СПЕЦИАЛЬНОЕ ФОРТИФИКАЦИОННОЕ СООРУЖЕНИЕ Российский патент 2017 года по МПК E04H9/12 F41H11/00 F02G1/04 

Изобретение относится к области специальных фортификационных сооружений и энергетических систем объектов, функционирующих без связи с атмосферой, например специальных фортификационных сооружений.

Известно устройство специальных фортификационных сооружений (СФС), которые строятся глубоко под землей для размещения в них командных пунктов, узлов связи, стационарных стартовых позиций ракет, укрытий для особо важной военной техники и боеприпасов, медицинских учреждений и др. Специальные фортификационные сооружения могут быть многоэтажными и включают в себя: основные помещения, входные галереи с прочными входными оголовками, оборудованными защитными дверями или воротами, вентиляционные и технологические отверстия с защитными устройствами. Основной частью конструкции СФС является обделка подземной выработки. Она изготавливается из монолитного железобетона, что дает возможность варьировать в широких пределах ее толщиной (а значит, и прочностью) и обеспечивает устойчивость сооружения от обрушения при воздействии средств поражения (Левыкин В.И. Фортификация: прошлое и современность. - М.: Воениздат, 1987. - стр. 101).

Известно, что в состав внутреннего оборудования специальных фортификационных сооружений входят технологические системы (средства связи, электронных устройств) и технические системы: фильтровентиляции, отопления, освещения, кондиционирования воздуха, автономного энергоснабжения, водоснабжения, канализации и т.д. (Левыкин В.И. Фортификация: прошлое и современность. - М.: Воениздат, 1987. - стр. 102).

Известно, что специальные фортификационные сооружения в мирное и военное время функционируют в различных режимах: в повседневном режиме и режиме полной изоляции, соответственно. В режиме полной изоляции специальные фортификационные сооружения функционируют в условиях использования только внутренних запасов, без подачи воздуха из атмосферы в сооружение и без электроснабжения от внешней сети, что предполагает необходимость заблаговременного запаса компонентов топлива (горючего и окислителя) для системы автономного энергоснабжения (Лапшин Г.А. Специальные фортификационные сооружения и их комплексы. Учебное пособие для иностранных курсантов военных вузов строительных специальностей. 1-е изд., ВИ(ИТ)-СПб. Высшая школа, 2012. - стр. 8).

Известно, что сжиженный природный газ рассматривается как перспективное жидкое топливо для различных типов энергетических установок, а температура кипения сжиженных природных газов соответствует температуре -162°С (113 К) (Нефтегазовая вертикаль./ Анал. журнал №9-10 (24-25), Μ., 1998, стр. 123). Однако в большинстве случаев холодильный потенциал сжиженного природного газа не используется при его газификации.

Известно устройство энергетической установки для выработки электрической энергии для объектов, функционирующих без связи с атмосферой (например, подводных лодок и специальных фортификационных сооружений), включающей в себя двигатель, емкости с криогенным горючим - сжиженным природным газом и криогенным окислителем - жидкий кислородом (криогенные жидкости), которые являются компонентами топлива для двигателя (Патент РФ №2187680, опубл. 20.08.2002). Однако в данном техническом решении не рассмотрен вопрос использования холодильного потенциала сжиженного природного газа для охлаждения технической воды внутри специального сооружения.

Известно, что дизель-двигатель может быть переведен в газодизель, работающий на смеси дизельного топлива и природного газа за счет оснащения дизельного двигателя газобаллонным оборудованием, позволяющим перевести дизельный двигатель на двухтопливный газодизельный режим «дизельного топлива и природного газа». Коэффициент замещения дизельного топлива может составлять до 70%. Замещение дизельного топлива природным газом позволяет повысить ресурс дизельного двигателя на 15-20%, снизить стоимость его эксплуатации и повысить экологические характеристики энергетической установки (Шкрабак B.C., Николаенко А.В., Капустин A.А. Экономия жидкого топлива путем переоборудования дизеля в газодизель. //Тракторы и с.-х. машины, 2002, №4. с. 17-20).

Известно, что при переоборудовании дизельного двигателя в газодизель значительно повышаются показатели экологичности в связи со снижением концентрации вредных веществ в отработанных газах (Гуревич Н.А., Аканов В.Л., Куц B.Л. Сравнение экологических показателей дизельного и газодизельного двигателей // Химическая технология. - 1988, №5).

Известно, что для обеспечения работы дизельной электростанции и холодильной машины, размещенных в специальном фортификационном сооружении, в режиме полной изоляции необходима холодная техническая вода для систем охлаждения дизельной электростанции и холодильной машины. Запасы с технической водой могут храниться в резервуарах трех типов: подфундаментных, встроенных и вынесенных (Лапшин Г.А. Специальные фортификационные сооружения и их комплексы. Учебное пособие для иностранных курсантов военных вузов строительных специальностей. 1-е изд., ВИ(ИТ)-СПб. Высшая школа, 2012. - стр. 85). Поскольку запасы технической воды должны быть размещены в защищенных резервуарах, строительство защищенных резервуаров с технической водой, расположенных под землей и имеющих толстые бетонные стены, требует больших финансовых затрат, срок работы дизельной электростанции и холодильной машины в режиме полной изоляции зависит от объема и температуры (холодильного потенциала) технической воды.

Известно устройство специального фортификационного сооружения, расположенного под землей и предназначенного для работы в режиме полной изоляции (без связи с атмосферным воздухом), содержащего автономную электростанцию, холодильную машину, систему кондиционирования воздуха специального фортификационного сооружения, связанной с холодильной машиной контуром теплоносителя с насосом, емкость с дизельным топливом и линией подачи дизельного топлива в качестве горючего в автономную электростанцию, емкость со сжатым воздухом и линию подачи воздуха в качестве окислителя в автономную электростанцию, резервуар для хранения технической воды, из которого техническая вода подается по трубопроводам для охлаждения автономной электростанции и холодильной машины (Лапшин Г.А. Специальные фортификационные сооружения и их комплексы. Учебное пособие для иностранных курсантов военных вузов строительных специальностей. 1-е изд., ВИ(ИТ)-СПб. Высшая школа, 2012. - стр. 83-84). Однако продолжительность функционирования специального фортификационного сооружения, в первую очередь, зависит от объемов технической воды и ее температуры, поскольку она используется для охлаждения дизельной электростанции и холодильной машины. При исчерпании охлаждающего потенциала технической воды специальное фортификационного сооружение прекращает свое функционирование, поскольку подача технической воды с высокой температурой в системы охлаждения автономной электростанции и холодильной машины приводит к их перегреву и выходу из строя.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в увеличении сроков функционирования специального фортификационного сооружения, поддержания холодильного потенциала технической воды, используемой для систем охлаждения автономной электростанции и холодильной машины в режиме полной изоляции (без связи с атмосферным воздухом) за счет охлаждения при газификации сжиженного природного газа, снижении концентрации вредных компонентов в отработанных газах за счет перевода автономной электростанции в режим работы газодизеля, а также увеличении бездренажного хранения сжиженного природного газа за счет размещения емкости в помещении с теплоизолирующим слоем.

Для достижения данного технического результата специальное фортификационное сооружение, расположенное под землей и предназначенное для работы в режиме полной изоляции (без связи с атмосферным воздухом), содержащее автономную электростанцию, холодильную машину, систему кондиционирования воздуха специального фортификационного сооружения, связанную с холодильной машиной контуром теплоносителя с насосом, емкость с дизельным топливом и линией подачи дизельного топлива в качестве горючего в автономную электростанцию, емкость со сжатым воздухом и линию подачи воздуха в качестве окислителя в автономную электростанцию, резервуар для хранения технической воды, из которого техническая вода подается по трубопроводам для охлаждения автономной электростанции и холодильной машины снабжено помещением из железобетона с теплоизолирующим слоем, в котором расположены емкость со сжиженным природным газом и теплообменник-испаритель для газификации сжиженного природного газа, через который проходит линия подачи природного газа в автономную электростанцию, причем автономная электростанция выполнена в виде газодизеля и работает в двухтопливном газодизельном режиме с использованием в качестве горючего смеси дизельного топлива и природного газа, при этом резервуар для хранения технической воды расположен в нижней части специального фортификационного сооружения, а через газодизель, холодильную машину и теплообменник-испаритель сжиженного природного газа проходят собственные магистрали с насосами, обеспечивающими подачу технической воды из резервуара технической воды для охлаждения газодизеля и холодильной машины, а также нагрева сжиженного природного газа в теплообменнике-испарителе, с последующим возвращением технической воды в резервуар с технической водой.

Введение в состав специального фортификационного сооружения помещения из железобетона с теплоизолирующим слоем, в котором расположена емкость со сжиженным природным газом и теплообменник-испаритель для газификации сжиженного природного газа, перевод работы автономной электростанции в двухтопливный газодизельный режим с использованием в качестве горючего смеси дизельного топлива и природного газа, а также обеспечение теплообменника-испарителя сжиженного природного газа магистралью с насосом, обеспечивающим подачу технической воды из резервуара технической воды для нагрева сжиженного природного газа, с последующим возвращением технической воды в резервуар с технической водой, позволяет получить новое свойство, заключающееся в поддержании холодильного потенциала технической воды, используемой для систем охлаждения автономной электростанции и холодильной машины в режиме полной изоляции (без связи с атмосферным воздухом) за счет ее охлаждения при теплообмене со сжиженным природным газом в теплообменнике-испарителе, что приводит к увеличению сроков функционирования специального фортификационного сооружения, а также снижению концентрации вредных компонентов в отработанных газах при переводе работы автономной электростанции в двухтопливный режим с использованием в качестве горючего смеси дизельного топлива и природного газа, а также увеличению бездренажного хранения сжиженного природного газа за счет снижения теплопритоков к емкости со сжиженным природным газом и его потерь вследствие испарения при размещении емкости в помещении с теплоизолирующим слоем.

На фиг. 1 изображено специальное фортификационное сооружение.

Специальное фортификационное сооружение 1, расположенное под землей и предназначенное для работы в режиме полной изоляции (без связи с атмосферным воздухом), содержащее автономную электростанцию 2, холодильную машину 3, систему кондиционирования воздуха 4 специального фортификационного сооружения 1, связанную с холодильной машиной 3 контуром теплоносителя 5 с насосом 6, емкость с дизельным топливом 7 и емкость со сжатым воздухом 8, резервуар для хранения технической воды 9, который расположен в нижней части специального фортификационного сооружения 1.

Внутри специального фортификационного сооружения 1 расположено помещением из железобетона с теплоизолирующим слоем 11 (например, пенополиуретаном), в котором расположены емкость со сжиженным природным газом 12 и теплообменник-испаритель для газификации сжиженного природного газа 13.

Через теплообменник-испаритель для газификации сжиженного природного газа 13 проходит линия подачи природного газа 14 в автономную электростанцию 2. Автономная электростанция 2 выполнена в виде газодизеля и работает в двухтопливном газодизельном режиме с использованием в качестве горючего смеси дизельного топлива и природного газа.

Через газодизель (автономную электростанцию) 2 проходит магистраль 15 с насосом 16, обеспечивающим подачу технической воды из резервуара технической воды 9 для охлаждения газодизеля 2, с последующим возвращением технической воды в резервуар с технической водой 9.

Через холодильную машину 3 проходит магистраль 17 с насосом 18, обеспечивающим подачу технической воды из резервуара технической воды 9 для охлаждения холодильной машины 3, с последующим возвращением технической воды в резервуар с технической водой 9.

Через теплообменник-испаритель сжиженного природного газа 13 проходит магистраль 19 с насосом 20, обеспечивающим подачу технической воды из резервуара технической воды 9 для нагрева сжиженного природного газа, с последующим возвращением технической воды в резервуар с технической водой 9.

Емкость с дизельным топливом 7 связана с газодизелем 2 линией подачи дизельного топлива 21. Емкость со сжатым воздухом 8 связана с газодизелем 2 линией подачи воздуха 22.

Специальное фортификационное сооружение работает следующим образом.

Внутри помещения 10 в емкости 12 заблаговременно запасается необходимое количество сжиженного природного газа. Для уменьшения теплопритоков от объектов, расположенных в специальном фортификационном сооружении 1 в повседневном режиме эксплуатации, помещение 10 покрыто теплоизолирующим слоем 11 (например, пенополиуретаном).

В повседневном режиме эксплуатации специального фортификационного сооружения 1 все системы жизнеобеспечения и технологическое оборудование работает за счет электроснабжения от внешней централизованной сети.

При применении вероятным противником высокоточного оружия, внешнее электроснабжение и подача атмосферного воздуха в специальное фортификационное сооружение 1 может быть прекращено из-за разрушений вокруг сооружения 1. В этом случае специальное фортификационное сооружение 1 начинает работать в режиме полной изоляции (без связи с атмосферным воздухом) за счет запасов материальных сред (прежде всего топлива), заблаговременно запасенных внутри специального фортификационного сооружения 1.

В режиме полной изоляции энергоснабжение специального фортификационного сооружения 1 обеспечивается работой газодизеля (автономной электростанцией) 2. Для нормального функционирования газодизеля 2 по магистрали 15 насосом 16 обеспечивается подача технической воды из резервуара технической воды 9 для охлаждения газодизеля 2, с последующим возвращением технической воды в резервуар с технической водой 9. После охлаждения газодизеля 2 техническая вода нагревается и сливается в резервуар технической воды 9, что приводит к постепенному повышению всей массы технической воды в резервуаре 9.

В режиме полной изоляции термостатирование специального фортификационного сооружения 1 обеспечивается работой холодильной машины 3 и связанной с ней через контур теплоносителя 5 с насосом 6 системой кондиционирования воздуха 4. Для нормального функционирования холодильной машины 3 по магистрали 17 насосом 18 обеспечивается подача технической воды из резервуара технической воды 9 для охлаждения холодильной машины 3, с последующим возвращением технической воды в резервуар с технической водой 9. После охлаждения холодильной машины 3 техническая вода нагревается и сливается в резервуар технической воды 9, что приводит к постепенному повышению всей массы технической воды в резервуаре 9.

Для обеспечения работы газодизеля (автономной электростанции) 2 в режиме полной изоляции, в газодизель 2 по линиям 14, 21 и 22 подаются, соответственно, природный газ, дизельное топливо и воздух из емкостей 12, 7 и 8, соответственно. Соотношение дизельного топлива и природного газа может достигать значений 30% к 70%. Для газификации сжиженного природного газа, поступающего из емкости 12 в теплообменник-испаритель 13, в теплообменник-испаритель 13 по магистрали 19 насосом 20 обеспечивается подача технической воды из резервуара технической воды 9 для нагрева сжиженного природного газа и его газификации, с последующим возвращением технической воды в резервуар с технической водой 9. При этом теплая техническая вода из резервуара технической воды 9, проходя через теплообменник-испаритель 13, отдает свое тепло (через теплообменную поверхность) сжиженному природному газу, в результате чего теплая техническая вода охлаждается и холодной поступает в резервуар технической воды 9. В результате этого процесса в резервуаре технической воды 9 в значительной мере снижается температура технической воды, которая была получена за счет охлаждения газодизеля 2 и холодильной машины 3, что обеспечивает поддержание холодильного потенциала технической воды в резервуаре 9.

Источники информации

1. Левыкин В.И. Фортификация: прошлое и современность. - М.: Воениздат, 1987. - стр. 101.

2. Левыкин В.И. Фортификация: прошлое и современность. - М.: Воениздат, 1987. - стр. 102.

3. Лапшин Г.А. Специальные фортификационные сооружения и их комплексы. Учебное пособие для иностранных курсантов военных вузов строительных специальностей. 1-е изд., ВИ(ИТ)-СПб. Высшая школа, 2012. - стр. 8.

4. Нефтегазовая вертикаль./ Анал. журнал №9-10 (24-25), Μ., 1998, стр. 123.

5. Патент РФ №2187680, опубл. 20.08.2002.

6. Шкрабак B.C., Николаенко А.В., Капустин А.А. Экономия жидкого топлива путем переоборудования дизеля в газодизель. //Тракторы и с.-х. машины, 2002, №4, с. 17-20.

7. Гуревич Н.А., Аканов В.Л., Куц В.Л. Сравнение экологических показателей дизельного и газодизельного двигателей // Химическая технология. - 1988, №5.

8. Лапшин Г.А. Специальные фортификационные сооружения и их комплексы. Учебное пособие для иностранных курсантов военных вузов строительных специальностей. 1-е изд., ВИ(ИТ)-СПб. Высшая школа, 2012. - стр. 85.

9. Лапшин Г.А. Специальные фортификационные сооружения и их комплексы. Учебное пособие для иностранных курсантов военных вузов строительных специальностей. 1-е изд., ВИ(ИТ)-СПб. Высшая школа, 2012. - стр. 83-84 - прототип.

Изобретение относится к области специальных фортификационных сооружений и энергетических систем объектов, функционирующих без связи с атмосферой, например специальных фортификационных сооружений. Достигаемый технический результат - увеличение сроков функционирования специального фортификационного сооружения, поддержание холодильного потенциала технической воды, используемой для систем охлаждения автономной электростанции и холодильной машины в режиме полной изоляции (без связи с атмосферным воздухом) за счет охлаждения при газификации сжиженного природного газа, снижение концентрации вредных компонентов в отработанных газах за счет перевода автономной электростанции в режим работы газодизеля, а также увеличение бездренажного хранения сжиженного природного газа за счет размещения емкости в помещении с теплоизолирующим слоем. В режиме полной изоляции энергоснабжение специального фортификационного сооружения 1 обеспечивается работой газодизеля (автономной электростанцией) 2. Термостатирование обеспечивается работой холодильной машины 3 и связанной с ней через контур теплоносителя 5 с насосом 6 системой кондиционирования воздуха 4. После охлаждения газодизеля 2 и холодильной машины 3 техническая вода нагревается и сливается в резервуар технической воды 9, что приводит к постепенному повышению всей массы технической воды в резервуаре 9. Для газификации сжиженного природного газа, поступающего из емкости 12 в теплообменник-испаритель 13, в теплообменник-испаритель 13 по магистрали 19 насосом 20 обеспечивается подача технической воды из резервуара технической воды 9. Теплая техническая вода из резервуара технической воды 9, проходя через теплообменник-испаритель 13, отдает свое тепло (через теплообменную поверхность) сжиженному природному газу, в результате чего теплая техническая вода охлаждается и холодной поступает в резервуар технической воды 9. В результате этого процесса в резервуаре технической воды 9 в значительной мере снижается температура технической воды, которая была получена за счет охлаждения газодизеля 2 и холодильной машины 3, что обеспечивает поддержание холодильного потенциала технической воды в резервуаре 9. 1 ил.

Специальное фортификационное сооружение, расположенное под землей и предназначенное для работы в режиме полной изоляции (без связи с атмосферным воздухом), содержащее автономную электростанцию, холодильную машину, систему кондиционирования воздуха специального фортификационного сооружения, связанную с холодильной машиной контуром теплоносителя с насосом, емкость с дизельным топливом и линией подачи дизельного топлива в качестве горючего в автономную электростанцию, емкость со сжатым воздухом и линию подачи воздуха в качестве окислителя в автономную электростанцию, резервуар для хранения технической воды, из которого техническая вода подается по трубопроводам для охлаждения автономной электростанции и холодильной машины, отличающееся тем, что снабжено помещением из железобетона с теплоизолирующим слоем, в котором расположены емкость со сжиженным природным газом и теплообменник-испаритель для газификации сжиженного природного газа, через который проходит линия подачи природного газа в автономную электростанцию, причем автономная электростанция выполнена в виде газодизеля и работает в двухтопливном газодизельном режиме с использованием в качестве горючего смеси дизельного топлива и природного газа, при этом резервуар для хранения технической воды расположен в нижней части специального фортификационного сооружения, а через газодизель, холодильную машину и теплообменник-испаритель сжиженного природного газа проходят собственные магистрали с насосами, обеспечивающими подачу технической воды из резервуара технической воды для охлаждения газодизеля и холодильной машины, а также нагрева сжиженного природного газа в теплообменнике-испарителе, с последующим возвращением технической воды в резервуар с технической водой.