Защита сооружений Российский патент 2025 года по МПК E04H9/00 

Изобретение относится к области строительства, в частности к слоистым взрывозащитным конструкциям, предназначенным для защиты различных сооружений и объектов специального назначения от ударного действия взрывчатого вещества, в которых взрывозащитный экран выполнен многослойным, и может быть использовано при инженерном оборудовании защиты различных конструкций и наземных сооружений, подвергаемых импульсным нагружениям высокой интенсивности, от разрушительных последствий случайных или нежелательных взрывов, например, при авариях, или катастрофах, или от падения летательных аппаратов, либо других высокоскоростных тел.

Известно защитное купольное сооружение по патенту Российской Федерации №2100549, кл. Е04Н 9/00, 1997 г., которое предназначено для защиты различных наземных объектов. Оно включает оболочку, образованную металлической структурой на которой расположен защитный материал. Оболочка защитного купольного сооружения образована решетчатой металлической структурой из трубчатых стержней, на которой закреплен защитный листовой материал. Решетчатая металлическая структура возводится над защищаемым зданием или сооружением. На трубчатые стержни натянута сетка из пластической проволоки, на которую уложен слой податливого материала, покрытый сверху защитной пленкой.

Описанное защитное купольное сооружение предназначено для защиты зданий и сооружений только от воздействия ударной волны. То есть такая строительная конструкция не обеспечит защиту зданий и сооружений от других поражающих факторов, возникающих при различных чрезвычайных ситуация: поражающие факторы осколочно-фугасного оружия, проникающая радиация, электромагнитное излучение, радиационное, химическое и биологическое заражение и т.п.

Известно защитное купольное сооружение для защиты наземных зданий и сооружений по патенту Российской Федерации №2335610, кл. Е04Н 9/00,2008 г., принятое заявителем за прототип. Оно включает оболочку, образованную защитной структурой, на которой расположен защитный материал. Защитная структура представляет собой каркас, обшитый защитными пластинами, при этом на наружной поверхности защитной структуры расположен слой вплетенных в сетчатую основу полосок электропроводящего материала, а на внутренней поверхности защитной структуры последовательно расположены слой свинца или парафина и слой металлической фольги, при этом защитное купольное сооружение расположено над зданием или сооружением, нуждающимся в защите, причем образовавшееся пространство заполнено вспененным материалом, например, твердым нефтепродуктом.

Недостатками такого устройства являются сложность, высокая трудоемкость и длительность возведения защитных сооружений, недостаточная прочность конструкции, в том числе, при эксплуатации защитного укрытия в неблагоприятных условиях.

Общим недостатком подобных технических решений, в частности, является то, что они могут быть установлены только на стадии строительства объекта, например, с Атомной Энергетической Установкой (АЭС), и требуют больших материальных и трудовых затрат. Эти решения практически не могут быть реализованы на стадии модернизации уже построенных объектов, поскольку требуют капитального строительства: демонтаж строительных конструкций, рытье котлована, установка фундамента и строительных конструкций.

В связи с этим возникает необходимость разработки устройства, предназначенного для надежной защиты конструкций, подвергаемых импульсным нагружениям высокой интенсивности при минимальных габаритно-массовых ограничениях на конструкцию.

Поэтому технической проблемой при создании устройства защиты различных конструкций и сооружений является обеспечение высокой степени дополнительной защиты существующих и строящихся объектов, военных и гражданских, объектов специального назначения, от внешних ударных воздействий, при допустимом небольшом собственным весом защиты, обеспечивающим беспроблемный монтаж конструкции и ее сборку, а также при создании такого устройства необходимо учитывать степень сборко-разборности устройства, которая обеспечивает быстрое возведение систем защиты, желательно, промышленного изготовления.

Поставленная техническая проблема решается тем, что в предлагаемом решении защита сооружений, содержащая защитную структуру в виде каркаса и многослойного защитного экрана с сетчатой основой, размещенного на расстоянии от внешнего периметра и над сооружением, нуждающемся в защите, каркасная защитная структура выполнена в виде отдельно стоящих опор, которые размещены по периметру защищаемого сооружения и закреплены на фундаменте, и в виде распорных колец, наружного и внутреннего, которые размещены между опорами над защищаемым сооружением и соединены с ними, а выступающие над защищаемым сооружением вершины отдельно стоящих опор соединены между собой несущей пролетной стержневой конструкцией, которая соединена с внутренним распорным кольцом и поддерживает его в подвесном положении, причем опоры шарнирно соединены с корпусом защищаемого сооружения при помощи распорок, а защитный экран, размещенный над сооружением, нуждающимся в защите, выполнен в виде, по меньшей мере, двух сеток, одна из которых установлена с наружной стороны защищаемого сооружения над распорными кольцами, а вторая и последующие сетки размещены непосредственно над защищаемым сооружением под распорными кольцами, причем защитный экран закреплен на подвесной несущей пролетной стержневой конструкции.

Кроме того, сетки защитного экрана, размещенные по периметру защищаемого сооружения, установлены с наружной и внутренней стороны опор защитной структуры сооружения параллельно боковой поверхности защищаемого сооружения и опорам, которые дополнительно закреплены на фундаменте стабилизирующими стержневыми растяжками.

Технический результат, достигаемый от использования предлагаемого решения, заключается в том, что создана изготавливаемая промышленным способом быстровозводимая, а при необходимости и сборно-разборная, защита сооружений, легко доставляемая к месту установки, обладающая высокой степенью эффективности защитных свойств сооружений от динамического воздействия.

Предлагаемые для сборки и монтажа защитного устройства комплектующие, входящие в каркасную структуру, в том числе опоры, распорные кольца, несущая пролетная стержневая конструкция, распорки, шарнирно связывающие опоры с корпусом защищаемого сооружения, сетки многослойного защитного экрана, как размещенные над защищаемым объектом, так и сетки, размещенные по периметру защищаемого сооружения, стабилизирующие стержневые растяжки, все они изготовлены на промышленном предприятии и могут быть легко доставлены к месту монтажа: опоры -сложенные в стопку, стержневые конструкции - свернутые в бухты и сетки защитного экрана - свернутые в рулоны, обеспечивают хорошую транспортабельность.

Также, благодаря своему относительно небольшому собственному весу, перечисленные и используемые в конструкции защиты комплектующие, легко собирают и монтируют в защитную структуру.

А степень защищенности предложенной защиты определяют материал и прочностные характеристики сеток и опорных конструкций, количество используемых слоев растянутой сетки.

На чертеже изображена защита сооружения в сборе, вид спереди.

В условиях непредсказуемости действий наших противников возникла необходимость создания всевозможных защитных конструкций, используемых для защиты гражданских объектов, объектов специального назначения. Причем желательно, чтобы защитные конструкции были облегченными, обладали высокой степенью сборно-разборности, были мобильными и, главное, имели высокую степень защищенности сооружения, нуждающегося в защите.

Поэтому заявитель предложил облегченную конструкцию защитной структуры в виде опор с защитным экраном, выполненным многослойным с сетчатой основой.

Каркасная защитная структура предлагаемого устройства защиты сооружения выполнена в виде отдельно стоящих опор 1, которые размещены по периметру защищаемого сооружения 2 и закреплены на фундаменте 3, и в виде распорных колец 4 и 5, наружного 4 и внутреннего 5. Распорные кольца 4 и 5 размещены между опорами 1 над защищаемым сооружением 2 и соединены с ними, удерживают опоры 1 в вертикальном положении, стабилизируя его, а также гасят удар снаряда, амортизируя и пружиня его, действуя как батут.

При этом известно исполнение каркаса защитного устройства из железобетона или стали в виде канатов, которые могут быть изготовлены из стальной проволоки или полимерного материала, преимущественно из капрона.

Выполнение опорной конструкции в виде рамного каркаса, охватывающего защищаемый объект, позволяет заменить им такие дорогостоящие работы, как демонтаж конструкций и оборудования, рытье котлована, установка фундамента, возведение стен, и тем самым резко сократить расход строительных материалов при сохранении строительных конструкций защищаемого объекта.

Выступающие над защищаемым сооружением 2 вершины отдельно стоящих опор 1 соединены между собой несущей пролетной стержневой конструкцией 6, которая соединена с внутренним распорным кольцом 5 и поддерживает его в подвесном положении.

Опоры 1 шарнирно соединены с корпусом защищаемого сооружения 2 при помощи распорок 7.

Кроме того, защитная структура устройства защиты сооружения включает многослойный защитный экран с сетчатой основой. Защитный экран, размещенный над сооружением, нуждающимся в защите, выполнен в виде, по меньшей мере, двух сеток, одна из которых, верхняя сетка 8, установлена с наружной стороны защищаемого сооружения 2 над распорными кольцами 4 и 5. А вторая сетка, нижняя сетка 9, и последующие сетки размещены непосредственно над защищаемым сооружением 2 под распорными кольцами 4 и 5. При этом защитный экран закреплен на подвесной несущей пролетной стержневой конструкции 6.

Кроме того, сетки 10 и 11 защитного экрана, размещенные по периметру защищаемого сооружения 2, установлены с наружной стороны - наружная сетка 10 и с внутренней стороны - внутренняя сетка 11 опор 1 защитной структуры сооружения параллельно боковой поверхности защищаемого сооружения и опорам 1, которые дополнительно закреплены на фундаменте 3 стабилизирующими стержневыми растяжками 12.

Возводят защиту сооружений следующим образом.

Вокруг защищаемого сооружения 2 на фундаменте 3 устанавливают опоры 1, которые шарнирно с помощью распорок 7 соединяют с корпусом защищаемого сооружения 2. Затем выступающие над защищаемым сооружением 2 вершины отдельно стоящих опор 1 соединяют между собой несущей пролетной стержневой конструкцией 6.

После этого над защищаемым сооружением 2 устанавливают распорные кольца 4 и 5, для чего наружное распорное кольцо 4 размещают между опорами 1 и соединяют с ними, а внутреннее распорное кольцо 5 размещают внутри наружного распорного кольца 4 и закрепляют его на несущей пролетной стержневой конструкции 6, которая поддерживает его в подвесном положении.

Одновременно производят натяжку и закрепление опор 1 посредством стабилизирующих стержневых конструкций - растяжек 12 с использованием анкеров 13 или винтовых свай, либо буронабивных свай.

Использование в предлагаемой защите стержневых конструкций выгодно отличает ее от традиционных стальных конструкций:

- в растянутых несущих пролетных элементах эффективно используется вся площадь сечения каната и применяются высокопрочные стали, что обеспечивает малую массу несущей конструкции;

- при монтаже такого защитного покрытия, как правило, не требуются леса и подмости, что упрощает этого возведение покрытия и снижает его трудоемкость;

- канаты, свернутые в бухты, обеспечивают хорошую транспортабельность и логистику;

-такие конструкции позволяют перекрывать большие пролеты без промежуточных опор;

- надежность в эксплуатации.

После чего монтируют многослойный защитный экран с сетчатой основой. Верхнюю сетку 8 устанавливают с наружной стороны защищаемого сооружения 2 над распорными кольцами 4 и 5. А вторую нижнюю сетку 9 устанавливают непосредственно над защищаемым сооружением 2 под распорными кольцами 4 и 5.

Дополнительные сетки 10 и 11 защитного экрана устанавливают вокруг защищаемого сооружения 2 по его периметру: наружную сетку 10 - с наружной стороны, а внутреннюю сетку 11 - с внутренней стороны опор 1 защитной структуры сооружения параллельно боковой поверхности защищаемого сооружения 2 и опорам 1, которые дополнительно закрепляют на фундаменте 3 стабилизирующими стержневыми растяжками 12.

Пример. При воздействии внешнего импульса на защиту защищаемого сооружения 2 в случае прямого попадания снаряда происходит разрушение и крепления распорных колец 4 и 5 и самих колец и сеток 8 и 9 защитного экрана.

Одновременно происходит распределение внешнего импульса между функциональными частями устройства защиты. При воздействии внешнего импульса происходит распределение полученного импульса между сетками 8 и 9 защитного экрана в результате деформации или частичного повреждения. Верхняя сетка 8 практически сохраняет свою первоначальную форму благодаря значительному отводу энергии внешнего импульса в нижнюю сетку 9, которая восприняв импульс, или частично получив повреждение, передает содержащийся в нем импульс допустимого уровня на корпус защищаемого сооружения 2. Соответствующим подбором параметров, ячеек, сеток 8 и 9 может быть снижена степень разрушения сеток или достигнуто сохранение их целостности, а также изменен характер разрушения защитного экрана (например, изменена скорость разлета осколков, образовавшихся при столкновении источника импульса).

При постоянной жесткости защитной преграды защитной структуры прочность сеток и опорных конструкций должна определяться максимальным усилием торможения в начальный период соударения; в последующие моменты времени прочностные характеристики сеток и опорных конструкций используются нерационально: в эти моменты времени прочность сеток и опорных конструкций существенно больше, чем это необходимо для восприятия действующих на них усилий. В результате опорные конструкции и защитная преграда сеток имеет неоправданно большую метало - и материалоемкость и массу.

Поэтому целесообразно использование защитной преграды - сеток и опорных конструкций с небольшой массой за счет снижения максимального значения действующих на них усилий. Поэтому в предлагаемом решении использованы опоры и распорные кольца, изготовленные из ЛСТКа (легкие стальные конструкции), а несущие пролетные стержневые конструкции из, например: тросов, канатов, гибких стержней, пучков высокопрочной проволоки, ленты и т.п., работающих в основном на растяжение.

Наличие многослойного защитного экрана с использованием сеток способствует перераспределению внешнего импульса между деталями защищаемого сооружения: большую часть внешнего импульса от источника воспринимает сетка 8, а часть передается защищаемому сооружению посредством осколков на сетку 9 защитного экрана, которые пролетают через сетку 8 и возможно соударяются с корпусом сооружения 2. Оставшаяся часть внешнего импульса передается дополнительным сеткам защитного экрана 10 и 11 -наружной и внутренней.

А в случае бокового попадания снаряда со стороны боковой поверхности защищаемого сооружения, прежде всего, происходит разрушение наружной сетки 10, которая, воспринимая на себя основной удар внешнего импульса, снижает степень воздействия внешнего импульса на внутреннюю сетку 11 и снижает степень ее разрушения, защищая тем самым корпус сооружения, нуждающегося в защите от разрушения.

Предложенное устройство защиты за счет выполнения защитного экрана в виде многослойной конструкции, механические характеристики слоев которой выбраны из условия того, что прочность материала первого слоя экрана, расположенного со стороны направления действия внешнего импульса, выше прочности материала второго слоя, а также наличие распорных колец, выбранных с условием их возможного разрушения в момент воздействия внешнего импульса, позволяет реализовать защитные свойства экрана. Это происходит за счет организованного перераспределения внешнего импульса давления между элементами устройства защиты, что приводит к уменьшению динамической реакции защищаемой конструкции и ведет к сохранению ее целостности при минимальных габаритно-массовых ограничениях на конструкцию, а также дает возможность расчетного прогнозирования распределения внешнего импульса в защищаемой конструкции путем возможности формирования импульсов в слоях экрана устройства защиты в соответствии с прочностными возможностями силовых узлов изделия, которые воспринимают действие этих импульсов.

Изобретение не ограничено использованием только двух слоев растянутой сетки. В некоторых случаях, например, при более мощных зарядах взрывчатых веществ, можно использовать три или четыре слоя сетки. При некоторых других условиях полезно использовать два или более контактирующих (соприкасающихся) листа металлической сетки, объединенных в один слой.

Использование предлагаемого технического решения позволяет получить из изготавливаемых промышленным способом комплектующих элементов быстровозводимую, а при необходимости и сборно-разборную, дополнительную защиту сооружений, легко доставляемую к месту установки, обладающую высокой степенью защиты различных сооружений и объектов специального назначения от ударного действия взрывчатого вещества.

Изобретение относится к области строительства, в частности к слоистым взрывозащитным конструкциям, предназначенным для защиты различных сооружений и объектов специального назначения от ударного действия взрывчатого вещества, и может быть использовано при инженерном оборудовании защиты различных конструкций и наземных сооружений, подвергаемых импульсным нагружениям высокой интенсивности, от разрушительных последствий случайных или нежелательных взрывов, например, при авариях, или катастрофах, или от падения летательных аппаратов, либо других высокоскоростных тел. Защита сооружений содержит защитную структуру в виде каркаса и многослойного защитного экрана с сетчатой основой, размещенного на расстоянии от внешнего периметра и над сооружением, нуждающемся в защите. Каркасная защитная структура выполнена в виде отдельно стоящих опор, которые размещены по периметру защищаемого сооружения и закреплены на фундаменте, и в виде распорных колец, наружного и внутреннего, которые размещены между опорами над защищаемым сооружением и соединены с ними, а выступающие над защищаемым сооружением вершины отдельно стоящих опор соединены между собой несущей пролетной стержневой конструкцией, которая соединена с внутренним распорным кольцом и поддерживает его в подвесном положении, причем опоры шарнирно соединены с корпусом защищаемого сооружения при помощи распорок, а защитный экран, размещенный над сооружением, нуждающимся в защите, выполнен в виде, по меньшей мере, двух сеток, одна из которых установлена с наружной стороны защищаемого сооружения над распорными кольцами, а вторая и последующие сетки размещены непосредственно над защищаемым сооружением под распорными кольцами, причем защитный экран закреплен на подвесной несущей пролетной стержневой конструкции. Технический результат, достигаемый от использования предлагаемого решения, заключается в том, что создана изготавливаемая промышленным способом быстровозводимая, а при необходимости и сборно-разборная, защита сооружений, легко доставляемая к месту установки, обладающая высокой степенью эффективности защитных свойств сооружений от динамического воздействия. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Защита сооружений, содержащая защитную структуру в виде каркаса и многослойного защитного экрана с сетчатой основой, размещенного на расстоянии от внешнего периметра и над сооружением, нуждающимся в защите, отличающаяся тем, что каркасная защитная структура выполнена в виде отдельно стоящих опор, которые размещены по периметру защищаемого сооружения и закреплены на фундаменте, и в виде распорных колец, наружного и внутреннего, которые размещены между опорами над защищаемым сооружением и соединены с ними, а выступающие над защищаемым сооружением вершины отдельно стоящих опор соединены между собой несущей пролетной стержневой конструкцией, которая соединена с внутренним распорным кольцом и поддерживает его в подвесном положении, причем опоры шарнирно соединены с корпусом защищаемого сооружения при помощи распорок, а защитный экран, размещенный над сооружением, нуждающимся в защите, выполнен в виде, по меньшей мере, двух сеток, одна из которых установлена с наружной стороны защищаемого сооружения над распорными кольцами, а вторая и последующие сетки размещены непосредственно над защищаемым сооружением под распорными кольцами, причем защитный экран закреплен на подвесной несущей пролетной стержневой конструкции.

2. 3ащита по п. 1, отличающаяся тем, что сетки защитного экрана, размещенные по периметру защищаемого сооружения, установлены с наружной и внутренней стороны опор защитной структуры сооружения параллельно боковой поверхности защищаемого сооружения и опорам, которые дополнительно закреплены на фундаменте стабилизирующими стержневыми растяжками.