CC BY
91
УДК 355.58.001
СТРУКТУРА МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ
ЗАЩИЩЕННОСТИ ОСНОВНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ФОНДОВ КРИТИЧЕСКИ ВАЖНЫХ ОБЪЕКТОВ ОТ ПОРАЖАЮЩИХ ФАКТОРОВ ОБЫЧНЫХ СРЕДСТВ ПОРАЖЕНИЯ
К.В. Тугушов
кандидат технических наук, доцент, профессор
кафедры устойчивости экономики и систем жизнеобеспечения
Академия гражданской защиты МЧС России
Адрес: 141435, Московская обл., г. Химки, мкр. Новогорск
E-mail: [email protected]
Е.В. Иванов
адъюнкт научно-исследовательского центра Академия гражданской защиты МЧС России Адрес: 141435, Московская обл., г. Химки, мкр. Новогорск E-mail: [email protected]
Аннотация. В статье разработана структура и основные элементы методики оценки защищенности основных производственных фондов критически важных объектов от поражающих факторов средств вооруженной борьбы. Показано, что методика представляет собой совокупность определенных элементов, последовательное выполнение которых позволяет провести оценку защиты зданий и сооружений промышленных предприятий при воздействии на них обычных средств поражения. Приведены результаты модельного эксперимента по оценке воздействия воздушной ударной волны взрыва боеприпасов и разлета осколков на основные производственные фонды и персонал промышленных предприятий, полученные на основе предлагаемой методики.
Ключевые слова: устойчивость функционирования, критически важный объект, основные производственные фонды, поражающие факторы, воздушная ударная волна. Цитирование: Тугушов К.В., Иванов Е.В. Структура методики оценки защищенности основных производственных фондов критически важных объектов от поражающих факторов обычных средств поражения // Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. 2017. № 4 (35). С. 78-86.
В случае применения противником современных средств поражения по критически важным объектам экономики путем нанесения точечных ударов по их критическим элементам или массированных ударов по самим объектам и промышленным комплексам возможно возникновение чрезвычайных ситуаций, экологических катастроф и массовой гибели людей.
В связи с этим необходимо обратить внимание на то, что требуется надежная и максимально эффективная защита объектов экономики и их основных производственных фондов от нанесения ударов по ним системами поражения. Это возможно обеспечить пу-
тем решения проблемы подготовки к проведению мероприятий по защите основных производственных фондов промышленных предприятий от поражающих факторов обычных средств поражения.
Важность и необходимость решения указанной проблемы заложены в рамках реализации выполнения одной из задач гражданской обороны - это обеспечение устойчивости функционирования организаций, необходимых для выживания населения при военных конфликтах или вследствие этих конфликтов, а также при чрезвычайных ситуациях природного и техногенного характера [1]. При этом, в соответствии с [2], необходимо обратить вни-
мание на выполнение такого мероприятия, как повышение эффективности защиты производственных фондов при воздействии на них современных средств поражения.
С целью проведения указанного мероприятия требуется разработать методику оценки защищенности основных производственных фондов критически важных объектов от поражающих факторов средств вооруженной борьбы с учетом различных воздействующих факторов.
Поэтому научное обоснование выбора и оценки эффективности проведения инженерно-технических и организационных мероприятий по защите основных производственных фондов критически важных объектов является актуальным.
Структура методики оценки защищенности основных производственных фондов критически важных объектов от поражающих факторов обычных средств поражения, показанная на Рисунке 1, представляет собой совокупность определенных элементов, последовательное использование которых позволяет провести оценку защиты зданий и сооружений промышленных предприятий при воздействии на них обычных средств поражения, а также выработать рекомендации по защите основных производственных фондов критически важных объектов от поражающих факторов обычных средств поражения.
Реализация методики оценки защищенности персонала и основных производственных фондов объекта от поражающих факторов обычных средств поражения включает в себя сбор и обработку следующих данных:
вероятные события, по причине которых на объекте может возникнуть поражение основных производственных фондов;
вероятные параметры первичных поражающих факторов источников поражения, которые будут влиять на устойчивость функционирования объектов (избыточное давление во фронте воздушной ударной волны (далее -ВУВ), импульс фазы сжатия, плотность теплового потока и т.п.);
параметры вторичных поражающих факторов, возникающих при воздействии основных источников поражения;
зоны воздействия поражающих факторов;
принципиальная схема функционирования производственного объекта с обозначением критических элементов, влияющих на функционирование предприятия (схема по надежности);
значение критического параметра (максимальная величина параметра поражающего фактора, при которой функционирование объекта не нарушается);
значение критического радиуса (минимальное расстояние от центра формирования источника поражающих факторов, на котором функционирование объекта не нарушается).
Кроме того, должны быть собраны данные по характеристике непосредственно самого объекта (количество зданий и сооружений, плотность застройки, наибольшая работающая смена, обеспеченность защитными сооружениями, конструкции зданий и сооружений, характеристика оборудования, коммунально-энергетических сетей и т.д.). Сбор и обработка такой информации позволит четко сформировать исходные данные и граничные условия для решения задачи моделирования методов и способов защиты основных производственных фондов критически важных объектов в условиях применения обычных средств поражения.
Методика состоит из 2 этапов. I этап включает в себя в рамках анализа возможного риска возникновения техногенных ЧС на критически важных объектах всех отраслей экономики, выбор представительного критически важного объекта для моделирования решения задачи оценки состояния критически важного объекта по данным комплексного мониторинга на основе многомерной функции распределения наблюдаемых параметров. Рассматриваемый этап позволяет построить структурную модель оценки состояния объекта при воздействии на него поражающих факторов обычных средств поражения. Пример построения схемы системы комплексного наблюдения за основными производственными фондами важных объектов рассмотрен в работе [3], посвященной разработке подхода к построению структуры комплексного мониторинга состояния основных производственных фондов критически важных объектов.
2017'4(35)
Таблица 1 - Структура методики оценки защищенности основных производственных фондов критически важных объектов от поражающих факторов обычных средств поражения
Методика оценки защищенности основных производственных фондов
критически важных объектов от поражающих факторов обычных средств поражения
Анализ возможного риска применения по критически важным объектам отраслей экономики
1 обычных средств поражения, а также сценариев возникновения техногенных ЧС на территории
э таких объектов
т Выбор представительного критически важного объекта для моделирования
а Разработка варианта системы комплексного мониторинга критически важного объекта
п Модель состояния критически важного объекта по данным комплексного мониторинга на основе многомерной функции распределения наблюдаемых параметров
Алгоритм комплексного мониторинга критически важного объекта (оценка комплексного
показателя состояния объекта на основе данных мониторинга)
Анализ современных обычных средств поражения, применяемых в военных конфликтах
Анализ характеристик основных производственных фондов представительного критически
важного объекта
2 Анализ поражающих факторов современных обычных средств поражения, применяемых
э в военных конфликтах
т Выбор методики оценки параметров воздушной ударной волны взрыва
а Оценка воздействия воздушной ударной волны взрыва на здания и сооружения
п промышленных предприятий
Оценка воздействия воздушной ударной волны взрыва на персонал промышленных
предприятий
Оценка устойчивости зданий и сооружений объекта
Оценка возможного поражения персонала, зданий и сооружений объектов от разлета осколков
зданий и сооружений от основных источников поражения и вторичных поражающих факторов
Выбор способов защиты основных производственных фондов промышленного предприятия
Оценка воздействия воздушной ударной волны взрыва и осколочного поля на здания и
сооружения промышленных предприятий с учетом использования выбранных средств защиты
основных производственных фондов
Рекомендации по защите основных производственных фондов в целях повышения устойчивости
функционирования критически важных объектов
Применение разработанного алгоритма комплексного мониторинга критически важного объекта в условиях воздействия поражающих факторов обычных средств поражения позволило получить значение показателя комплексного мониторинга в отношении выбранного исследуемого объекта. Установлено, что при таком значении показателя требуется произвести оценку техногенной опасности на объекте [4]. Для этого необходимо осуществить прогноз возможных последствий от воздействия поражающих факторов при применении обычных средств поражения с целью выработки управляющих воздействий, направленных на снижение последствий разрушений. Оцен-
ка возможной обстановки на объекте позволит обосновать рекомендации по защите основных производственных фондов критически важных объектов от поражающих факторов обычных средств поражения.
Выполнение II этапа методики направлено на обоснование предлагаемых мероприятий по защите основных производственных фондов в целях повышения устойчивости функционирования критически важных объектов в чрезвычайных условиях. Для этого необходимо: провести анализ современных обычных средств поражения, применяемых в военных конфликтах, и их поражающих факторов; выбрать методику оценки параметров
воздействия воздушной ударной волны взрыва на здания, сооружения и персонал промышленных предприятий; провести оценку взры-воустойчивости зданий и сооружений и возможного поражения персонала и основных производственных фондов объектов от разлета осколков фрагментов зданий, сооружений и сетей коммунально-энергетического хозяйства. Затем необходимо выбрать способы защиты основных производственных фондов объекта и оценить воздействие на них поражающих факторов с учетом использования выбранных средств защиты.
На основе разработанной методики оценки защищенности основных производственных фондов критически важных объектов от поражающих факторов обычных средств поражения проведены модельные эксперименты по расчету воздействия поражающих факторов при взрыве взрывных элементов на основные производственные фонды исследуемых объектов с учетом различных технологий защиты зданий, сооружений, технологического оборудования и персонала.
Для проведения расчетов по оценке устойчивости зданий и сооружений промышленного объекта при воздействии воздушной ударной волны при взрыве элементов были исследованы объекты, основные производственные фонды которых характеризуются сложными производственными процессами и критическими элементами, представляющими собой конструкции из бетона, кирпича и сендвич-панелей.
Для получения результатов был проведен модельный эксперимент по оценке воздействия воздушной ударной волны взрыва взрывных элементов и разлета осколков на основные производственные фонды и персонал промышленных предприятий с использованием математической модели, предложенной в [5]. По известным параметрам взрывного воздействия (избыточное давление и импульс на фронте волны, а также давление и импульс отраженной волны) оценена степень повреждения конструкции здания, расположенного на территории опасного производственного объекта или в непосредственной близости к нему. Для этого рассмотрен отдельно каждый конструктивный элемент здания на
предмет устойчивости к взрывной нагрузке и предельной деформации. Установлено, что к базовым конструктивным элементам относятся перекрытия, колонны, потолочные прогоны и стены с облицовкой. При этом необходимо определить, является ли заданная ударно-волновая нагрузка достаточной для того, чтобы вызвать повреждения здания. Исходными исследуемыми объектами выбраны стены промышленных зданий, состоящих из керамзит-бетона, кирпича и сендвич-панелей с типовыми стандартными характеристиками, представленными в технической литературе. В качестве взрывных элементов рассмотрены элементы массой взрывчатого вещества порядка 10 кг, 80 кг и более 90 кг.
На основе применения программного комплекса, разработанного в лаборатории информационного обеспечения населения и технологий информационной поддержки РСЧС совместно с кафедрой устойчивости экономики и систем жизнеобеспечения ФГБВОУ ВО АГЗ МЧС России, произведена оценка повреждений элементов конструкций из различных материалов в зависимости от массы взрывчатого вещества. Примеры результатов расчетов сведены в Таблицу 1 и представлены на Рисунках 4-9 (точки представляют собой расстояния шагом в 5 метров), которые характеризуют степень повреждения отдельно каждого конструктивного элемента и зданий в целом.
Результаты моделирования показали, что значительные повреждения зданий возникают при взрывах на расстоянии 5 метров от здания. Незначительные повреждения -при взрыве на расстояниях 10-15 метров, в остальных случаях разрушения конструктивного элемента не будет. При увеличении массы взрывчатого вещества - значительные разрушения будут при взрыве на всех рассматриваемых расстояниях от объекта от 5 м до 30 м. При этом наибольшей степени разрушений будут подвергнуты здания и сооружения, построенные из кирпича. Расчеты по разлету осколков от элементов конструкций показали, что для взрыва на расстоянии 5 метров от зданий из разных материалов для небольших осколков дальность полета составляет около 1800 метров. Для взрыва на таком же расстоянии, но с большим давлением во фрон-
тс ударной волны, д.ля малых осколков дальность полета будет уже составлять более 3500 метров. Проведенный анализ результатов показал, что наибольшие разрушения и наибольшее количество осколков будет от зданий и сооружений, изготовленных из кирпича, при этом дальность нолета осколков от этих кон-
струкций будет значительно больше, чем от других видов конструкций. Отсюда возникает требование к дополнительной защите таких производственных зданий и, как следствие, технологического оборудования и персонала на объекте.
Рисунок 1 Зоны разрушений для взрывов элементов 10 кг, 80 кг, более 90 кг на различных расстояниях от железобетонных конструкций, соответственно
Рисунок 2 Зависимость дальности и высоты нолета осколков от их массы при взрывах элементов 10 кг, 80 кг, более 90 кг, соответственно, на расстоянии 5 метров от железобетонных
конструкций и разных давлениях во фронте ВУВ
Рисунок 3 Зависимость дальности и высоты нолета осколков от их массы при взрывах элементов 10 кг, 80 кг, более 90 кг, соответственно, на расстоянии 5 метров от железобетонных
конструкций и разных давлениях во фронте ВУВ
Таблица 2 - Результаты расчетов по оценке повреждений элементов конструкций из различных материалов в зависимости от массы взрывчатого вещества на расстояниях от 5 до 30 м
Вид конструкции Масса взрывчатого вещества, кг Характер повреждений Средняя дальность разлета
осколков, м
Значительные повреждения при взрыве на
расстоянии 5 метров от объекта. Незначительные
Железо 10 повреждения при взрыве на расстоянии 10-15 1700 (рис.5 (1))
бетонные метрах, в остальных случаях разрушения
стены конструктивного элемента не будет(рис.4)
80 Значительные разрушения будут при взрыве на всех рассматриваемых расстояниях от объекта (рис.4) 3500 (рис.5 (2))
более 90 Значительные разрушения будут на всех рассматриваемых расстояниях от объекта (рис.4) 4000 (рис.5 (3))
На расстоянии 5-10 метров от места взрыва находится
Кирпичные 10 область значительных повреждений конструктивных элементов; на расстоянии от 10 метров - повреждения 1500 (рис.7 (1))
здания будут минимальны или отсутствовать (рис.6)
На расстоянии 5-10 метров от места взрыва - область
частичного разрушения зданий, на расстоянии 15-20
80 метров - область значительных повреждений конструктивных элементов, на расстоянии от 20 метров - будут минимальные повреждения (рис.6) 4500 (рис.7 (2))
На расстоянии 5-20 метров от взрыва находится
более 90 область частичного разрушения зданий, на расстоянии 20 - область значительных повреждений конструктивных элементов (рис.6) 5000 (рис.7 (3))
Значительные повреждения при взрыве на
Сэндвич- 10 расстоянии 5 метров от элемента. Незначительные повреждения при взрыве на 10 метрах, а в остальных 800 (рис.9 (1))
панель случаях разрушения не будет (рис.8)
Значительные разрушения будут при взрыве на
80 расстоянии до 20 метров, а при взрыве на расстоянии 25-30 метров - незначительные повреждения (рис.8) 2500 (рис.9 (2))
более 90 Значительные разрушения будут на всех рассматриваемых расстояниях от объекта (рис.8) 3300 (рис.9 (3))
ч> сссыка ! I к-м а у. Ч
Рисунок 4 Зоны разрушений для взрывов элементов 10 кг, 80 кг, более 90 кг на различных расстояниях от кирпичных зданий (синяя линия соответствует границе области минимальных повреждений; зеленая линия соответствует границе области значительных повреждений (повреждение некоторых конструктивных элементов, несущих нагрузку); красная линия соответствует границе области частичного разрушения (50-75% стен разрушено или находятся
на храни разрушения)
Рисунок 5 Зоны разрушений для элементов 10 кх", 80 кх", более 90 кх", соответственно, на
разлххчных расстояниях от сэндвххч-хханелей
Рисунок 6 Зависимость дальности и высоты полета осколков от их массы при взрывах элементов 10 кг, 80 кг, более 90 кг, соответственно, на расстоянии 5 метров от сэндвххч-хханелей и
разных давлениях во фронте ВУВ
Анализ характеристик защитных устройств показал, что повышение надежности защиты основных производственных фон-
дов объекта в основном заключается в повышении физической устойчивости зданий, сооружений хх конструкций объекта к воз-
действию поражающих факторов обычных средств поражения, а также в использовании защитных блоков из разных материалов. Оценка эффективности применения перспективных разработок систем защиты основных производственных фондов и персонала от воздушной ударной волны и осколков при взрывах элементов обычных средств поражения требует дальнейшей научной проработки.
Внедрение методики оценки защищенности основных производственных фондов критически важных объектов от поражающих факторов обычных средств поражения повысит качество проведения мероприятий по защите основных производственных фондов промышленных предприятий и выработки частных рекомендаций по защите элементов конкретных объектов.
Литература
1. Федеральный закон от 12.02.1998 №28-ФЗ «О гражданской обороне». [Электронный ресурс] -Режим доступа: http://base.garant.ru/178160/ (дата обращения: 2.11.2017).
2. Постановление Правительства Российской Федерации от 26.11.2007 г. №804 «Об утверждении Положения о гражданской обороне в Российской Федерации». [Электронный ресурс] -Режим доступа: https://rg.ru/2007/12/01/oborona-doc.html (дата обращения: 2.11.2017).
3. Тугушов К.В., Рыбаков A.B., Носков С.С., Арефьева Е.В. О подходе к построению структуры комплексного мониторинга состояния основных производственных фондов критически важных объектов в Арктической зоне Российской Федерации // Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. 2016. № 3. С.34-39.
4. Повышение эффективности защиты основных производственных фондов критически важных объектов в Арктической зоне Российской Федерации. Оценка состояния критически важных объектов по результатам комплексного мониторинга. Отчет о научно-исследовательской работе. Научный руководитель Рейхов Ю.Н. Химки, 2015. — 63 с.
5. Рыбаков A.B., Иванов Е.В., Седов Д.С., Овсянников P.E. О подходе к определению показателя и построение шкалы оценки защищенности опасного производственного объекта // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. 2017. № 3. С.110-118.
STRUCTURE OF THE METHODOLOGY OF ESTIMATION OF PROTECTION OF MAIN PRODUCTION FUNDS OF CRITICALLY IMPORTANT OBJECTS FROM THE DESTRUCTIVE FACTORS OF CONVENTIONAL MEANS OF DAMAGE
Konstantin TUGUSHOV
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Professor of the Department of Sustainabilitv of Economics and Life Support Systems Academy of Civil Defence EMERCOM of Russia Address: 141435, Moscow Region, Khimki, md. Novogorsk E-mail: [email protected]
Evgeniy IVANOV
Adjunct of the research center Academy of Civil Defence EMERCOM of Russia Address: 141435, Moscow Region, Khimki, md. Novogorsk E-mail: [email protected]
2017'4(35)
Abstract. The structure of the methodology for assessing the security of the main production assets of critically important facilities against the damaging factors of the means of armed struggle is developed. It is shown that the method is a set of certain elements, the consistent implementation of which allows an assessment of the protection of buildings and structures of industrial enterprises when they are exposed to conventional means of destruction. The main elements of the methodology are considered. The results of a model experiment on the assessment of the impact of an air shock wave on the explosion of munitions and the scattering of fragments on the main production assets and personnel of industrial enterprises obtained on the basis of the proposed methodology are presented.
Keywords: stability of functioning, critical facility, major production assets, damaging factors, air shock wave.
Citation: Tugushov K.V., Ivanov E.V. (2017) Struktura metodiki ocenki zashchishchennosti osnovnyh proizvodstvennyh fondov kriticheski vazhnyh ob"ektov ot porazhayushchih faktorov obychnyh sredstv porazheniya. [The structure of the methodology for assessing the security of the main production assets of critical facilities from the damaging factors of conventional weapons]. Scientific and educational problems of civil protection, no. 4(35), pp.78-86 (in Russian).
