Способ кочетова защиты производственных зданий и сооружений от чрезвычайной ситуации взрывного характера

Изобретение относится к защитным устройствам, применяющимся на взрывоопасных и радиоактивных объектах. Способ взрывозащиты производственных зданий включает установку в ограждающих конструкциях здания, в котором функционирует взрывоопасное и пожароопасное оборудование, взрывозащитных элементов. Взрывоопасное и пожароопасное оборудование устанавливают на фундаменте здания. В боковых ограждениях здания устраивают взрывозащитные элементы в виде предохранительных разрушающихся конструкций, а для верхних ограждений - в виде взрывозащитных плит на кровле или чердачном перекрытии здания. Взрывозащитную плиту выполняют в виде металлического бронированного каркаса с металлической бронированной обшивкой и наполнителем – свинцом. Взрывозащитная плита имеет в торцах четыре неподвижных патрубка-опоры. В покрытии здания жестко заделаны четыре опорных стержня, которые телескопически вставлены в неподвижные патрубки-опоры панели. Наполнитель выполнен в виде дисперсной системы воздух-свинец, причем свинец выполнен по форме в виде крошки. Опорные стержни выполнены упругими. Взрывозащитные элементы предохранительной разрушающейся конструкции ограждения выполняют в виде железобетонных панелей, каждая из которых состоит из разрушающейся и неразрушающейся частей. Неразрушающаяся часть выполнена в виде несущих ребер, размещенных по контуру разрушающейся части. 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. Толщина стены от ребра до внешней поверхности ограждения здания должна быть не менее δ=20 мм. При воздействии ударной взрывной нагрузки этот участок стены может быть разделен на отдельные части. К металлическому каркасу взрывозащитных плит прикрепляют дополнительные элементы, демпфирующие воздействие ударной волны, которые выполняют комбинированными, в виде пакета тарельчатых упругих элементов, каждый из которых содержит круглое основание, которое посредством, по крайней мере двух, штырей подвижно расположено на упоре. Один конец штыря жестко закреплен на упоре, а другой - входит с зазором в отверстие, выполненное в основании, и фиксирует его посредством гайки. К нижней части основания жестко и соосно ему прикрепляют цилиндрический стакан с полостью и отверстием, через которое с зазором проходит стержень, один конец которого жестко закреплен на упоре, а другой - в покрытии объекта. Стержень подвижно входит внутрь втулки, один конец которой жестко закреплен на упоре, а другой - подвижно, с зазором входит в полость цилиндрического стакана. Пакет тарельчатых упругих элементов располагают с небольшим поджатием между упором и круглым основанием. Изобретение позволяет повысить надежность и эффективность срабатывания разрушающихся взрывозащитных устройств, обеспечивающих безопасность работы персонала во взрывоопасных помещениях. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к защитным устройствам, применяющимся во взрывоопасных и радиоактивных объектах, таких как легкосбрасываемые панели и кровли, противовзрывные ограждения и заслонки, клапаны избыточного давления.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является взрывозащитная панель по патенту РФ №131757, кл. Е04В 1/92, [6] (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 и эффективности срабатывания разрушающихся взрывозащитных устройств при аварийном взрыве на объекте.

Это достигается тем, что в способе взрывозащиты производственных зданий, заключающемся в том, что осуществляют установку в ограждающих конструкциях здания, в котором функционирует взрывоопасное и пожароопасное оборудование, взрывозащитных элементов, взрывоопасное и пожароопасное оборудование устанавливают на фундаменте здания, а в боковых и верхних ограждениях производственного здания выполняют взрывозащитные элементы, причем для боковых ограждений устраивают взрывозащитные элементы в виде предохранительных разрушающихся конструкций ограждения зданий, а для верхних ограждений - в виде взрывозащитных плит на кровле или чердачном перекрытии здания с находящимися в нем взрывоопасными объектами.

На фиг. 1 представлена схема устройства для реализации способа взрывозащиты производственных зданий, на фиг. 2 - схема взрывозащитной плиты покрытия (или кровли) взрывоопасного объекта, на фиг. 3 - схема предохранительной разрушающейся конструкции ограждения зданий, на фиг. 4 - схема дополнительных элементов, демпфирующих воздействие ударной волны.

Устройство для реализации способа (фиг. 1) взрывозащиты производственных зданий состоит из расположенного на слое грунта фундамента, на котором установлено взрывоопасное и пожароопасное оборудование. В ограждениях (боковых и верхних) производственного здания выполнены взрывозащитные элементы в виде: для боковых ограждений - в виде предохранительных разрушающихся конструкций ограждения зданий, а для верхних ограждений - в виде взрывозащитной плиты на кровле или чердачном перекрытии здания со взрывоопасными объектами.

Взрывозащитная плита (фиг. 2) состоит из бронированного металлического каркаса 1 с бронированной металлической обшивкой 2 и наполнителем - свинцом 3. В покрытии объекта 7 у проема 8 симметрично относительно оси 9 заделаны четыре опорных стержня 4, телескопически вставленные в неподвижные патрубки-опоры 6, заделанные в панели. Для фиксации предельного положения панели к торцам опорных стержней 4 приварены листы-упоры 5. 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 4 выполнены упругими. Наполнитель может быть выполнен по форме в виде шарообразной крошки одного диаметра; или 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.

К торцам опорных стержней 4, к которым приварены листы-упоры 5, со стороны, обращенной к металлическому каркасу 1 с бронированной металлической обшивкой 2, прикреплены дополнительные элементы 10, демпфирующие воздействие ударной волны.

Дополнительные элементы 10 могут быть выполнены из эластомера, например полиуретана. Дополнительные элементы 10 могут быть выполнены комбинированными (на чертеже не показано), например упругодемпфирующими в виде упругого элемента, например пружины, заполненной полиуретаном.

Взрывозащитная панель (фиг. 3) состоит из разрушающейся и неразрушающейся частей. Неразрушающаяся часть выполнена в виде несущих ребер (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 21, 22, 23, 24 правильной четырехугольной усеченной пирамидой с прямоугольным основанием, а другая, внутренняя, представляет собой две наклонные поверхности 25 и 26, соединенные ребром 27, с образованием паза, при этом толщина стены от ребра 27 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. Панель 28 состоит из разрушающейся и неразрушающейся частей.

Дополнительные элементы 10 могут быть выполнены в виде предохранительного пакета тарельчатых упругих элементов (фиг. 4), каждый из которых подвижно базируется на стержнях 4 с листами-упорами 5.

Пакет тарельчатых упругих элементов содержит круглое основание 11, которое посредством, по крайней мере двух, штырей 13 подвижно расположено на упоре 5, при этом один конец штыря 13 жестко закреплен на упоре 5, а другой - входит с зазором в отверстие 12, выполненное в основании 11, и фиксирует его посредством гайки 17. К нижней части основания 11 жестко и соосно ему прикреплен цилиндрический стакан 14 с полостью 15 и отверстием 16, через которое с зазором проходит стержень 4, один конец которого жестко закреплен на упоре 5, а другой - в покрытии объекта 7. Стержень 4 подвижно входит внутрь втулки 19, один конец которой жестко закреплен на упоре 5, а другой - подвижно, с зазором входит в полость 15 цилиндрического стакана 14. Пакет тарельчатых упругих элементов 18 расположен, с небольшим поджатием, между упором 5 и круглым основанием 11.

Возможен вариант, когда на поверхности одного из штырей 13, подвижно расположенных на упоре 5, закреплен индикатор безопасности 29 в виде датчика, реагирующего на деформацию, например тензорезистора, выход которого соединен с усилителем сигнала 30, например тензоусилителем, а выход тензоусилителя соединен со входом устройства 31 оповещения об аварийной ситуации.

Между круглым основанием 11 пакета тарельчатых упругих элементов и листом-упором 5, коаксиально одному из стержней 13, установлена втулка 32 из быстроразрушающегося материала, например стекла, типа «триплекс».

Пакет тарельчатых упругих элементов работает следующим образом.

При взрыве металлический каркас 1 с бронированной металлической обшивкой 2 идет по стержням 4 вверх и встречает на своем пути круглое основание 11, которое сжимает пакет тарельчатых упругих элементов 18, демпфируя ударную нагрузку взрывной волны.

Способ взрывозащиты производственных зданий осуществляют следующим образом.

На фундаменте здания устанавливают взрывоопасное и пожароопасное оборудование. В ограждениях (боковых и верхних) производственного здания выполняют взрывозащитные элементы. Для боковых ограждений устраивают взрывозащитные элементы в виде предохранительных разрушающихся конструкций ограждения зданий, а для верхних ограждений - в виде взрывозащитных плит на кровле или чердачном перекрытии здания со взрывоопасными объектами.

Взрывозащитная плита работает следующим образом.

При взрыве внутри производственного помещения (на чертеже не показано) происходит подъем панели от воздействия ударной волны и через открытый проем 8 сбрасывается избыточное давление. После взрыва и спада избыточного давления, опустившись, панель перекрывает проем 8 и вредные вещества не поступают в атмосферу. Для фиксации предельного положения панели служат листы-упоры 5. Для того чтобы сдемпфировать (смягчить) ударные нагрузки при возврате панели, наполнитель металлического каркаса 1 выполнен в виде дисперсной системы воздух-свинец, причем свинец выполнен по форме в виде крошки, а опорные стержни 4 выполнены упругими. Кроме того, дополнительные элементы 10 оказывают демпфирующее воздействие ударной волне.

Предохранительная разрушающаяся конструкция зданий работает следующим образом.

Для большинства газовоздушных смесей (ГВС) максимальное давление взрыва в замкнутом объеме p_max при μ=1 составляет 0,7÷1,0 МПа, т.е. в 6÷9 раз превышает атмосферное давление. 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. 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.

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. Освобождение этих проемов осуществляется в результате подъема плит под действием нагрузки, возникающей при взрывном горении ГС. Значительный интерес представляют организованно разрушающиеся конструкции (ОРК). Вскрытие ОРК происходят в результате разрушения плит при взрывном горении. Разрушение плит происходит в местах размещения специальных пазов. Толщина слоя бетона в пазу δ=20 мм. Рассмотренные типы ОРК при действии нагрузок быстро разрушаются, не образуя при этом обломков, хорошо сохраняют тепло в отапливаемых зданиях и изготавливаются с использованием существующей технологической оснастки ОРК, представляют собой железобетонные панели размером 6000×1800 мм. Панель состоит из разрушающейся и неразрушающейся частей. Неразрушающаяся часть выполнена в виде несущих ребер (200×150 мм), размещенных по контуру. 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.

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

1. Способ защиты производственных зданий и сооружений от чрезвычайной ситуации взрывного характера, заключающийся в том, что осуществляют установку в ограждающих конструкциях здания, в котором функционирует взрывоопасное и пожароопасное оборудование, взрывозащитных элементов, взрывоопасное и пожароопасное оборудование устанавливают на фундаменте здания, а в боковых и верхних ограждениях производственного здания выполняют взрывозащитные элементы, причем для боковых ограждений устраивают взрывозащитные элементы в виде предохранительных разрушающихся конструкций ограждения зданий, а для верхних ограждений - в виде взрывозащитных плит на кровле или чердачном перекрытии здания с находящимися в нем взрывоопасными объектами, при этом взрывозащитную плиту выполняют в виде металлического бронированного каркаса с металлической бронированной обшивкой и наполнителем - свинцом, которая имеет в торцах четыре неподвижных патрубка-опоры, а в покрытии здания жестко заделаны четыре опорных стержня, которые телескопически вставлены в неподвижные патрубки-опоры панели, при этом наполнитель выполнен в виде дисперсной системы воздух-свинец, причем свинец выполнен по форме в виде крошки, а опорные стержни выполнены упругими, а взрывозащитные элементы предохранительной разрушающейся конструкции ограждения выполняют в виде железобетонных панелей, каждая из которых 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, отличающийся тем, что к металлическому каркасу взрывозащитных плит прикрепляют дополнительные элементы, демпфирующие воздействие ударной волны, которые выполняют комбинированными, в виде пакета тарельчатых упругих элементов, каждый из которых содержит круглое основание, которое посредством, по крайней мере двух, штырей подвижно расположено на упоре, при этом один конец штыря жестко закреплен на упоре, а другой - входит с зазором в отверстие, выполненное в основании, и фиксирует его посредством гайки, к нижней части основания жестко и соосно ему прикрепляют цилиндрический стакан с полостью и отверстием, через которое с зазором проходит стержень, один конец которого жестко закреплен на упоре, а другой - в покрытии объекта, стержень подвижно входит внутрь втулки, один конец которой жестко закреплен на упоре, а другой - подвижно, с зазором входит в полость цилиндрического стакана, при этом пакет тарельчатых упругих элементов располагают, с небольшим поджатием, между упором и круглым основанием.

2. Взрывозащитная плита, используемая в способе по п. 1, содержащая металлический бронированный каркас с металлической бронированной обшивкой и наполнителем - свинцом, которая имеет в торцах четыре неподвижных патрубка-опоры, а в покрытии здания жестко заделаны четыре опорных стержня, которые телескопически вставлены в неподвижные патрубки-опоры панели, при этом наполнитель выполнен в виде дисперсной системы воздух-свинец, причем свинец выполнен по форме в виде крошки, а опорные стержни выполнены упругими, отличающаяся тем, что к торцам опорных стержней, со стороны, обращенной к металлическому каркасу, прикреплены дополнительные элементы, демпфирующие воздействие ударной волны, которые выполнены комбинированными, в виде пакета тарельчатых упругих элементов, каждый из которых содержит круглое основание, которое посредством, по крайней мере двух, штырей подвижно расположено на упоре, при этом один конец штыря жестко закреплен на упоре, а другой - входит с зазором в отверстие, выполненное в основании, и фиксирует его посредством гайки, к нижней части основания жестко и соосно ему прикреплен цилиндрический стакан с полостью и отверстием, через которое с зазором проходит стержень, один конец которого жестко закреплен на упоре, а другой - в покрытии объекта, стержень подвижно входит внутрь втулки, один конец которой жестко закреплен на упоре, а другой - подвижно, с зазором входит в полость цилиндрического стакана, при этом пакет тарельчатых упругих элементов расположен, с небольшим поджатием, между упором и круглым основанием.

3. Взрывозащитная плита, используемая в способе по п. 1, содержащая металлический бронированный каркас с металлической бронированной обшивкой и наполнителем - свинцом, которая имеет в торцах четыре неподвижных патрубка-опоры, а в покрытии здания жестко заделаны четыре опорных стержня, которые телескопически вставлены в неподвижные патрубки-опоры панели, при этом наполнитель выполнен в виде дисперсной системы воздух-свинец, причем свинец выполнен по форме в виде крошки, а опорные стержни выполнены упругими, к торцам опорных стержней, со стороны, обращенной к металлическому каркасу, прикреплены дополнительные элементы, демпфирующие воздействие ударной волны, которые выполнены комбинированными, в виде пакета тарельчатых упругих элементов, каждый из которых содержит круглое основание, которое посредством, по крайней мере двух, штырей подвижно расположено на упоре, при этом один конец штыря жестко закреплен на упоре, а другой - входит с зазором в отверстие, выполненное в основании, и фиксирует его посредством гайки, к нижней части основания жестко и соосно ему прикреплен цилиндрический стакан с полостью и отверстием, через которое с зазором проходит стержень, один конец которого жестко закреплен на упоре, а другой - в покрытии объекта, стержень подвижно входит внутрь втулки, один конец которой жестко закреплен на упоре, а другой - подвижно, с зазором входит в полость цилиндрического стакана, при этом пакет тарельчатых упругих элементов расположен, с небольшим поджатием, между упором и круглым основанием, отличающаяся тем, что на поверхности одного из штырей закреплен индикатор безопасности в виде датчика, реагирующего на деформацию, например тензорезистора, выход которого соединен с усилителем сигнала, например тензоусилителем, а выход тензоусилителя соединен со входом устройства оповещения об аварийной ситуации, а между круглым основанием пакета тарельчатых упругих элементов и листом-упором, коаксиально одному из стержней, установлена втулка из быстроразрушающегося материала, например стекла, типа «триплекс».