Размеры зон по следу облака

Задача 6.3. Система управления ГОЧС ОЭ (аппаратура связи и, ЭВМ) размещена в подземном убежище, имеющем оболочечный экран из холоднокатаной стали радиусов г = 10 м и толщиной стенки h = 1 мм. Проводимость оболочки σ = 10⁶ (Ом*м)^-1, относительная магнитная проницаемость М_r = 100; магнитная проницаемость материала стенки М = 1,2*10^-4 Гн/м; вакуума М₀ = 1,2*10^-6 Гн/м. Чувствительность аппаратуры U_g =1,5 В (1500 мВ). Оценить эффективность экранирования системы управления, если эта система не должна прекращать работу из-за воздействия ЭМИ при высотном ядерном взрыве.

Решение

1. При высотном ядерном взрыве напряженность поля составит около 50 кВ/м. Максимальное воздействие на аппаратуру управления будет, если сигнал ЭМИ проходит в подземное убежище сверху и энергия электрического поля преобразуется в энергию магнитного поля, то есть происходит практически удвоение магнитной составляющей внешнего поля. Максимальная амплитуда напряженности магнитного поля может составить Н_m =250 А/м, спад которой в е раз произойдет за время t < 10^-6 с, то есть функция спадав магнитного поля вне экрана описывается формулой:

H₀(t) = 250*exp(-t/10^-6)

2. Максимальное магнитное поле внутри экрана может быть определено по формуле:

где R_э = 6,28/(3hσ) = 6,28/(3*10^-3*10⁶) = 0,021 Ом - эквивалентное сопротивление экрана; L_э = 6,28М₀г/9 = 6,28*1,2*10^-6*10/9 = 0,84*10^-5 Гн - эквивалентная индуктивность экрана; Т_н и Т_к - время начала и окончания действия ЭМИ; принимаем (Т_к – T_н) ≤ 10^-6 с.

Следовательно, H_э = 0,021*250*10^-6/(0,84*10^-5) ≈ 0,063 А/м.

3. Время нарастания поля внутри экрана составит:

t_э = 0,43h²σM = 0,43*10^-6*10^-6*1,2*10⁴ = 0,52-Ю-⁴ с = 52 мкс.

4. Скорость изменения напряженности магнитного поля внутри экрана:

H_V =H_э/t_э =0,0б3/(0,52*10^-4) = 1300 А/(м-с).

5. ЭДС наводки при площади витка S = 10м² составит:

U_э = M₀ H_V S = 1,2*10^-6*1300*10 = 0,016 В = 16 мВ.

Площадь витка при одноточечном заземлении не должна превышать 10 м², так как в противном случае анализ ситуации указывает на недопустимое снижение защиты.

6. Защищенность аппаратуры от воздействия ЭМИ оценивают коэффициентом безопасности (децибел):

К = 20Lg(U_п/U_э) = 20Lg(I_п/I_э),

где U_п (I_п) - предельные значения напряжения (тока),которое выдерживает схема; U_э (I_э) - фактические напряжения (ток), созданные ЭМИ.

К = 20Lg(U„/U,) = 20Lg(1500/16) = 40 дБ.

Таблица 6.6

Уровни радиации, Р/ч, на оси следа РЗ через час после ядерного взрыва

Примечание. В числителе показан уровень радиации при скорости ветра 50 км/ч, в знаменателе - при скорости 100 км/ч.

Задача 6.4. ОЭ находится в 7 км от вероятной точки прицеливания с использованием ЯБП мощностью 1000 кг. КВОУ| от точки прицеливания не превысит 0,6 км. В цехах имеются станки программного управления. Оцените устойчивость работы цеха к воздействию ЭМИ наземного ядерного взрыва, если:

- электропитание станков выполнено подземным кабелем длиной 100 м с вертикальным ответвлением 1,5 м при напряжении (380±15%) Вис коэффициент том экранирования К = 2;

- пульт программного управления выполнен на микросхемах с токопроводящими элементами высотой 0,05 м и рабочим напряжением 12 В;

- питание разводящей сети цеха напряженней (220 В ± 15%) В осуществляется через трансформатор при длине горизонтальных линий 50 м, высоте вертикальных ответвлений 2 м и коэффициенте экранирования системы программного управления К = 2.

Решение

1. Минимальное расстояние от цеха до центра взрыва с учетом вероятного кругового отклонения ЯБП может составить R_min = 7 - 0,6 = 6,4 км [46].

2. Ожидаемое максимальное значение вертикальной составляющей напряженности электрического поля:

так как расстояние R = R_min, определенному в п.1 решения, а мощность ЯБП - 1000 кт.

3. Величина максимального значения горизонтальной составляющей напряженности электрического поля определяется так:

4. Ожидаемое максимальное напряжение наводок в системах электропитания цеха:

- вертикальных U_в = E_в*L/K = 1148*1,5/2 = 661В;

- горизонтальных U_r = E_r*L/K = 2,32-100/2 = 116 В.

5. Ожидаемое максимальное напряжение наводок в системе пульта управления: U_в = 1148*0,05/2 = 28,7 В.

6. Вероятное максимальное напряжение наводок в системах программного управления станками:

- вертикальных U_в = 1148*2/2 = 1148 в;

- горизонтальных U_r = 2,32*50/2 = 58 В.

7. Максимальное напряжение, которое может выдержать оборудование, на 15% выше нормального:

- электропитание цеха U_max = 380*115% = 437 В < 661 В;

- в пульте управления U_min = 12*1,15 = 13,8 В < 28,7В;

- разводящая электросеть U_max = 220-1,15 = 253 В < 1148 В.

8. В результате воздействияЭМИ ядерного взрыва в цехе могут выйти из строя электродвигатели, пульт программного управления и оборудование электроснабжения станков, то есть требуется проведение соответствующих работ по обеспечению защиты оборудования.

Задача 6.5. Рассчитать толщину экрана из ферромагнитного материала (пермаллой 80%), способного защитить оборудование от импульсных полей с амплитудой импульса тока I_m = 25 000 А и длительностью t_b = 1 мкс. Экран имеет форму трубки радиусом R = 2 м.

Решение

Расчет выполняется по формуле [46]:

м,

где I_m - амплитуда импульса тока, A; t_b - длительность ЭМИ, с; R - радиус экрана, м; с - удельная проводимость материала экрана (Ом*м)^-1; B_s - магнитная индукция (Тл).