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

Описание патента на изобретение RU2522841C1

Полезная модель 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 вставленные 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 во взрывозащитной 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 8-20 мм, при этом при воздействии ударной взрывной нагрузки этот участок стены может быть разделен на отдельные части, а напротив разрушающейся части, с внешней стороны ограждения здания расположен защитный экран из материала повышенной прочности, например бронебойного материала, который закреплен на, по крайней мере, трех горизонтально расположенных и перпендикулярных ограждению здания стержнях, по концам которых закреплены диски и которые проходят сквозь отверстия в защитном экране, причем диски, расположенные с правой стороны стержней, замурованы в ограждения здания, а в диски с левой стороны стержней упираются упругие элементы, подпирающие защитный экран к ограждению зданий.

На фиг.1 представлена общая схема взрывозащитной разрушающейся конструкции ограждения зданий, на фиг.2 - схема расположения защитного экрана, на фиг.3 - характер изменения давления Δp от времени τ при горении горючих смесей внутри помещения, на фиг.4 - схема упругодемпфирующего элемента.

Взрывозащитная разрушающаяся конструкция ограждения (фиг.1) бесфонарных 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 пирамиды 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.

Напротив разрушающейся части, с внешней стороны ограждения здания расположен защитный экран 10 (фиг.2) из материала повышенной прочности, например бронированного материала, который закреплен на, по крайней мере, трех горизонтально расположенных и перпендикулярных ограждению здания стержнях 11, по концам которых закреплены диски 12 и 13 и которые проходят сквозь отверстия 14. выполненные в защитном экране, причем диски 13, расположенные с правой стороны стержней, замурованы в ограждения здания, а в диски 12, расположенные с левой стороны стержней 11 упираются упругодемпфирующие элементы 15, подпирающие защитный экран 10 к ограждению зданий (на чертеже не показано), или защитный экран 10 может к ограждению здания фиксироваться на защелках или фиксаторах 24.

Углубления в стене здания (ниши), одна из которых, внешняя, образована плоскостями 2,3,4,5 правильной четырехугольной усеченной пирамиды с прямоугольным основанием, а другая - внутренняя, представляет собой две наклонные поверхности 6 и 7, соединенные ребром 8, могут быть заполнены теплозвукопоглощающим материалом 16 и закрыты декоративной, легко разрушающейся при взрыве панелью 17.

Каждый из упругодемпфирующих элементов 15 (фиг.4) закреплен посредством винтов 19 своим основанием 18, выполненным в виде круглого диска из жесткого вибродемпфирующего материала типа «Агат», на листах-упорах 12, жестко соединенных со стержнями 11. Основание 18 упругодемпфирующего элемента, соединено со втулкой 20 из эластомера, имеющей центральное отверстие, через которое проходит стержень 11. Втулка имеет, по крайней мере, три отверстия 21, соосных со стержнем 11, в которых расположены упругие элементы 22, например цилиндрические винтовые пружины, верхний торец которых посредством крепежных элементов 23 соединен с основанием 18, а нижний находится в свободном (неподжатом) состоянии и выступает за нижнюю плоскость втулки 20 на расстояние, определяемое усилием, развиваемым ударной взрывной волной.

При взрыве внутри производственного помещения происходит горизонтальное смещение защитного экрана 10 с бронированной металлической обшивкой и наполнителем от воздействия ударной волны (например свинцом), и через образующийся проем в стене сбрасывается избыточное давление. При этом упругодемпфирующие элементы 15 сжимаются, гася энергию взрыва, а затем возвращают панель в исходное состояние.

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

Взрывозащитная 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 (фиг.3). 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); Δpдоп - допускаемое давление в помещении (Δpдоп=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. 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.

Получена формула для определения потребной площади таких проемов:

F = 4 V 0 2 3 α w н ρ ( ε 1 ) 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 RU2522841C1

название год авторы номер документа
ВЗРЫВОЗАЩИТНАЯ РАЗРУШАЮЩАЯСЯ КОНСТРУКЦИЯ ОГРАЖДЕНИЯ ЗДАНИЙ 2013
  • Кочетов Олег Савельевич
  • Стареева Мария Олеговна
  • Стареева Мария Михайловна
RU2522842C1
ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ РАЗРУШАЮЩАЯСЯ КОНСТРУКЦИЯ ОГРАЖДЕНИЯ ЗДАНИЙ 2013
  • Кочетов Олег Савельевич
  • Стареева Мария Олеговна
  • Стареева Мария Михайловна
RU2517418C1
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
ВЗРЫВОЗАЩИТНАЯ РАЗРУШАЮЩАЯСЯ КОНСТРУКЦИЯ ОГРАЖДЕНИЯ ЗДАНИЙ 2014
  • Кочетов Олег Савельевич
RU2558036C1
ПРОТИВОВЗРЫВНАЯ ПАНЕЛЬ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ОТ ЧРЕЗВЫЧАЙНОЙ СИТУАЦИИ 2014
  • Кочетов Олег Савельевич
  • Стареева Мария Олеговна
  • Стареева Мария Михайловна
  • Стареева Анна Михайловна
RU2548455C1
ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ КОНСТРУКЦИЯ КОЧЕТОВА С ЗАЩИТНЫМ ЭКРАНОМ 2016
  • Кочетов Олег Савельевич
RU2624060C1
ВЗРЫВОЗАЩИТНАЯ РАЗРУШАЮЩАЯСЯ КОНСТРУКЦИЯ ОГРАЖДЕНИЯ ЗДАНИЙ 2014
  • Кочетов Олег Савельевич
RU2558822C1
ВЗРЫВОЗАЩИТНАЯ РАЗРУШАЮЩАЯСЯ КОНСТРУКЦИЯ ОГРАЖДЕНИЯ ЗДАНИЙ 2014
  • Кочетов Олег Савельевич
RU2572868C1
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

Иллюстрации к изобретению RU 2 522 841 C1

Реферат патента 2014 года ВЗРЫВОЗАЩИТНАЯ 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. 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, а напротив разрушающейся части, с внешней стороны ограждения здания расположен защитный экран из материала повышенной прочности, например бронебойного материала, который закреплен на, по крайней мере, трех горизонтально расположенных и перпендикулярных ограждению здания стержнях, по концам которых закреплены диски и которые проходят сквозь отверстия в защитном экране, причем диски, расположенные с правой стороны стержней, замурованы в ограждения здания, а в диски с левой стороны стержней упираются упругие элементы, подпирающие защитный экран к ограждению зданий. 4 ил.

Формула изобретения RU 2 522 841 C1

Взрывозащитная 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:

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),
а напротив разрушающейся части, с внешней стороны ограждения здания расположен защитный экран из материала повышенной прочности, например бронированного материала, который закреплен на, по крайней мере, трех горизонтально расположенных и перпендикулярных ограждению здания стержнях, по концам которых закреплены диски, и которые проходят сквозь отверстия в защитном экране, причем диски, расположенные с правой стороны стержней, замурованы в ограждения здания, а в диски с левой стороны стержней упираются упругие элементы, подпирающие защитный экран к ограждению зданий, а 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 тепло-звукопоглощающим материалом и закрыты декоративной, легко разрушающейся при взрыве панелью, отличающаяся тем, что упругодемпфирующие элементы выполнены так, что один конец жестко связан своим основанием с листами-упорами, а другой расположен свободно, при этом каждый из упругодемпфирующих элементов закреплен посредством винтов своим основанием, выполненным в виде круглого диска из жесткого вибродемпфирующего материала типа «Агат», на листах-упорах, жестко соединенных со стержнями, а основание упругодемпфирующего элемента соединено со втулкой из эластомера, имеющей центральное отверстие, через которое проходит стержень, причем втулка имеет, по крайней мере, три отверстия, соосных со стержнем, в которых расположены упругие элементы, например цилиндрические винтовые пружины, верхний торец которых посредством крепежных элементов соединен с основанием, а нижний находится в неподжатом состоянии и выступает за нижнюю плоскость втулки на расстояние, определяемое усилием, развиваемым ударной взрывной волной.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2014 года RU2522841C1

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
Шахтная взрывоустойчивая перемычка 1974
  • Феклов Анатолий Иванович
  • Лукьянов Павел Федорович
  • Колмаков Владимир Александрович
SU501170A1
ПРОТИВОВЗРЫВНАЯ ПАНЕЛЬ 2007
  • Левин Юрий Петрович
RU2334063C1
Ограждение взрывоопасного помещения 1977
  • Аронов Борис Львович
  • Баранов Николай Степанович
SU742572A1
DE 19638658 А1, 16.04.1998
ПИЛЮГИН Л.П
Конструкции сооружений взрывоопасных производств, Москва, Стройиздат, 1988, стр.5-7

RU 2 522 841 C1

Авторы

Кочетов Олег Савельевич

Стареева Мария Олеговна

Стареева Мария Михайловна

Даты

2014-07-20Публикация

2013-04-02Подача