СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЧРЕЗВЫЧАЙНОЙ СИТУАЦИИ Российский патент 2018 года по МПК A62C35/00 

Изобретение относится к системам безопасности, предотвращающим развитие чрезвычайной ситуации.

Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является устройство безопасности в чрезвычайных ситуациях по патенту РФ №120569 А62С 35/00, от 20.03.12 г. (прототип), содержащее систему элементов, установленных в зоне опасного расположения защищаемого объекта, который требуется перевести из обычного режима работы в аварийный режим в результате возникновения опасности развития чрезвычайной ситуации.

Недостатками известного решения являются сравнительно невысокая информативность для системы управления по принятию решения о введении аварийного режима работы системы и отсутствие возможности прогнозировать развитие чрезвычайной ситуации.

Технически достижимый результат - повышение эффективности защиты технологического оборудования и людских ресурсов от аварийных ситуаций путем возможности прогнозирования развития чрезвычайной ситуации при аварии на взрывоопасном объекте.

Это достигается тем, что в способе для моделирования чрезвычайной ситуации, заключающемся в том, что в испытательном боксе устанавливают макет взрывоопасного объекта, при этом в верхней части макета выполняют отверстие, которое закрывают взрывозащитным элементом, установленным по свободной посадке на трех опорных стержнях, один конец, каждого из которых, жестко фиксируют в потолке макета, а на втором крепят горизонтальную перекладину в виде листов-упоров, а после срабатывания инициатора взрыва проводят анализ ситуации, обрабатывая полученные экспериментальные данные, и формируют информационную базу данных о развитии чрезвычайной ситуации при аварии на взрывоопасном объекте, а также составляют математическую модель, прогнозирующую предотвращение чрезвычайной ситуации при аварии на взрывоопасном объекте, а макет взрывоопасного объекта оснащают исследуемым на стенде объектом: взрывозащитным элементом, установленным над отверстием в верхней части макета, который состоит из бронированного металлического каркаса с бронированной металлической обшивкой и наполнителем - свинцом, а в верхней части макета, у отверстия, симметрично относительно его оси, крепят три опорных стержня, телескопически вставленные в неподвижные патрубки-опоры, заделанные в панели взрывозащитного элемента, и для фиксации предельного положения панели взрывозащитного элемента к торцам опорных стержней приваривают листы-упоры, а каждый из опорных стержней, телескопически вставленный нижней частью в неподвижные патрубки-опоры, заделанные в металлическом каркасе, выполняют полым с набором демпфирующих дисков во внутренней полости.

На фиг. 1 показана принципиальная схема стенда для осуществления способа моделирования чрезвычайной ситуации при аварии на взрывоопасном объекте, на фиг. 2 - представлена схема взрывозащитного элемента, на фиг. 3 - схема упруго-демпфирующего опорного стержня.

Стенд для осуществления способа моделирования чрезвычайной ситуации при аварии на взрывоопасном объекте содержит макет 1 взрывоопасного объекта установленного на стойках 2, с установленным в нем инициатором 3 взрыва, защитный чехол 4 и поддон 5, при этом чехол с поддоном представляют собой единую замкнутую конструкцию, образованную вокруг макета 1 взрывоопасного объекта, размещенного в испытательном боксе 6. Кроме того, макет 1 оборудован транспортной 7 и подвесной 8 системами, а защитный чехол 4 выполнен многослойным и состоящим из обращенного внутрь к макету 1 алюминиевого слоя, затем резинового и перкалевого слоев. Подвесная система 8 состоит из комплекта скоб и растяжек, размещенных на защитном чехле, а также необходимого количества анкерных крюков (петель) в потолке, стенах и полу испытательного бокса 6. Транспортная система 7 предназначена для удаления разрушенного макета 1 после проведения испытаний из испытательного бокса 6 вместе с защитным чехлом 4.

Макет 1 взрывоопасного объекта оснащен исследуемом на стенде объектом: взрывозащитным элементом 9 (фиг.2), установленным над отверстием 10 в верхней части макета. Взрывозащитный элемент 9 состоит из бронированного металлического каркаса 11 с бронированной металлической обшивкой 12 и наполнителем - свинцом. В верхней части макета 1, у отверстия 10, симметрично относительно его оси, заделаны три опорных стержня 13, телескопически вставленные в неподвижные патрубки-опоры 14, заделанные в панели взрывозащитного элемента 9. Для фиксации предельного положения панели к торцам опорных стержней 13 приварены листы-упоры 15. Для того, чтобы сдемпфировать (смягчить) ударные нагрузки при возврате панели наполнитель выполнен в виде дисперсной системы воздух-свинец, причем свинец выполнен по форме в виде крошки, а опорные стержни 13 могут быть выполнены упругими.

Снаружи опорных стержней 13 расположены упруго-демпфирующие элементы 16, один конец которых упирается в бронированную металлическую обшивку 12, а другой - в листы-упоры 15, расположенные в верхней части опорных стержней 13.

Упруго-демпфирующие элементы 16 могут быть выполнены в виде цилиндрических винтовых пружин, внешняя винтовая поверхность которых покрыта вибродемпфирующей мастикой, например типа ВД-17.

Наполнитель может быть выполнен по форме в виде шарообразной крошки одного диаметра; в виде шарообразной крошки разного диаметра. Наполнитель может быть выполнен в виде крошки произвольной формы разного диаметрального (максимального по внешнему, произвольной формы, контуру крошки) размера.

Взрывозащитный элемент 9 работает следующим образом.

При взрыве внутри макета 1 происходит подъем панели взрывозащитного элемента 9 от воздействия ударной волны и через открытый проем 10 сбрасывается избыточное давление.

При этом упруго-демпфирующие элементы 16 сжимаются, гася энергию взрыва, а затем возвращают панель 9 в исходное состояние.

Внешняя винтовая поверхность упруго-демпфирующих элементов 16 покрыта вибродемпфирующей мастикой, например типа ВД-17, которая дополнительно способствует демпфированию взрывной волны.

После взрыва и спада избыточного давления, опустившись, панель перекрывает проем 10 и вредные вещества не поступают в атмосферу. Для фиксации предельного положения панели служат листы-упоры 15. Для того, чтобы сдемпфировать (смягчить) ударные нагрузки при возврате панели наполнитель металлического каркаса 11 выполнен в виде дисперсной системы воздух-свинец, причем свинец выполнен по форме в виде крошки, а опорные стержни 13 могут быть выполнены упругими.

Упруго-демпфирующий опорный стержень 13 (фиг. 3) представляет собой цилиндрический демпфирующий элемент с цилиндрической обечайкой, к торцам которой жестко присоединены плоские жесткие упоры: верхний 15 и нижний 24, жестко заделанный в покрытии объекта 1 у проема 10. При этом нижний 24 упор выполнен усиленным с, по крайней мере, тремя треугольными укосинами 27, жестко связанными с цилиндрической обечайкой 13 и нижним упором 24, например с помощью сварки.

Внутренняя полость цилиндрической обечайкой 13 заполнена набором, состоящим, по крайней мере, из двух демпфирующих дисков: верхнего 20 и нижнего 21, закрепленных на упругой оси 19, коаксиально расположенной с цилиндрической обечайкой 13, цилиндрического демпфирующего элемента. При этом соединение 18 упругой оси 19 с верхним 15 жестким упором выполнено более прочным, чем соединение 17 цилиндрической обечайкой 13 с верхним 15 жестким упором. Между демпфирующими дисками верхним 20 и нижним 21 расположена, по крайней мере одна, цилиндрическая винтовая пружина 22, полость размещения которой заполнена вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном.

Цилиндрическая винтовая пружина 22 жестко закреплена крепежными элементами 23 к верхнему 20 демпфирующему диску и крепежными элементами 25 к нижнему 21 демпфирующему диску, который в свою очередь крепежными элементами 26 жестко соединен с цилиндрической обечайкой 13.

Возможен вариант выполнения полого опорного стержня когда упругая ось 19, коаксиально расположенная с цилиндрической обечайкой 13, выполнена полой, при этом полость заполнена вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном.

Стенд для осуществления способа моделирования чрезвычайной ситуации работает следующим образом.

При взрыве внутри производственного помещения (на чертеже не показано) происходит подъем каркаса 11 с бронированной металлической обшивкой 12 и наполнителем от воздействия ударной волны и через открытый проем 10 сбрасывается избыточное давление.

В случае аварийного, повышенного избыточного давления внутри производственного помещения, при подъеме каркаса 11 происходит срабатывание «слабого звена» в системе безопасности, которым является в рассматриваемой схеме взрывозащитного устройства соединение 17 цилиндрической обечайки 13 с верхним 15 жестким упором, которое нарушается и каркас 11 с бронированной металлической обшивкой 12, и оставшимся на нем верхним 15 жестким упором, двигаясь вверх по направляющим, в качестве которых служит внешняя поверхность цилиндрической обечайкой 13, цилиндрического демпфирующего элемента полого опорного стержня, перемещает вверх стержень 19 вместе с верхним 20 демпфирующим диском, растягивая при этом пружину 22, которая в нижней части жестко закреплена на нижним демпфирующим диске 21, ослабляя тем самым энергию взрывной волны.

Выполнение опорных стержней полыми позволяет демпфировать перекосы при движении каркаса 11 с бронированной металлической обшивкой 12 вверх от воздействия ударной волны, а также неравномерность сбрасываемого избыточного давления через открытый проем 10.

После взрыва и спада избыточного давления, опустившись, каркас 11 перекрывает проем 10 и вредные вещества не поступают в атмосферу, а систему взрывозащиты возвращают в исходное положение, восстанавливая нарушенное соединение 17 цилиндрической обечайки 13 с верхним 15 жестким упором, которое выполнило свою функцию «слабого звена» в системе безопасности.

Способ моделирования чрезвычайной ситуации осуществляют следующим образом.

В испытательном боксе 8 устанавливают макет 1 взрывоопасного объекта. В верхней (потолочной) части макета 1 выполняют отверстие 10 (проем), который закрывают взрывозащитным элементом 9, установленным по свободной посадке на трех опорных стержнях 13, один конец, каждого из которых, жестко фиксируют в потолке макета 1, а на втором крепят горизонтальную перекладину в виде листов-упоров 15. После срабатывания инициатора 3 взрыва проводят анализ ситуации, и после обработки полученных экспериментальных данных формируют информационную базу данных о развитии чрезвычайной ситуации при аварии на взрывоопасном объекте, и составляют математическую модель, прогнозирующую предотвращение чрезвычайной ситуации при аварии на взрывоопасном объекте. Макет взрывоопасного объекта оснащают исследуемым на стенде объектом: взрывозащитным элементом, установленным над отверстием в верхней части макета, который состоит из бронированного металлического каркаса с бронированной металлической обшивкой и наполнителем - свинцом, а в верхней части макета, у отверстия, симметрично относительно его оси, крепят три опорных стержня, телескопически вставленные в неподвижные патрубки-опоры, заделанные в панели взрывозащитного элемента, и для фиксации предельного положения панели взрывозащитного элемента к торцам опорных стержней приваривают листы-упоры.

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

Возможен вариант выполнения цилиндрической винтовой пружины 22 (фиг. 4), расположенной между верхним 20 и нижним 21 демпфирующими дисками в виде комбинированной пружины со встроенным демпфером, состоящей из двух частей 30 и 31 со встречно направленными концами 33 и 32 соответствующих витков этих пружин. На опорных витках пружины выполнены опорные кольца 28 и 29 для прочной и надежной фиксации концов пружин при их работе.

Первая часть винтовой пружины 30 выполнена с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, а вторая часть 31 пружины выполнена полой, например круглого сечения, при этом встречно направленный конец 33 первой части пружины размещен в полости встречно направленной второй части пружины с концом 32, при этом второй ее конец, закрепленный на опорном кольце 29, загерметизирован, например при помощи резьбовой пробки (на чертеже не показана).

В полости второй части 31 пружины, выполненной полой круглого сечения, образованы с четырех сторон, относительно прямоугольного сечения первой части 30 пружины, зазоры 34 сегментного профиля в сечении, перпендикулярном оси контактирующих частей 30 и 31 пружины. Первую часть 30 винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, охватывает трубка 31 из демпфирующего материала, например полиуретана. Зазоры 34, в первой части 30 винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка 31 из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала (на чертеже не показано).

Изобретение относится к системам безопасности, предотвращающим развитие чрезвычайной ситуации. Технически достижимый результат - повышение эффективности защиты технологического оборудования и людских ресурсов от аварийных ситуаций путем возможности прогнозирования развития чрезвычайной ситуации при аварии на взрывоопасном объекте. Это достигается тем, что в способе для моделирования чрезвычайной ситуации, заключающемся в том, что в испытательном боксе устанавливают макет взрывоопасного объекта, при этом в верхней части макета выполняют отверстие, которое закрывают взрывозащитным элементом, установленным по свободной посадке на трех опорных стержнях, один конец каждого из которых жестко фиксируют в потолке макета, а на втором крепят горизонтальную перекладину в виде листов-упоров, а после срабатывания инициатора взрыва проводят анализ ситуации, обрабатывая полученные экспериментальные данные, и формируют информационную базу данных о развитии чрезвычайной ситуации при аварии на взрывоопасном объекте, а также составляют математическую модель, прогнозирующую предотвращение чрезвычайной ситуации при аварии на взрывоопасном объекте, а макет взрывоопасного объекта оснащают исследуемым на стенде объектом: взрывозащитным элементом, установленным над отверстием в верхней части макета, который состоит из бронированного металлического каркаса с бронированной металлической обшивкой и наполнителем - свинцом, а в верхней части макета, у отверстия, симметрично относительно его оси, крепят три опорных стержня, телескопически вставленные в неподвижные патрубки-опоры, заделанные в панели взрывозащитного элемента, и для фиксации предельного положения панели взрывозащитного элемента к торцам опорных стержней приваривают листы-упоры. 4 ил.

Способ моделирования чрезвычайной ситуации, заключающийся в том, что в испытательном боксе устанавливают макет взрывоопасного объекта, при этом в верхней части макета выполняют отверстие, которое закрывают взрывозащитным элементом, установленным по свободной посадке на трех опорных стержнях, один конец каждого из которых жестко фиксируют в потолке макета, а на втором крепят горизонтальную перекладину в виде листов-упоров, а после срабатывания инициатора взрыва проводят анализ ситуации, обрабатывая полученные экспериментальные данные, и формируют информационную базу данных о развитии чрезвычайной ситуации при аварии на взрывоопасном объекте, а также составляют математическую модель, прогнозирующую предотвращение чрезвычайной ситуации при аварии на взрывоопасном объекте, макет взрывоопасного объекта оснащают исследуемым на стенде объектом: взрывозащитным элементом, установленным над отверстием в верхней части макета, который состоит из бронированного металлического каркаса с бронированной металлической обшивкой и наполнителем - свинцом, а в верхней части макета, у отверстия, симметрично относительно его оси, крепят три опорных стержня, телескопически вставленные в неподвижные патрубки-опоры, заделанные в панели взрывозащитного элемента, и для фиксации предельного положения панели взрывозащитного элемента к торцам опорных стержней приваривают листы-упоры, каждый из опорных стержней, телескопически вставленный нижней частью в неподвижные патрубки-опоры, заделанные в металлическом каркасе, выполняют полым с набором демпфирующих дисков во внутренней полости, при этом полый опорный стержень выполняют в виде цилиндрического демпфирующего элемента с цилиндрической обечайкой, к торцам которой жестко присоединяют плоские жесткие упоры: верхний и нижний, жестко заделанный в покрытии объекта у проема, при этом нижний упор выполняют усиленным с, по крайней мере, тремя треугольными укосинами, жестко связанными с цилиндрической обечайкой и нижним упором, например, с помощью сварки, а внутреннюю полость цилиндрической обечайкой заполняют набором, состоящим, по крайней мере, из двух демпфирующих дисков: верхнего и нижнего, закрепленных на упругой оси, коаксиально расположенной с цилиндрической обечайкой, цилиндрического демпфирующего элемента, при этом соединение упругой оси с верхним жестким упором выполняют более прочным, чем соединение цилиндрической обечайкой с верхним жестким упором, а между демпфирующими дисками, верхним и нижним, располагают, по крайней мере, одну цилиндрическую винтовую пружину, полость размещения которой заполняют вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном, при этом цилиндрическую винтовую пружину жестко закрепляют крепежными элементами к верхнему демпфирующему диску и крепежными элементами к нижнему демпфирующему диску, который, в свою очередь, крепежными элементами жестко соединяют с цилиндрической обечайкой, а упругую ось полого опорного стержня, коаксиально расположенную с цилиндрической обечайкой, выполняют полой, при этом полость заполняют вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном, отличающийся тем, что цилиндрическую винтовую пружину, расположенную между верхним и нижним демпфирующими дисками, выполняют в виде комбинированной пружины со встроенным демпфером, состоящей из двух частей со встречно направленными концами соответствующих витков этих пружин, при этом первую часть винтовой пружины выполняют с витками прямоугольного сечения с закругленными кромками, а вторую часть пружины выполняют полой, например, круглого сечения, при этом встречно направленный конец первой части пружины размещают в полости встречно направленной второй части пружины с концом, при этом второй ее конец, закрепленный на опорном кольце, загерметизирован, а зазоры, в первой части винтовой пружины, заполняют крошкой из фрикционного материала.