Федеральное агентство по образованиюРоссийской Федерации
Дальневосточныйгосударственный технический университет
(ДВПИ имениВ.В. Куйбышева)
Институтэкономики и управления
Доклад
по дисциплине: БЖД
на тему: Атмосферные опасности
Выполнил:
Студент группы У-2612Владивосток2005
1. Явления,происходящие в атмосфере
Газоваясреда вокруг Земли, вращающаяся вместе с нею, называется атмосферой.
Составее у поверхности Земли: 78,1% азота, 21% кислорода, 0,9% аргона, внезначительных долях процента углекислый газ, водород, гелий, неон и др. газы.В нижних 20 км содержится водяной пар (3% в тропиках, 2 х 10-5% в Антарктиде).На высоте 20-25 км расположен слой озона, который предохраняет живые организмына Земле от вредного коротковолнового излучения. Выше 100 км молекулы газовразлагаются на атомы и ионы, образуя ионосферу.
Взависимости от распределения температуры атмосферу подразделяют на тропосферу,стратосферу, мезосферу, термосферу, экзосферу.
Неравномерностьнагревания способствует общей циркуляции атмосферы, которая влияет на погоду иклимат Земли. Сила ветра у земной поверхности оценивается по шкале Бофорта.
Атмосферноедавление распределяется неравномерно, что приводит к движению воздухаотносительно Земли от высокого давления к низкому. Это движение называетсяветром. Область пониженного давления в атмосфере с минимумом в центреназывается циклоном.
Циклон впоперечнике достигает нескольких тысяч километров. В Северном полушарии ветры вциклоне дуют против часовой стрелки, а в Южном — по часовой. Погода при циклонепреобладает пасмурная, с сильными ветрами.
Антициклон— это область повышенного давления в атмосфере с максимумом в центре.Поперечник антициклона составляет несколько тысяч километров. Антициклонхарактеризуется системой ветров, дующих по часовой стрелке в Северном полушариии против — в Южном, малооблачной и сухой погодой и слабыми ветрами.
Ватмосфере имеют место следующие электрические явления: ионизация воздуха,электрическое поле атмосферы, электрические заряды облаков, токи и разряды.
Врезультате естественных процессов, происходящих в атмосфере, на Земленаблюдаются явления, которые представляют непосредственную опасность илизатрудняют функционирование систем человека. К таким атмосферным опасностямотносятся туманы, гололёд, молнии, ураганы, бури, смерчи, град, метели,торнадо, ливни и др.
Гололёд — слой плотного льда, образующийся наповерхности земли и на предметах (проводах, конструкциях) при замерзании на нихпереохлажденных капель тумана или дождя.
Обычно гололёднаблюдается при температурах воздуха от 0 до -3°С, но иногда и более низких.Корка намерзшего льда может достигать толщины нескольких сантиметров. Поддействием веса льда могут разрушаться конструкции, обламываться сучья. Гололёдповышает опасность для движения транспорта и людей.
Туман — скопление мелких водяных капель илиледяных кристаллов, или тех и других в приземном слое атмосферы (иногда довысоты в несколько сотен метров), понижающее горизонтальную видимость до 1 км именее.
В оченьплотных туманах видимость может понижаться до нескольких метров. Туманыобразуются в результате конденсации или сублимации водяного пара на аэрозольных(жидких или твердых) частицах, содержащихся в воздухе (т. н. ядрах конденсации).Большинство капель тумана имеет радиус 5-15 мкм при положительной температуревоздуха и 2-5 мкм при отрицательной температуре. Количество капель в 1 см3воздуха колеблется от 50—100 в слабых туманах и до 500—600 в плотных. Туманы поих физическому генезису подразделяются на туманы охлаждения и туманы испарения.
Посиноптическим условиям образования различают туманы внутримассовые,формирующиеся в однородных воздушных массах, и туманы фронтальные, появлениекоторых связано с фронтами атмосферными. Преобладают туманы внутримассовые.
Вбольшинстве случаев это туманы охлаждения, причем их делят на радиационные иадвективные. Радиационные туманы образуются над сушей при понижении температурывследствие радиационного охлаждения земной поверхности, а от нее и воздуха.Наиболее часто они образуются в антициклонах. Адвективные туманы образуютсявследствие охлаждения теплого влажного воздуха при его движении над болеехолодной поверхностью суши или воды. Адвективные туманы развиваются как надсушей, так и над морем, чаще всего в теплых секторах циклонов. Адвективные туманыустойчивее, чем радиационные.
Фронтальныетуманы образуются вблизи атмосферных фронтов и перемещаются вместе с ними.Туманы препятствуют нормальной работе всех видов транспорта. Прогноз тумановимеет важное значение в безопасности.
Град — вид атмосферных осадков, состоящихиз сферических частиц или кусочков льда (градин) размером от 5 до 55 мм,встречаются градины размером 130 мм и массой около 1 кг. Плотность градин0,5-0,9 г/см3. В 1 мин на 1 м2 падает 500-1000 градин. Продолжительностьвыпадения града обычно 5-10 мин, очень редко— до 1 ч.
Разработанырадиологические методы определения градоносности и градоопасности облаков исозданы оперативные службы борьбы с градом. Борьба с градом основана напринципе введения с помощью ракет или. снарядов в облако реагента (обычнойодистого свинца или йодистого серебра), способствующего замораживаниюпереохлажденных капель. В результате появляется огромное количествоискусственных центров кристаллизации. Поэтому градины получаются меньшихразмеров и они успевают растаять еще до падения на землю.
2.Молнии
Молния — это гигантский электрическийискровой разряд в атмосфере, проявляющийся обычно яркой вспышкой света исопровождающим ее громом.
Гром — звук в атмосфере, сопровождающийразряд молнии. Вызывается колебаниями воздуха под влиянием мгновенногоповышения давления на пути молнии.
Наиболеечасто молнии возникают в кучево-дождевых облаках. В раскрытие природы молниивнесли вклад американский физик Б. Франклин (1706-1790), русские ученые М. В.Ломоносов (1711-1765) и Г. Рихман(1711-1753), погибший от удара молнии приисследованиях атмосферного электричества.
Молнииделятся на внутриоблачные, т. е. проходящие в самих грозовых облаках, иназемные, т. е. ударяющие в землю. Процесс развития наземной молнии состоит изнескольких стадий.
Напервой стадии в зоне, где электрическое поле достигает критического значения,начинается ударная ионизация, создаваемая вначале свободными электронами,всегда имеющимися в небольшом количестве в воздухе, которые под действиемэлектрического поля приобретают значительные скорости по направлению к земле и,сталкиваясь с атомами воздуха, ионизируют их. Таким образом возникаютэлектронные лавины, переходящие в нити электрических разрядов — стримеры,представляющие собой хорошо проводящие каналы, которые, соединяясь, дают началояркому термоионизированному каналу с высокой проводимостью — ступенчатомулидеру. Движение лидера к земной поверхности происходит ступенями в несколькодесятков метров со скоростью 5 х 107 м/с, после чего его движение приостанавливаетсяна несколько десятков мксек, а свечение сильно ослабевает. В последующей стадиилидер снова продвигается на несколько десятков метров, яркое свечение при этомохватывает все пройденные ступени. Затем снова следует остановка и ослабление свечения.Эти процессы повторяются при движении лидера до поверхности земли со среднейскоростью 2 х 105 м/сек. По мере продвижения лидера к земле напряженность поляна его конце усиливается и под его действием из выступающих на поверхностиземли предметов выбрасывается ответный стример, соединяющийся с лидером. Наэтом явлении основано создание молниеотвода. В заключительной стадии поионизированному лидером каналу следует обратный, или главный разряд молнии,характеризующийся токами от десятков до сотен тысяч ампер, сильной яркостью ибольшой скоростью продвижения 1О7..1О8 м/с. Температура канала при главномразряде может превышать 25000°С, длина канала молнии 1-10 км, диаметр —несколько сантиметров. Такие молнии называются затяжными. Они наиболее часто бываютпричиной пожаров. Обычно молния состоит из нескольких повторных разрядов, общаядлительность которых может превышать 1с. Внутриоблачные молнии включают в себятолько лидерные стадии, их длина от 1 до 150 км. Вероятность поражения молниейназемного объекта растет по мере увеличения его высоты и с увеличениемэлектропроводности почвы. Эти обстоятельства учитываются при устройствемолниеотвода. В отличие от опасных молний, называемых линейными, существуютшаровые молнии, которые нередко образуются вслед за ударом линейной молнии.Молнии, как линейная, так и шаровая, могут быть причиной тяжелых травм и гибелилюдей. Удары молний могут сопровождаться разрушениями, вызванными еётермическими и электродинамическими воздействиями. Наибольшие разрушениявызывают удары молний в наземные объекты при отсутствии хороших токопроводящихпутей между местом удара и землей. От электрического пробоя в материалеобразуются узкие каналы, в которых создается очень высокая температура, и частьматериала испаряется со взрывом и последующим воспламенением. Наряду с этимвозможно возникновение больших разностей потенциалов между отдельнымипредметами внутри строения, что может быть причиной поражения людейэлектрическим током. Весьма опасны прямые удары молний в воздушные линии связис деревянными опорами, так как при этом могут возникать разряды с проводов иаппаратуры (телефон, выключатели) на землю и другие предметы, что можетпривести к пожарам и поражению людей электрическим током. Прямые удары молнии ввысоковольтные линии электропроводов могут быть причиной коротких замыканий.Опасно попадание молнии в самолёты. При ударе молнии в дерево могут бытьпоражены находящиеся вблизи него люди.
3. Защитаот молний
Разрядыатмосферного электричества способны вызвать взрывы, пожары и разрушения зданийи сооружений, что привело к необходимости разработки специальной системымолниезащиты.
Молниезащита— комплекс защитных устройств, предназначенных для обеспечения безопасностилюдей, сохранности зданий и сооружений, оборудования и материалов от разрядовмолнии.
Молнияспособна воздействовать на здания и сооружения прямыми ударами (первичноевоздействие), которые вызывают непосредственное повреждение и разрушение, ивторичными воздействиями — посредством явлений электростатической и электромагнитнойиндукции. Высокий потенциал, создаваемый разрядами молнии, может заноситься вздания также по воздушным линиям и различным коммуникациям. Канал главногоразряда молнии имеет температуру 20 000°С и выше, вызывающую пожары и взрывы взданиях и сооружениях.
Здания исооружения подлежат молниезащите в соответствии с СН 305-77. Выбор защитызависит от назначения здания или сооружения, интенсивности грозовойдеятельности в рассматриваемом районе и ожидаемого числа поражений объектамолнией в год.
Интенсивностьгрозовой деятельности характеризуетсясредним числом грозовых часов в году пч или числом грозовых дней в году пд.Определяют ее с помощью соответствующей карты, приведенной в СН 305-77, дляконкретного района.
Применяюти более обобщенный показатель — среднее число ударов молнии в год (п) на 1 км2поверхности земли, который зависит от интенсивности грозовой деятельности.
Таблица19. Интенсивностьгрозовой деятельностиИнтенсивность грозовой деятельности, ч/год 10-20 20-40 40-60 60-80 80 и более п 1 3 6 9 12
Ожидаемоечисло поражений молнией в год зданий и сооружений N, не оборудованных молниезащитой,определяется по формуле:
N = (S + 6hx) (L + 6hx) n • 10«6,
где S и L — соответственно ширина и длиназащищаемого здания (сооружения), имеющего в плане прямоугольную форму, м; длязданий сложной конфигурации при расчете N в качестве S и L принимают ширинуи длину наименьшего прямоугольника, в который может быть вписано здание вплане; hx — наибольшая высота здания(сооружения), м; п. — среднегодовое число ударов молнии в 1 км2 земнойповерхности в месте расположения здания. Для дымовых труб, водонапорных башен,мачт, деревьев ожидаемое число ударов молнии в год определяют по формуле:
Внезащищенную от молнии линию электропередачи протяженностью L км со средней высотой подвеса проводов hcp число ударов молнии за год составитпри допущении, что опасная зона распространяется от оси линии в обе стороны на3 hcp,
N = 0,42 х К)»3 xLhcpnч
Взависимости от вероятности вызванного молнией пожара или взрыва, исходя измасштабов возможных разрушений или ущерба, нормами установлены три категорииустройства молниезащиты.
Взданиях и сооружениях, отнесенных к I категории молниезащиты, длительное время сохраняются и систематическивозникают взрывоопасные смеси газов, паров и пыли, перерабатываются илихранятся взрывчатые вещества. Взрывы в таких зданиях, как правило,сопровождаются значительными разрушениями и человеческими жертвами.
Взданиях и сооружениях IIкатегории молниезащиты названные взрывоопасные смеси могут возникнуть только вмомент производственной аварии или неисправности технологического оборудования,взрывчатые вещества хранятся в надежной упаковке. Попадание молнии в такиездания, как правило, сопровождается значительно меньшими разрушениями и жертвами.
Взданиях и сооружениях IIIкатегории от прямого удара молнии может возникнуть пожар, механическиеразрушения и поражения людей. К этой категории относятся общественные здания,дымовые трубы, водонапорные башни и др.
Здания исооружения, относимые по устройству молниезащиты к I категории, должны быть защищены от прямых ударов молнии,электростатической и электромагнитной индукции и заноса высоких потенциаловчерез наземные и подземные металлические коммуникации по всей территорииРоссии.
Здания исооружения II категории молниезащиты должны бытьзащищены от прямых ударов молнии, вторичных ее воздействий и заноса высокихпотенциалов по коммуникациям только в местностях со средней интенсивностьюгрозовой деятельности лч = 10.
Здания исооружения, отнесенные по устройству молниезащиты к III категории, должны быть защищены от прямых ударовмолнии и заноса высоких потенциалов через наземные металлические коммуникации,в местностях с грозовой деятельностью 20 ч и, более в год.
Зданиязащищаются от прямых ударов молнии молниеотводами. Зоной защиты молниеотвода называютчасть пространства, примыкающую к молниеотводу, внутри которого здание илисооружение защищено от прямых ударов молнии с определенной степенью надежности.Зона защиты А обладает степенью надежности 99,5% и выше, а зона защиты Б — 95%и выше.
Молниеотводысостоят измолниеприемников (воспринимающих на себя разряд молнии), заземлителей, служащихдля отвода тока молнии в землю, и токоотводов, соединяющих молниеприемники сзаземлителями.
Молниеотводымогут быть отдельно стоящими или устанавливаться непосредственно на здании илисооружении. По типу молниеприемника их подразделяют на стержневые, тросовые икомбинированные. В зависимости от числа действующих на одном сооружениимолниеотводов, их подразделяют на одиночные, двойные и многократные.
Молниеприемникистержневых молниеотводов устраиваютиз стальных стержней различных размеров и форм сечения. Минимальная площадьсечения молниеприемника — 100 мм2, чему соответствует круглое сечение стержнядиаметром 12 мм, полосовая сталь 35 х 3 мм или газовая труба со сплющеннымконцом.
Молниеприемникитросовых молниеотводов выполняютиз стальных многопроволочных тросов сечением не менее 35 мм2 (диаметр 7 мм).
Вкачестве молниеприемников можно использовать также металлические конструкциизащищаемых сооружений — дымовые и другие трубы, дефлекторы (если они невыбрасывают горючие пары и газы), металлическую кровлю и другиеметаллоконструкции, возвышающиеся над зданием или сооружением.
Токоотводыустраивают сечением25-35 мм2 из стальной проволоки диаметром не менее 6 мм или стали полосовой,квадратного или иного профиля. В качестве токоотводов можно использоватьметаллические конструкции защищаемых зданий и сооружений (колонны, фермы,пожарные лестницы, металлические направляющие лифтов и т. д.), кромепредварительно напряженной арматуры железобетонных конструкций. Токоотводыследует прокладывать кратчайшими путями к заземлителям. Соединение токоотводовс молниеприемниками и заземлителями должно обеспечивать непрерывность электрическойсвязи в соединяемых конструкциях, что, как правило, обеспечивается сваркой.Токоотводы нужно располагать на таком расстоянии от входов в здания, чтобы кним не могли прикасаться люди во избежание поражения током молнии.
Заземлителимолниеотводов служат дляотвода тока молнии в землю, и от их правильного и качественного устройствазависит эффективная работа молниезащиты.
Конструкциязаземлителя принимается в зависимости от требуемого импульсного сопротивления сучетом удельного сопротивления грунта и удобства его укладки в грунте. Дляобеспечения безопасности рекомендуется ограждать Заземлители или во время грозыне допускать людей к заземлителям на расстояние менее 5-6 м. Заземлителиследует располагать вдали от дорог, тротуаров и т. д.
Ураганыпредставляют собой явление морское и наибольшие разрушения от них бывают вблизипобережья. Но они могут проникать и далеко на сушу. Ураганы могутсопровождаться сильными дождями, наводнениями, в открытом море образуют волнывысотой более 10 м, штормовыми нагонами. Особой силой отличаются тропическиеураганы, радиус ветров которых может превышать 300 км (рис. 22).
Ураганы— явление сезонное. Ежегодно на Земле развивается в среднем 70 тропическихциклонов. Средняя продолжительность урагана около 9 дней, максимальная — 4недели.
4.Буря
Буря — это очень сильный ветер, приводящийк большому волнению на море и к разрушениям на суше. Буря может наблюдаться припрохождении циклона, смерча.
Скоростьветра у земной поверхности превышает 20 м/с и может достигать 100 м/с. Вметеорологии применяется термин «шторм», а при скорости ветра больше 30 м/с —ураган. Кратковременные усиления ветра до скоростей 20—30 м/с называютсяшквалами.
5. Смерчи
Смерч —это атмосферный вихрь, возникающий в грозовом облаке и затем распространяющийсяв виде темного рукава или хобота по направлению к поверхности суши или моря(рис. 23).
Вверхней части смерч имеет воронкообразное расширение, сливающееся с облаками.Когда смерч опускается до земной поверхности, нижняя часть его тоже иногда становитсярасширенной, напоминающей опрокинутую воронку. Высота смерча может достигать800-1500 м. Воздух в смерче вращается и одновременно поднимается по спираливверх, втягивая пыль или поду. Скорость вращения может достигать 330 м/с. Всвязи с тем, что внутри вихря давление уменьшается, то происходит конденсацияводяного пара. При наличии пыли и воды смерч становится видимым.
Диаметрсмерча над морем измеряется десятками метров, над сушей — сотнями метров.
Смерчвозникает обычно в теплом секторе циклона и движется вместо
Смерчпроходит путь длиной от 1 до 40-60 км. Смерч сопровождается грозой, дождем,градом и, если достигает поверхности земли, почти всегда производит большиеразрушения, всасывает в себя воду и предметы, встречающиеся на его пути,поднимает их высоко вверх и переносит на большие расстояния. Предметы внесколько сотен килограммов легко поднимаются смерчем и переносятся на десяткикилометров. Смерч на море представляет опасность для судов.
Смерчинад сушей называются тромбами, в США их называют торнадо.
Как иураганы, смерчи опознают со спутников погоды.
Длявизуальной оценки силы (скорости) ветра в баллах по его действию на наземныепредметы или по волнению на море английский адмирал Ф. Бофорт в 1806 г. разработалусловную шкалу, которая после изменений и уточнений в 1963 г. была принятаВсемирной метеорологической организацией и широко применяется в синоптическойпрактике (таблица 20).
Таблица.Сила ветра у земнойповерхности по шкале Бофорта (на стандартной высоте 10 м над открытой ровнойповерхностью)Баллы Бофорта Словесное определение силы ветра Скорость ветра, м/с Действие ветра на суше на море Штиль 0-0,2 Штиль. Дым поднимается вертикально Зеркально гладкое море 1 Тихий 0,3-1,6 Направление ветра заметно по относу дыма, но не по флюгеру Рябь, пены на гребнях нет 2 Легкий 1,6-3,3 Движение ветра ощущается лицом, шелестят листья, приводится в движение флюгер Короткие волны, гребни не опрокидываются и кажутся стекловидными 3 Слабый 3,4-5,4 Листья и тонкие ветви деревьев все время колышутся, ветер развевает верхние флаги Короткие, хорошо выраженные волны. Гребни, опрокидываясь, образуют пену, изредка образуются маленькие белые барашки 4 Умеренный 5,5-7,9 Ветер поднимает пыль и бумажки, приводит в движение тонкие ветви деревьев Волны удлиненные, белые барашки видны во многих местах 5 Свежий 8,0-10,7 Качаются тонкие стволы деревьев, на воде появляются волны с гребнями Хорошо развитые в длину, но не очень крупные волны, повсюду видны белые барашки (в отдельных случаях образуются брызги) 6 Сильный 10,8-13,8 Качаются толстые сучья деревьев, гудят телеграфные провода Начинают образовываться крупные волны. Белые пенистые гребни занимают значительные площади (вероятны брызги) 7 Крепкий 13,9-17,1 Качаются стволы деревьев, идти против ветра трудно Волны громоздятся, гребни срываются, пена ложится полосами по ветру 8 Очень крепкий 17,2-20,7 Ветер ломает сучья деревьев, идти против ветра очень трудно Умеренно высокие длинные волны. По краям гребней начинают взлетать брызги. Полосы пены ложатся рядами но направлению ветра 9 Шторм 20,8-24,4 Небольшие повреждения; ветер срывает дымовые колпаки и черепицу Высокие волны. Пена широкими плотными полосами ложится по ветру. Гребни ноли начинают опрокидываться и рассыпаться в брызги, которые ухудшают видимость 10 Сильный шторм 24,5-28,4 Значительные разрушения строений, деревья вырываются с корнем. На суше бывает редко Очень высокие волны с длинными загибающимися вниз гребнями. Образующаяся пена выдувается ветром большими хлопьями в виде густых белых полос. Поверхность моря белая от пены. Сильный грохот волн подобен ударам. Видимость плохая 11 Жестокий шторм 28,5-32,6 Большие разрушения на значительном пространстве. На суше наблюдается очень редко Исключительно высокие волны. Суда небольшого и среднего размера временами скрываются из вида. Море все покрыто длинными белыми хлопьями пены, располагающимися по ветру. Края волн повсюду сдуваются в пену. Видимость плохая 12 Ураган 32,7 и более Большие разрушения на значительном пространстве. На суше наблюдается очень редко Воздух наполнен пеной и брызгами. Море все покрыто полосами пены. Очень плохая видимость
6.Влияние атмосферных явлений на транспорт
атмосфера туман молния градоопасность
Транспорт- одна из наиболее зависимых от погоды отраслей народного хозяйства. Особенноэто верно для воздушного транспорта, для обеспечения нормальной работы котороготребуется самая полная, детальная информация о погоде, как о фактическинаблюдающейся, так и об ожидаемой по прогнозу. Специфика требований транспортак метеорологической информации заключается в масштабности сведений о погоде — маршруты воздушных, морских судов и автомобильных грузоперевозок имеютпротяженность, измеряемую многими сотнями и тысячами километров; кроме того,метеорологические условия оказывают решающее влияние не только на экономическиепоказатели работы транспортных средств, но и на безопасность движения; отсостояния погоды и качества информации о ней нередко зависят жизнь и здоровьелюдей.
Дляудовлетворения потребностей транспорта в метеорологической информации оказалосьнеобходимым не только создать специальные метеорологические службы (авиационныеи морские — повсеместно, а в отдельных странах еще и железнодорожные,автомобильные), но и развить новые отрасли прикладной метеорологии: авиационнуюи морскую метеорологию.
Многиеатмосферные явления представляют опасность для воздушного и морскоготранспорта, некоторые же метеорологические величины для обеспечениябезопасности полетов современных самолетов и плавания современных морских судовдолжны измеряться с особой точностью. Для нужд авиации и флота понадобилисьновые сведения, которыми раньше не располагали климатологи. Все это потребовалоперестройки уже сложившейся было и успевшей стать наукиклиматологии.
Влияниепотребностей транспорта на развитие метеорологии за последние полвека сталорешающим, оно повлекло за собой и техническое переоснащение метеорологическихстанций, и использование в метеорологии достижений радиотехники, электроники,телемеханики и т. п., а также совершенствование методов прогноза погоды,внедрение средств и методов предвычисления будущего состояния метеорологическихвеличин (атмосферного давления, ветра, температуры воздуха) и расчетаперемещения и эволюции важнейших синоптических объектов, таких, как циклоны иих ложбины с атмосферными фронтами, антициклоны, гребни и т.п.
1. Что такое авиационная метеорология?
Этоприкладная научная дисциплина, занимающаяся изучением влияния метеорологическихфакторов на безопасность, регулярность и экономическую эффективность полетовсамолётов и вертолетов, а также разрабатывающая теоретические основы ипрактические приемы их метеорологического обеспечения.
Образноговоря, авиационная метеорология начинается с выбора местоположения аэропорта,определения направления и требуемой длины взлетно-посадочной полосы нааэродроме и последовательно, шаг за шагом, исследует целый комплекс вопросов осостоянии воздушной среды, определяющем условия полетов.
При этомзначительное внимание она уделяет и вопросам чисто прикладным, таким, каксоставление расписания полетов, которое должно оптимальным образом учитыватьсостояние погоды, или содержание и форма передачи на борт заходящего на посадкусамолета информации о характеристиках приземного слоя воздуха, имеющих решающеезначение для безопасности приземления самолета.
2. Насколько зависит от условий погоды безопасность полетов?
Поданным Международной организации гражданской авиации – ИКАО, за последние 25лет неблагоприятные метеорологические условия были официально признаны причинойот 6 до 20% авиационных происшествий; кроме того, еще в большем (в полторараза) количестве случаев они явились косвенной или сопутствующей причиной такихпроисшествий. Таким образом, примерно в трети всех случаев неблагополучногозавершения полетов условия погоды сыграли непосредственную или косвенную роль.
3. В какой мере метеорологические условия влияют нарегулярность полетов?
По даннымИКАО, нарушения расписания полетов из-за погоды за последние десять лет взависимости от времени года и климата района происходят в среднем в 1-5%случаев. Больше половины этих нарушений составляют отмены рейсов из-занеблагоприятных условий погоды в аэропортах вылета или назначения. Статистикапоследних лет показывает, что на отсутствие требуемых условий погоды ваэропортах назначения приходится до 60% отмен, задержек рейсов и посадоксамолетов. Конечно, это средние цифры. Они могут не совпадать с действительнойкартиной в отдельные месяцы и сезоны, так же как и в отдельных географическихрайонах.
4. Что влечет за собой нарушение регулярности полетов из-запогоды?
Отменуполетов и возврат купленных пассажирами билетов, изменение маршрутов ивозникающие при этом дополнительные расходы, увеличение продолжительностиполетов и дополнительные затраты на топливо, расход моторесурсов, оплату услуги обеспечения полетов, амортизацию оборудования. Так, в США и Великобританииубытки авиакомпаний из-за погоды составляют ежегодно от 2,5 до 5% общегогодового дохода. Кроме того, нарушение регулярности полетов приноситавиакомпаниям моральный ущерб, который в конечном итоге также оборачиваетсяуменьшением доходов.
Совершенствованиебортового и наземного оборудования систем посадки самолетов позволяет уменьшатьтак называемые посадочные минимумы и тем самым снижать процент нарушенийрегулярности вылетов и посадок из-за неблагоприятных метеорологических условийв аэропортах назначения.
5. Какие метеорологические условия могут препятствоватьвыполнению полетов или затруднять их?
Этопрежде всего условия так называемых минимумов погоды — дальности видимости,высоты нижней границы облаков, скорости и направления ветра, устанавливаемыхдля пилотов (в зависимости от их квалификации), воздушных судов (в зависимостиот их типа) и аэродромов (в зависимости от их технического оборудования ихарактеристик местности). При фактических условиях погоды ниже установленныхминимумов выполнять полеты из соображений безопасности запрещено. Кроме того,существуют опасные для полетов метеорологические явления, затрудняющие илисильно ограничивающие выполнение полетов (частично они рассмотрены в гл. 4 и5). Это турбулентность воздуха, вызывающая болтанку самолетов, грозы, град,обледенение самолетов в облаках и осадках, пыльные и песчаные бури, шквалы,смерчи, туман, снежные заряды и метели, а также сильные ливни, резко ухудшающиевидимость. Еще следует упомянуть опасность разрядов статического электричествав облаках, снежные заносы, слякоть и гололед на взлетно-посадочной полосе (ВПП)и коварные изменения ветра в приземном слое над аэродромом, называемыевертикальным сдвигом ветра.
6. Какие минимальные условия погоды необходимы длябезопасности посадки самолета?
Средибольшого количества минимумов, устанавливаемых в зависимости от квалификациипилотов, оборудования аэродромов и самолетов, а также географии местности,можно выделить три категории международных минимумов ИКАО по высоте облаков идальности видимости на аэродроме, в соответствии с которыми разрешаетсявыполнять взлет и посадку самолетам при сложных условиях погоды:
1-якатегория — дальность видимости не менее 800 м и высота облаков не менее 60 м;
2-якатегория — дальность видимости не менее 400 м и высота облаков не менее 30 м;
3-якатегория — дальность видимости не менее 200 м и высота облаков безограничений.
7. Какие метеорологические условия считаются для авиациисложными?
В гражданскойавиации нашей страны согласно действующим нормативам сложными считаютсяследующие метеорологические условия: высота облаков 200 м и менее (при том, чтоони закрывают не менее половины небосвода) и дальность видимости 2 км и менее.Сложными считаются и такие условия погоды, когда налицо одно или несколькометеорологических явлений, отнесенных к числу опасных для полетов.
Нормативысложных метеорологических условий не являются стандартными: есть экипажи,которым разрешено выполнение полетов и при значительно худших условиях погоды.В частности, все экипажи, летающие по минимумам ИКАО 1, 2 и 3-й категорий,могут выполнять полеты в сложных метеорологических условиях, если нет опасныхметеорологических явлений, непосредственно препятствующих полетам.
В военнойавиации ограничения по сложным метеорологическим условиям несколько менеежесткие. Существуют даже так называемые самолеты,оснащенные для полетов в очень сложных метеорологических условиях. Однако и ониимеют ограничения по погоде. Полной независимости полетов от условий погодыпрактически не существует.
Такимобразом, -понятие условное, его нормативы связаны сквалификацией летного состава, техническим оснащением самолетов и оборудованиемаэродромов.
8. Что такое сдвиг ветра и как он влияет на полеты самолетови вертолетов?
Сдвигветра — это изменение вектора ветра (скорости и направления ветра) на единицурасстояния. Различают вертикальный сдвиг ветра и горизонтальный. Вертикальныйсдвиг принято определять как изменение вектора ветра в метрах в секунду на 30 мвысоты; в зависимости от направления изменения ветра относительно движениясамолета вертикальный сдвиг может быть продольным (попутным — положительным иливстречным — отрицательным) или же боковым (левым или правым). Горизонтальныйсдвиг ветра измеряется в метрах в секунду на 100 км расстояния. Сдвиг ветраявляется показателем неустойчивости состояния атмосферы, способной вызыватьболтанку самолета, создавать помехи полетам и даже — при некоторых продельныхзначениях его величины — угрожать безопасности полетов. Вертикальный сдвигветра более 4 м/с на 60 м высоты считается опасным для полетовметеорологическим явлением.
Вертикальныйсдвиг ветра, кроме того, влияет на точность приземления самолета, выполняющегопосадку (рис.58). Если пилот самолета не будет парировать его воздействиеработой двигателя или рулями, то при переходе снижающегося самолета через линиюсдвига ветра (из верхнего слоя с одним значением ветра в нижний слой с другимего значением), вследствие изменения воздушной скорости самолета и егоподъемной силы, самолет сойдет с расчетной траектории снижения (глиссады) иприземлится не в заданной точке взлетно-посадочной полосы а дальше или ближеее, левее или правее оси ВПП.
9. Что такое обледенение самолетов и в чем его опасность?
Обледенениесамолета, то есть отложение льда на его поверхности или на отдельных деталяхконструкций на входных отверстиях некоторых приборов, происходит чаще всего вовремя полета в облаках или дожде, когда переохлажденные капли воды,содержащиеся в облаке или осадках, сталкиваясь с самолетом, замерзают. Режебывают случаи отложения льда или изморози на поверхности самолета внеоблачности и осадков, так сказать в . Такое явление можетиметь место во влажном воздухе, который теплее наружной поверхности самолета.
Длясовременных самолетов обледенение уже не представляет серьезной опасности, таккак они оснащены надежными антиобледенительными средствами (электрообогревуязвимых мест, механическое скалывание льда и химическая защита поверхностей).Кроме того, лобовые поверхности самолетов, летящих со скоростью более 600 км/ч,сильно нагреваются вследствие торможения и сжатия воздушного потока,обтекающего самолет. Это так называемый кинетический нагрев деталей самолета,из-за которого температура поверхности самолета сохраняется выше точкизамерзания воды даже при полете в облачном воздухе со значительнойотрицательной температурой.
Однакоинтенсивное обледенение самолета при вынужденном длительном полете впереохлажденном дожде или в облаках с большой водностью представляет реальнуюопасность и для современных самолетов. Образование плотной корки льда нафюзеляже и оперении самолета нарушает аэродинамические качества воздушногосудна, так как происходит искажение обтекания поверхности самолета воздушнымпотоком. Это лишает самолет устойчивости полета, снижает его управляемость. Ледна входных отверстиях воздухозаборника двигателя уменьшает тягу последнего, ана приемнике воздушного давления — искажает показания приборов воздушнойскорости и т. д. Все это очень опасно при несвоевременном включенииантиобледенительных средств или при отказе последних.
Постатистике ИКАО, из-за обледенения ежегодно происходит около 7% всехавиационных катастроф, связанных с метеорологическими условиями. Это немногимменьше 1% всех авиакатастроф вообще.
10. Существуют ли воздушные ямы?
Ввоздухе никаких участков пространства с вакуумом, или воздушных ям, существоватьне может. Но вертикальные порывы в неспокойном, турбулентно возмущенном потокевызывают броски самолета, создающие впечатление его проваливания в пустоты.Они-то и породили этот термин, в наши дни уже выходящий из употребления.Болтанка самолета, связанная с турбулентностью воздуха, вызывает неприятныеощущения у пассажиров и экипажа самолета, затрудняет полет, а при чрезмернойинтенсивности может представлять и опасность для полета.
11. Как влияет погода на мореплавание?
Мореплаваниес древнейших времен тесно связано с погодой. Важнейшими метеорологическимивеличинами, определяющими условия плавания морских судов, всегда были ветер иобусловленное им состояние морской поверхности — волнение, горизонтальнаядальность видимости и явления, ее ухудшающие (туман, осадки), состояние неба — облачность, солнечное сияние, видимость звезд, солнца, луны. Кроме того,моряков интересует температура воздуха и воды, а также наличие морских льдов ввысоких широтах, айсбергов, проникающих в акватории умеренных широт. Непоследнюю роль для оценки условий плавания играют сведения о таких явлениях,как грозы и кучево-дождевые облака, чреватые опасными для морских судовводяными смерчами и сильными шквалами. В низких широтах мореплавание связано ещеи с опасностью, которую несут с собой тропические циклоны — тайфуны, ураганы ит. п.
Погодадля моряков — прежде всего фактор, определяющий безопасность плавания, затем — фактор экономический, и, наконец, как и для всех людей,- фактор комфорта,самочувствия и здоровья.
12. Как практически используется информация о погоде вмореплавании?
Решающеезначение информация о погоде — прогнозы погоды, включающие расчетные данные оветре, волнении и положении циклонических вихрей, как низкоширотных, так ивнетропических,- имеет для морской навигации, то есть для прокладки маршрутов,обеспечивающих наиболее быстрое, экономически эффективное плавание сминимальным риском для судов и грузов и с максимальной безопасностью дляпассажиров и экипажей.
Климатическиеданные, то есть сведения о погоде, накопленные за многие предшествующие годы,служат основой для прокладки морских торговых путей, связывающих между собойконтиненты. Они также используются при составлении расписания движенияпассажирских судов и для планирования морских перевозок. Условия погодынеобходимо учитывать и при организации погрузо-разгрузочных работ (когда делокасается грузов, подверженных влиянию атмосферных условий, например чая, леса,фруктов и т. п.), рыбного промысла, туристско-экскурсионного дела, спортивногомореплавания.
13. В чем опасность обледенения для морских судов?
Обледенениеморских судов — бич мореплавания в высоких широтах, однако при температурахвоздуха ниже нуля оно может иметь место и в средних широтах, особенно присильном ветре и волнении, когда в воздухе много брызг. Главная опасностьобледенения заключается в повышении центра тяжести судна из-за нарастания льдана его надводной части. Интенсивное обледенение делает судно неустойчивым исоздает реальную угрозу опрокидывания.
Скоростьотложения льда при замерзании брызг переохлажденной воды на рыболовныхтраулерах в Северной Атлантике может достигать 0,54 т/ч, а это значит, чточерез 8-10 ч плавания в условиях интенсивного обледенения траулер опрокинется.Несколько меньшая скорость отложения льда в снегопадах и переохлажденномтумане: для траулера она соответственно равна 0,19 и 0,22 т/ч.
Наибольшейинтенсивности обледенение достигает в тех случаях, когда ранее судно находилосьв районе с температурой воздуха значительно ниже 0°С. Примером опасных условийобледенения в умеренных широтах может служить Цемесская бухта на Черном море,где во время сильных северо-восточных ветров, при так называемой новороссийскойборе, зимой замерзание водяной ныли и брызг морской воды на корпусах и палубныхнадстройках судов происходит столь интенсивно, что единственное эффективноесредство сберечь судно — уйти в открытое море, за пределы воздействия боры.
14. Как воздействует на движение судна ветер?
Поданным специальных исследований, проведенных в 50 и 60-е годы, попутный ветерувеличивает скорость судна примерно на 1%, тогда как встречный ветер способенуменьшить ее в зависимости от размеров судна и его загрузки на 3-13%. Еще болеезначительно воздействие на судно морских волн, вызываемых ветром: скоростьсудна является эллиптической функцией высоты и направления волн. На рис. 60показана эта зависимость. При высоте волны более 4 м морские суда вынужденызамед лять ход или менять курс. В условиях высокого волнения продолжительностьплавания, расход топлива и опасность повреждения груза резко увеличиваются,поэтому на основе метеорологической информации маршрут прокладывается в обходтаких районов.
15. Как влияет погода на работу речного транспорта?
Плохаявидимость, колебания уровня воды в реках и озерах, замерзание водоемов — всеэто сказывается как на безопасности, так и на регулярности плавания судов, атакже на экономических показателях их эксплуатации. Ранние ледоставы на реках,как и позднее вскрытие рек ото льда, сокращает период навигации. Применениеледокольных средств удлиняет сроки навигации, но удорожает стоимость перевозок.
16. Насколько велика зависимость наземного транспорта отметеорологических условий?
Ухудшениевидимости из-за туманов и осадков, снежные заносы, гололедные явления, ливни,наводнения и сильные ветры затрудняют работу автомобильного и железнодорожноготранспорта, не говоря уже о мотоциклах и велосипедах. Открытые виды транспортаболее чем в два раза чувствительнее к неблагоприятной погоде, чем закрытые. Вдни с туманом и обложными осадками поток автомобилей на дорогах сокращается на25-50% по сравнению с потоком в ясные дни. Наиболее резко на дорогах вненастные дни уменьшается количество личных автомобилей. По этой причине трудноустановить точную количественную связь между метеорологическими условиями идорожными происшествиями, хотя такая связь несомненно сущестует. Несмотря науменьшение потока автомашин в плохую погоду, число аварий при гололедевозрастает на 25% по сравнению с сухой погодой; особенно часты аварии пригололеде на поворотах дороги с плотным движением.
В зимниемесяцы в умеренных широтах основные затруднения наземного транспорта связаны соснегом и льдом. Снежные заносы требуют расчистки дорог, осложняющей движение, иустановки заградительных щитов на участках дорог, не имеющих снегозащищенныхнасаждений.
17. Каков механизм снегозащиты с помощью щитов?
Щит,поставленный вертикально и ориентированный перпендикулярно к потоку воздуха, скоторым переносится сьег, (отдает за собой зону турбулентности, то естьнеупорядоченного вихревого движения воздуха (рис. 61). В пределах турбулентнойзоны вместо переноса снега идет процесс его отложения — растет сугроб, высотакоторого в пределе совпадает с толщиной зоны турбулентности, а длина — спротяженностью этой зоны, которая, как уста^ новлено опытным путем, примерноравна пятнадцати кратной высоте щита. Сугроб, создающийся за щитом, напоминаетно форме рыбу.
18. Можно ли по температуре воздуха предвидеть обледенениедорожного покрытия?
Образованиена дорогах ледяной корки обусловливается не только режимом температуры, но ивлажностью, наличием осадков (в виде переохлажденного дождя или мороси,падающей на ранее сильно выхоложенное покрытие). Поэтому по одной температуревоздуха делать вывод о гололедице на дорогах рискованно, однако температурныйрежим остается наиболее важным показателем опасности обледенения дорог:минимальная температура поверхности дороги может быть на 3°С ниже минимальнойтемпературы воздуха.
19. Насколько эффективно использование соли для растапливанияснега на дорогах?
Соль,которую разбрасывают на дорогах и на тротуарах, действительно предотвращаетобразование ледяной корки^ растапливая снег. Смесь снега с солью остаетсяжидкой не смерзающейся массой при температуре до -8°С, рас-плавление льда сольюможет быть достигнуто даже при температуре -20°С, хотя процесс таяния будетзначительно менее эффективным, чем при температуре, близкой к 0°С. Практическиосвобождение дорог от снега с помощью соли эффективно при толщине снежногопокрова до 5 см.
Однакоиспользование соли для очистки дорог от снега имеет негативную сторону: сольвызывает коррозию автомобилей и загрязняет водоемы хлоридами, а почву вблизидорог — натрием в избыточной концентрации (см. также 13.10). Поэтому в рядегородов этот способ борьбы с обледенением дорог запрещен.
20. В чем специфика влияния погоды на работу железнодорожноготранспорта?
Колебаниятемпературы воздуха в зимнее время могут вызвать обледенение рельсов и линийсвязи, а также подвижного состава, когда он стоит на запасных путях; бывают,хотя и сравнительно редко, и случаи обледенения пантографов на электропоездах.Все эти особенности влияния метеорологических условий на работужелезнодорожного транспорта требуют использования специальной техники и связаныс дополнительными затратами труда и денежных средств в объеме 1-2% стоимостиоперативных эксплуатационных расходов. В целом же железнодорожный транспортменее других видов транспорта зависит от условий погоды, недаром рекламныепроспекты железных дорог часто утверждают, что . Хотя это ипреувеличение, но оно не слишком далеко от истины. Впрочем, от стихийныхбедствий, вызванных аномалиями.погоды, железные дороги не застрахованы точнотак же, как и другие отрасли народного хозяйства: сильные бури, наводнения,оползни, селевые потоки, снежные обвалы разрушают железнодорожные пути, как иавтомобильные дороги; гололед, интенсивно отлагаясь на контактных проводахэлектрических железных дорог, обрывает их так же, как и провода ЛЭП или обычныхлиний связи. Следует добавить, что увеличение скорости движения поездов до200-240 км/ч породило угрозу переворачивания поезда под действием ветра.
21. Как предотвращают отложение снега у железнодорожныхпутей, проложенных на насыпях или в выемках грунта?
Вхолмистой местности для уменьшения снежных заносов устанавливают заградительныещиты, изменяют наклон полотна, что способствует ослаблению приземного вихря,или же сооружают невысокие насыпи. Насыпь не должна быть слишком крутой, иначесоздается заметный подветренный вихрь, а это приводит к накоплению снега наподветренной стороне насыпи.
Списокиспользуемой литературы
1. Маньков В. Д.:БЖД, ч II, БЭ ЭВТ: учебное пособие для ВВУЗов– СПб: ВИКУ, 2001 г.
2. Косьмин Г. В., Маньков В. Д.Руководство к ГЗ по дисциплине «БЖД», ч. 5. ОБ проведения опасных работ и ЭТГостехнадзора в ВС РФ – ВИКУ – 2001 г
3. О. Русак, К. Малаян, Н. Занько.«Безопасность жизнедеятельности» учебное пособие
4. Internet