1) амплитуда импульса U m
2) длительность импульса t и U m или 0,5U m
3) длительность фронта t ф U m ;
4) длительность среза t ср U m .
1) t и t n
2)
3) К з = t и /Т ;
4) скважность импульсов Q Q = Т/t и . Параметры К з и Q являются безразмерными.
ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ
Операционными усилителями (ОУ) называют высококачественные усилители постоянного тока (УПТ), предназначенные для выполнения различных операций над аналоговыми сигналами при работе в схеме с отрицательной обратной связью.
Усилители постоянного тока позволяют усиливать медленно изменяющиеся сигналы, так как имеют нулевую нижнюю граничную частоту полосы усиления (f н =0). Соответственно в таких усилителях отсутствуют реактивные компоненты (конденсаторы, трансформаторы), которые не пропускают постоянную составляющую сигнала.
На рис. 10,а приведено условное обозначение ОУ. Показанный усилитель имеет один выходной вывод (изображен справа) и два входных (показаны с левой стороны). Знак Δ или > характеризует усиление. Вход, напряжение на котором сдвинуто по фазе на 180 0 относительно выходного напряжения, называется инвертирующим и обозначается знаком инверсии ○, а вход, напряжение на котором совпадает по фазе с выходным, – неинвертирующим . ОУ усиливает дифференциальное (разностное) напряжение между входами. Операционный усилитель содержит также выводы для подачи напряжения питания и может содержать выводы частотной коррекции (FC), выводы балансировки (NC). Для облегчения понимания назначения выводов и повышения информативности в условном обозначении допускается введение одного или двух дополнительных полей с обеих сторон от основного поля, в которых указываются метки, характеризующие функции вывода (рис. 10,б). В настоящее время операционные усилители выпускаются в виде интегральных микросхем. Это позволяет рассматривать их как отдельные компоненты с определенными параметрами.
Параметры и характеристики ОУ можно условно разделить на входные, выходные и характеристики передачи.
Входные параметры.
1. Напряжение смещения нуля U см – это потенциал на выходе усилителя при нулевом входном сигнале, который поделен на коэффициент усиления усилителя (единицы – десятки мВ). Данный параметр показывает какой источник напряжения необходимо подключить ко входу ОУ для того, чтобы получить нулевое выходное напряжение.
2. Входные токи I вх1 , I вх2 (единицы нА – десятки мкА). Данные токи обусловлены необходимостью обеспечить нормальный режим входного дифференциального каскада ОУ. В случае использования полевых транзисторов это токи всевозможных утечек.
3. Разность входных токов .
4. Входное сопротивление для дифференциального сигнала R вх диф (десятки кОм – сотни МОм).
5. Входное сопротивление для синфазного сигнала R вх сф. Данное сопротивление на несколько порядков выше сопротивления для дифференциального сигнала.
6. Температурные дрейфы напряжения смещения и входных токов. Характеризуют изменение соответствующих параметров с температурой.
Рис. 10. Условное обозначение операционного усилителя:
а – без дополнительного поля; б – с дополнительным полем; NC – выводы балансировки;
FC – выводы частотной коррекции; U – выводы напряжения питания; 0V – общий вывод
Характеристики передачи.
1. Коэффициент усиления по напряжению К U (10 3 – 10 6)
,
где U вх1 , U вх2 – напряжения на входах ОУ.
2. Коэффициент передачи синфазного сигнала К U сф
.
3. Коэффициент ослабления синфазного сигнала К ос сф
4. Частота единичного усиления f 1 – это частота, на которой коэффициент усиления по напряжению равен единице (единицы – десятки МГц).
5. Скорость нарастания выходного напряжения V U вых – это максимально возможная скорость изменения выходного сигнала.
Выходные параметры.
1. Максимальное выходное напряжение ОУ U вых max . Как правило данное напряжение на 2-3 В ниже напряжения источника питания.
2. Выходное сопротивление R вых (десятки – сотни Ом).
Основные схемы включения операционного усилителя.
Операционные усилители обычно используют с глубокой отрицательной обратной связью, так как они имеют значительный коэффициент усиления по напряжению. При этом от элементов цепи обратной связи зависят результирующие параметры усилителя.
В зависимости от того, к какому входу ОУ подключается источник входного сигнала, различают две основные схемы включения (рис. 11). При подаче входного напряжения на неинвертирующий вход (рис. 11,а) коэффициент усиления по напряжению определяется выражением
Такое включение ОУ используют тогда, когда требуется повышенное входное сопротивление. Если на схеме рис. 11, а убрать сопротивление R 1 и закоротить сопротивление R 2 , то получится повторитель напряжения (К u =1), который используют для согласования высокого сопротивления источника сигнала и низкого сопротивления приемника.
Рис. 11. Схемы усилителей на ОУ:
а – неинвертирующий усилитель; б – инвертирующий усилитель
При подаче входного напряжения на инвертирующий вход (рис. 11, б) коэффициент усиления равен
Как видно из выражения (2) при таком включении входное напряжение инвертируется.
В рассмотренных схемах к одному из входов подключено сопротивление R э. Оно не влияет на коэффициент усиления и вводится, когда это необходимо для уменьшения изменений выходного напряжения, вызванных временными или температурными колебаниями входных токов. Сопротивление R э выбирают таким, чтобы эквивалентные сопротивления, подключенные ко входам ОУ, были одинаковы. Для схем рис. 10 
.
Модифицировав схему рис. 11, б, можно получить суммирующее устройство (рис. 12, а), в котором
. (3)
При одновременной подаче напряжения на оба входа ОУ получается вычитающее устройство (рис. 12, б), для которого
. (4)
Данное выражение справедливо при выполнении условия .
Рис. 12. Схемы включения ОУ:
а – сумматор напряжений; б – вычитающее устройство
ТРИГГЕРЫ
Триггером называется бистабильное устройство, имеющее два длительно устойчивых состояния равновесия и обладающее способностью скачком переключаться из одного состояния равновесия в другое под действием внешнего импульсного сигнала. Способность формировать на выходе два устойчивых значения сигнала, которые могут поддерживаться без изменения сколь угодно длительный промежуток времени, позволяет использовать триггер в качестве элемента памяти.
Существующие типы триггеров можно классифицировать по различным признакам. Так по моменту реакции на изменение входных сигналов триггеры подразделяют на асинхронные и синхронные.
Асинхронный триггер изменяет свое состояние непосредственно в момент изменения сигнала на его информационных (управляющих) входах. Синхронный триггер изменяет свое состояние лишь в строго определенные (тактовые) моменты времени, соответствующие действию активного сигнала на его синхронизирующем входе, и не реагирует на любые изменения информационных сигналов при пассивном значении сигнала на синхровходе.
Наиболее часто триггеры классифицируют по типу используемых информационных входов. Различают следующие типы основных входов триггера:
R – вход сброса триггера;
S – вход установки триггера;
K – вход сброса универсального триггера;
J – вход установки универсального триггера;
T – счетный вход триггера;
D – информационный вход переключения триггера в состояние, соответствующее логическому уровню на этом входе;
C – вход синхронизации.
Некоторые триггеры могут иметь дополнительный управляющий вход V , с помощью которого блокируется работа триггера и он сколь угодно долго может сохранять свое состояние. Как правило, триггеры имеют два выхода: прямой (Q ) и инверсный ().
В зависимости от типа используемых входов различают RS-, JK-, D-, T-, DV- и TV- триггеры.
RS-триггер содержит входы R (Reset) и S (Set) . Активный уровень на входе R приводит к сбросу триггера (Q = 0), а активный уровень на входе S – к установке триггера (Q = 1). При двух неактивных сигналах триггер сохраняет предыдущее состояние. Комбинация из двух активных входных сигналов для RS- триггера является запрещенной. RS- триггеры могут быть как асинхронными, так и синхронными.
JK-триггер содержит вход сброса K и вход установки S. При неактивных входных сигналах триггер сохраняет предыдущее состояние, при двух активных сигналах – переключается в противоположное состояние. Такие триггеры также могут быть как асинхронными, так и синхронными. JK- триггер является универсальным, так как на его основе можно реализовать любой другой тип триггера.
D-триггер содержит информационный вход D и вход синхронизации C . При пассивном синхросигнале триггер сохраняет свое состояние, при активном синхросигнале – триггер переключается в состояние, соответствующее логическому уровню на входе D .
T-триггер (счетный триггер) содержит один счетный вход T . После каждого входного импульса триггер переключается в противоположное состояние. Таким образом, частота следования импульсов на выходе T- триггера в два раза ниже, чем частота входного сигнала.
Счетчики импульсов
Счетчиком называется последовательностное устройство, предназначенное для подсчета входных импульсов и фиксации их числа в двоичном коде. N -разрядный счетчик строится на основе N однотипных связанных между собой разрядных схем, каждая из которых в общем случае состоит из триггера и некоторой комбинационной схемы, предназначенной для формирования сигналов управления триггером.
В цифровых схемах счетчики могут выполнять следующие операции над кодовыми словами:
1) запись нулевого кода (сброс счетчика);
2) запись входной информации в параллельной форме (установка начального состояния счетчика);
3) хранение информации;
4) выдача хранимой информации в параллельной форме;
5) инкремент – увеличение хранящегося кодового слова на единицу;
Основным параметром счетчика является модуль счета М (емкость счетчика), который характеризует максимальное число входных импульсов, при котором счетчик устанавливается в исходное состояние.
Счетчики могут классифицироваться по различным параметрам. Так по значению модуля счета счетчики подразделяются на:
двоичные , модуль счета которых равен целой степени числа 2 (М = 2 N );
двоично-кодированные , в которых модуль счета может принимать любое, не равное целой степени числа 2 значение. К такой категории относятся двоично-десятичные счетчики , емкость которых равна десяти.
По направлению счета счетчики подразделяют на:
суммирующие , выполняющие операцию инкремента над хранящимся кодовым словом;
вычитающие , выполняющие операцию декремента над хранящимся кодовым словом;
реверсивные , выполняющие над хранящимся кодовым словом либо операцию инкремента, либо декремента (в зависимости от значения управляющего сигнала).
По способу организации межразрядных связей счетчики делятся на:
счетчики с последовательным переносом , в которых переключение триггеров разрядных схем осуществляется последовательно один за другим;
счетчики с параллельным переносом , в которых переключение триггеров разрядных схем осуществляется одновременно по сигналу синхронизации;
счетчики с комбинированным последовательно-параллельным переносом , в которых используются различные комбинации способов переноса.
Счетчики импульсов выпускаются в виде отдельных интегральных микросхем малой и средней степени интеграции. Рассмотрим микросхему К555ИЕ6 (зарубежный аналог 74192), которая представляет собой реверсивный двоично-десятичный счетчик, выполненный по ТТЛ-Ш технологии (рис. 14). Такой счетчик имеет следующий выводы: D0-D3 – входы параллельной загрузки данных; PE – разрешение параллельной загрузки данных (при наличии логического нуля на этом входе данные со входов D0-D3 записываются в счетчик); R – вход сброса; +1 – вход суммирования (содержимое счетчика увеличивается на единицу по фронту импульса на этом входе); -1 – вход вычитания (по фронту импульса уменьшение содержимого счетчика на единицу); Q0-Q3 – выходы счетчика; ³ 9 – выход «перенос» (после поступления на вход +1 десятого импульса счетчик обнуляется, а на выходе переноса появляется логический ноль); £ 0 – выход «заём» (если при вычитании содержимое счетчика уменьшается до нуля, на данном выходе появляется логический ноль). Выходы «перенос» и «заём» позволяют увеличивать разрядность счетчика путем каскадного включения микросхем.
Рис. 14. Двоично-десятичный счетчик К555ИЕ6
Асинхронные RS-триггеры
Асинхронные RS-триггеры имеют два информационных входа: вход S для установки 1, вход R для установки 0 и два выхода: прямой и инверсный.
Состояние триггера характеризуется сигналом на прямом выходе и определяется комбинацией входных сигналов. Например, для установки триггера в состояние 1, т. е. для записи в него 1, необходимо на его входы подать такую комбинацию сигналов, при которой на прямом выходе сигнал будет иметь уровень логической 1.
Асинхронный RS-триггер обычно строится на двух логических элементах И–НЕ либо ИЛИ–НЕ, охваченных перекрестными обратными связями
(рис. 2.1). На временных диаграммах отражена задержка срабатывания триггера, величина которой зависит от быстродействия логических элементов.
Рис. 1.1. Асинхронный RS-триггер: а – на логических элементах ИЛИ-НЕ; б – на логических элементах И–НЕ
Логика элементов И-НЕ, на которых построены триггеры, приведена в табл. 1.1 и имеет простое словесное выражение: любой ноль на входе дает единицу на выходе.
Аргументы Функция
Для асинхронного RS-триггера (рис. 2.2,а) при подаче нуля на вход S и единицы на вход R (S=0, R=1) на прямом выходе будет уровень логической 1. Эта единица по цепи обратной связи поступает на один из входов нижнего по схеме элемента и вместе с единицей на входе R дает логический 0 на инверсном выходе. Это режим установки триггера в единичное состояние. Из этого анализа следует, что управляющими сигналами для этого триггера будут сигналы логического 0.
При входных сигналах S=1 и R=0 триггер будет установлен в нулевое состояние: на прямом выходе уровень логического 0, на инверсном – 1.
При подаче на оба входа нулевых сигналов на обоих выходах триггера появится уровень логической 1. Это запрещенный режим. Нельзя одновременно подавать сигналы на установку триггера в нулевое и единичное состояние.
В случае S=1 и R=1 триггер не изменяет своего состояния. В этом можно убедиться, предполагая последовательно, что триггер находился в нулевом или единичном состоянии. Полная таблица истинности RS-триггера приведена в табл. 1.2.
S R Q i Q i-1 Q t+1
Для триггера на элементах И–НЕ управляющим действием обладают нулевые уровни информационных сигналов, а не единичные. Если для триггера на элементах ИЛИ–НЕ единичные сигналы на обоих информационных входах запрещены, то для триггера на элементах И–НЕ они разрешены и образуют нейтральную комбинацию. Нулевые сигналы на обоих входах триггера на элементах ИЛИ–НЕ составляют нейтральную комбинацию, а для триггера на элементах И–НЕ они запрещены.
Синхронный одноступенчатый RS-триггер отличается от асинхронного наличием С-входа для синхронизирующих (тактовых) импульсов. Синхронный триггер состоит из асинхронного RS-триггера и двух логических элементов на его входе. Рассмотрим работу триггера, построенного на элементах И–НЕ (рис. 2.2, a).
При С = 0 входные логические элементы 1 и 2 блокированы: их состояния не зависят от сигналов на S- и R-входах и соответствуют логической 1, т. е. q1 = q2 = 1. Для асинхронного RS-триггера на элементах И–НЕ такая комбинация входных сигналов является нейтральной, поэтому триггер находится в режиме хранения записанной информации.
При С = 1 входные логические элементы открыты для восприятия информационных сигналов и передачи их на входы асинхронного RS-триггера. Таким образом, синхронный триггер при наличии разрешающего сигнала на S-входе работает по правилам для асинхронного триггера.
Временные процессы в триггере при его переключении из нулевого состояния в единичное иллюстрируются диаграммами на рис. 4.13, в, на которых обозначено: t1, t2, t3, t4 – задержки переключения соответствующих логических элементов; t" с, t" с – длительности тактовых импульсов и пауз между ними.
Из диаграмм следует, что минимальный 
пер иод повторения тактовых импульсов равен 4tзд.р,ср, а наибольшая частота F = 1/4t зд.р,ср. Синхронные RS-триггеры строятся и на логических элементах ИЛИ–НЕ (рис. 2.2), И–ИЛИ–НЕ и их сочетаниях.
Виды и параметры импульсных сигналов
Электрическим импульсом называется кратковременное отклонение напряжения (тока) от некоторого начального уровня.
В зависимости от формы различают прямоугольные, трапецеидальные, треугольные и пилообразные импульсы (рис. 1). Различают также импульсы положительной и отрицательной полярности (рис. 2).
Рис. 1. Классификация импульсных сигналов по форме
Рис.2. Классификация импульсных сигналов по полярности
Одиночный импульс можно описать с помощью следующих параметров (рис. 3):
1) амплитуда импульса U m – это максимальное значение импульсного отклонения напряжения (тока) от начального уровня;
2) длительность импульса t и – это интервал времени от момента появления импульса до момента его окончания. Такой интервал измеряется на уровне 0,1U m или 0,5U m . В последнем случае длительность импульса называют активной;
3) длительность фронта t ф – это промежуток времени, в течение которого напряжение (ток) в импульсе возрастает от 0,1 до 0,9 от амплитудного значения U m ;
4) длительность среза t ср – это промежуток времени, в течение которого напряжение в импульсе убывает от 0,9 до 0,1 от U m .
Для описания периодической последовательности импульсов (рис. 4) использую следующие параметры:
1) период следования импульсов Т – это промежуток времени от начала условно выбранного импульса до начала следующего импульса. Период равен сумме длительности импульса t и и длительности паузы между импульсами t n , измеряется в единицах времени;
2) частота следования импульсов f – величина, обратная периоду. Показывает число импульсов в секунду, измеряется в герцах (Гц);
3) коэффициент заполнения импульсов К з – характеризует степень заполнения периода импульсов К з = t и /Т ;
4) скважность импульсов Q – величина, обратная коэффициенту заполнения Q = Т/t и . Параметры К з и Q являются безразмерными.
Рис. 3. Параметры одиночного импульса
Рис.4. Последовательность прямоугольных импульсов
Его движения , т.е. величина .
Импульс — величина векторная, совпадающая по направлению с вектором скорости .
Единица измерения импульса в системе СИ: кг м/с .
Импульс системы тел равен векторной сумме импульсов всех тел, входящих в систему:
Закон сохранения импульса
Если на систему взаимодействующих тел действуют дополнительно внешние силы, например, то в этом случае справедливо соотношение, которое иногда называют законом изменения импульса:
Для замкнутой системы (при отсутствии внешних сил) справедлив закон сохранения импульса:
Действием закона сохранения импульса можно объяснить явление отдачи при стрельбе из винтовки или при артиллерийской стрельбе. Также действие закона сохранения импульса лежит в основе принципа работы всех реактивных двигателей.
При решении физических задач законом сохранения импульса пользуются, когда знание всех деталей движения не требуется, а важен результат взаимодействия тел. Такими задачами, к примеру, являются задачи о соударении или столкновении тел. Законом сохранения импульса пользуются при рассмотрении движения тел переменной массы таких, как ракеты-носители. Большую часть массы такой ракеты составляет топливо. На активном участке полета это топливо выгорает, и масса ракеты на этом участке траектории быстро уменьшается. Также закон сохранения импульса необходим в случаях, когда неприменимо понятие . Трудно себе представить ситуацию, когда неподвижное тело приобретает некоторую скорость мгновенно. В обычной практике тела всегда разгоняются и набирают скорость постепенно. Однако при движении электронов и других субатомных частиц изменение их состояния происходит скачком без пребывания в промежуточных состояниях. В таких случаях классическое понятие «ускорения» применять нельзя.
Примеры решения задач
ПРИМЕР 1
| Задание | Снаряд массой 100 кг, летящий горизонтально вдоль железнодорожного пути со скоростью 500 м/с, попадает в вагон с песком массой 10 т и застревает в нем. Какую скорость получит вагон, если он двигался со скоростью 36 км/ч в направлении, противоположном движению снаряда? |
| Решение | Система вагон+снаряд является замкнутой, поэтому в данном случае можно применить закон сохранения импульса.
Выполним рисунок, указав состояние тел до и после взаимодействия.
При взаимодействии снаряда и вагона имеет место неупругий удар. Закон сохранения импульса в этом случае запишется в виде: Выбирая направление оси совпадающим с направлением движения вагона, запишем проекцию этого уравнения на координатную ось: откуда скорость вагона после попадания в него снаряда:
Переводим единицы в систему СИ: т кг. Вычислим: |
| Ответ | После попадания снаряда вагон будет двигаться со скоростью 5 м/с. |
ПРИМЕР 2
| Задание | Снаряд массой m=10 кг обладал скоростью v=200 м/с в верхней точке . В этой точке он разорвался на две части. Меньшая часть массой m 1 =3 кг получила скорость v 1 =400 м/с в прежнем направлении под углом к горизонту. С какой скоростью и в каком направлении полетит большая часть снаряда? |
| Решение | Траектория движения снаряда – парабола. Скорость тела всегда направлена по касательной к траектории. В верхней точке траектории скорость снаряда параллельна оси .
Запишем закон сохранения импульса: Перейдем от векторов к скалярным величинам. Для этого возведем обе части векторного равенства в квадрат и воспользуемся формулами для : Учитывая, что , а также что , находим скорость второго осколка: Подставив в полученную формулу численные значения физических величин, вычислим: Направление полета большей части снаряда определим, воспользовавшись :
Подставив в формулу численные значения, получим: |
| Ответ | Большая часть снаряда полетит со скоростью 249 м/с вниз под углом к горизонтальному направлению. |
ПРИМЕР 3
| Задание | Масса поезда 3000 т. Коэффициент трения 0,02. Какова должна быть паровоза, чтобы поезд набрал скорость 60 км/ч через 2 мин после начала движения. |
| Решение | Так как на поезд действует (внешняя сила), систему нельзя считать замкнутой, и закон сохранения импульса в данном случае не выполняется.
Воспользуемся законом изменения импульса: Так как сила трения всегда направлена в сторону, противоположную движению тела, в проекцию уравнения на ось координат (направление оси совпадает с направлением движения поезда) импульс силы трения войдет со знаком «минус»: |
Для вероятного минимального расстояния от центра взрыва 4 км по приложению 4 находим максимальный световой импульс И св.max .
Так как необходимого значения расстояния в таблице нет, производим интерполяцию табличных данных:
R x 1 = 3.3 км И св.1 = 2900 кДж/м 2
R x 2 = 4.4 км И св.2 = 1700 кДж/м 2
1.3 Максимальное значение уровня радиации при наземном взрыве
Для вероятного минимального расстояния до центра взрыва 4 км и для боеприпаса мощностью 500 кт, скорости ветра 95 км/ч по приложению 12 находим значение уровня радиации:
Р і max = 15400 Р/ч
1.4 Максимальное значение дозы проникающей радиации
Вероятное минимальное расстояние от центра взрыва: 4 км.
По приложению 9 при мощности взрыва 500 кт находим значение уровня проникающей радиации:
Д пр.max = 0 Р.
Оценка устойчивости работы объекта к воздействию ударной волны ядерного взрыва
Определяем максимальное значение избыточного давления, ожидаемого на территории предприятия. Для этого находим минимальное расстояние до возможного центра взрыва:
Затем по приложению 1 находим избыточное давление ΔP ф на расстоянии 4,0 км для боеприпаса мощностью 500 кт при наземном взрыве (менее благоприятном). Так как необходимого значения расстояния в таблице нет, производим расчет изменения избыточного давления с помощью интерполяции:
R x 1 = 3.6 км ∆Р ф1 = 40 кПа
R x 2 = 4.4 км ∆Р ф2 = 30 кПа
Это давление является максимальным ожидаемым на объекте.
Выделяем основные элементы сборочного цеха, от которых зависит функционирование объекта и необходимый выпуск продукции, и определяем их характеристики. Основными элементами цеха являются: здания, в технологическом оборудовании – мостовые краны и станки, электросеть и трубопроводы. Их характеристики берём из исходных данных и записываем в сводную таблицу результатов оценки (таблица 2.1).
По приложению 2 находим для каждого элемента цеха избыточные давления, вызывающие слабые, средние, сильные и полные разрушения. Так, здание цеха с указанными характеристиками получит слабые разрушения при избыточных давлениях 20-30 кПа, средние – 30-40 кПа, сильные – 40-50 кПа, полные – 50-70 кПа. Эти данные отражаем в таблице по шкале избыточных давлений условными знаками.
Аналогично определяем и вносим в таблицу данные по всем другим элементам цеха.
Находим предел устойчивости каждого элемента цеха – избыточное давление, вызывающее средние разрушения. Здание цеха имеет предел устойчивости к ударной волне 30 кПа, краны и крановое оборудование – 30 кПа, масляные выключатели – 20 кПа, электродвигатели мощностью до 2 кВт (открытые) – 40 кПа, электродвигатели мощностью до 2 кВт (герметичные) – 50 кПа, подъёмно-транспортное оборудование – 50 кПа, контрольно-измерительные приборы – 10 кПа, магнитные пускатели – 30 кПа, электросеть – 30 кПа, трубопроводы – 30 кПа.
Определяем предел устойчивости цеха в целом по минимальному пределу устойчивости входящих в его состав элементов. Сопоставляя пределы устойчивости всех элементов цеха, находим, что предел устойчивости сборочного цеха ΔP ф lim = 10 кПа.
Определяем степень разрушения элементов цеха при ожидаемом максимальном избыточном давлении.
Результаты оценки устойчивости элементов цеха и степени их разрушения приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 – Результаты оценки устойчивости элементов сборочного цеха к воздействию ударной волны ядерного взрыва
Для полного представления возможной обстановки на объекте и в районе его расположения целесообразно нанести на план местности границы зон разрушений в очаге ядерного поражения при заданной мощности боеприпаса.
Положение зон возможных разрушений в возможном очаге ядерного поражения показано на схеме 2 (приложение А, поражения с центром на расстоянии R x = 4 км от объекта при наземном взрыве мощностью 500 кт). Приняты следующие обозначения радиусов зон разрушений:
R сл = 9 км – радиус внешней границы зоны слабых разрушений;
R ср = 5.5 км – радиус внешней границы зоны средних разрушений;
R сил = 4.4 км – радиус внешней границы зоны сильных разрушений;
R полн = 3.2 км – радиус внешней границы зоны полных разрушений;
ВЫВОДЫ:
Сборочный цех может оказаться в зоне сильных разрушений очага ядерного взрыва с вероятным максимальным избыточным давлением во фронте ударной волны 35 кПа, а предел устойчивости сборочного цеха к ударной волне – 10 кПа, что меньше ΔР ф max , а, следовательно, цех неустойчив к ударной волне. Наиболее слабый элемент цеха – контрольно-измерительные приборы.
Устанавливаем степень разрушения здания цеха от ударной волны при ожидаемом максимальном избыточном давлении по приложению 2. При ожидаемом на объекте максимальном избыточном давлении ударной волны 35 кПа здание сборочного цеха может получить средние разрушения (разрушится кровля, перегородки, а также часть оборудования, повредятся подъёмно-транспортные механизмы. Восстановление будет возможно при капитальном восстановительном ремонте с использованием сохранившихся основных конструкций и оборудования).
Так как ожидаемое на объекте максимальное избыточное давление ударной волны 35 кПа, а пределы устойчивости большинства элементов цеха равны 30 кПа, то целесообразно повысить предел устойчивости сборочного цеха до 35 кПа.
Для повышения устойчивости сборочного цеха к ударной волне необходимо: повысить устойчивость здания цеха устройством контрфорсов, подкосов, дополнительных рамных конструкций, кабельную электросеть и воздуховоды проложить под землёй, уязвимые узлы кранов и кранового оборудования закрыть защитными кожухами, установить дополнительные колонны кранов.