Управление рисками, системный анализ и моделирование

УПРАВЛЕНИЕ РИСКАМИ, СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ И МОДЕЛИРОВАНИЕ

Методические указания к практическим занятиям

для студентов направления

20.04.01 Техносферная безопасность

 

 

Краснодар

2015 г.

 

Составитель

канд. техн. наук, доц. Е.В. Дмитренко, асс. Т.К. Согомонян

 

 

Управление рисками, системный анализ и моделирование: методические указания для студентов заочной формы обучения направления 20.04.01 Техносферная безопасность/Сост. Е.В. Дмитренко; Кубан. гос. технол. ун-т. Каф. безопасности жизнедеятельности. – Краснодар, 2015. – 116 с.

 

 

Изложены основные понятия, термины и определения, содержание практических занятий и методические указания к ним, список литературы.

 

 

Библиогр.: 11 наимен.

 

 

Рецензент: доцент кафедры «Безопасность жизнедеятельности»

к.т.н., доцент Демин В.И.

 

Содержание

 

Введение. 4

1 Основные понятия, термины и определения. 6

2 Основная часть. 6

2.1 Содержание практических занятий. 7

2.2 Методические указания к практическим занятиям. 8

2.2.1 Практическое занятие №1. Основные понятия теории риска. 8

2.2.2 Практическое занятие №2. Воздействия чрезвычайных ситуаций на объекты техносферы. 18

2.2.3 Практическое занятие №3. Общие принципы моделирования систем 33

2.2.4 Практическое занятие №4 Концепции и характеристики методов оценки рисков. 55

2.2.5 Практическое занятие №5 Анализ моделей типа «дерево происшествий» 61

2.2.6 Практическое занятие №6. Определение профессионального риска 68

2.2.7 Практическое занятие №7 Анализ моделей типа «дерево событий». 72

2.2.8 Практическое занятие №8. Методы оценки ущерба. 77

2.2.9 Практическое занятие №9. Вероятностная оценка угрозы риска. 89

2.2.10 Практическое занятие №10 Принципы управления риском. 100

2.2.11 Практическое занятие №11 Особенности снижения ущерба окружающей среде. 109

 

 

 

Введение

 

Основными целями дисциплины «Управление рисками, системный анализ и моделирование» являются:

- усвоение студентами методологии системного анализа и синтеза техносферной безопасности на основе моделирования процессов возникновения и предупреждения техносферных происшествий;

- приобретение студентами навыков организации программно-целевого менеджмента техногенного риска, осуществляемого при создании и эксплуатации опасных технологических объектов производства и транспорта.

Выпускник должен обладать следующими общекультурными и профессиональными компетенциями:

- способностью и готовностью к творческой адаптации к конкретным условиям выполняемых задач и их инновационным решениям (ОК-2);

- способностью принимать управленческие и технические решения (ОК-8);

- способностью структурировать знания, готовностью к решению сложных и проблемных вопросов (ОПК-1);

- способностью моделировать, упрощать, адекватно представлять, сравнивать, использовать известные решения в новом приложении, качественно оценивать количественные результаты, их математически формулировать (ОПК-5).

Формирование этих компетенций позволяет:

знать:

- принципы управления рисками;

- понятия, концепции, принципы безопасности и методы системного анализа, обеспечения и совершенствования безопасности процессов и систем производственного назначения;

уметь:

- пользоваться современными математическими и машинными методами моделирования, системного анализа и синтеза безопасности процессов и объектов технологического оборудования;

- производить сбор и обработку информации;

- анализировать и оценивать степень опасности антропогенного воздействия на человека и окружающую среду;

- проводить анализ и оценку риска;

- использовать современные программные продукты в области предупреждения риска;

- использовать на предприятиях современные системы менеджмента безопасности, управления профессиональными рисками и экологической безопасностью;

- оптимизировать мероприятия по управлению рисками

владеть:

- навыками создания и анализа математических моделей исследуемых процессов и объектов;

- процедурой исследования и программами обеспечения безопасности в процессе создания и эксплуатации техники;

- тенденциями развития соответствующих технологий и инструментальных средств;

- методами управления безопасностью в техносфере.

 

 

1 Основные понятия, термины и определения

Биосфера включает в себя атмо- и гидросферу, а также верхние слои литосферы (твердой оболочки). Полярные и материковые льды (крио- сферу) можно отнести к твердому фазному состоянию гидросферы. Биосфера — исторически естественная среда обитания человека. Эво­люционные преобразования человека и измененной им природы (тех- ногенез) привели к созданию техногенной сферы (техносферы).

Техносфера — это преобразованная человеком часть биосферы, в которой наряду с природными опасностями присутствуют опасно­сти, связанные с деятельностью человека в интересах своих жизнен­ных потребностей.

Опасность — источник потенциального ущерба (вреда) или ситуа­ция с потенциальной возможностью нанесения ущерба (вреда).

Безопасность — состояние (или свойство) объекта, при котором от­сутствует недопустимый риск.

Техногенный риск — мера безопасности (или опасности), порожден­ной техническими объектами.

Основная часть

Содержание практических занятий

 

Тематический план дисциплины и наименования практических занятий представлены ниже.

Таблица 1 - Тематический план дисциплины

№ раздела дисциплины	Наименование раздела (модуля) дисциплины	Лекции (час)	Практические (семинарские) занятия (час)
	Методологические основы системного анализа и моделирования опасных процессов в техносфере	*	*
	Системный анализ и моделирование процессов развития техносферных происшествий	*	*
	Системный анализ и моделирование процесса причинения ущерба от техногенных происшествий	*	*
	Основы менеджмента техногенного риска	*	*

 

Таблица 2 - Темы практических занятий

 

№ раз дела дисциплины	Тема практического занятия
	Основные понятия теории риска. ПЗ №1
	Воздействия чрезвычайных ситуаций на объекты техносферы. ПЗ №2
	Общие принципы моделирования систем. ПЗ №3
	Концепции и характеристики методов оценки рисков. ПЗ №4
	Анализ моделей типа «дерево происшествий». ПЗ №5
	Определение профессионального риска. ПЗ № 6
	Анализ моделей типа «дерево событий». ПЗ №7
	Методы оценки ущерба. ПЗ №8
	Вероятностная оценка угрозы риска. ПЗ №9
	Принципы управления риском. ПЗ № 10
	Особенности снижения ущерба окружающей среде. ПЗ №11

Концепции риска

Обеспечение безопасности человечества в будущем, ныне живущего населения Земли, отдельных его представителей осуществляется на основе ряда концепций области применения которых, степень общности и уровни принятия решений приведены на рис. 1.

Исторически первой концепцией, в соответствии с которой человеком осуществлялось регулирование своей безопасности, являлась концепция оправданного риска.

Рис. 1. Степень общности и области применения концепций безопасности

Регулирование происходило интуитивно, методом проб и ошибок, в соответствии с субъективными представлениями человека о соотношении качества жизни и безопасности. На более высоком уровне социальной организации – на уровне предприятий, фирм, социально-экономической системы – концепция реализуется в методиках принятия решений «затраты – выгоды», «эффективность – стоимость».

Однако стремление к достижению максимально возможного уровня благо­состояния общества в целом не вызывает противоречий только в условиях равномерного распределения общественных благ среди членов общества. В действительности негативные и позитивные результаты любой деятельности распределяются между членами общества крайне неравномерно: определенным группам населения причиняется вред от той деятельности, которая выгодна для большинства населения. Поэтому необходимы определенные ограничения на практическую деятельность, которые гарантировали бы реализацию материальных и духовных потребностей каждого отдельного индивидуума при условии обеспечения его личной безопасности.

1) деятельность, при которой тот или иной индивидуум подвергается чрезмерному риску, не может быть оправдана, даже если эта деятельность выгодна для общества в целом;

2) члены общества, осознавая тот факт, что сама возможность жизни в развивающемся обществе является важным преимуществом, добровольно соглашаются на наличие в их жизни определенного, не превышающего чрезмерного уровня, риска от той или иной деятельности, внедрение которой требуется для удовлетворения их материальных и духовных потребностей;

3) должны быть предприняты все возможные меры для защиты каждой личности от чрезмерного риска. Затраты на эти меры включаются в общую сумму затрат на данный проект или вид деятельности и, таким образом, учитываются при оценке полезности для общества в целом данного проекта или вида деятельности.

Концепция приемлемого риска принята в развитых странах с 70-х годов XX века в целях управления риском и лежит в основе рационального планирования мероприятий по обеспечению безопасности населения страны, ныне живущих людей.

Для исключения чрезмерного риска для отдельных категорий граждан вводятся ограничения на деятельность (рис.2). Уровни риска, приемлемые с учетом социальных и экономических факторов, представлений общества о соотношении качества жизни и безопасности, устанавливаются в каждом государстве законодательно, а обеспечиваются органами государственной власти и управления всех уровней. Приемлемые уровни различаются для рисков вынужденного (профессионального) и добровольного. Средней величиной приемлемого риска в профессиональной сфере обычно принимают 2,5 • 10 ^-41/ (чел. •год).

Рис. 2. Области риска деятельности

Фактически из 60 млн. работающих в нашей стране ежегодно гибнет на производстве около 6 тыс. чел. (пострадавших около 270 тыс. чел.), т.е. профессиональный риск составляет ~ 10^-3 1 /(чел. год).

В рамках концепции приемлемого риска рост уровня жизни всех членов общества может быть существенно ограничен, так как при ее реализации не учитываются выгоды (общественная полезность) от прогрессивных технологий, которые на первых порах могут быть сопряжены с повышенным риском для тех, кто их реализует. Это приводит к их отторжению общественностью главным образом потому, что рискуют одни, а пользу от этого получают другие. Однако новые технологии осваиваются человечеством в конечном счете как средство для выживания, дальнейшего повышения уровня жизни членов общества. Поэтому в качестве регулятора безопасности членов общества наряду с концепцией приемлемого риска продолжает использоваться и концепция оправданного риска, в соответствии с которой приемлем тот риск, который общественно и субъективно оправдан. При этом непосредственно рискующие члены общества, безопасность которых на данном этапе развития науки и техники не может быть обеспечена на приемлемом уровне, должны получать социально-экономические компенсации от общества.

Вопросы безопасности личности от внешних и внутренних угроз рассматриваются также в концепции национальной безопасности. Концепция национальной безопасности Российской Федерации – это система взглядов на обеспечение в РФ безопасности личности, общества и государства от внешних и внутренних угроз во всех сферах жизнедеятельности.

В настоящее время регионы мира сталкиваются с риском необратимого разрушения окружающей среды. Процессы экстенсивного экономического роста приводят к экологической деградации, а это, в свою очередь, подрывает процесс социально-экономического развития. Речь идет не об отдельных кри­зисах, а о глобальном кризисе мировой социотехноприродной системы. Поэтому на Конференции ООН по окружающей среде и развитию в Рио-де-Жанейро в 1992 г. принята Концепция устойчивого развития. Она является глобальной концепцией обеспечения безопасности человечества. Ее формулирует с учетом представлений о развитии социо-природных систем мировое сообщество, а реализуют отдельные государства (в РФ принята в 1993 г.). В конце 2002 г. в Йоханнесбурге прошла всемирная встреча на высшем уровне по устойчивому развитию, на которой были спрогнозированы результаты реализации принятых ранее решений.

Ключевой проблемой Концепции является устойчивое развитие общества, при котором воздействие на окружающую среду остается в пределах хозяйственной емкости биосферы, поддерживающей способности Земли. Устойчивое развитие – это развитие человечества, при котором удовлетворение потребностей ныне живущего сообщества людей осуществляется без ущерба для будущих поколений; то есть управляемое развитие общества, не разрушающего своей природной основы и обеспечивающее непрерывный процесс цивилизации.

Концепция устанавливает ограничения в развитии цивилизации: 1) на хозяйственную деятельность, 2) требует совершенствования самого человека. С одной стороны, это экологический императив – обязательные для любого сообщества пределы допустимых, не разрушающих целостности экосистем воздействий на биосферу, а с другой – свобода личности. Раскрыть сущностные силы и способности каждого человека, содействовать их развитию – значит, содействовать наращиванию коллективного разума, совокупного интеллекта человечества.

Устойчивое развитие как развитие, обеспечивающее равенство возможно­стей настоящего и будущих поколений, должно удовлетворять определенным социальным, экономическим и экологическим требованиям. Для проверки их выполнения установлены индикаторы (показатели), характеризующие этапы перехода и степень приближения к модели устойчивого развития. Показатели используются в критериях устойчивости. На национальном уровне выделяются следующие группы показателей устойчивого развития: индикаторы экономики, социальной сферы, демографические, естественных ресурсов, индустриальных аспектов устойчивого развития. Разработанная ООН система индикаторов устойчивого развития (включающая 130 показателей) требует преобразования с учетом конкретных условий каждой страны. Они являются основой планирования деятельности на пути к устойчивому развитию.

Цели устойчивого развития ставятся поэтапно в ходе перехода к устойчиво­му развитию каждой страны и цивилизации в целом. В среднесрочном и тем более краткосрочном планах задачи перехода к устойчивому развитию должны решаться каждой страной самостоятельно. В краткосрочной перспективе целью перехода к устойчивому развитию нашей страны является преодоление экономического и структурного кризисов, в процессе выхода из которых планируется последовательное осуществление следующих целей:

– обеспечить стабилизацию экологической ситуации;

– добиться коренного улучшения состояния окружающей среды за счет экологизации экономической деятельности в рамках институциональных и структурных преобразований, позволяющих обеспечить становление новой модели хозяйствования и широкое распространение экологически ориентированных методов управления;

– ввести хозяйственную деятельность в пределы емкости экосистем на основе массового внедрения энерго- и ресурсосберегающих технологий.

При выработке приоритетов экономического и социального развития необходимо учитывать существенное влияние на устойчивое развитие последствий техногенных катастроф и стихийных бедствий. Поэтому достижение целей устойчивого развития предполагает поиск эффективных путей снижения их рисков.

После краткого изложения существующих концепций обеспечения безопасности дадим определение понятия «риск» и его классификационных признаков.

Рис 3. Классификация рисков

· По источникам риска:

техногенный – риск, источником которого является деятельность человека;

природный – риск, связанный сприродными явлениями, такими как землетрясения, наводнения и т.д.

· По виду источника риска:

Для любого объекта риска (отдельного производства, предприятия или отрасли в целом) источники риска можно подразделить на:

внешние – то есть, существование или образование которых не связано с деятельностью данного объекта риска;

внутренние – те, которые находятся в прямой зависимости от функционирования объекта;

риски, связанные с человеческим фактором – ошибки конкретных лиц (работников предприятия, проектировщиков и т.д.).

· По характеру наносимого ущерба:

экологический, социальный, экономический, индивидуальный, техногенный.

· По величине ущерба:

допустимый, предельный, катастрофический.

· По уровню опасности:

неприемлемый – уровень риска >10^-6

приемлемый – уровень риска 10^-8

безусловно приемлемый – уровень риска < 10^-8.

Поскольку естественными границами риска для человека является диапазон между 10^-2 (вероятность заболеваемости на душу населения) и 10^-6 (нижний уровень риска от природной катастрофы или др. серьезной опасности), техногенный риск считается приемлемым, если он меньше 10^-6.

· По времени воздействия:

краткосрочный – опасное воздействие не превышает по времени 1 ч., например, взрыв или небольшой пожар;

среднесрочный и долгосрочный – связаны с появлением радиации, уничтожением флоры и фауны и другими последствиями, которые могут сказываться долгое время.

· По частоте воздействия:

постоянный – риск, воздействие которого существует постоянно;

периодический – риск, возникающий время от времени (например, при пуске или остановке оборудования);

разовый – риск, появляющийся при создании нестандартной ситуации.

· По уровню воздействия:

локальный, глобальный.

· По восприятию риска людьми:

добровольный, принудительный.

Риск, связанный с возникновением аварийных ситуаций для работающих на предприятии будет добровольным, а для населения, проживающего вблизи предприятия, – принудительным.

По характеру воздействия на различных реципиентов различают социальный ущерб – воздействие на человека; экономический ущерб – потеря материальных ценностей и экологический ущерб – негативное воздействие на окружающую среду. Оценка полного ущерба включает оценку прямого и косвенного ущербов. Так, прямой экологический ущерб – это загрязнение водоемов, загрязнение атмосферы воздуха. Косвенный экологический ущерб связан с необходимостью оценки отдаленных экологических последствий, таких как нарушение климатического баланса, ухудшение качественных характеристик природных ресурсов. Прямой социальный ущерб – людские потери (травмы, увечья, получение токсодоз, смертельные поражения) в результате аварий на промышленных объектах. Косвенный социальный ущерб – сокращение средней ожидаемой продолжительности жизни, увеличение социальных выплат, льгот и др.

Концепция риска исходит из того, что постоянное наличие в окружающей среде потенциально вредных для здоровья человека веществ всегда создает ту или иную степень реального риска, который никогда не равен нулю. Ключевое звено концепции – комплексная оценка риска, что существенно отличает ее от той, в которой упор делается на обеспечение экологических нормативов, характеризующих компоненты природной среды. Практика показывает, что достижение указанных стандартов в отношении конкретного загрязняющего вещества может сопровождаться ухудшением качества другого компонента среды. В итоге риск для здоровья человека, обусловленный такого рода загрязнением, не сокращается, так как его источник переносится из одной среды в другую.

Долгие годы в основе функционирования промышленных предприятий лежала так называемая концепция «абсолютной безопасности» или «нулевого риска». Концепция «нулевого риска» предусматривала такую организацию производственного объекта, при которой полностью исключалась возможность аварии. Чернобыльская авария показала неправомерность такого подхода из-за невозможности достижения абсолютной безопасности.

Отмечается, что по этой же причине концепция абсолютной безопасности в настоящее время признается неадекватной внутренним законам техносферы.

На смену концепции «нулевого риска» пришла так называемая концепция «приемлемого риска», в основе которой заложен принцип «предвидеть и предупредить» – принцип приемлемого риска. Эта концепция предусматривает возможность аварии и соответственно меры по предотвращению ее возникновения и развития.

Приемлемый уровень риска в диапазоне 10^-6 – 10^-8 в год (это такой уровень риска, который соответствует, например, риску поездки на автомобиле на 100 км, полету на самолете на дальность 650 км).

Вышеизложенные рассуждения об «обществе риска» будут поверхностными без детального рассмотрения причин (предпосылок) возникновения чрезвычайных ситуаций, механизма перерастания аварийной ситуации в аварию, структуры ущерба от них и последующего анализа, оценки риска в интересах его регулирования.

Контрольные вопросы.

1. Понятие рисков.

2. Концепция «нулевого риска»

3. Концепция приемлемого риска.

4. Признаки классификации рисков.

 

Таблица 2 – Характеристики пуль и снарядов

Оружие	Калибр, мм	Диаметр •10^3, м	mg·10^3, кгс	Длина головной части·10^3, м	Начальная скорость, м/с
Пулемет РПК 74	5,45	5,60	3,4	18,20
Пулемет МК 21 (ФРГ)	5,56	5,65	3,576	10,91
Автоматическая вин­товка М16А2 (США)	5,56	5,65	3,95	11,71
Автомат АКМ	7,62	7,85	7,9	14,20
Пулемет ПКТ	7,62	7,85	9,6	20,00
Пулемет «Утес»	12,7	12,95	48,3	32,00
Пулемет КПВТ	14,5	14,85	64,0	32,00
Авиационная пушка ГШ-23		23,80	174,0	27,11
Пушка 2А42 (БМП-2)		31,37	400,0	35,59

 

Возможные исходы. Крупнокалиберные пули, как правило, проникают внутрь объекта и поражают его составные части. При попадании в ВВ последнее, в случае превышения скоростью пули некоторого критического значения, взрывается. В радиоэлектронной аппаратуре при прострелах могут иметь место нарушения целостности жгутов и образование обходных электрических цепей, замыкание контактов ступеней предохранения, исполнительных датчиков.

Следовательно, нельзя исключать и возможность преждевременного срабатывания объектов одноразового использования.

При пробитии упаковок с опасными веществами возможны их пролив или выброс.

Электромагнитные воздействия. К электромагнитным воздействиям относятся:

– возникающие вследствие различных причин электрические и электромаг­нитные наводки (помехи);

– атмосферные воздействия (грозовые разряды). Для радиоэлектронной аппаратуры объектов наибольшую опасность представляют близкие грозовые разряды, происходящие на удалении от них не более 3...5 км;

– электромагнитное излучение взрыва и др.

Электромагнитные воздействия по происхождению делят на электромагнитные поля техногенного и природного происхождения. Импульсные электромагнитные поля техногенного происхождения возникают в результате деятельности человека. К ним относятся электромагнитные поля высоковольтных линий электропередачи, контактных сетей железных дорог, радиопередающих средств и радиолокационных станций. Электромагнитные воздействия связаны также с ошибочными действиями персонала при техническом обслуживании и проведении других видов работ с объектами.

Импульсные электромагнитные поля природного происхождения существуют независимо от человеческой деятельности – это грозовые разряды (молнии). Воздействие молнии характеризуется силой тока в разряде и длительностью разряда.

Внешние воздействия на объекты рассматриваются при решении двух задач:

– оценки их негативного влияния на эффективность при функционировании по назначению (оценка надежности, прочности, стойкости к внешним воздействиям);

– оценки безопасности объекта при эксплуатации для персонала и населения на основе анализа влияния вредных и поражающих факторов опасных явлений.

 

Рис. 5 - Градация условий жизнедеятельности человека

Некоторые поражающие факторы опасных явлений мирного и военного времени, а также параметры, определяющие их поражающее действие на различные объекты, приведены в табл.3.

 

Таблица 3 – Поражающие факторы и параметры, определяющие их поражающее действие на объекты и людей

 

Опасное явление	Поражающий фактор	Параметр
Землетрясение	Обломки зданий и сооружений	Кинематические параметры грунта (интенсивность землетрясения)
Взрыв	Воздушная ударная волна	Избыточное давление во фронте ударной волны
Пожар	Тепловое излучение	Плотность теплового потока
Цунами, прорыв плотин	Волна цунами, волна прорыва	Высота волны, максимальная скорость волны, площадь и длительность затопления, гидравли­ческое давление потока
Радиационная авария	Радиоактивное загрязнение	Доза облучения
Химическая авария	Химическое заражение	Токсодоза

По уровню воздействий, механизму нанесения вреда человеку или объектам экономики (возможности и времени реализации негативных последствий) негативные факторы опасных явлений можно разделить на поражающие и вредные.

От поражающих факторов ущерб (например, заболевания (ранения) или смерть людей) наступает непосредственно в процессе воздействия (при попадании объектов воздействия в зону поражения).

Поражающие факторы приводят к травмам, ранениям или гибели людей при их однократном действии. К поражающим факторам относятся электрический ток, падающие предметы, действие подвижных элементов различных установок и средств транспорта, падения, разгерметизация систем повышенного давления, обычные средства поражения, воздушная ударная волна и т.д.

Действие поражающих факторов характеризуется случайным моментом возникновения, кратковременностью и значительным уровнем воздействия. Параметром, определяющим величину негативных воздействий, является уровень риска разрушения объекта.

Как правило, при опасных явлениях формируется целый комплекс поражающих факторов. В этом случае оценка последствий ЧС осуществляется по фактору, вызывающему основные разрушения и поражения (превалирующему фактору).

Последствия вредных факторов проявляются с определенной вероятностью уже после воздействия. Возможность наступления этих последствий характеризуется риском, зависящим от уровней воздействий и их продолжительности. Рассматривают, например, радиационный риск при облучении ионизирующим излучением, оцениваемый вероятностью негативных стохастических эффектов (смерти в течение последующей жизни от радиационно-индуцированного рака или генетических повреждений), зависящий от дозы излучения (зависимость «доза – эффект»). Риск для персонала и населения может иметь место и без аварий из-за неблагоприятных эффектов в результате действия вредных факторов, сопровождающих нормальную эксплуатацию объекта или формирующихся вследствие загрязнения окружающей среды. Действие вредных факторов проявляется главным образом при длительной работе на вредном объекте или проживании на загрязненной территории.

Вредные факторы (воздействия) приводят к ухудшению самочувствия или заболеванию человека при длительном их действии. К ним относятся воздействия токсичных веществ, содержащихся в атмосфере, воде, продуктах питания, повышенные и пониженные температуры воздуха и т.д. Так, работа в условиях повышенных температур приводит к снижению работоспособности, обезвоживанию организма с потерей витаминов и солей, снижению защитной реакции организма, возникновению сердечнососудистых заболеваний. Они, как правило, характеризуются низкими уровнями, и действуют продолжительное время. Негативные последствия определяются дозой.

При наличии вредных факторов условия деятельности считаются опасными, а поражающих – чрезвычайно опасными.

Негативные воздействия по механизму негативного действия сводятся к следующим видам: механические, термические, радиационные, химические, биологические (Рис.6).

Механическое действие состоит в появлении на поверхности объекта механической импульсной нагрузки. Приводит к смещению объекта, возникновению в нем перегрузок и механических напряжений.

Рис. 6. Взаимодействие поражающих факторов с объектами поражения

Тепловое действие состоит в нагреве материалов поражаемого объекта.

Ионизирующее действие состоит в возникновении свободных носителей электрического заряда (ионизации среды). Приводит к поражению людей и радиоэлектронной аппаратуры объектов. Для характеристики ионизирующего действия излучения на объекты используется поглощенная доза излучения.

Структурные повреждения – образование в материалах объекта дефектов структуры, приводящих к изменению их свойств. Основной характеристикой поля излучения, описывающей структурные повреждения, является флюенс частиц.

Электромагнитное воздействие заключается в наведении ЭДС в соединительных линиях и цепях аппаратуры. ЭДС вызывает протекание электрических токов в линиях и появление разности потенциалов.

Поражающее действие наступает вследствие возникновения в поражаемом объекте различных негативных эффектов, изменяющих его состояние и приводящих к потере работоспособности. Эффекты в объектах при воздействии внешних факторов – это явления, состоящие в изменении состояния и свойств объекта в результате воздействия внешних факторов, которые могут приводить к нарушению его работоспособности (безопасности). В зависимости от вида воздействия различают электромагнитные, тепловые, термомеханические, радиационные, ионизационные и другие эффекты.

Радиационный эффект – явление, состоящее в изменении значений параметров, характеристик и свойств объекта в результате воздействия ионизирующего излучения. Ионизационный эффект – радиационный эффект, обусловленный ионизацией и возбуждением атомов вещества. В активных элементах электронных схем вследствие ионизации появляются ионизационные токи, которые приводят к формированию ложных сигналов. Это в свою очередь приводит к сбоям и ложным срабатываниям цифровых схем, а при больших уровнях излучения – к временной потере работоспособности и катастрофиче­ским необратимым отказам.

Тепловой эффект – явление, состоящее в изменении состояния и свойств объекта в результате его нагрева. Термомеханический эффект – явление, состоящее в изменении состояния и свойств объекта в результате возникновения температурных напряжений, вызванных его нагревом, которые могут приводить к разрушению.

Электромагнитный эффект – явление, состоящее в изменении состояния и свойств объекта в результате воздействия электромагнитных полей.

Эффект воздействия вредных и поражающих факторов опасных явлений имеет, как правило, вероятностную природу.

Контрольные вопросы

1.Дайте определение некоторым понятиям: воздействие, технические объекты воздействия, ошибочные воздействия?

2. Возмущающие воздействия и их классификация?

3. Что такое термическое воздействие. Основные виды термических воздействий?

4. Дайте определение понятию нерегламентированное воздействие?

6. Что является источником нерегламентированных воздействий?

7. Виды воздействий и их причины.

Рис. 7. Классификация методов моделирования

Более того, ситуация с материальными моделями еще характер­на и тем, что они более наглядны и просты для понимания. В самом деле, все модели этого класса основаны на использовании свой­ства подобия между ними и какими-либо объектами-оригиналами. При этом физические модели обычно являются геометрически по­добными оригиналам, а аналоговые - напротив, физически. Допу­стим, макет торпеды должен обладать геометрическим подобием, а процесс обтекания его потоками жидкости и газа или колебаний в этих средах - описываться одними и теми же математическими соотношениями.

Напомним, что две геометрические фигуры подобны, если отношение всех соответственных длин и углов одинаково. Следо­вательно, при известном коэффициенте подобия (или масштабе) для перехода от модели к оригиналу и наоборот достаточно про­стого перемножения или деления. В случае же физического подо­бия подобный переход требует такого пересчета характеристик модели и оригинала, который аналогичен переходу от одной сис­темы координат (единиц измерения) к другой.

Методы физического (натурного, предметного) моделирования нашли самое широкое применение в авиа-, автомобиле-, ракето- ­и судостроении, а также в других отраслях промышленности и транспорта. Например, при разработке нового летательного аппа­рата большое значение имеют эксперименты с натурными образ­цами или моделями в аэродинамической трубе. Исследование по­лученных там результатов их обтекания воздушным потоком по­зволяет найти наиболее рациональные формы корпуса самолета либо ракеты и всех их выступающих частей.

В основу же аналогового моделирования положено совпадение (преимущественно - качественное) математического описания различных предметов, процессов и явлений. Характерным приме­ром аналоговых моделей служат механические и электрические колебания, которые подчинены одним и тем же законам, т.е. опи­сываются одинаковыми аналитическими формулами, но относят­ся к качественно различным физическим процессам.

При некоторых допущениях аналогичными можно считать боль­шинство процессов, протекающих в газе и жидкости, включая обтекание их потоками различных тел, а также явления теплопе­реноса и диффузии примесей. Основное удобство аналоговых мо­делей заключается в том, что изучение одних процессов можно проводить в других, более удобных условиях. Например, изучение тех же механических колебаний можно вести с помощью элект­рической схемы, а обтекание жидкости заменить обтеканием га­зом, и наоборот.

Что касается правой части рис. 7, включающей в себя иде­альные (воображаемые) модели и методы их использования, то здесь ситуация значительно сложнее. Как по их количеству и строго