Файл: Логинов, И. Л. Инженерно-технические мероприятия, повышающие устойчивость электротехнического и радиоэлектронного оборудования к поражающим факторам ядерного взрыва учебное пособие.pdf

температуре получать остаточные деформации, а пластичный

материал, — малоуглеродистая сталь, — под воздействием резкой ударной нагрузки проявляет хрупкие свойства.

Для изготовления реостатов и других электротехнических

из нейзильбера после нагревания ее до 200—250oC становит­

ся хрупкой. В силу этого, нейзильбер постепенно выходит из

употребления ,в промышленности.

Учтя опыт второй мировой войны и результаты послевоен­

ного исследования в иностранных флотах и, прежде всего, в США, Англии, Японии, отказались от применения на судах

хрупких материалов, в том числе чугуна, литого алюминия,

фарфрра, стекла и др. Для повышения ударостойкости в США на подводных лодках вместо ламповых усилителей приме­ няют ударостойкие магнитные усилители.

Таким образом, одни и те же элементы, но изготовленные из разных материалов, имеют достаточно широкий диапазон ударостойкости. Это позволяет по пределу прочности мате­

риала подобрать нужный элемент для монтажа изделий элек­ тротехнического оборудования.

При определении предела прочности необходимо учиты­

вать динамическое усиление перегрузок, вызванное неблаго­

приятным соотношением частоты свободных колебаний обо­

ния коэффициентов перегрузки с учетом частот свободных KO-

лебаний оборудования. Они приведены для оборудования, ко-

ɪopoe жестко установлено на фундаменте и имеет частоту сво­ бодных колебаний f свыше 20 Гц.

23

Для f > f0:

(20)

для 20 Гц < f < f0:

(21)

где f0 — критическая частота оборудования, Гц;

(22)

G — вес оборудования в кг.

§4. Применение ударостойких связей с электроприводами

илиниями. Обеспечение ударостойкости кабельных линий

Под воздействием ударной волны в корпусной части воз­

никают различные смещения на различных участках. Это

обстоятельство оказывает неблагоприятные влияния на части оборудования, работающие на один вал. Возможное искрив­ ление вала может послужить причиной выхода из строя элек­

трических машин. Поэтому в настоящее время, во избежа­ ние повреждений, вызываемых различными смещениями, ре­

комендуется электрические машины, работающие на один вал с другими механизмами, например, дизель-генераторами, устанавливать на одну фундаментную раму. Эта мера защи­ ты от возможных повреждений позволяет также снизить ча­

стоту свободных колебаний системы фундамент—оборудова­

ние. Как известно, движение тяжелого оборудования проис­

приводит монтаж радиоаппаратуры на амортизированной пе­

реборке радиорубки. Но и в этих условиях необходимо пре­

дусматривать такие связи с электроприводами и линиями, которые бы исключили расцентровку (изгиб и смещение) со­

пряженных валов электрических машин и других механизмов,

разрушение электрических линий в местах соединений их с оборудованием, а также на границах перехода корпусных

конструкций, характеризующихся разными величинами сме­ щений.

Для того чтобы избежать расцентровки валов сопряжен­

ных электрических машин, применяют гибкие соединения, ко­

торые допускают небольшие изгибы и смещения, при этом

24

работа электрических машин не нарушается. Гибкие соеди­

нения могут осуществляться в легком оборудовании приме­

нением гибких валов, в среднем и тяжелом оборудовании

применением толстых резиновых дисков, насаженных на фланцы сопряженных валов, при этом вращение одного вала

другому передается за счет трения дисков.

Анализ повреждений электрических линий показывает,

что разрушение этих линий происходит в тех местах, где их

перемещение было ограничено. Поэтому основные рекоменда­

ции по проектированию ударостойкой электрической сети

сводятся к выбору способа закрепления участков электрока­ белей и их прохода через переборки. Сущность этих рекомен­

даций заключается в следующем.

Скобы и кассеты, при помощи которых производится кре­ пление кабелей одиночно или пучком к корпусным конструк­ циям, должны отстоять друг от друга на таком расстоянии,

чтобы собственная частота колебаний трассы кабелей отли­ чалась от частоты колебаний корпусных конструкций. Для защиты кабельных трасс от повреждений при колебаниях,

вызванных взрывом, необходимо применять защитные про­

кладки из прессшпана или листовой резины. Кабели, вводи­

мые в переборочные сальники и проходные коробки, в амор­

тизированное электрооборудование, должны иметь компенса­

ционный изгиб, предотвращающий их разрыв под воздей­

ствием деформации корпусной части. В некоторых случаях

для защиты от механических повреждений производится про­

кладка в трубах или желобах. При прокладке кабельных

трасс обращается внимание на их защиту от возможных со­

ударений с близрасположенными корпусными конструкциями

и оборудованием.

ГЛАВА 2

ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ МЕРОПРИЯТИЯ, ПОВЫШАЮЩИЕ УСТОЙЧИВОСТЬ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО И РАДИОЭЛЕКТРОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ К СВЕТОВОМУ ИЗЛУЧЕНИЮ

§ 5. Характер воздействия светового излучения на электротехнические и радиоэлектронные материалы

иоборудование и требования к их теплостойкости

Кэлектротехническим материалам относится очень боль­ шое количество наименований, применяемых в качестве элек­

троизоляционных и полупроводниковых материалов, материа­ лов для изготовления кабелей, конденсаторов, трансформато-

25

ров, электрических машин. Среди этих материалов есть орга­ нические и неорганические, металлы, минералы, различные

окислы и т. д. Отметим здесь влияние светового, излучения только на некоторые из них в самом общем плане, но с та­

ким расчетом, чтобы студентам облегчить более углубленное

изучение этих вопросов на профилирующей кафедре.

Световое излучение, воздействуя на те или иные материа­

лы, может вызвать тот или иной вид теплового поражения. Степень поражения зависит от теплостойкости материала к

световому излучению. Материалы, обладающие высокой про­

зрачностью и отражательной способностью, мало поглощают

световое излучение и поэтому выдерживают относительно хо­ рошо его действие. Так, например, стекло имеет очень высо­

кую стойкость к воздействию тепла. В настоящее время стек­

ло все чаще заменяют пластмассами. Они изготавляются из

органических соединений и под воздействием тепла легко раз­ лагаются. Однако бакелит, целлюлоза, полиэтилен и другие

материалы, применяемые в ,качестве диэлектриков, весьма

стойки к действию светового излучения [16]. Величина свето­ вого импульса, при котором происходит оплавление или по­

темнение этих материалов, составляет 2520—2940 кДж/м2 (60—70 кал/см2).

Другие материалы, такие как металлы, имеющие широкое

применение в электротехническом оборудовании, являясь хо­

рошими проводниками тепла и имея темный цвет (неполиро­

ванный), поглощают большое количество световой энергии, при этом температура нагрева может достигать величин, при

которых наступает оплавление и деформирование материала.

Кроме того, в результате сильного нагрева металлической пластины, происходит потеря прочности материала.

Из общих курсов математической физики известно урав­

облучаемой поверхности является выражение [5, 15]:

(23)

26

наибольшей температуры огненного шара, отсчитываемое [3]

от момента взрыва:

t = 2 ∙ IO-2 /33, с; (25)

q — мощность взрыва в тоннах.

Для мощности взрыва в 10 кт t = 0,43 с.

Из формулы (23) видно, что температура тела повышает­

ся с увеличением поглощенной части энергии и с уменьше­

нием теплопроводности и теплоемкости тела. При этом, если

толщина листа равна толщине слоя прогрева материала к мо­ менту наступления наибольшей температуры огненного шара,

то пластина будет иметь температуру с освещенной стороны, примерно равную ⅛ + ΔT0, а на теневой стороне — t0 + 3AAT0,

где to— начальная температура пластины. Если толщина пла­

стины составляет половину толщины прогрева, то температу­

отводится от поверхности на прогрев всего материала, поэто­ му у поверхности освещенной стороны температура будет

оставаться равной ⅛ + AT0, а на теневой стороне она будет

составлять ⅛ + 1AAT0 при толщине, превосходящей толщину

прогрева в 2 раза и t0 + ‰ΔT0 при толщине, превосходящей

толщину прогрева в 3 раза.

Это обстоятельство следует учитывать при обеспечении

нормальной работы приборов, чувствительных к температур­ ным изменениям, особенно, если они установлены на откры­

тых местах ударостойких объектов.

Горючие материалы при воздействии светового излучения

воспламеняются при определенных значениях световых им­

пульсов. К числу горючих электротехнических материалов относятся: бумага, хлопчатобумажная ткань, древесина и др. Так известно, что зеленая бумага возгорается при воздей­

ствии светового импульса в 170 кДж/м2, а хлопчатобумажная

27

ткань (белая), как правило, воспламеняется при величине светового импульса в 630 кДж/м2 (15 кал/см2).

Следует заметить, что при данном общем количестве све­

товой энергии повреждение будет тем больше, чем быстрее

выделяется энергия. Так как при более мощном взрыве све­

товая энергия выделяется в течение большего времени, т. е.

медленнее, чем при взрыве меньшей мощности, что способ­

ствует отводу тепла от нагреваемой поверхности, то для вос­ пламенения материала в первом случае нужен световой им­

пульс больший по величине, чем во втором. Так, серая хлоп­ чатобумажная ткань воспламеняется при мощности взрыва 20 кт от светового импульса 340 кДж/м2, а при мощности взрыва 10 Мт от светового импульса 680 кДж/м2.

При рассмотрении вопросов теплового поражения необхо­

димо учитывать возможность возникновения пожаров в ре­ зультате воспламенения материалов и оборудования. Пожары

могут привести к выходу из строя объекта на значительно

больших расстояниях, чем потеря прочности металлическими

пластинами и возникновение деформаций в них. Для исклю­

чения теплового поражения электротехнического оборудова­ ния раньше, чем оно выйдет из строя под воздействием удар­

ной волны при наземном и воздушном взрывах, необходимо,

чтобы при проектировании оборудования теплостойкость и ударостойкость были согласованы. Сущность согласования

сводится к обеспечению нормального функционирования элек­

тротехнического и радиоэлектронного оборудования по те­

пловому режиму на тех расстояниях, на которых сохраняется

его ударостойкость.

Определим световые импульсы на указанных расстояниях

(табл. 3) при мощности взрыва в 10 кт и IO3 кт. В данном

случае возьмем воздушный взрыв, поскольку он обеспечивает худшие условия по сравнению с наземным. При надводном

(наземном) взрыве световой импульс составляет примерно

3A светового импульса, возникающего на тех же расстояниях при воздушном взрыве той же мощности. Одна четверть све­

товой энергии поглощается парами воды и двуокиси азота в приземном слое атмосферы.

Расчет будем вести [4] по формуле:

28