УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ВНУТРЕННЕГО ОБЪЕМА ПОМЕЩЕНИЯ ОТ ОСКОЛКОВ ПОВРЕЖДЕННОЙ СТЕНЫ УДАРОМ ИЗВНЕ
DEVICE FOR PROTECTION OF INTERNAL SPACE OF PREMISES AGAINST FRAGMENTS OF WALL DAMAGED IN RESULT OF IMPACT FROM OUTSIDE

Изобретение относится к области строительства промышленных объектов, а именно к защите помещений от опасности, грозящей извне, и может быть использовано для защиты внутреннего объема помещения атомной электростанции от осколков стены, возникающих при аварийной ситуации, связанной с разрывом трубопроводов и удара трубного хлыста по наружной стене помещения.
Известно устройство для ограничения движения трубного хлыста, возникшего в случае аварийного разрыва трубопровода с помощью удерживающей системы, поглощающей энергию, содержащее трубные фиксаторы, которые укреплены на стенах посредством демпфирующих держателей (См. патент США №4301989, МПК F16M 13/00, опубликован от 24.11.1981).
На каждом высокоэнергетическом трубопроводе необходимо устанавливать удерживающие системы, как минимум, в двух местах. Учитывая большое количество высокоэнергетических трубопроводов в помещениях здания реактора атомной электростанции, необходимое количество удерживающих систем может превысить разумные пределы. Кроме этого, удерживающие системы загромождают помещения и их установка после окончания монтажа трубопроводов не всегда возможна.
Наиболее близким техническим предложением к предлагаемому является устройство для защиты внутреннего объема помещения от осколков поврежденной стены ударом извне, содержащее подвешенный на стене со стороны противоположной опасной зоны на демпферах защитный экран с отверстиями по периферии (См. патент РФ №2295464, МПК B60R21/12 приоритет от 29.08.2005).
Такая конструкция может защитить внутреннее пространство от небольших проникающих предметов и мелких осколков. Что же касается средних и крупных осколков весом более 100 кг, то экраны - занавесы из ткани не смогут уловить такую массу отделившегося участка стены и демпфирующий крепеж в виде колечек и шнура будет сломан.
Задачей данного изобретения является предотвращение проникновения во внутреннее пространство помещения крупных кусков и осколков, которые могут возникнуть при местном разрушении стены в случае аварийной ситуации, связанной с разрывом трубопроводов и удара трубного хлыста по наружной стене помещения.
Поставленная задача достигается тем, что в известном устройстве для защиты внутреннего объема помещения от осколков поврежденной стены ударом извне, содержащем подвешенный на стене со стороны противоположной опасной зоны на демпферах защитный экран с отверстиями по периферии, новым является то, что демпферы выполнены в виде анкеров, закрепленных в стене, наружная часть которых изогнута по форме витой пружины растяжения, а экран укреплен на свободных концах изогнутых частей анкеров.
Кроме этого, внутренняя часть анкеров, закрепленная в стене, расположенных по периферии экрана, может быть выполнена более удлиненной по сравнению с внутренней частью анкеров, закрепленных ближе к средней части экрана.
Кроме этого, свободные концы изогнутых частей периферийно расположенных анкеров могут быть введены в отверстия экрана и закреплены на его наружной поверхности.
Кроме этого, устройство может быть снабжено сильфоном, тогда защитный экран по периферии будет закреплен к одному торцу сильфона, а другой торец сильфона будет закреплен к свободным концам изогнутых частей периферийно расположенных анкеров.
Кроме этого, анкеры могут быть выполнены из пластичного материала.
Выполнение наружной части анкеров в виде изогнутой по форме витой пружины растяжения, на которую подвешен экран, обеспечивает гашение энергии удара о внутреннюю поверхность экрана кусков и осколков стены за счет распрямления витков изогнутой части анкеров.
Выполнение внутренней части анкеров, закрепленных в стене расположенных по периферии экрана, более удлиненной по сравнению с внутренней частью анкеров закрепленных ближе к средней части экрана, обусловлено обеспечением равномерной работой демпферов, поскольку периферийные демпферы в случае аварии будут нести более высокую нагрузку, чем демпферы, расположенные в средней части экрана.
Закрепление на наружной поверхности экрана свободных концов изогнутых частей анкеров обеспечивает более прочное соединение периферийно расположенных анкеров к экрану.
Крепление экрана к анкерам посредством сильфона обеспечивает защитному экрану дополнительную возможность гасить энергию удара, затрачивая ее на раздвигание гофров сильфона и улавливание отскочивших осколков.
Выполнение анкеров из пластичного материала позволяет понизить жесткость всей конструкции в направление удара и диссипацию динамики энергии.
Ниже приводится описание одного из многочисленных вариантов выполнения устройства для защиты внутреннего объема помещения от осколков поврежденной стены ударом извне, каждый из которых подчинен единому изобретательскому замыслу, отображенному в нижеприведенной формуле изобретения.
Изобретение поясняется чертежами, где:
На фиг.1 представлено устройство для защиты внутреннего объема помещения от осколков поврежденной стены перед ударом извне.
На фиг.2 - то же, после удара.
На фиг.3 представлено устройство для защиты внутреннего объема помещения от осколков поврежденной стены с сильфоном перед ударом извне.
На фиг.4 - то же, после удара.
На фиг.5 показано крепление защитного экрана к стене.
На фиг.6 показано крепление защитного экрана с сильфоном к стене.
Устройство для защиты внутреннего объема помещения от осколков поврежденной стены ударом извне состоит из подвешенного на стене 1 со стороны противоположной опасной зоны 2 на демпферах защитного экрана 3. Стена 1 является барьером, отделяющим опасную зону 2, которая в данном случае представляет собой участок здания реактора атомной электростанции с большим количеством высокоэнергетических трубопроводов. Защитный экран 3 выполнен в виде металлической пластины, имеющей по контуру утолщение 4 в сравнении со средней частью для обеспечения равнопрочности. По периферии экрана 3 в утолщении 4 образованы отверстия 5. Демпферы выполнены в виде анкеров, закрепленных в стене 1, при этом закрепленная в стене 1 стержнеобразная часть 6 анкеров 7, расположенных по периферии экрана 3, выполнена более удлиненной по сравнению со стержнеобразной частью 8 анкеров 9, расположенных ближе к средней части экрана 3. Наружная часть 10 и 11 соответственно у анкеров 7, расположенных по периферии экрана 3, и у анкеров 9, расположенных ближе к средней части экрана 3 изогнута по форме витой пружины растяжения и является демпфирующей. Анкеры 7 и 9 изготовлены из пластичного материала с возможностью полного одноразового распрямления витков демпфирующей части 10 и 11. Защитный экран 3 закреплен на анкерах 7 и 9 таким образом, что свободные концы 12 демпфирующей части 10 анкеров 7, расположенных по периферии экрана 3, введены в отверстия 5 утолщения 4 защитного экрана 3 и закреплены на его наружной поверхности 13, утолщения 4, например гайкой с шайбой. Свободные концы 14 демпфирующих частей 11 анкеров 9 расположенных ближе к средней части защитного экрана 3 также зафиксированы гайкой с шайбой на наружной поверхности 15 экрана 3 посредством пропуска конца 14 через отверстие 16. Для увеличения демпфирующей способности защитного экрана 3, устройство для защиты внутреннего объема помещения от осколков поврежденной стены ударом извне снабжено сильфоном 17 с фланцем 18. При этом защитный экран 3 в этом случае своим краем 19 закреплен к внутренней кромке 20 торца 21 сильфона 17, а кромка 22 противоположного торца 23 сильфона 17 закреплена к внутренней кромке 24 отверстия 25 фланца 18. Фланец 18 в свою очередь закреплен на анкерах 7 посредством свободных концов 12, которые пропущены через равномерно расположенные отверстия 26 фланца 18 и зафиксированы гайкой с шайбой. Свободные концы 14 демпферной части 11 анкеров 9 в этом случае будут выполнены несколько длиннее на величину толщины гофров 27 сильфона 17.
Устройство для защиты внутреннего объема помещения от осколков поврежденной стены ударом извне работает следующим образом. При маловероятных авариях с разрывом высокопотенциальных трубопроводов целостность последних нарушается и начинается истечение теплоносителя из образовавшихся разрывов. Истечение теплоносителя приводит к возникновению реактивных сил, которые воздействуют на трубопровод. Под действием реактивных сил разделившиеся части трубопровода приходят в движение и начинают вести себя как хлысты (отсюда и принятый в международной практике термин - трубные хлысты), неуправляемые обрезки труб могут наносить удары по прилегающим стенам помещений, разрушая их.
Кроме этого, струя теплоносителя может разгонять отделившиеся элементы трубопроводов или оборудования трубопроводных систем (штоки, крышки, элементы крепления и т.д.). Эти элементы, летящие с большой скоростью, также могут представлять опасность для стен 1 помещений здания реактора АЭС. При этом последствия аварии в одном помещении из-за разрушения стен 1 могут оказать влияние на работоспособность систем безопасности, расположенных в других помещениях.
Трубный хлыст 28, проникающий через стену 1, представляет собой большую пространственную конструкцию весом несколько тонн. Однако его линейная скорость в момент контакта не превышает 100 м/с.В процессе внедрения трубного хлыста 28 в стену 1 могут образоваться: пролом 29 в стене 1; крупные и средние куски 30, стены 1; осколки.
Трубный хлыст 28, разгоняемый реактивной силой истекающего теплоносителя, наносит удар по стене 1, которая является барьером разделяющего два помещения, разрушая ее. Стена 1 разрушается с образованием крупных кусков 30 и осколков различного калибра. При этом кинетическая энергия трубного хлыста 28 поглощается при деформации самого трубного хлыста и при разрушении стены. Чем больше трубный хлыст внедрится в стену, тем больше энергии может быть поглощено. В результате разрушении стены трубным хлыстом во внутреннее пространство защищаемого помещения могут попасть крупные куски и осколки стены. Для защиты внутреннего пространства защищаемого помещения от воздействия крупных кусков и осколков стены на демпфирующих анкерах 7 и 9 устанавливают защитный экран 3. Под воздействием крупных кусков 30 и осколков стены 1, попадающих на внутреннюю поверхность 31 экрана 3, при заданной нагрузке на экран начинают распрямляться витки витой навивки демпфирующей части 10 и 11 анкеров 7 и 9 и защитный экран 3 начинает перемещаться, не позволяя кускам и осколкам стены разлететься во внутреннем пространстве защищаемого помещения. Если защитный экран 3 закреплен на сильфоне 17, то помимо распрямления витков витой навивки под воздействием летящих кусков 30 и осколков стены происходит раздвигание гофров 27 сильфона 17, обеспечивая тем самым повышенные свойства демпфирования защитного экрана 3.
Защитные экраны устанавливают в наиболее вероятной предполагаемой зоне 2 возможного разрушения с перекрытием опасной зоны 2.
Технико-экономический эффект состоит в том, что повышается безопасность эксплуатации атомной электростанции за счет того, что в случае повреждения ограждающих стен высокоэнергетического трубопровода ударом, соседние помещения не будут повреждены.