Вертикальный инициирующий экран для защиты железнодорожного тоннеля
VERTICAL INITIATING SCREEN FOR RAILWAY TUNNEL PROTECTION

Изобретение относится к способу защиты железнодорожного тоннеля путем возведения специального защитного устройства и предназначено для предотвращения контактного взрыва и ослабления воздушной ударной волны от воздействия крылатых ракет противника при ведении боевых действий, для обеспечения сохранности конструкций тоннеля и обеспечения бесперебойного движения железнодорожного транспорта.
Известна «Дверь повышенной защищенности» по патенту на изобретение RU 2128275 С2 от 26.05.1998, МПК Е06В 5/10 (1995.01), Е05С 9/04 (1995.01) [1], имеющая защитные стенки, между которыми смонтирован замок с горизонтальными штырями и вертикально подвижными пластинами, кинематически связанными с расположенными один над другим запорными штангами, при этом дверь выполнена с фиксирующей перекладиной и качающимся рычагом, первый конец которого соединен с одной из вертикальных штанг, а противоположный конец рычага соединен с другой вертикально подвижной штангой, при этом одна из подвижных по вертикали пластин замка оперта на первый конец рычага, который выполнен с фигурным хвостовиком, а фиксирующая перекладина расположена под концом рычага, противоположном концу с хвостовиком.
Недостатком «двери повышенной защищенности» является высокая материалоемкость применяемых изделий, при этом требуется использование изделий заводского изготовления, требующих транспортировки к месту установки.
Известна «Временная защитная породная перемычка» по патенту на изобретение RU 2726823 С1 от 21.05.2019, МПК E21F 17/103 (2006.01), E21F 5/00 (2006.01), СПК E21F 17/103 (2020.02), E21F 5/00 (2020.02) [2], представляющая собой обрушенную горную породу, находящуюся в проходе и полностью его закрывающую, предназначенную для ослабления воздушных ударных волн сверхрасчетной мощности.
Недостатком «временной защитной породной перемычки» является появление большого объема взорванного грунта, требующего уборки, большие трудозатраты на уборку взорванной породы и одноразовость защитного мероприятия. Также в действие все приводится автоматикой, которая может дать сбой, вовремя не сработать или сработать не обоснованно.
Известно «Защитное устройство входных проемов убежищ гражданской обороны» по патенту на изобретение RU 2000113155 А от 25.05.2000, МПК Е06В 5/10 (2000.01) [3], состоящее из двустворчатых распашных ворот, установленных с наружной стороны тамбура выполненного с резким увеличением размеров поперечного сечения, по сравнению с входной потерной, в уступы которой, образованные за счет увеличения размеров предтамбура, заанкерены стальные горизонтальные тяги, выполненные из стали с хорошо выраженными пластическими свойствами, соединенные по контуру с подвижной рамой защитных ворот.
Недостатком «защитного устройства входных проемов убежищ гражданской обороны» является сложность и трудоемкость устройства, при этом требуется увеличение внутреннего объема сооружения.
Известна «Взрывоустойчивая перемычка» по патенту на изобретение RU 2190100 С2 от 20.11.2000, МПК E21F 5/00 (2000.01) [4], содержащая опалубку, выполненную в виде металлической сетки, выполненной из металлических стержней и соединенной с вмешающими выработку породами, наполненной мешками с сыпучим материалом в межопалубочном пространстве. При этом вертикальные и горизонтальные стержни в соседних рядах опалубки смещены на половину расстояния между ними.
Недостатком «взрывоустойчивой перемычки» является невозможность движения по тоннелю. Для передвижения требуется демонтаж взрывоустойчивой перемычки.
Известна «Защитная конструкция от фугасного воздействия взрыва» по патенту на изобретение RU 2569978 С1 от 25.07.2014, МПК F42D 5/045 (2006.01), G12B 17/08 (2006.01), B63G 13/00 (2006.01), Е04Н 9/00 (2006.01) [5], содержащая безнаборную защитную преграду, которая дополнена с тыльной стороны, обратной воздействию взрыва, в районе заделки, опорным конструктивным элементом, выполненным в виде ряда опорных книц с направляющим листом, обращенным к преграде, которая повышает взрывосопротивляемость защитной преграды за счет более рационального использования ее прочностных свойств.
Недостатком «защитной конструкция от фугасного воздействия взрыва» является то, что она препятствует движению транспорта, т.к. не имеет в своей конструкции необходимых для этого механизмов, также конструкция является трудоемкой и материально затратной.
Известны «Противотаранные откатные ворота» по патенту на изобретение RU 2694376 С1 от 24.12.2018, МПК Е06В 3/46 (2006.01), Е06В 5/10 (2006.01), Е06В 11/02 (2006.01), СПК Е06В 3/46 (2019.05), Е06В 5/10 (2019.05), Е06В 11/02 (2019.05) [6], представляющие собой створку ворот в виде фермы с заполнением стальными листами и закреплением в четырех точках на стойках, выполненных из пространственных металлических конструкции, жестко закрепленных на фундаменте - прототип.
Недостатком «противотаранных откатных ворот» является необходимость использования конструкций заводского изготовления, требующих больших материальных и трудовых затрат, при этом большие габариты конструкций ворот снижают область их применения, т.к. створка ворот требует место для отката, при этом откатные ворота не могут применяться при больших расстояниях между стойками, а применение двух створок такая конструкция не предусматривает.
Недостатки прототипа и аналогов ставят задачу создания «вертикального инициирующего экрана для защиты железнодорожного тоннеля» от контактного взрыва и ослабления ударных воздушных волн с целью сохранения тоннеля при воздействии по нему крылатых ракет противника при ведении боевых действий, для обеспечения сохранности конструкций и обеспечения бесперебойного движения железнодорожного транспорта.
Ограничительные признаки заявленного технического решения общие с устройством прототипа следующие: противотаранные откатные ворота, представляющие собой створку ворот в виде фермы с заполнением стальными листами и закреплением в четырех точках на стойках, выполненных из пространственных металлических конструкции, жестко закрепленных на фундаменте.
Предполагается, что заявленный «вертикальный инициирующий экран для защиты железнодорожного тоннеля» можно использовать для защиты тоннеля от контактного взрыва и ослабления воздушных ударных волн с целью сохранения тоннеля при воздействии по нему крылатых ракет противника во время ведении боевых действий, для обеспечения сохранности конструкций и бесперебойного движения железнодорожного транспорта.
Приведенное выше описание прототипа можно кратко обобщить в виде заявленного технического решения, приведенного ниже.
Инициирующий экран для защиты тоннеля представляет собой преграду из металлического листа, находящуюся на расстоянии от портала и с запасом заслоняющую очертание тоннеля.
При этом в соответствии с предлагаемой формулой:
- в качестве противотаранных откатных ворот подразумевается вертикальный инициирующий экран для защиты тоннеля;
- в качестве створки ворот в виде фермы с заполнением стальными листами подразумеваются две створки из металлического листа от бывшей в употреблении, списанной емкости железнодорожной цистерны на которых укрепляются контейнеры динамической защиты;
- в качестве стоек, выполненных из пространственных металлических конструкций, подразумеваются металлические стойки из прокатных профилей от бывшей в употреблении, списанной рамы железнодорожной цистерны.
Инициирующий экран, имеющий в составе металлический лист закрепленными на нем контейнерами динамической защиты, при попадании в него крылатой ракеты инициирует детонацию заряда крылатой ракеты, при этом воздушная ударная волна от взрыва, не приводит к выводу из строя тоннеля, т.к. взрыв боевой части происходит на определенном расстоянии.
Сущность заявленного технического решения заключается в том, что инициирующий экран для защиты тоннеля формируется из металлического листа и стоек. При этом конструкции вертикального экрана собираются из списанной, бывшей в употреблении железнодорожной цистерны. Стойки вертикального экрана выполняются из металлических профилей от рамы цистерны, а металлический лист, с закрепленными на нем контейнерами динамической защиты, используемый для створки и неподвижных частей экрана, формируется из емкости цистерны. Створка вертикального экрана в мирное время открыта и не препятствует движению железнодорожного состава, а в угрожаемый период включается автоматическая система, закрывающая створку на время отсутствия поезда и открывающая при движении железнодорожного состава (по аналогии с работой шлагбаума на железнодорожном переезде). При этом, в целях маскировки, инициирующий экран устанавливается в проектное положение только в угрожаемый (предвоенный) период, на заблаговременно изготовленные фундаменты.
Технический результат - создание упрощенной конструкции защиты тоннеля, что существенно повышает его защищенность, сокращает трудовые и материальные затраты за счет использования бывшей в употреблении списанной железнодорожной цистерны.
Бывшие в употреблении списанные железнодорожные цистерны переплавляются (утилизируются) и используются для изготовления новых металлических конструкций. Процесс утилизации и изготовления новых конструкций влечет значительные трудовые, материальные и энергетические затраты, которые можно избежать, используя списанные железнодорожные цистерны для устройства, инициирующего вертикальный экрана для защиты тоннеля, также предлагаемый подход снижает экологическую нагрузку на окружающую среду. В 2017 году списано 10380 цистерн [7].
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства вертикального инициирующего экрана; на фиг. 2 изображен вертикальный инициирующий экрана по разрезу 1-1; на фиг. 3 изображена принципиальная схема устройства вертикального инициирующего экрана (план); на фиг. 4 изображен узел крепления стойки к фундаменту на анкерах; на фиг. 5 изображена железнодорожная цистерна.
Дополнительно на фигурах 1…5 обозначены: 1 - портальная часть тоннеля; 2 - вертикальный инициирующий экран; 3 - крылатая ракета; 4 - обделка начального участка тоннеля; 5 - защитная толща грунтового массива; 6 - створка вертикального инициирующего экрана в закрытом состоянии; 7 - стойка вертикального инициирующего экрана, 8 неподвижная часть вертикального инициирующего экрана; 9 - рельсы; 10 - фундамент под стойку с анкерами; 11 - металлическая рама цистерны; 12 - емкость железнодорожной цистерны, 13 - створка вертикального инициирующего экрана в открытом состоянии; 14 - петля для навески ворот; 15 - механизм с приводом для открывания-закрывания; 16 - контейнер динамической защиты; 17 - подливка из цементно-песчаного раствора.
Для устройства вертикального инициирующего экрана (2) (фиг. 1) применена списанная, бывшая в употреблении железнодорожная цистерна - металлическая рама (11) и емкость цистерны (12). Конструкция выполняется из стоек (7), установленных на фундамент (10). На стойки при помощи петель (14) навешиваются створки (6) и привариваются неподвижные части экрана (8). Инициирующий экран оборудуется механизмом с приводом для открывания-закрывания (15) и автоматикой. После установки створок (6) и неподвижных частей экрана (8) на них монтируются контейнеры динамической защиты (16). Крепление контейнеров выполняется на заблаговременно приваренные болты.
Порядок возведения вертикального инициирующего защитного экрана:
На первом этапе рассчитывается безопасное расстояние от экрана (2) до портала (1), в зависимости от количества взрывчатого вещества крылатой ракеты, для определения места установки экрана (2), назначаются его габариты в зависимости от размера портала (1), составляется проект, заготавливаются необходимые материалы из бывшей в употреблении железнодорожной цистерны - рамы (11) и емкости цистерны (12).
На втором этапе устраиваются фундаменты с анкерами (10) под стойки (7) и собирается инициирующий экран (2) - стойки (7) выполняются из рамы цистерны (11), навешиваются на петли (14) створки (6) и неподвижные части экрана (8), выполненные из металлических листов от емкости цистерны (12), устанавливается автоматическая система, закрывающая-открывающая створку (15). На заключительном этапе на створки монтируются контейнеры динамической защиты (16) для подрыва ракеты.
Таким образом, использование предложенной схемы позволяет возвести в сжатые сроки вертикальный инициирующий экран для защиты железнодорожного тоннеля, не требующий значительных трудовых и материальных затрат с использованием списанных, бывших в употреблении железнодорожных цистерн.
При данном способе устройства вертикального инициирующего экрана получаем защитное устройство тоннеля, не требующее для возведения дорогостоящих материалов и специально изготовленных заводских конструкций, а также применения сложной строительной техники, без остановки движения по тоннелю.
Значительное снижение затрат материальных средств достигается за счет использования списанной, бывшей в употреблении железнодорожной цистерны (фиг. 5), ее элементов - металлической рамы цистерны (11) и емкости железнодорожных цистерны (12).
Предлагаемое техническое решение конструкции направлено на решение задач по защите тоннелей от поражения высокоточным оружием (крылатыми ракетами) при ведении боевых действий.
Таким образом, устройство вертикального инициирующего защитного экрана в совокупности с признаками формулы изобретения (сущностью изобретения) является новым для защитных устройств тоннелей и, следовательно, соответствует критерию «новизна».
Вышеприведенная совокупность отличительных признаков не известна на данном уровне развития техники и не следует из общеизвестных правил конструирования защитных устройств тоннелей, что доказывает соответствие критерию «изобретательский уровень».
Конструктивная реализация заявляемого технического решения с указанной совокупностью существенных признаков не представляет никаких конструктивно-технических и технологических трудностей, откуда следует соответствие критерию «промышленная применимость».
Литература:
1. Патент на изобретение RU 2128275 С2 от 26.05.1998, МПК Е06В 5/10 (1995.01), Е05С 9/04 (1995.01) - «Дверь повышенной защищенности».
2. Патент на изобретение RU 2726823 С1 от 21.05.2019, МПК E21F 17/103 (2006.01), E21F 5/00 (2006.01), СПК E21F 17/103 (2020.02), E21F 5/00 (2020.02) - «Временная защитная породная перемычка».
3. Патент на изобретение RU 2000113155 А от 25.05.2000, МПК Е06В 5/10 (2000.01) - «Защитное устройство входных проемов убежищ гражданской обороны».
4. Патент на изобретение RU 2190100 С2 от 20.11.2000, МПК E21F 5/00 (2000.01) - «Взрывоустойчивая перемычка».
5. Патент на изобретение RU 2569978 С1 от 25.07.2014, МПК F42D 5/045 (2006.01), G12B 17/08 (2006.01), B63G 13/00 (2006.01), Е04Н 9/00 (2006.01) - «Защитная конструкция от фугасного воздействия взрыва».
6. Патент на изобретение RU 2694376 С1 от 24.12.2018, МПК Е06В 3/46 (2006.01), Е06В 5/10 (2006.01), Е06В 11/02 (2006.01), СПК Е06В 3/46 (2019.05), Е06В 5/10 (2019.05), Е06В 11/02 (2019.05) - «Противотаранные откатные ворота» - прототип.
7. https://vgudok.com/lenta/podvizhnyy-sostav-vypusk-spisanie-stoimost-stavki-obzor-parka-ps-na-seti-rzhd.