CC BY
31
людей является основной заботой органов управления единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций.
Список использованной литературы
1. Федеральный закон РФ от 12.02.1998 № 28-ФЗ «О гражданской обороне».
2. Ефремов С.В. Управление техносферной безопасностью/ С.В. Ефремов//СПб. - 2013. - С. 21-25.
3. Мажуховский Э.И. Технологии гражданской обороны/ Аварийно-спасательные и другие неотложные работы/ Э.И. Мажуховский// ВНИИ ГОЧС МЧС России, 2012. - № 7. - С. 88-90.
4. Мингалеев С.Г. Курсаков А.В./ Технологии гражданской обороны/ Профессиональная подготовка спасателей для проведения аварийно-спасательных работ, 2012 - № 2 - Т 4. - С. 18-20.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВНЕШНИХ УСЛОВИЙ
НА БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
В ГОРНОЙ МЕСТНОСТИ
С.Л. Карпов, доцент, Воронежский государственный архитектурно-строительный университет, г. Воронеж
Проблема защиты от снежных лавин людей, транспортных средств (ТС), спортивно-туристических сооружений, курортно-гостиничных комплексов и подъездных путей существенно усложняет хозяйственно-рекреационную деятельность в горах [1]. Накопление снега на склоне, эволюция снежной массы, сход лавины и взаимодействие ее с различными препятствиями охватывает широкий класс физических явлений. Между тем, мы практически не располагаем данными о состоянии и характере движения снежной массы и взаимодействия с различными объектами.
Ранее нами была предложена имитационная компьютерная модель снежной лавины на основе метода сглаженных частиц [2-4]. Представленная модель является в высокой степенью универсальной и позволяет исследовать влияние большого количества параметров лавины, рельефа местности, транспортного средства на характер воздействия лавины на ТС.
Модель позволяет определить большое количество характеристик воздействия лавины на транспортное средство. В рамках данной работы предлагаются к анализу следующие функции, представляющие собой распределения определенной величины в пространстве или во времени: зависимость от времени смещения центра тяжести в горизонтальном направлении от начального положения под действием лавины (данная функция позволяет
оценить опасность сброса лавиной транспортного средства с дороги, что в гористой местности может привести к дальнейшему падению ТС по склону); зависимость от времени угла наклона транспортного средства (функция позволяет оценить опасность опрокидывания ТС); распределение максимального давления лавины на транспортное средство по его высоте (данная функция позволяет оценить опасность деформации и разрушения транспортного средства, например, повреждение стекол окон, прорыв тента грузовых автомобилей).
Прежде всего, проанализируем результаты базового компьютерного эксперимента (типичная лавина воздействует на типичный автомобиль, находящейся на типичной автодороге). При контакте снежной лавины с корпусом транспортного средства на корпус оказывается существенное силовое воздействие (рис. 1). Длительность воздействия составляет около 20 секунд, однако наибольшее силовое воздействие оказывает фронт лавины, ориентировочно через 2-3 секунды после начала контакта снега с ТС. Максимум силового воздействия порядка 4-8 кН длится на протяжении около 2 с, затем плавно уменьшается по мере истощения лавины и засыпания ТС снегом.
Fб, кН ■ 8 4 0
0 10 20 30 40 г, с
Рис. 1. Зависимость от времени г силы ^б, действующей на транспортное средство
в горизонтальном направлении
Действие лавины приводит к смещению ТС по опорной поверхности и раскачиванию ТС. Смещение ТС в реальных условиях может приводить к сбросу ТС с горной дороги и падению вниз по склону. В ряде случаев ограждения и придорожная растительность создают препятствие боковому смещению ТС. Однако по величине максимального бокового смещения £см.м, анализируемой далее, можно оценить риск сброса ТС лавиной с дороги.
В базовом компьютерном эксперименте движение ТС в поперечном направлении началось примерно через 2,5 секунды после начала контакта ТС с лавиной - в тот момент, когда боковая сила достигает достаточной величины, чтобы превысить существенную силу трения покоя между колесами и опорной поверхностью. Основное боковое смещение происходит в течение примерно 6 с, затем боковая скорость ТС быстро снижается. Для типичного случая воздействия лавины на ТС смещение составляет около 4 м.
Важной характеристикой, которую можно определить в разработанной модели является распределение давления на корпус ТС по высоте. Это может дать информацию, какие элементы ТС подвергаются наибольшему воздействию и спрогнозировать их разрушение, например деформацию металлической обшивки
122
ТС, прорыв тента кузова, разрушение остекления ТС и др. Типичная зависимость максимального давления от высоты Рт(И) представлена на рисунке 2.
р
кПа
60 40 20 0
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 /, м Рис. 2. Распределение по высоте кузова ТС / максимального давления на борт кузова РШ
Наибольшее давление (порядка 80 кПа) оказывается на нижнюю часть автомобиля, на высоте 0,0-0,6 м от опорной поверхности. При дальнейшем увеличении высоты давление снижается, по закону, близкому к экспоненциальному, уменьшаясь к высоте 2,5 м почти в 10 раз.
Таким образом, боковое давление может представлять опасность для легковых автомобилей, и приводить к деформации дверей и боковых элементов кузова, и возможно к разрушению боковых стекол. Для грузовых автомобилей максимальное давление приходится на элементы шасси, слабо склонные к разрушению, но действие на кузов, начинающийся с высоты около 1,5 м, не столь значительно.
В качестве параметра снежной лавины выбрана толщина первоначального снежного покрова на склоне /сн, определяющая интенсивность воздействия снежной массы и общий объем снежной массы. Для изучения влияния /сн на поражающие факторы снежной лавины проведена серия компьютерных экспериментов, в которой /сн изменяли от 0,5 до 1,1 м с шагом 0,1 м.
При малом /сн поток снежной массы не столь существенен, чтобы оказать опасное воздействие на транспортное средство. При /сн = 0,5 м практически не происходит смещение ТС (рис. 3а), а угол его наклона составляет не более 1-30 (рис. 36).
При среднем значении толщины снежного покрова (1,0 м) действие лавины приводит к смещению и существенному наклону ТС. Однако не происходит опрокидывания ТС. Однако при большом значении /сн из-за высокой кинетической энергии потока снежной массы происходит опрокидывание ТС и сброс его с дороги.
Анализируя зависимость фн(/см) можно сделать вывод, что до толщины снежного покрова 0,7 м практически не происходит наклона ТС (менее 50), с толщины 0,7 до 1,1 м происходит существенный наклон ТС (на 10-300), но не приводящий к опрокидыванию, а начиная с /сн = 1,1 происходит опрокидывание ТС (рис. 3б).
Время воздействия лавины на ТС, в течение которого нарушается управляемость ТС, составляет менее 1-2 с при толщине снежного покрова до 0,50,6 м. Однако при толщине снежного покрова более 0,7 м автомобиль теряет
управление уже на 7-9 с (рис. 3в).
-^см.м,
м 8
6
4
2
0 0
4, с 8 6 4 2
фн.ю
град. 60
30
5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 йсн, м 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 йсн, м а б
-^бою
кН 10
5
/
/ г
5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 Асн, м 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 /сн, м
в г
F
под,
кН
10 5
0
0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 /сн, м д
Рис. 3. Влияние толщины снежного покрова /сн на величину бокового смещения Ьсм.м ТС (а); угол фн м максимального наклона ТС (б); время tв взаимодействия ТС с лавиной (в); максимальную боковую -бок (г) и подъемную -под (д) силы, действующие на ТС
Анализ боковой и подъемной силы (рис. 3г, д) позволяет разобраться в причинах механического поведения ТС. При изменении толщины снежного покрова -бок и -под увеличиваются приблизительно линейно, приводя к монотонной зависимости £см.м. от /см (рис. 3а).
Таким образом, при толщине снежного покрова менее 0,5 лавина не приводит к потере управляемости ТС, от 0,5 до 1,0 м - приводит к потере управляемости, но не приводит к опрокидыванию и сбросу с дороги, более 1,0 -приводит к опрокидыванию ТС и сбросу с дороги.
Список использованной литературы
1. Гражданская защита / Под ред. С.К. Шойгу. М.: МЧС России, 2009. -
711 с.
2. Соловьев А.С. Математическое моделирование поведения снежной массы на горном склоне/ А.С. Соловьев, О.М. Лебедев, А.В. Калач // Вестник ВГТУ. -2011. - Т.7. - № 4. - С. 115-117.
0
0
3. Соловьев А.С. Имитационное моделирование удара снежной лавины о неподвижное препятствие / А.С. Соловьев, О.М. Лебедев, А.В. Калач //Вестник ВГТУ. - 2011. - Т. 7. - № 7. - С. 88-90.
4. Соловьев А.С. Исследование взаимодействия снежной лавины с элементами защитных сооружений / А.С. Соловьев, О.М. Лебедев, А.В. Калач,
B.В. Петренко //Технологии гражданской безопасности. - 2012. - Т.9. -№ 2(32). -
C. 74-77.
РАСЧЕТ СИЛ И СРЕДСТВ ДЛЯ ПЕРЕКАЧКИ ОГНЕТУШАЩИХ ВЕЩЕСТВ К МЕСТУ ПОЖАРА НА МЕСТНОСТИ С ПОДЪЕМОМ
А.В. Кузовлев, доцент, к.т.н., А.Н. Николаев, курсант, Воронежский институт ГПС МЧС России, г. Воронеж
Подача воды к месту пожара способом перекачки применяется в основном при значительном удалении водоисточников от места пожара. Это объясняется тем, что один насос, установленный на водоисточник, не в состоянии создать давление, достаточное для преодоления потерь напора в рукавных линиях и для создания рабочих струй пожарных стволов непосредственно у места пожара. По этой причине применяют способ перекачки, заключающийся в том, что вода от водоисточника до места пожара последовательно подается от одного автонасоса к следующему, а последний в схеме перекачки подает воду непосредственно по рабочим линиям на тушение пожара.
Рациональным расстоянием для перекачки воды считается такое, при котором развертывание обеспечивается в сроки, когда к моменту подачи огнетушащих веществ пожар не принимает интенсивного развития. Это зависит от многих условий, и, в первую очередь, от тактических возможностей гарнизона пожарной охраны. При наличии в гарнизоне одного рукавного автомобиля, для организации подачи воды в перекачку рациональным можно считать расстояние до 2 км, при наличии двух рукавных автомобилей - до 3 км. При отсутствии в гарнизонах рукавных автомобилей перекачку целесообразно осуществлять при расстояниях до водоисточников не более 1 км. В других случаях организуют подвоз воды.
Практика применения такого способа транспортирования воды для подачи в очаг пожара достаточно хорошо отработана и при четком действии экипажей пожарных автомобилей обеспечивает успешное тушение пожаров, возникающих в районах с недостаточно развитым водоснабжением.
Современные справочники предлагают следующую методику расчета перекачки воды на местности с равномерным подъемом. Расстояние перекачки
определяется по рукавам с учетом неровностей местности:
1,21 N = ——
р 20 (1)
