Способ взрывозащиты производственных зданий

Изобретение относится к защитным устройствам, применяющимся во взрывоопасных и радиоактивных объектах, таких как легкосбрасываемые панели и кровли, противовзрывные ограждения и заслонки, клапаны избыточного давления. Технический результат - повышение надежности работы персонала во взрывоопасных помещениях. Способ взрывозащиты производственных зданий заключается 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. Взрывозащитные элементы выполняют в виде взрывозащитной плиты, содержащей 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. Опорные стержни выполнены упругими, а взрывозащитные элементы выполняют в виде предохранительной разрушающейся конструкции ограждения, содержащей железобетонные панели, 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, одно из которых - внешнее, образовано плоскостями правильной четырехугольной усеченной пирамиды с прямоугольным основанием, а другое - внутреннее, 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. К несущим ребрам, размещенным по контуру организованно разрушающейся конструкции, прикрепляют, по крайней мере, три горизонтальных стержня, на которых располагают бронированный экран, который фиксируют на стержнях стопорными элементами. К несущим ребрам бронированный экран фиксируют через герметизирующую прокладку и поджимают его пружинами, один конец которых упирают в стопорный элемент, а другой - в бронированный экран. В верхней части опорных стержней взрывозащитной плиты закрепляют демпфирующую пластину, к которой, оппозитно панели и в направлении ударной волны присоединяют буферное устройство, выполненное в виде конуса, вершина которого находится на оси проема защищаемого объекта. Демпфирующая пластина выполнена с внутренней полостью, которую заполняют трехслойной симметричной дисперсной системой, при этом центральный слой, являющийся слоем симметрии объемного тела демпфирующей пластины с внутренней полостью, и поверхностями, эквидистантными поверхностям панели, выполняют из вибродемпфирующего материала, а прилегающие к нему слои заполняют дисперсной системой воздух-свинец. 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 способ взрывозащиты, описанный в противовзрывной панели по патенту РФ №2548427, Кл. Е04В 1/92, от 20.04.2015 (прототип), состоящий в том, что осуществляют установку в ограждающих конструкциях здания, в котором функционирует взрывоопасное и пожароопасное оборудование, взрывозащитных элементов.

Технически достижимый результат - повышение надежности работы персонала во взрывоопасных помещениях.

Это достигается тем, что в способе взрывозащиты производственных зданий, заключающимся 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, а взрывозащитные элементы выполняют в виде взрывозащитной плиты, содержащей 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, а к торцам опорных стержней, со стороны, обращенной к металлическому каркасу, прикрепляют дополнительные элементы, демпфирующие воздействие ударной волны, или дополнительные элементы выполняют из эластомера, например полиуретана, или дополнительные элементы выполняют комбинированными, например упругодемпфирующими, в виде упругого элемента, например пружины, заполненной полиуретаном, а взрывозащитные элементы выполняют в виде предохранительной разрушающейся конструкции ограждения, содержащей железобетонные панели, 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, одно из которых, внешнее образовано плоскостями правильной четырехугольной усеченной пирамиды с прямоугольным основанием, а другое - внутреннее, 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, противовзрывную панель снабжают на опорных стержнях втулками из быстроразрушающегося материала, например стекла, типа «триплекс», которые размещают между дополнительными элементами и металлическим каркасом с бронированной металлической обшивкой, а к несущим ребрам, размещенным по контуру организованно разрушающейся конструкции, прикрепляют, по крайне мере, три горизонтальных стержня, на которых располагают бронированный экран, который фиксируют на стержнях стопорными элементами, в верхней части опорных стержней взрывозащитной плиты закрепляют демпфирующую пластину, к которой, оппозитно панели, и в направлении ударной волны присоединяют буферное устройство, выполненное в виде конуса, вершина которого находится на оси проема защищаемого объекта.

На фиг. 1 - схема взрывозащитной плиты покрытия (или кровли) взрывоопасного объекта, на фиг. 2 - схема предохранительной разрушающейся конструкции ограждения зданий, на фиг. 3 - вариант предохранительной разрушающейся конструкции ограждения зданий, на фиг. 4 - вариант взрывозащитной плиты.

Устройство для реализации способа (на чертеже не показано) 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. 1) 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 упруго-демпфирующими в виде упругого элемента, например пружины, заполненной полиуретаном.

Возможен вариант, когда между дополнительными элементами 10 и металлическим каркасом 1 с бронированной металлической обшивкой 2, на опорных стержнях 4 установлены втулки из быстроразрушающегося материала, например стекла, типа «триплекс».

Предохранительная разрушающаяся конструкция ограждения (фиг. 2) безфонарных зданий (организованно разрушающаяся конструкция - ОРК), в которых отсутствуют оконные проемы, состоит из железобетонных панелей размером 6000×1800 мм. Панель 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 11, 12, 13, 14 правильной четырехугольной усеченной пирамидой с прямоугольным основанием, а другая - внутренняя представляет собой две наклонные поверхности 15 и 16, соединенные ребром 17, с образованием паза, при этом толщина стены от ребра 17 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.

К несущим ребрам 18, размещенным по контуру организованно разрушающейся конструкции, прикреплены, по крайне мере, три горизонтальных стержня 21, на которых расположен бронированный экран 20, который фиксируется на стержнях стопорными элементами 19 (фиг. 2).

Возможен вариант (фиг. 3), когда к несущим ребрам 18, размещенным по контуру организованно разрушающейся конструкции, прикреплены, по крайне мере, три горизонтальных стержня 21, на которых расположен бронированный экран 20, фиксируемый к несущим ребрам 18 через герметизирующую прокладку 23, охватывающую разрушающуюся часть, которая выполнена в виде ниши (углублений в стене здания), образованной плоскостями 11, 12, 13, 14 правильной четырехугольной усеченной пирамидой с прямоугольным основанием, и поджимаемую пружинами 22, один конец которых упирается в стопорный элемент 19, а другой - в бронированный экран 20.

Возможен вариант (фиг. 4), когда в верхней части опорных стержней 4 закреплена демпфирующая пластина 24, к которой, оппозитно панели, и в направлении ударной волны присоединено буферное устройство 25, выполненное в виде конуса, вершина которого находится на оси 9 проема 8 защищаемого объекта.

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.

В верхней части опорных стержней взрывозащитной плиты закрепляют демпфирующую пластину 24, к которой, оппозитно панели, и в направлении ударной волны присоединяют буферное устройство 25, выполненное в виде конуса, вершина которого находится на оси 9 проема 8 защищаемого объекта (фиг. 4).

Предохранительная разрушающаяся конструкция зданий работает следующим образом.

Для большинства газо-воздушных 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.

Бронированный экран 20, который фиксируется на стержнях стопорными элементами 19, служит для отражения летящих при взрыве осколков конструкций.

Бронированный экран 20 (вариант на фиг. 3), который поджимается, через герметизирующую прокладку 23, к разрушающейся части ограждения, сохраняет микроклимат здания.

Возможен вариант (фиг. 4), когда внутреннюю полость демпфирующей пластины 24, предназначенной для демпфирования ударных нагрузок панели о листы-упоры 5, заполняют трехслойной симметричной дисперсной системой, при этом центральный слой (на чертеже не показан), являющийся слоем симметрии объемного тела демпфирующей пластины 24 с внутренней полостью, и поверхностями, эквидистантными поверхностям панели, выполняют из вибродемпфирующего материала, а прилегающие к нему слои заполняют дисперсной системой воздух-свинец.

Возможен вариант выполнения демпфирующей пластины 24, когда центральный слой, являющийся слоем симметрии объемного тела с внутренней полостью, и поверхностями, эквидистантными поверхностям панели, выполняют комбинированным, состоящим из трех слоев: средний слой выполняют из жесткого вибродемпфирующего материала, например типа «Агат», или «Антивибрит», а симметрично расположенные относительно него, верхний и нижний слои выполняют из сплошного демпфирующего материала, в котором использована губчатая резина, или иглопробивной материал типа «Вибросил» на базе кремнеземного или алюмоборосиликатного волокна, или нетканый вибродемпфирующий материал (на чертеже не показано).

1. Способ взрывозащиты производственных зданий, 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, а взрывозащитные элементы выполняют в виде взрывозащитной плиты, содержащей 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, а взрывозащитные элементы выполняют в виде предохранительной разрушающейся конструкции ограждения, содержащей железобетонные панели, 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, одно из которых внешнее образовано плоскостями правильной четырехугольной усеченной пирамиды с прямоугольным основанием, а другое - внутреннее, 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, к несущим ребрам, размещенным по контуру организованно разрушающейся конструкции, прикрепляют, по крайне мере, три горизонтальных стержня, на которых располагают бронированный экран, который фиксируют на стержнях стопорными элементами, при этом к несущим ребрам, размещенным по контуру организованно разрушающейся части конструкции, бронированный экран фиксируют через герметизирующую прокладку, охватывающую разрушающуюся часть, выполненную в виде ниши, образованной плоскостями правильной четырехугольной усеченной пирамидой с прямоугольным основанием, и поджимают его пружинами, один конец которых упирают в стопорный элемент, а другой - в бронированный экран, отличающийся тем, что в верхней части опорных стержней взрывозащитной плиты закрепляют демпфирующую пластину, предназначенную для демпфирования ударных нагрузок панели о листы-упоры, к которой, оппозитно панели, и в направлении ударной волны присоединяют буферное устройство, выполненное в виде конуса, вершина которого находится на оси проема защищаемого объекта, причем демпфирующая пластина выполнена с внутренней полостью, которую заполняют трехслойной симметричной дисперсной системой, при этом центральный слой, являющийся слоем симметрии объемного тела демпфирующей пластины с внутренней полостью, и поверхностями, эквидистантными поверхностям панели, выполняют из вибродемпфирующего материала, а прилегающие к нему слои заполняют дисперсной системой воздух-свинец.

2. Способ взрывозащиты производственных зданий по п. 1, отличающийся тем, что центральный слой демпфирующей пластины выполняют комбинированным, состоящим из трех слоев: средний слой выполняют из жесткого вибродемпфирующего материала, например типа «Агат», или «Антивибрит», а симметрично расположенные относительно него верхний и нижний слои выполняют из сплошного демпфирующего материала, в котором использована губчатая резина, или иглопробивной материал типа «Вибросил» на базе кремнеземного или алюмоборосиликатного волокна, или нетканый вибродемпфирующий материал.