Устройство защиты внутреннего объёма помещения атомной электростанции от осколков стены, поврежденной ударом извне
DEVICE FOR PROTECTING THE INTERNAL VOLUME OF A NUCLEAR POWER PLANT FROM FRAGMENTS OF A WALL DAMAGED BY A BLOW FROM OUTSIDE

Изобретение относится к области строительства промышленных объектов, в частности, к устройствам защиты внутреннего объема помещений атомной электростанции (АЭС) от осколков стены в результате воздействия внешних ударных нагрузок, например, ударов трубных хлыстов по наружной стене помещения при разрывах трубопроводов, падении самолета на здание реактора или другие здания.
Известно устройство [1] для защиты внутреннего объема помещения от осколков стены, поврежденной ударом извне, содержащее подвешенный на стене со стороны противоположной опасной зоны матерчатый защитный экран с отверстиями по периферии.
Недостатком устройства является низкая надежность, обусловленная тем, что защитный экран выполнен из ткани, а крепежный механизм, выполненный из колец и шнура, не выдерживает воздействия средних и крупных осколков весом более 100 кг, что приводит к попаданию таких осколков внутрь помещения и повреждению размещенных в ней конструкций, систем и элементов.
Наиболее близким в заявленному изобретению является устройство [2] для защиты внутреннего объема помещения от осколков поврежденной стены ударом извне, содержащее подвешенный на стене со стороны, противоположной опасной зоне, на демпферах, защитный экран с отверстиями по периферии, при этом демпферы выполнены в виде анкеров, закрепленных в стене, наружная часть которых имеет форму витой пружины растяжения.
Недостатком устройства является низкая надежность, обусловленная тем, что демпферы в виде цилиндрических витых пружин, установленные на стене консольно, имеют небольшую жесткость в поперечном направлении, вследствие чего может происходить недопустимое формоизменение и разрушение указанных демпферов, в результате чего устройство для защиты внутреннего объема помещения от осколков поврежденной стены ударом извне в аварийном режиме не сможет выполнять свои заявленные функции.
Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении надежности устройства для защиты внутреннего объема помещения атомной электростанции от осколков стены, поврежденной ударом извне.
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание устройства защиты внутреннего объема помещения атомной электростанции, позволяющего предотвратить проникновение во внутреннее пространство мелких осколков и кусков стены в случае разрушения стены в аварийных условиях, связанных с ударами извне.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве защиты внутреннего объема помещения атомной электростанции от осколков стены, поврежденной ударом извне, содержащем защитный экран с отверстиями, подвешенный со стороны внутреннего объема помещения посредством анкеров, закрепленных в стене через указанные отверстия, согласно изобретению, каждый из анкеров содержит цилиндрическую часть, наружный участок которой, от поверхности стены до границы перехода в коническую часть, проходит через отверстие в защитном экране, коническая часть установлена таким образом, что ее наименьший диаметр совпадает с диаметром цилиндрической части, а на другом конце конической части выполнен фиксатор, диаметр которого превышает наибольший диаметр конической части, при этом толщина защитного экрана вокруг каждого отверстия выполнена меньше толщины защитного экрана, формируя зону утонения.
Существенным признаком заявленного изобретения является то, что отверстия защитного экрана под анкеры выполнены с утонением, а каждый из анкеров содержит цилиндрическую и коническую части, при этом на одном конце конической части выполнен фиксатор, диаметр которого превышает диаметр конической части. При такой конструкции конические части анкеров внедряются в утоненную часть защитного экрана при смещении защитного экрана под действием осколков стены, чем обеспечивается поглощение кинетической энергии от осколков.
Дополнительно, согласно изобретению, в качестве защитного экрана используется лист из стали, при этом вокруг отверстий выполнены буртики.
Дополнительно, согласно изобретению, вокруг отверстий защитного экрана выполнены радиальные насечки.
Дополнительно, согласно изобретению, стержневая и коническая части анкеров выполнены с разъемным соединением.
Дополнительно, согласно изобретению, разъемное соединение анкеров выполнено в виде резьбового соединения.
Дополнительно, согласно изобретению, в местах установки анкеров размещены стаканы, соединенные с защитным экраном посредством герметичного соединения.
Дополнительно, согласно изобретению, на поверхности защитного экрана со стороны стены защитной оболочки нанесен слой упругого материала.
Дополнительно, согласно изобретению, в качестве упругого материала используется твердая резина.
На фиг. 1 представлено устройство защиты внутреннего объема помещения атомной электростанции от осколков стены, поврежденной ударом извне, выполненное в соответствии с заявленным изобретением.
На фиг. 2 представлено устройство защиты внутреннего объема помещения атомной электростанции от осколков стены, поврежденной ударом извне, выполненное в соответствии с заявленным изобретением, при условии воздействия ударной нагрузки.
На фиг. 3 представлено место установки анкера для фиксации защитного экрана на стене помещения.
На фиг. 4 представлено место установки анкера для фиксации защитного экрана на стене помещения под воздействием ударной нагрузки извне.
На фиг. 5 представлен вид в разрезе места установки анкера для фиксации защитного экрана на стене помещения.
На фиг. 6 представлена зона утонения, выполненная вокруг отверстия в защитном экране с V-образной насечкой.
На фиг. 7 представлена зона утонения, выполненная вокруг отверстия защитного экрана с U-образной насечкой.
На фиг. 8 представлена конструкция защитного экрана с установленным стаканом.
Как показано на фиг. 1-8, устройство защиты внутреннего объема помещения атомной электростанции от осколков стены, поврежденной ударом извне, содержит защитный экран (3), закрепленный посредством анкеров (5) на стене (1) с внутренней стороны. Для целей описания изобретения, зона, находящаяся с противоположной стороны стены (1) помещения атомной электростанции и со стороны которой происходит воздействие на стену (1), будет называться опасной зоной (2).
Защитный экран (3) выполнен из стальных листов, соединенных между собой любым общеизвестным способом, например, сваркой. Анкеры (5) фиксируются в стене (1) любым общеизвестным способом, как показано на фиг. 1-4 и 8.
Анкер (5) содержит цилиндрическую часть (6), которая вставлена в отверстия (9) защитного экрана (3), и коническую часть (7), которая после монтажа защитного экрана (3) на анкеры (5), выступает вовнутрь помещения атомной электростанции.
Анкер (5) снабжен фиксатором (8), выполненным в виде плоской шляпки, диаметр которой превышает наибольший диаметр конической части (7) анкера (5).
Вокруг каждого отверстия (9) в защитном экране (3) находится зона (10), в которую внедряется коническая часть (7) анкера (5).
Размеры зоны (10) утонения определяются расчетным анализом. В зоне (10) утонения могут быть выполнены радиальные насечки (11) вокруг отверстий (9).
В том случае, когда защитный экран (3) является частью герметичного ограждения помещения и герметичность внутреннего объема помещения атомной электростанции не должна нарушаться, даже в случае местного разрушения стены (1), места установки анкеров могут быть закрыты стаканами (12), соединенными с защитным экраном (3) посредством герметичного соединения.
Заявленное устройство работает следующим образом.
Физический объект (4), например, трубный хлыст, оказывает ударное воздействие на стену (1), что приводит к ее локальному разрушению. Стена (1) разрушается с образованием кусков и осколков различного размера. При этом кинетическая энергия физического объекта (4) поглощается при деформации как самого физического объекта (4), так и при разрушении стены (1). Чем глубже физический объект (4) проникает в стену (1), тем большее количество энергии может быть поглощено. В результате разрушения стены (1) физическим объектом (4), во внутренний объем помещения атомной электростанции могут попасть куски и осколки стены (1), а также может нарушиться герметичность помещения. Для защиты внутреннего объема помещения атомной электростанции от воздействия осколков и кусков стены (1) на анкерах (5) устанавливают защитный экран (3).
Под воздействием осколков и кусков стены (1), попадающих на внутреннюю поверхность защитного экрана (3), обращенную в сторону стены (1), защитный экран (3) начинает перемещаться вдоль анкеров (5), исключая проникновение осколков и кусков стены (1) во внутренний объем помещения атомной электростанции. Кинетическая энергия физического тела (4) поглощается при локальном разрушении стены (1). При этом часть этой кинетической энергии передается осколкам стены (1), которые воздействуют на защитный экран (3). При перемещении защитного экрана (3) вдоль анкеров (5) конические части (7) анкеров (5) внедряются в защитный экран (3) в зонах (10). При внедрении конических частей (7) анкеров (5) в защитный экран (3) поглощается кинетическая энергия осколков и кусков стены (1), воздействующих на внутреннюю поверхность защитного экрана (3).
Зона (10) утонения и радиальные насечки (11) обеспечивают локализацию нарушения целостности защитного экрана (3) в зоне внедрения конической части (7) анкера (5) в отверстия (9).
Защитные экраны (3) устанавливают в наиболее вероятной предполагаемой зоне возможного разрушения с перекрытием опасной зоны (2).
Применение описанных анкеров в совокупности с отверстиями, выполненными в защитном экране, для закрепления указанного экрана на стене со стороны внутреннего объема помещения атомной электростанции, позволяет повысить надежность устройства защиты внутреннего объема помещения атомной станции от осколков стены, поврежденной ударом извне, как при ударе по стене, так и в режиме ожидания этого удара.
Кроме этого, заявленное устройство не только легко монтируется на стены помещений, занимая незначительную часть объема защищаемого помещения, но и не сложно в обслуживании.
Источники информации:
1. Патент РФ №2295464, МПК B60R 21/12, приоритет от 29.08.2005 г.;
2. Патент РФ №2520584, МПК Е04Н 9/00, приоритет от 06.02.2013 г.