ПРОТИВОВЗРЫВНАЯ ПАНЕЛЬ СО СПИРАЛЬНЫМ РАЗРУШАЮЩИМСЯ ЭЛЕМЕНТОМ
BLAST RESISTANT PANEL WITH SPIRAL BREAKABLE ELEMENT

Изобретение относится к защитным устройствам, применяющимся во взрывоопасных объектах, таким как легкосбрасываемые панели и кровли, противовзрывные ограждения и заслонки, клапаны избыточного давления.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является взрывозащитная разрушающаяся конструкция ограждения зданий по патенту РФ №131757 [прототип], Кл. Е04В 1/92 (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.
Недостатком прототипа является сравнительно невысокая надежность из-за невысокой эффективности системы демпфирования.
Технически достижимый результат - повышение надежности срабатывания взрывозащитных устройств и обеспечение возврата этих конструкций в исходное положение.
Это достигается тем, что в противовзрывной панели со спиральным разрушающимся элементом, содержащей металлический бронированный каркас с металлической бронированной обшивкой и наполнителем - свинцом, имеющей в торцах четыре неподвижных патрубка-опоры, при этом в покрытии взрывоопасного объекта 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, а опорные стержни выполнены упругими, а также дополнительно содержит упругодемпфирующиеся разрушающиеся элементы одноразового действия, которые крепятся на опорных стержнях к листам-упорам посредством демпфирующего основания винтами, а к основанию, коаксиально стержню, жестко прикреплена выполненная в виде усеченного конуса втулка, причем ее нижнее основание усеченного конуса связано с основанием, а в верхнее основание усеченного конуса упирается элемент одноразового действия, выполненный в виде втулки из хрупкого, разрушающегося материала, например фарфора.
На фиг. 1 представлена схема противовзрывной панели покрытия (или кровли) взрывоопасного или радиоактивного объекта, на фиг. 2 - схема упругодемпфирующегося разрушающегося элемента одноразового действия.
Противовзрывная панель со спиральным разрушающимся элементом (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. К листам-упорам 5 крепится упругодемпфирующийся разрушающийся элемент 10 одноразового действия.
Наполнитель может быть выполнен по форме в виде шарообразной крошки одного диаметра; 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.
Упругодемпфирующийся разрушающийся элемент 10 одноразового действия (фиг. 2) крепится на опорных стержнях 4 к листам-упорам 5 посредством демпфирующего основания 11 винтами 12. К основанию 11, коаксиально стержню 4, жестко прикреплена выполненная в виде усеченного конуса втулка 14, причем ее нижнее основание усеченного конуса связано с основанием 11, а в верхнее основание усеченного конуса упирается элемент одноразового действия, выполненный в виде втулки 15 из хрупкого, разрушающегося материала, например фарфора, которая поджимается снизу зажимным элементом 17 втулочного типа с канавками 18 для фиксации упругой части разрушающегося элемента 10, выполненной в виде конической пружины, обращенной своим верхним основанием в сторону зажимного элемента 17 втулочного типа, а нижнее основание конической пружины 13 закреплено в канавках (на чертеже не показано) демпфирующего основания 11 посредством литьевого полиуретана. Фиксация зажимного элемента 17 втулочного типа осуществляется посредством защелок 16, установленных на поверхности стержня 4.
Сборка упругодемпфирующегося разрушающегося элемента 10 одноразового действия осуществляется в следующей последовательности. К стержню 4, перпендикулярно его оси, приваривается лист-упор 5, после чего к нему винтами 12 крепится основание 11, имеющее канавки (на чертеже не показано) для установки нижнего основания конической пружины 13, которое заливаются литьевым полиуретаном. После чего на стержне 4 устанавливается втулка 15, выполненная из хрупкого, разрушающегося материала, которая поджимается зажимным элементом 17 втулочного типа с канавками 18 для фиксации верхнего основания конической пружины 13. Фиксация этого положения осуществляется посредством защелок 16, установленных на поверхности стержня 4. Таким образом, разрушающийся элемент 10 готов к установке на противовзрывную панель. Возможен вариант выполнения элемента 15 одноразового действия в виде винтовой пружины из хрупкого, разрушающегося материала (на чертеже не показано).
Противовзрывная панель со спиральным разрушающимся элементом 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.
Возможен вариант, когда листы-упоры, которые приварены к торцам опорных стержней, выполнены комбинированными, и состоящими из твердой основы, на которой размещены три промежуточных вибродемпфирующих слоя: первый слой - из дисперсного упруго-демпфирующего материала, в котором может быть использована крошка, например, следующих материалов: резины, пробки, пенопласта, капрона, вспененного полимера, а также крошка твердых вибродемпфирующих материалов, например, таких как пластикат типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», с размером фракций крошки 1,5÷2,5 мм, второй слой - из вязаных упругих синтетических нитей, причем размер ячеек, вязанных из упругих синтетических нитей, на 10÷15% меньше размеров фракций крошки вибродемпфирующих материалов; и третий слой - из сплошного демпфирующего материала, в котором может быть использована губчатая резина, иглопробивной материал типа «Вибросил» на базе кремнеземного или алюмоборосиликатного волокна, а также нетканый вибродемпфирующий материал.
Упругодемпфирующийся разрушающийся элемент 10 одноразового действия работает следующим образом.
При подъеме панели 1 от воздействия ударной волны она упирается в зажимной элемент 17 втулочного типа, который освобождается от фиксаторов (защелок) 16 на стержне 4, в результате чего начинает сжиматься коническая пружина 13. При дальнейшем движении зажимного элемента 17 вверх он разрушает втулку 15 одноразового действия, выполненную из хрупкого, разрушающегося материала, например фарфора, и сжимает выполненную в виде усеченного конуса втулку 14, которая меняет форму и выбивает верхнее основание конической пружины 13, освобождая путь для дальнейшего продвижения зажимного элемента 17 по стержню 4 до взаимодействия его с демпфирующим основанием 11. В случае большого (более 5 КПа) давления взрывной волны либо срезается сварочное соединение, которое крепит опорные стержни 4 к листам-упорам 5, либо происходит заклинивание и разрыв стержней 4. 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.
Возможен вариант, когда элемент 15 одноразового действия выполнен в виде спирального разрушающегося элемента из хрупкого, разрушающегося материала, например фарфора или стекла типа «триплекс».
Возможен вариант, когда элемент 15 одноразового действия выполнен в виде втулки с тремя равномерно распределенными по ее поверхности пазами, параллельными ее оси (на чертеже не показано) из хрупкого, разрушающегося материала, например фарфора или стекла типа «триплекс», при этом в пазах втулки закреплены тензорезисторы, соединенные с тензоусилителем, который, в свою очередь, связан с системой оповещения начала возникновения аварийной ситуации.
Возможен вариант, когда втулка 14, выполненная в виде усеченного конуса, нижнее основание усеченного конуса которой связано с демпфирующим основанием 11, а верхнее основание усеченного конуса упирается в элемент 15 одноразового действия, выполнена упругодемпфирующей из вибродемпфирующего материала, например полиуретана.