∆P=1,0610+4,3102+14103=0,16 кгс/см2
∆P=1,069+4,392+1493=0,19 кгс/см2
при Z=0,3 на расстоянии 250 м
∆P=1,0628+4,3282+14283=0,04 кгс/см2
∆P=1,0622+4,3222+14223=0,06 кгс/см2
∆P=1,0616+4,3162+14163=0,09 кгс/см2
∆P=1,0613+4,3132+14133=0,11 кгс/см2
∆P=1,0611+4,3112+14113=0,14 кгс/см2
при Z=0,1 на расстоянии 250 м
∆P=1,0640+4,3402+14403=0,03 кгс/см2
∆P=1,0632+4,3322+14323=0,04 кгс/см2
∆P=1,0624+4,3242+14243=0,05 кгс/см2
∆P=1,0619+4,3192+14193=0,07 кгс/см2
∆P=1,0616+4,3162+14163=0,09 кгс/см2
при Z=0,6 на расстоянии 1500 м
R=150031451,85=132 м
R=150032903,70 =105 м
R=150037259,26 =78 м
R=1500314518,52 =62 м
R=1500321777,78 =54 м
при Z=0,3 на расстоянии 1500 м
R=15003725,93 =167 м
R=150031451,85 =132 м
R=150031209,88=141 м
R=150037259,26 =78 м
R=1500310888,89 =68 м
при Z=0,1 на расстоянии 1500 м
R=15003241,98 =241 м
R=15003483,95=191 м
R=150031209,88=141 м
R=150032419,75=112 м
R=150033629,63=98 м
при Z=0,6 на расстоянии 1500 м
∆P=1,06132+4,31322+141323=0,01 кгс/см2
∆P=1,06105+4,31052+141053=0,01 кгс/см2
∆P=1,0678+4,3782+14783=0,01 кгс/см2
∆P=1,0662+4,3622+14623=0,02 кгс/см2
∆P=1,0654+4,3542+14543=0,02 кгс/см2
при Z=0,3 на расстоянии 1500 м
∆P=1,06167+4,31672+141673=0,01 кгс/см2
∆P=1,06132+4,31322+141323=0,01 кгс/см2
∆P=1,06141+4,31412+141413=0,01 кгс/см2
∆P=1,0678+4,3782+14783=0,01 кгс/см2
∆P=1,0668+4,3682+14683=0,02 кгс/см2
при Z=0,1 на расстоянии 1500 м
∆P=1,06241+4,32412+142413=0,005 кгс/см2
∆P=1,06191+4,31912+141913=0,01 кгс/см2
∆P=1,06141+4,31412+141413=0,01 кгс/см2
∆P=1,06112+4,31122+141123=0,01 кгс/см2
∆P=1,0698+4,3982+14983=0,01 кгс/см2
Рис.1
. Результаты расчета избыточного давления во фронте ударной волны в зависимости от массы выброса водорода (m) и коэффициента его участия (z) во взрыве стехиометрической смеси водорода с воздухом при расстоянии до жилого массива R=0,25 км.
Условные обозначения:
Ряд 1- Z=0,6;
Ряд 2- Z=0,3;
Ряд 3- Z=0,1.
Рис.2
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
