ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ РАЗРУШАЮЩАЯСЯ КОНСТРУКЦИЯ ОГРАЖДЕНИЯ ЗДАНИЙ Российский патент 2014 года по МПК E04B1/92 

Описание патента на изобретение RU2517418C1

Изобретение относится к защитным устройствам, применяющимся во взрывоопасных и радиоактивных объектах, таких как легкосбрасываемые панели и кровли, противовзрывные ограждения и заслонки, клапаны избыточного давления.

Известно устройство противовзрывных панелей (заявка DE №19638658, МПК E04B 1/92 от 16.04.1998), где возможность поднятия и опускания панели на прежнее место при взрыве осуществляется действием пружин, вставленных в патрубки-опоры.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является противовзрывная панель по патенту РФ №2334063, кл. E04B 1/92, БИ №28 от 20.09.2008 (прототип), состоящая из бронированного металлического каркаса с бронированной металлической обшивкой и наполнителем - свинцом. В покрытии объекта у проема заделаны четыре опорных стержня, телескопически вставленных в неподвижные патрубки-опоры, заделанные в панели. Для фиксации предельного положения панели к торцам опорных стержней приварены листы-упоры.

Технически достижимый результат - повышение надежности срабатывания разрушающихся взрывозащитных устройств при аварийном взрыве на объекте.

Это достигается тем, что в предохранительной разрушающейся конструкции ограждения, содержащей железобетонные панели размером 6000×1800 мм, панель состоит из разрушающейся и неразрушающейся частей, при этом неразрушающаяся часть выполнена в виде несущих ребер, размещенных по контуру разрушающейся части, а разрушающаяся часть выполнена в виде, по крайней мере, двух коаксиально расположенных углублений в стене здания, одна из которых, внешняя, образована плоскостями правильной четырехугольной усеченной пирамиды с прямоугольным основанием, а другая - внутренняя, представляет собой две наклонные поверхности, соединенные ребром, с образованием паза, при этом толщина стены от ребра до внешней поверхности ограждения здания должна быть не менее δ=20 мм, при этом при воздействии ударной, взрывной нагрузки этот участок стены может быть разделен на отдельные части.

На фиг.1 представлена схема предохранительной разрушающейся конструкция ограждения зданий, на фиг.2 - характер изменения давления Δp от времени τ при горении горючих смесей внутри помещения.

Предохранительная разрушающаяся конструкция ограждения (фиг.1) безфонарных зданий (организованно разрушающаяся конструкция - ОРК), в которых отсутствуют оконные проемы, состоит из железобетонных панелей 1 размером 6000×1800 мм. Панель состоит из разрушающейся и неразрушающейся частей. Неразрушающаяся часть выполнена в виде несущих ребер 9 (200×150 мм), размещенных по контуру ОРК. Разрушающаяся часть выполнена в виде, по крайней мере, двух коаксиально расположенных ниш (углублений в стене здания), одна из которых, внешняя, образована плоскостями 2, 3, 4, 5 правильной четырехугольной усеченной пирамидой с прямоугольным основанием, а другая - внутренняя, представляет собой две наклонные поверхности 6 и 7, соединенные ребром 8, с образованием паза, при этом толщина стены от ребра 8 до внешней поверхности ограждения здания должна быть не менее δ=20 мм. За счет этих пазов в стене здания при воздействии ударной, взрывной нагрузки этот участок стены может быть разделен на отдельные части. Соединение разрушающихся частей панели в пазах производится арматурой (на чертеже не показано) с таким расчетом, чтобы плиты не деформировались при перевозке, монтаже и ветровой нагрузке.

Углубления в стене здания (ниши), одна из которых, внешняя, образована плоскостями 2, 3, 4, 5 правильной четырехугольной усеченной пирамидой с прямоугольным основанием, а другая - внутренняя, представляет собой две наклонные поверхности 6 и 7, соединенные ребром 8, могут быть заполнены теплозвукопоглощающим материалом 10 и закрыты декоративной, легко разрушающейся при взрыве панелью 11.

Предохранительная разрушающаяся конструкция зданий работает следующим образом.

Для большинства газовоздушных смесей (ГВС) максимальное давление взрыва в замкнутом объеме pmax при µ=1 составляет 0,7÷1,0 МПа, т.е. в 6÷9 раз превышает атмосферное давление. Такое давление создает нагрузку, существенно превышающую несущую способность конструкций (стен, перекрытий) промышленных зданий. Очевидно, что такое большое давление допускать нельзя. Для этого при разработке проекта производства предусматриваются проемы. На фиг.2 представлен характер изменения давления Δp от времени τ при горении горючих смесей внутри помещения: Δpвск - давление, вызывающее вскрытие предохранительных конструкций (ПК); Δрдоп - допускаемое давление в помещении (Δрдоп=5 кПа); 1 - динамика изменения давления для помещений с проемами; 2 - динамика изменения давления для помещений с ПК.

Рассмотрим основные сценарии, приводящие к возгоранию горючих систем (ГС): для сжатых газов - разгерметизация оборудования с образованием газовоздушных смесей; для ЛВЖ - аварийный разлив жидкости с образованием паровоздушных смесей; для пылей - скопление пыли на поверхностях конструкций и оборудования с образованием пылевоздушных смесей.

На практике для отвода энергии в процессе горения широко используются предохранительные конструкции. Для этого необходимо в нарушенных ограждающих конструкциях зданий иметь такое количество отверстий, которые смогли бы обеспечить пропуск требуемого количества как сгоревшего, так и холодного газа. Эти отверстия принято называть сбросными, а конструкции, их ограждающие, - предохранительными конструкциями (ПК). Предохранительные конструкции вскрываются при сравнительно небольшом избыточном давлении и тем самым обеспечивают возможность интенсивного истечения газа (продуктов горения и непрореагировавшей части ГС) через образовавшиеся проемы из помещения в наружную атмосферу. Истечение газа в атмосферу приводит к снижению избыточного давления в помещении. Степень снижения давления зависит от площади ПК, закономерностей их вскрытия, вида ГС, характера загазованности помещения, его объемно-планировочного решения и других факторов. Весьма интересное применение в качестве ПК получили стекла, остекления помещений. Стекла, используемые в качестве ПК, могут устанавливаться как в стенах здания (в виде застекленных оконных переплетов), так и в фонарях (фонарных надстройках), монтируемых на покрытии сооружения. В последнем случае может использоваться не только вертикальное остекление, но и наклонное и горизонтальное остекления. Образование проемов в застекленных оконных переплетах и фонарях (фонарных надстройках) происходит в результате разрушения стекол под действием избыточного давления, возникающего в помещении при взрывном горении ГС. Закономерности вскрытия остекления в значительной степени зависят от размеров стекол, их толщины, условий закрепления и вида остекления (одинарное, двойное или тройное).

Имеются решения ПК в виде облегченных сбрасываемых стеновых панелей. Эти панели крепятся к каркасу здания таким образом, чтобы при сравнительно небольшом избыточном давлении, возникающем в помещении при взрывном горении ГС, обеспечивалось разрушение креплений и отделение панелей от каркаса. В результате сброса стеновых панелей ликвидируется определенная часть наружного ограждения помещения. В покрытиях сооружения ПК могут устраиваться в виде облегченных плит, перекрывающих заранее предусмотренные проемы. Освобождение этих проемов осуществляется в результате подъема плит под действием нагрузки, возникающей при взрывном горении ГС. Значительный интерес представляют организованно разрушающиеся конструкции (ОРК). Вскрытие ОРК происходят в результате разрушения плит при взрывном горении. Разрушение плит происходит в местах размещения специальных пазов. Толщина слоя бетона в пазу δ=20 мм. Рассмотренные типы ОРК при действии нагрузок быстро разрушаются, не образуя при этом обломков, хорошо сохраняют тепло в отапливаемых зданиях и изготавливаются с использованием существующей технологической оснастки. ОРК представляют собой железобетонные панели размером 6000×1800 мм. Панель состоит из разрушающейся и неразрушающейся частей. Неразрушающаяся часть выполнена в виде несущих ребер (200×150 мм), размещенных по контуру. Плиты имеют ослабленные участки за счет прямолинейных, треугольных в поперечном сечении пазов. За счет этих пазов плита при воздействии нагрузки может быть разделена на отдельные части. Соединение разрушающихся частей панели в пазах производится арматурой с таким расчетом, чтобы плиты не деформировались при перевозке, монтаже и ветровой нагрузке.

Углубления в стене здания заполнены теплозвукопоглощающим материалом 10 и закрыты декоративной, легко разрушающейся при взрыве панелью 11, что позволяет сохранить теплоизоляцию здания и комфортность нахождения персонала в нем.

Получена формула для определения потребной площади таких проемов:

F = 4 V 0 2 α w н ρ ( ε 1 ) 3 Δ p д о п

где V0 - свободный объем помещения, м3;

α - коэффициент интенсификации горения;

wн - нормальная скорость распространения пламени в смеси стехиометрического состава, м/с;

ρ - плотность газов, истекающих из проемов, кг/м3;

ε - степень теплового расширения продуктов сгорания;

Δpдоп - допускаемое давление в помещении (5 кПа).

Использование предложенного технического решения позволяет осуществить предотвращение взрывоопасных объектов от разрушения и снижение поступления вредных веществ в атмосферу при аварийном взрыве.

Похожие патенты RU2517418C1

название год авторы номер документа
ВЗРЫВОЗАЩИТНАЯ РАЗРУШАЮЩАЯСЯ КОНСТРУКЦИЯ ОГРАЖДЕНИЯ ЗДАНИЙ 2013
  • Кочетов Олег Савельевич
  • Стареева Мария Олеговна
  • Стареева Мария Михайловна
RU2522841C1
ВЗРЫВОЗАЩИТНАЯ РАЗРУШАЮЩАЯСЯ КОНСТРУКЦИЯ ОГРАЖДЕНИЯ ЗДАНИЙ 2013
  • Кочетов Олег Савельевич
  • Стареева Мария Олеговна
  • Стареева Мария Михайловна
RU2522842C1
СПОСОБ ВЗРЫВОЗАЩИТЫ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ 2013
  • Кочетов Олег Савельевич
  • Стареева Мария Олеговна
  • Стареева Мария Михайловна
RU2528360C1
СПОСОБ ВЗРЫВОЗАЩИТЫ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ 2013
  • Кочетов Олег Савельевич
  • Стареева Мария Олеговна
  • Стареева Мария Михайловна
RU2520662C1
СПОСОБ ВЗРЫВОЗАЩИТЫ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ 2011
  • Сошенко Марина Владимировна
  • Шмырев Виктор Иванович
  • Стареева Мария Олеговна
  • Кочетов Олег Савельевич
RU2471936C2
ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ РАЗРУШАЮЩАЯСЯ КОНСТРУКЦИЯ ОГРАЖДЕНИЯ ЗДАНИЙ 2014
  • Кочетов Олег Савельевич
RU2549624C1
ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ РАЗРУШАЮЩАЯСЯ КОНСТРУКЦИЯ ОГРАЖДЕНИЯ ЗДАНИЙ 2011
  • Кочетов Олег Савельевич
  • Акатьев Владимир Андреевич
  • Шмырев Виктор Иванович
  • Тюрин Михаил Павлович
  • Сошенко Марина Владимировна
  • Стареева Мария Олеговна
RU2459912C1
ВЗРЫВОЗАЩИТНАЯ РАЗРУШАЮЩАЯСЯ КОНСТРУКЦИЯ КОЧЕТОВА ОГРАЖДЕНИЯ ЗДАНИЙ 2014
  • Кочетов Олег Савельевич
RU2558820C1
ВЗРЫВОЗАЩИТНАЯ РАЗРУШАЮЩАЯСЯ КОНСТРУКЦИЯ КОЧЕТОВА ОГРАЖДЕНИЯ ЗДАНИЙ 2015
  • Кочетов Олег Савельевич
RU2592291C1
ВЗРЫВОЗАЩИТНАЯ РАЗРУШАЮЩАЯСЯ КОНСТРУКЦИЯ ОГРАЖДЕНИЯ ЗДАНИЙ 2014
  • Кочетов Олег Савельевич
RU2558036C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 517 418 C1

Реферат патента 2014 года ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ РАЗРУШАЮЩАЯСЯ КОНСТРУКЦИЯ ОГРАЖДЕНИЯ ЗДАНИЙ

Изобретение относится к защитным устройствам, применяющимся во взрывоопасных и радиоактивных объектах, таких как легкосбрасываемые панели и кровли, противовзрывные ограждения и заслонки, клапаны избыточного давления. Технический результат - повышение надежности срабатывания разрушающихся взрывозащитных устройств при аварийном взрыве на объекте. Предохранительная разрушающаяся конструкция ограждения зданий содержит железобетонные панели размером 6000×1800 мм, панель состоит из разрушающейся и неразрушающейся частей, при этом неразрушающаяся часть выполнена в виде несущих ребер, размещенных по контуру разрушающейся части, а разрушающаяся часть выполнена в виде, по крайней мере, двух коаксиально расположенных углублений в стене здания, одно из которых, внешнее, образовано плоскостями правильной четырехугольной усеченной пирамиды с прямоугольным основанием, а другое - внутреннее, представляет собой две наклонные поверхности, соединенные ребром, с образованием паза, при этом толщина стены от ребра до внешней поверхности ограждения здания должна быть не менее δ=20 мм, при этом при воздействии ударной, взрывной нагрузки этот участок стены может быть разделен на отдельные части, а площадь разрушающейся части проемов вычисляется по формуле. Указанные углубления в стене здания заполнены теплозвукопоглощающим материалом и закрыты декоративной, легко разрушающейся при взрыве панелью. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 517 418 C1

Предохранительная разрушающаяся конструкция ограждения зданий, содержащая железобетонные панели размером 6000×1800 мм, панель состоит из разрушающейся и неразрушающейся частей, при этом неразрушающаяся часть выполнена в виде несущих ребер, размещенных по контуру разрушающейся части, а разрушающаяся часть выполнена в виде, по крайней мере, двух коаксиально расположенных углублений в стене здания, одно из которых, внешнее, образовано плоскостями правильной четырехугольной усеченной пирамиды с прямоугольным основанием, а другое - внутреннее, представляет собой две наклонные поверхности, соединенные ребром, с образованием паза, при этом толщина стены от ребра до внешней поверхности ограждения здания должна быть не менее δ=20 мм, при этом при воздействии ударной, взрывной нагрузки этот участок стены может быть разделен на отдельные части, а площадь разрушающейся части проемов вычисляется по формуле:
F = 4 V 0 2 α w н ρ ( ε 1 ) 3 Δ p д о п
где V0 - свободный объем помещения, м3;
α - коэффициент интенсификации горения;
wн - нормальная скорость распространения пламени в смеси стехиометрического состава, м/с;
ρ - плотность газов, истекающих из проемов, кг/м3;
ε - степень теплового расширения продуктов сгорания;
Δpдоп - допускаемое давление в помещении (5 кПа),
отличающаяся тем, что углубления в стене здания, одно из которых, внешнее, образовано плоскостями правильной четырехугольной усеченной пирамиды с прямоугольным основанием, а другое - внутреннее, представляет собой две наклонные поверхности, соединенные ребром, заполнены теплозвукопоглощающим материалом и закрыты декоративной, легко разрушающейся при взрыве панелью.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2014 года RU2517418C1

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ РАЗРУШАЮЩАЯСЯ КОНСТРУКЦИЯ ОГРАЖДЕНИЯ ЗДАНИЙ 2011
  • Кочетов Олег Савельевич
  • Акатьев Владимир Андреевич
  • Шмырев Виктор Иванович
  • Тюрин Михаил Павлович
  • Сошенко Марина Владимировна
  • Стареева Мария Олеговна
RU2459912C1
ПРОТИВОВЗРЫВНАЯ ПАНЕЛЬ 2007
  • Левин Юрий Петрович
RU2334063C1
Ограждение взрывоопасного помещения 1977
  • Аронов Борис Львович
  • Баранов Николай Степанович
SU742572A1
ПИЛЮГИН Л.П
Конструкции сооружений взрывоопасных производств, Москва, Стройиздат, 1988, стр.5-7

RU 2 517 418 C1

Авторы

Кочетов Олег Савельевич

Стареева Мария Олеговна

Стареева Мария Михайловна

Даты

2014-05-27Публикация

2013-02-01Подача