Гідродинамічні об’єкти та їх призначення

У дизельних ДВЗ на збільшення витрати пального та складу вихлопних  газів впливають наступні несправності: зменшення тиску вприскування, покриття голки форсунки смолистими відкладеннями, закоксовування сопел розпилювачів, зношеність плунжерних пар паливного  насоса, засмічування повітроочищувача, зміна кута вприскування, зниження температури охолоджувальної рідини, зношеність деталей паливного насоса, газорозподілу та шатунно-кривошипного механізму.

Залежно від виду несправності витрата пального в дизельних  двигунах може збільшуватися до 20 %, а кількість викидів шкідливих  речовин — на 20—100 %.

Зниження викидів шкідливих  речовин ДВЗ можна досягти  застосуванням таких методів: рідинної та полум'яної нейтралізації; ежекційного  допалювання; використанням каталізаторів; подачею повітря у випускний  колектор; застосуванням антидимових  фільтрів тощо.

Зниження вмісту шкідливих  речовин у викидах ДВЗ можна  забезпечити і за рахунок застосування присадок до пального — метанолу, водню, скрапленого газу та емульсій.

3 Літосферні природні  небезпеки

Літосфера ¾ верхній, кам’яний, твердий шар Землі складається з осадових порід. Нижньою границею літосфери є поверхня Мохоровича (на рівнинах ¾ 30¾40 км, в морях, океанах ¾ 3¾5 км, в горах ¾ 50 км), нижче якого лежать шари граніту та базальту.

Людство, забезпечуючи своє існування, взаємодіє з природою, є її складовою частиною і невіддільне  від природи. Ця взаємодія виражається  у процесі праці, куди людина вносить  свій розум, науку, мистецтво, працю.

У результаті праці людина не тільки пристосовується до природного середовища, а й намагається його змінити. Дія людини на природу була не дуже помітна, тому що природа самоочищалася  і відновлювала біологічні ресурси. Швидке зростання населення, бурхливий  розвиток виробництва, впровадження результатів  науково-технічних досягнень, намагання  отримати від природи часткові або  тимчасові успіхи завдають їй тривалої шкоди, що порушує стабільність, до якої прагне Природа.

Сучасне промислове виробництво  забруднює природу не тільки газоподібними, твердими відходами, а й тепловими  викидами, електромагнітними полями, ультрафіолетовими, інфрачервоними, світловими та іонізуючими викидами, радіоактивними речовинами, шумовими випромінюваннями та іншими фізичними факторами. Таке вторгнення у природне середовище порушує  його основний закон стабільного  розвитку та екологічної рівноваги, встановленої мільйонами років, і ставить  людство на межу катастрофи.

Усі природні тіла, компоненти, які людина використовує для задоволення  своїх потреб у процесі життєдіяльності, називають природними ресурсами.

Літосферні  небезпеки 

Землетруси. Планета Земля за формою є еліпсоїд із середнім радіусом 6371 км. Земля складається з кількох різних за складом та фізичними властивостями оболонок-геосфер. У центрі Землі міститься ядро, за ним іде мантія, потім земна кора, гідросфера та атмосфера. Верхня межа мантії проходить на глибині від 5 до 70 км по поверхні Мохоровича, нижня на глибині 2900 км по межі з ядром Землі. Мантія Землі ділиться на верхню завтошки близько 900 км та нижню ¾ близько 2000 км. Верхня мантія разом із земною корою утворює літосферу. Температура у мантії вважається такою, що дорівнює 2000 ¾ 2500 ⁰С, а тиск знаходиться у межах 1¾130 ГН/м². Саме у мантії відбуваються тектонічні процеси, що викликають землетруси. Наука, що вивчає землетруси, називається сейсмологією.

Землетруси ¾ це підземні поштовхи та коливання земної поверхні, що виникають у результаті раптових зміщень і розривів у земній корі або верхній частині мантії й передаються на великі відстані у вигляді пружних коливань.

Природа землетрусів до кінця  не розкрита. Землетруси відбуваються у вигляді серії поштовхів, які  включають форшоки, головний поштовх  та афтершоки. Кількість поштовхів  та інтервали часу між ними можуть бути самими різними. Головний поштовх  характеризується найбільшою силою. Тривалість головного поштовху звичайно кілька секунд, але суб’єктивно сприймається людьми як дуже тривала. Згідно даних  психіатрів та психологів, що вивчали  землетруси, афтершоки іноді призводять до більш важкого психологічний  впливу, ніж головний поштовх. У людей  під впливом афтершоків виникло  відчуття невідворотності біди, і  вони, скуті страхом, не діяли замість  того, щоб шукати безпечне місце  та захищатися.

Осередок землетрусу ¾ це деякий об’єм у товщі Землі, у межах якого відбувається вивільнення енергії. Центр осередку ¾ умовна точка, що зветься гіпоцентром, або фокусом.

Проекція гіпоцентру на поверхню Землі називається епіцентром. Навкруги нього відбуваються найбільші руйнування. Це так звана плейстосейстова область.

Кількість землетрусів, які  щороку реєструються на Земній кулі, вимірюється  сотнями тисяч, а за даними деяких учених - мільйонами. У середньому кожні 30с. Реєструється один землетрус. Силу землетрусу оцінюють за інтенсивністю руйнувань на поверхні Землі. Існує багато сейсмічних шкал інтенсивності. Шкалу інтенсивності у 80-ті роки ХІХ ст. створили Де Россі та Форель (від І до Х), у 1920 р. італієць Меркаллі запропонував іншу шкалу з діапазоном значень від І до хіі. у 1931 р. ця шкала була удосконалена Вудом та Ньюменом. У 1963 р. С. Медведєв із співавторами запропонували нову шкалу.

Лінії, що з’єднують пункти з однаковою інтенсивністю коливань, називаються ізосейстами. У 1935 р. проф. Каліфорнійського технологічного інституту Ч.Ріхтер запропонував оцінювати енергію землетрусу за магнітудою (від лат magnitudo-величина). Сейсмологи використовують кілька магнітних шкал. В японії використовують шкалу з семи магнітуд. Саме із цієї шкали виходив К. Ф. Ріхтер, пропонуючи свою удосконалену магнітудну шкалу.

Шкала Ріхтера ¾ сейсмічна шкала магнітуд, заснована на оцінці енергії сейсмічних хвиль, що виникають під час землетрусів. Магнітуда самих сильних землетрусів за шкалою Ріхтера не перевищує 9.

Магнітуда землетрусів ¾ умовна величина, яка характеризує загальну енергію пружних коливань, викликаних землетрусом. Магнітуда пропорційна логарифму енергії землетрусів і дає змогу порівнювати джерела коливань за їх енергією.

Значення магнітуди землетрусів  визначається виходячи із спостережень на сейсмічних станціях. Коливання  грунту, що виникають під час землетрусів, реєструються спеціальними приладами ¾ сейсмографами. Результатом запису сейсмографічних коливань є сейсмограма, на якій записуються поздовжні та поперечні хвилі. Спостереження за землетрусами здійснюються сейсмічною службою країни. Деякі дані землетрусів приведені у таблицях 3.1 та 3.2.

 

 

 

Т а б л и  ц я 3.1.  Узагальнені оцінки дії землетрусів

Діапазон магнітуди землетрусу за Ріхтером	Середнє число землетрусів  на землі на рік	Тривалість сильних струсів  грунту, с	Радіус району сильного струсу грунту, км
4,0 - 4,9	8000	0 - 5	0 - 15
5,0 - 5,9	900	2 - 15	5 - 30
6,0 - 6,9	140	10 - 30	20 - 80
7,0 - 7,9	15	20 - 50	50 - 120
8,0 - 8,9	-	30 - 90	80 - 160

 

Т а б л и  ц я 3.2. Розрахункові значення зміщення грунту під час землетрусу

Інтенсивність землетрусу в  балах (шкала MSK-64)	Прискорення зміщення грунту, см/с2	Швидкість зміщення грунту, см/с	Горизонтальне зміщення грунту, мм
VI	30 - 60	3 - 6	1,5 - 3
VII	61 - 120	6,1 - 12	3,1 - 6
VIII	121 - 240	12,1 - 24	6,1 - 12
IX	241 - 480	24,1 - 48	12,1 - 24

 

Землетруси поширені на земній поверхні дуже нерівномірно. Аналіз сейсмічних, географічних даних дає змогу  визначити ті області, де слід чекати у майбутньому землетрусів і  оцінити їх інтенсивність. У цьому  полягає суть сейсмічного районування.

Карта сейсмічного районування ¾ це офіційний документ, яким повинні керуватися організації, що займаються проектуванням.

Поки не вирішена проблема прогнозу, тобто визначення часу майбутнього  землетрусу. Основний шлях до вирішення  цієї проблеми ¾ реєстрація «провісників» землетрусу ¾ слабких попередніх поштовхів (форштоків), деформації земної поверхні, змін параметрів геофізичних полів та ін. Знання часових координат потенційного землетрусу багато в чому визначає ефективність заходів щодо захисту під час землетрусів.

У районах, що зазнають землетрусів, здійснюється сейсмостійке, або антисейсмічне  будівництво. Це значить, що при проектуванні та будівництві ураховуються можливі  дії на будівлі та споруди сейсмічних сил. Вимоги до об’єктів, що будуються  у сейсмічних районах, встановлюються будівничими нормами і правилами (БНіП ІІ-А, 12-69) та іншими документами. За прийнятою в Україні 12-бальною  шкалою небезпечними для будівель та споруд вважаються землетруси, інтенсивність яких 7 балів та більше. Будівництво у районах із сейсмічністю, яка перевищує 9 балів, неекономічне. Тому, у правилах та нормах вказівки обмежені районами 7¾9-бальної сейсмічності. Забезпечення повного збереження будівель під час землетрусів звичайно вимагає великих затрат на антисейсмічні заходи, а у деяких випадках практично нездійсненне. Враховуючи, що сильні землетруси відбуваються рідко, норми припускають можливість пошкодження елементів, які не становлять загрози для людей. Найсприятливішими у сейсмічному відношенні вважаються скельні грунти.

Сейсмостійкість споруд суттєво  залежить від якості будівельних  матеріалів та робіт. Методи розрахункової  оцінки сейсмостійкості будівель мають  приблизний характер. Тому норми вводять  ряд обов’язкових конструктивних обмежень та вимог. До них відносяться, наприклад, обмеження розмірів будівель, що будуються  у плані та по висоті. Для уточнень даних сейсмологічного районування  проводиться сейсмологічне мікрорайонування, за допомогою якого інтенсивність  землетрусів у балах, показана на картах, може бути скоректовано на ± 1 ¾ 2 бали залежно від місцевих тектонічних, геоморфологічних та грунтових умов.

 Землетрус ¾ грізна стихія, яка не тільки руйнує міста, а й забирає тисячі людських життів.

Так, у 1908 р. землетрусом з  магнітудою 7,5 зруйноване місто Мессаліна (Італія), загинуло більше 100 тис. людей. У 1923 р. катастрофічним землетрусом (магнітуда 8,2) з епіцентром на острові Хонсю (Японія) зруйнувало Токіо, Йокогаму, загинуло близько 150 тис. людей. У 1948 р. землетрусом  зруйнований Ашхабад, магнітуда 7, сила 9 балів.

Іноді землетрусам передують  грозові розряди у атмосфері, виділення метану із земної кори. Це так звані «провісники» землетрусів. Коливання, що виникають під час  землетрусів можуть бути причиною вторинних  ефектів у вигляді зсувів та селевих  потоків, цунамі, снігових лавин, повеней, розломів у скельних породах, пожеж, жолоблення земної поверхні.

Проблема захисту від  землетрусів стоїть дуже гостро. У  ній необхідно розрізняти дві  групи антисейсмічних заходів:

а) запобіжні, профілактичні  заходи, здійснювані до можливого  землетрусу;

б) заходи, здійснювані безпосередньо  перед, під час та після землетрусу, тобто дії у надзвичайних ситуаціях.

До першої групи відноситься  вивчення природи землетрусів, розкриття  його механізму, ідентифікація провісників, розробка методів прогнозу тощо.

На основі досліджень природи  землетрусу можуть бути розроблені методи запобігання та прогнозу цього небезпечного явища. Дуже важливо вибрати місця  розташування населених пунктів  та підприємств із урахуванням сейсмостійкості  району. Захист відстанню ¾ найкращий засіб при вирішенні питань безпеки під час землетрусів. Якщо будівництво все-таки доводиться вести у сейсмонебезпечних районах, то необхідно ураховувати вимоги відповідних норм і правил (БНіП), що зводяться загалом до підсилення будівель та споруд.

Ефективність дій в  умовах землетрусів залежить від  рівня організації аварійно-рятувальних  робіт та рівня навчання населення  щодо цього питання а також  ефективності системи повідомлення.

Селі ¾ короткочасні бурхливі паводки на гірських річках, що мають характер грязекам’яних потоків. Причинами селів можуть бути землетруси, сильні снігопади, дощі, інтенсивне танення снігу.

Основна небезпека ¾ велика кінематична енергія грязьових та водяних потоків, швидкість руху яких може досягати 15 км/год.

За потужністю селеві потоки поділяють на групи: потужні (винесення  більше 100 тис. м³ селевої маси), середньої потужності (від 10 до 100 тис. м³), слабкої потужності (менше 10 тис. м³). Селеві потоки виникають несподівано, швидко наростають і продовжуються звичайно від 1 до 3 год, іноді 6 - 8 год. Селі прогнозуються за результатами спостережень за минулі роки та за метеорологічними прогнозами.

До профілактичних заходів  проти селів відносяться: гідротехнічні  споруди (для затримки селів, для  спрямування селів тощо), спускання  талої води, закріплювання рослинного шару на гірських схилах, лісосадильні роботи, регулювання рубки лісу та ін. У селенебезпечних створюються  автоматичні системи повідомлення про селеву загрозу та розроблюються  відповідні плани заходів.