DOI: https://doi.org/10.30838/J.BPSACEA.2312.250918.100.202

Захист персоналу від ударних повітряних хвиль шляхом управлінням їх розповсюдженням у протяжних спорудах

N. N. Nalisko

Анотація


Мета. Розробка та дослідження способів управління поширенням ударних повітряних хвиль за рахунок конструктивних і планувальних рішень з метою захисту персоналу при аварійних вибухах, в умовах збереження технологічного перетину каналів і виробок в протяжних спорудах. Обґрунтування параметрів чисельного моделювання в CFD моделях розривного внутрішнього течії газового потоку. Методика. Дослідження виконувалися на підставі пошуку та аналізу публікацій по темі роботи, застосовувався аналіз об'єкта дослідження для математичної постановки задачі і обґрунтування граничних умов і параметрів чисельного моделювання. Для обґрунтування раціональних конфігурацій хвилевідбивних камер виконувалося аналітична оцінка взаємодії фронту ударної повітряної хвилі зі зворотним уступом, стінкою камери і увігнутим кутом. Шляхом чисельного моделювання вивчені фізичні процеси управління поширенням ударних повітряних хвиль. Результати дослідження. Аналіз фізичних процесів, що відбуваються при управлінні поширенням ударних повітряних хвиль за допомогою хвилевідбивних камер дозволив виявити ряд якісних і кількісних закономірностей руху фронту хвилі на сполученні з відвідними каналами. Показано механізм впливу на надзвуковий потік відбитої ударної хвилею сформованої у хвилевідбивній камері. Для ефективного управління поширенням сильних ударних повітряних хвиль з надлишковим тиском більше 0,1 МПа необхідно застосовувати хвилевідбивну камеру з кутом нахилу поверхні відбивання близькою до 45°. Наукова новизна. Обґрунтовано параметри чисельного моделювання поширення ударної повітряної хвилі через систему хвилевідбивних камер в середовищі моделювання FlowVision. Проведена аналітична оцінка параметрів хвильового фронту при дифракції зворотного уступу безпосередньо у хвилевідбивній камері, руху уздовж її стінки і відображення на похилій поверхні. Встановлено залежність ефективності управління ударної повітряної хвилі від параметрів камер. Практичне значення. Обґрунтовані раціональні параметри хвилевідбивних камер які дозволяють підвищити ефективність захисту персоналу від дії ударних повітряних хвиль в протяжних спорудах об'єктів цивільної оборони та гірничодобувної промисловості.


Ключові слова


ударні повітряні хвилі; управління розповсюдженням; волноотражательний камера; чисельний експеримент; відвідний канал

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Bulat A.F., Fichev V.V. and. Yashchenko I.A Sostoyanie tekhniki bezopasnosti i effektivnosti funktsionirovaniya protivoavariynoy zashchity ugolnykh shakht. [The state of safety and efficiency of the operation of emergency protection of coal mines]. Dnipropetrovsk, OOO «Nord-Kompyuter», 2005, 266 p. (in Russian).

SNiP 2.01.54-84 Zashchitnye sooruzheniya grazhdanskoy oborony v podzemnykh gornykh vyrabotkakh. [Civil defense defense structures in underground mine workings]. Moscow: GUP TsPP, 1998, 20 p. (in Russian).

DNAOP 1.1.30–4.01.97 Statut DVHRS po orhanizatsii i vedenniu hirnychoriatuvalnykh robit. [Statute of the DVGRS for the organization and conduct of mine-rescue works]. Kyiv, Minvuhleprom, 1997, 445 p. (in Ukrainian)

Frolov S.M. Effektivnost oslableniya udarnykh voln v kanalakh razlichnymi sposobami. [Efficiency of attenuation of shock waves in channels in various ways]. Fizika goreniya i vzryva. [Physics of combustion and explosion]. 1993, no. 1, pp. 34-39. (in Russian).

Sin A.F. and Chernykh A.V. Patent 2404365 RU, MPK E21F5 / E21F17/103. Sposob gasheniya vzryvnoy udarnoy volny. [Patent 2404365 RU, IPC E21F5 / E21F17/103. The method of damping an explosive shock wave]. The applicant OAO "Voenizirovannaya gornospasatelnaya, avariyno-spasatelnaya chast" (RU); zayavl. 27.01.2009; opubl. 20.11.2010. (in Russian).

Bass G.A. Patent 2027018 RU, MPK F42D5/045. Sposob gasheniya vozdushnykh udarnykh voln pri vzryvnykh rabotakh. [Patent 2027018 RU, IPC F42D5/045. The method of damping air shock waves during blasting operations]. The applicant Bass G.A.; № zayav. 5045902/03; zayavl. 03.06.1992; opubl. 20.01.1995. (in Russian).

Plotnikov V.M., Abinov A.G., Mitrofanov V.P., Rogov M.G. and Loginov Yu.A. A.s. 964184 RU, MKI3 E 21 F 5/00. Ustroystvo dlya gasheniya energii udarnoy volny v gornoy vyrabotke. [Author's certificate 964184 RU, MKI3 E 21 F 5/00. Device for damping the energy of the shock wave in the mine workings]. № 2913346/22-03, zayavl. 18.04.80, opubl. 07.10.82, Bulletin. no. 37, 2 p. (in Russian).

Posobie po obsledovaniyu i proektirovaniyu zdaniy i sooruzheniy, podverzhennykh vozdeystviyu vzryvnykh nagruzok. [A manual for the inspection and design of buildings and structures subject to explosive loads]. Moscow, AO «TsNIIPromzdaniy», 2000, 122 p. (in Russian).

Mishuev A.V. Vozdushnaya udarnaya volna v sooruzheniyakh. [Air shock wave in structures]. Moscow, MGSU, 2015, 408 p. (in Russian).

Nigmatullin I.V., Vishnev A.V. and Nigmatullin V.S. Patent 2408788 RU, MPK E21F5 / E21F17/103. Sposob zashchity ot udarnoy vozdushnoy volny i produktov vzryva. [Patent 2408788 RU, IPC E21F5 / E21F17/103. The way to protect against shock air and explosion products]. The applicant Kazan State University of Architecture and Civil Engineering, zayavl. 18.06.2009; opubl. 10.01.2011. (in Russian).

Bazhenova T.V., Gvozdeva L.G. and Nettleton M.A. Unsteady interactions of shock waves. Progress in Aerospace Sciences, 1984, vol. 21, pp. 249-331. DOI 10.1016/0376-0421(84)90007-1.

Stanyukovich K.P. Neustanovivshiesya dvizheniya sploshnoy sredy. [Unsteady motion of a continuous medium]. Moscow, Nauka, 1971, 854 p. (in Russian).

Orlenko L.P. (in all.) Fizika vzryva. [Physics of explosion]. Moscow, FIZMATLIT, 2002, 832 p.

Bazhenova T.V., Gvozdeva L.G. Nestatsionarnoe vzaimodeystvie udarnykh voln. [Nonstationary interaction of shock waves]. Moscow, Nauka, 1977, 274 p.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1. Состояние техники безопасности и эффективности функционирования противоаварийной защиты угольных шахт / А.Ф. Булат, В.В. Фичев, И.А. Ященко, [и др.]. – Днепропетровск: ООО «Норд-Компьютер», 2005. – 266 с;

2. СНиП 2.01.54-84 Защитные сооружения гражданской обороны в подземных горных выработках / Минземстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 1998. – 20 с.

3. ДНАОП 1.1.30–4.01.97 Статут ДВГРС по організації і веденню гірничорятувальних робіт.– Київ: Мінвуглепром, 1997.– 445 с.

4. Фролов С.М. Эффективность ослабления ударных волн в каналах различными способами / С.М. Фролов // Физика горения и взрыва.– 1993.– № 1.– С. 34-39.

5. Патент 2404365 RU, МПК E21F5 / E21F17/103. Способ гашения взрывной ударной волны / А.Ф. Син, А.В. Черных;  Заявитель ОАО "Военизированная горноспасательная, аварийно-спасательная часть" (RU); заявл. 27.01.2009; опубл. 20.11.2010. http://www.freepatent.ru/patents/2404365

6. Патент 2027018 RU, МПК F42D5/045. Способ гашения воздушных ударных волн при взрывных работах / Г.А. Басс; Заявитель Г.А. Басс.– № заяв. 5045902/03; заявл. 03.06.1992; опубл. 20.01.1995.

7. А.с. 964184 RU, МКИ3 E 21 F 5/00. Устройство для гашения энергии ударной волны в горной выработке / В. М. Плотников, А. Г. Абинов, В.П. Митрофанов, М.Г. Рогов, Ю.А. Логинов (RU). – № 2913346/22-03; заявл. 18.04.80 ; опубл. 07.10.82, Бюл. № 37.–2 с.

8. Пособие по обследованию и проектированию зданий и сооружений, подверженных воздействию взрывных нагрузок.– М.: АО «ЦНИИПромзданий», 2000.– 122 с;

9. Мишуев А.В. Воздушная ударная волна в сооружениях / А.В. Мишуев.– М.: МГСУ, 2015.– 408 с;

10. Патент 2408788 RU, МПК E21F5 / E21F17/103. Способ защиты от ударной воздушной волны и продуктов взрыва / И.В. Нигматуллин, А.В. Вишнев, В.С. Нигматуллин; Заявитель Казанский государственный архитектурно-строительный университет; заявл. 18.06.2009; опубл. 10.01.2011.

11. Bazhenova T.V., Gvozdeva L.G. and Nettleton M.A. (1984) Unsteady interactions of shock waves. Progress in Aerospace Sciences, vol. 21, pp. 249-331. DOI 10.1016/0376-0421(84)90007-1.

12. Станюкович К.П. Неустановившиеся движения сплошной среды / К.П. Станюкович.– М.: Наука, 1971.– 854 с.

13. Физика взрыва /Под ред. Л.П. Орленко.– М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002.– 832 с.

14. Баженова Т.В., Гвоздева Л.Г. Нестационарное взаимодействие ударных волн.– М.: Наука, 1977.– 274 с.