Шахтное сооружение пусковой установки повышенной сейсмостойкости Российский патент 2021 года по МПК E02D29/00 E04H9/02 

Изобретение относится к области фортификации и может быть использовано в качестве шахтного сооружения в районах высокой сейсмической активности.

Известно шахтное сооружение пусковой установки, содержащее вертикально заглубленный в грунт ствол шахты, выполненный из сборных элементов - тюбингов, защитное устройство, амортизационное устройство и отсек с аппаратурой (см. патент РФ на полезную модель №41744, МПК-2000.01 E02D 29/00, F41F 3/073, опубл. 10.11.2004 г., бюл. № 31). В данном устройстве ствол шахты, выполнен в виде усеченного конуса, разделенного на первый, второй, третий и четвертый тюбинги, места стыка которых снабжены резьбой.

Недостатком известного решения является недостаточная защищенность при действии значительных динамических нагрузок, в том числе сейсмических.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является шахтное сооружение повышенной защищенности, включающее вертикально заглубленный в грунт ствол шахты, состоящий из тюбингов и днища, защитное устройство, амортизационное устройство, транспортно-пусковой контейнер и отсек с аппаратурой (см. патент РФ на изобретение №2594011, МПК-2006.01 E02D 29/00, опубл. 10.08.2016 г., бюл. №22). В данном шахтном сооружении ствол шахты выполнен в виде усеченного конуса из сборных тюбингов, соединенных между собой способом "натяг". Каждый тюбинг снабжен круговым поясом устойчивости, приваренным к стволу шахты. При этом каждый пояс устойчивости снабжен собственным демпфером боковых колебаний.

Недостатками прототипа являются сложность и трудоемкость изготовления, а также низкая эксплуатационная надежность при значительных колебаниях грунта, связанная с физическими особенностями работы демпферов. Во-первых, демпферы, работоспособны в ограниченных пределах и гасят колебания лишь частично. При значительных разрушительных горизонтальных колебаниях демпферы не работоспособны и дают отказ. Очевидно, что полностью погасить колебания земли и их воздействие на сооружение демпфер не в состоянии. Следовательно, при значительных сейсмических воздействиях или высоких динамических нагрузках, создаваемых взрывами, в том числе и ядерных боеприпасов, значительные перемещения подземного сооружения неизбежны. Любые перемещения сооружения в результате колебаний, провоцируют возникновение инерционных сил, а при значительных горизонтальных колебаниях значительны и сами перемещения, и горизонтальные инерционные силы, вызывающие деформации и разрушение сооружения со всеми негативными последствиями. Во-вторых, использование большого количества отдельных демпферов приводит к непредсказуемому результату при значительных колебаниях грунта. В-третьих, допускаемые данным конструктивным решением горизонтальные перемещения величиной 0,32 м в случае их проявления, затруднят использование сооружения по назначению.

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции, снижение трудоемкости изготовления и повышение эксплуатационной надежности.

Технический результат достигается тем, что шахтное сооружение пусковой установки повышенной сейсмостойкости, включающее вертикально заглубленный в грунт ствол шахты, состоящий из тюбингов и днища, защитное устройство, амортизационное устройство, транспортно-пусковой контейнер и отсек с аппаратурой, согласно изобретению, сооружение дополнительно снабжено внешним цилиндрическим стволом из сборных железобетонных элементов, декоративно-защитной плитой, опорной плитой и опорными точечными элементами, выполненными в виде металлических шаров, при этом днище и опорная плита установлены относительно друг друга с конструктивным зазором и в них выполнены металлические чашеобразные углубления, внутри которых расположены металлические шары с возможностью свободного их перемещения в любом направлении горизонтальной плоскости, а ствол шахты установлен соосно внутри внешнего цилиндрического ствола с образованием кольцевой полости шириной, не менее радиуса чашеобразного углубления.

Данное сооружение позволит упростить конструкцию, снизить трудоемкость изготовления и повысить эксплуатационную надежность за счет полной изоляции шахтного сооружения от воздействия разрушительных горизонтальных инерционных сил путем устранения горизонтальных его перемещений и обеспечения состояния покоя сооружения при любых значительных горизонтальных колебаниях земли.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен вертикальный разрез шахтного сооружения, на фиг. 2 - узел А.

Шахтное сооружение включает вертикально заглубленный в грунт ствол шахты 1, состоящий из тюбингов 1-1, 1-2, 1-n и днища 2, защитное устройство 3, амортизационное устройство 4, транспортно-пусковой контейнер 5, отсек с аппаратурой 6, внешний цилиндрический ствол 7 из сборных железобетонных элементов, декоративно-защитную плиту 8, опорную плиту 9 и опорные точечные элементы, выполненные в виде металлических шаров 10. Днище 2 и опорная плита 9 установлены относительно друг друга с конструктивным зазором 11. В днище 2 выполнено металлическое чашеобразное углубление 12, а в опорной плите 9 металлическое чашеобразное углубление 13, расположенные зеркально относительно горизонтальной плоскости симметрии. Внутри чашеобразных углублений 12 и 13 расположены металлические шары 10 с возможностью свободного их перемещения в любом направлении горизонтальной плоскости. Ствол шахты 1 установлен соосно внутри внешнего цилиндрического ствола 7 с образованием кольцевой полости 14 шириной, не менее радиуса чашеобразных углублений 12 и 13.

Шахтное сооружение пусковой установки повышенной сейсмостойкости конструируют следующим образом. Производят выемку грунта необходимых размеров. На дно устанавливают опорную плиту 9, затем в чашеобразные углубления 13 укладывают металлические шары 10, устанавливают днище 2, отсек с аппаратурой 6 и нижние железобетонные элементы внешнего цилиндрического ствола 7. Последовательно возводят весь ствол шахты 1 и внешний цилиндрический ствол 7. Внутрь ствола шахты 1 устанавливают транспортно-пусковой контейнер 5 и закрепляют амортизационным устройством 4. Ствол шахты 1 накрывают защитным устройством 3, верх которого расположен на уровне поверхности земли. Поверх защитного устройства 3 укладывают декоративно-защитную плиту 8, которая перекрывает кольцевую полость 14, создает внешний камуфляж сооружению и препятствует попаданию внутрь полости посторонних предметов, способных снизить эксплуатационную надежность.

Шахтное сооружение пусковой установки повышенной сейсмостойкости работает следующим образом.

При значительных сейсмических колебаниях или высоких динамических нагрузках, создаваемых взрывами, с горизонтальными колебательными перемещениями грунта происходят соответствующие перемещения внешнего цилиндрического ствола 7 и опорной плиты 9. В результате горизонтальных колебательных движений опорной плиты 9 металлические шары 10 свободно прокатываются в чашах 12 и 13 соответственно движениям опорной плиты 9 в любом направлении горизонтальной плоскости за счет наличия конструктивного зазора 11. Так как свободно прокатывающиеся шары 10 не могут переместить днище 2, а величина полости 14 и радиуса чаш 12 и 13 равна удвоенной величине максимального сейсмического перемещения грунта, то ствол шахты 1 остается в состоянии покоя, а кольцевая полость 14 между стволами 1 и 7 при перемещениях грунта позволяет не нарушать это состояние. Приведенный эффект полного устранения горизонтальных перемещений сооружения и соответственно устранения причины возникновения разрушительных горизонтальных инерционных сил применим для любой сейсмической активности (9-10 и более баллов), то есть при значительных колебаниях с их экстремальными параметрами (перемещением, скоростью, ускорением). При этом по сравнению с прототипом, сама конструкция ствола состоит из наиболее удобных для сборки однотипных конструктивных элементов, не требует тщательного подбора соединительных элементов и дополнительных сварочных операций.

Использование предлагаемого шахтного сооружения по сравнению с прототипом позволит уменьшить трудоемкость изготовления, повысить эксплуатационную надежность и полностью изолировать конструкцию от воздействия разрушительных горизонтальных инерционных сил путем устранения горизонтальных его перемещений, что обеспечит состояние покоя сооружения при любых значительных горизонтальных колебаниях земли, вызванных естественным или искусственным образом.

Изобретение относится к области фортификации и может быть использовано в качестве шахтного сооружения в районах высокой сейсмической активности. Шахтное сооружение пусковой установки повышенной сейсмостойкости включает вертикально заглубленный в грунт ствол шахты, состоящий из тюбингов и днища, защитное устройство, амортизационное устройство, транспортно-пусковой контейнер и отсек с аппаратурой. Сооружение дополнительно снабжено внешним цилиндрическим стволом из сборных железобетонных элементов, декоративно-защитной плитой, опорной плитой и опорными точечными элементами, выполненными в виде металлических шаров. Днище и опорная плита установлены относительно друг друга с конструктивным зазором и в них выполнены металлические чашеобразные углубления, внутри которых расположены металлические шары с возможностью свободного их перемещения в любом направлении горизонтальной плоскости. Ствол шахты установлен соосно внутри внешнего цилиндрического ствола с образованием кольцевой полости шириной не менее радиуса чашеобразного углубления. Технический результат состоит в упрощении конструкции, снижении трудоемкости изготовления и повышении эксплуатационной надежности. 2 ил.

Шахтное сооружение пусковой установки повышенной сейсмостойкости, включающее вертикально заглубленный в грунт ствол шахты, состоящий из тюбингов и днища, защитное устройство, амортизационное устройство, транспортно-пусковой контейнер и отсек с аппаратурой, отличающееся тем, что сооружение дополнительно снабжено внешним цилиндрическим стволом из сборных железобетонных элементов, декоративно-защитной плитой, опорной плитой и опорными точечными элементами, выполненными в виде металлических шаров, при этом днище и опорная плита установлены относительно друг друга с конструктивным зазором и в них выполнены металлические чашеобразные углубления, внутри которых расположены металлические шары с возможностью свободного их перемещения в любом направлении горизонтальной плоскости, а ствол шахты установлен соосно внутри внешнего цилиндрического ствола с образованием кольцевой полости шириной, не менее радиуса чашеобразного углубления.