Шахтное сооружение пусковой установки повышенной сейсмостойкости
MINING STRUCTURE OF THE INCREASED SEISMIC RESISTANCE LAUNCHER UNIT

Изобретение относится к области фортификации и может быть использовано в качестве шахтного сооружения в районах высокой сейсмической активности.
Известно шахтное сооружение пусковой установки, содержащее вертикально заглубленный в грунт ствол шахты, выполненный из сборных элементов - тюбингов, защитное устройство, амортизационное устройство и отсек с аппаратурой (см. патент РФ на полезную модель №41744, МПК-2000.01 E02D 29/00, F41F 3/073, опубл. 10.11.2004 г., бюл. № 31). В данном устройстве ствол шахты, выполнен в виде усеченного конуса, разделенного на первый, второй, третий и четвертый тюбинги, места стыка которых снабжены резьбой.
Недостатком известного решения является недостаточная защищенность при действии значительных динамических нагрузок, в том числе сейсмических.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является шахтное сооружение повышенной защищенности, включающее вертикально заглубленный в грунт ствол шахты, состоящий из тюбингов и днища, защитное устройство, амортизационное устройство, транспортно-пусковой контейнер и отсек с аппаратурой (см. патент РФ на изобретение №2594011, МПК-2006.01 E02D 29/00, опубл. 10.08.2016 г., бюл. №22). В данном шахтном сооружении ствол шахты выполнен в виде усеченного конуса из сборных тюбингов, соединенных между собой способом "натяг". Каждый тюбинг снабжен круговым поясом устойчивости, приваренным к стволу шахты. При этом каждый пояс устойчивости снабжен собственным демпфером боковых колебаний.
Недостатками прототипа являются сложность и трудоемкость изготовления, а также низкая эксплуатационная надежность при значительных колебаниях грунта, связанная с физическими особенностями работы демпферов. Во-первых, демпферы, работоспособны в ограниченных пределах и гасят колебания лишь частично. При значительных разрушительных горизонтальных колебаниях демпферы не работоспособны и дают отказ. Очевидно, что полностью погасить колебания земли и их воздействие на сооружение демпфер не в состоянии. Следовательно, при значительных сейсмических воздействиях или высоких динамических нагрузках, создаваемых взрывами, в том числе и ядерных боеприпасов, значительные перемещения подземного сооружения неизбежны. Любые перемещения сооружения в результате колебаний, провоцируют возникновение инерционных сил, а при значительных горизонтальных колебаниях значительны и сами перемещения, и горизонтальные инерционные силы, вызывающие деформации и разрушение сооружения со всеми негативными последствиями. Во-вторых, использование большого количества отдельных демпферов приводит к непредсказуемому результату при значительных колебаниях грунта. В-третьих, допускаемые данным конструктивным решением горизонтальные перемещения величиной 0,32 м в случае их проявления, затруднят использование сооружения по назначению.
Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции, снижение трудоемкости изготовления и повышение эксплуатационной надежности.
Технический результат достигается тем, что шахтное сооружение пусковой установки повышенной сейсмостойкости, включающее вертикально заглубленный в грунт ствол шахты, состоящий из тюбингов и днища, защитное устройство, амортизационное устройство, транспортно-пусковой контейнер и отсек с аппаратурой, согласно изобретению, сооружение дополнительно снабжено внешним цилиндрическим стволом из сборных железобетонных элементов, декоративно-защитной плитой, опорной плитой и опорными точечными элементами, выполненными в виде металлических шаров, при этом днище и опорная плита установлены относительно друг друга с конструктивным зазором и в них выполнены металлические чашеобразные углубления, внутри которых расположены металлические шары с возможностью свободного их перемещения в любом направлении горизонтальной плоскости, а ствол шахты установлен соосно внутри внешнего цилиндрического ствола с образованием кольцевой полости шириной, не менее радиуса чашеобразного углубления.
Данное сооружение позволит упростить конструкцию, снизить трудоемкость изготовления и повысить эксплуатационную надежность за счет полной изоляции шахтного сооружения от воздействия разрушительных горизонтальных инерционных сил путем устранения горизонтальных его перемещений и обеспечения состояния покоя сооружения при любых значительных горизонтальных колебаниях земли.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен вертикальный разрез шахтного сооружения, на фиг. 2 - узел А.
Шахтное сооружение включает вертикально заглубленный в грунт ствол шахты 1, состоящий из тюбингов 1-1, 1-2, 1-n и днища 2, защитное устройство 3, амортизационное устройство 4, транспортно-пусковой контейнер 5, отсек с аппаратурой 6, внешний цилиндрический ствол 7 из сборных железобетонных элементов, декоративно-защитную плиту 8, опорную плиту 9 и опорные точечные элементы, выполненные в виде металлических шаров 10. Днище 2 и опорная плита 9 установлены относительно друг друга с конструктивным зазором 11. В днище 2 выполнено металлическое чашеобразное углубление 12, а в опорной плите 9 металлическое чашеобразное углубление 13, расположенные зеркально относительно горизонтальной плоскости симметрии. Внутри чашеобразных углублений 12 и 13 расположены металлические шары 10 с возможностью свободного их перемещения в любом направлении горизонтальной плоскости. Ствол шахты 1 установлен соосно внутри внешнего цилиндрического ствола 7 с образованием кольцевой полости 14 шириной, не менее радиуса чашеобразных углублений 12 и 13.
Шахтное сооружение пусковой установки повышенной сейсмостойкости конструируют следующим образом. Производят выемку грунта необходимых размеров. На дно устанавливают опорную плиту 9, затем в чашеобразные углубления 13 укладывают металлические шары 10, устанавливают днище 2, отсек с аппаратурой 6 и нижние железобетонные элементы внешнего цилиндрического ствола 7. Последовательно возводят весь ствол шахты 1 и внешний цилиндрический ствол 7. Внутрь ствола шахты 1 устанавливают транспортно-пусковой контейнер 5 и закрепляют амортизационным устройством 4. Ствол шахты 1 накрывают защитным устройством 3, верх которого расположен на уровне поверхности земли. Поверх защитного устройства 3 укладывают декоративно-защитную плиту 8, которая перекрывает кольцевую полость 14, создает внешний камуфляж сооружению и препятствует попаданию внутрь полости посторонних предметов, способных снизить эксплуатационную надежность.
Шахтное сооружение пусковой установки повышенной сейсмостойкости работает следующим образом.
При значительных сейсмических колебаниях или высоких динамических нагрузках, создаваемых взрывами, с горизонтальными колебательными перемещениями грунта происходят соответствующие перемещения внешнего цилиндрического ствола 7 и опорной плиты 9. В результате горизонтальных колебательных движений опорной плиты 9 металлические шары 10 свободно прокатываются в чашах 12 и 13 соответственно движениям опорной плиты 9 в любом направлении горизонтальной плоскости за счет наличия конструктивного зазора 11. Так как свободно прокатывающиеся шары 10 не могут переместить днище 2, а величина полости 14 и радиуса чаш 12 и 13 равна удвоенной величине максимального сейсмического перемещения грунта, то ствол шахты 1 остается в состоянии покоя, а кольцевая полость 14 между стволами 1 и 7 при перемещениях грунта позволяет не нарушать это состояние. Приведенный эффект полного устранения горизонтальных перемещений сооружения и соответственно устранения причины возникновения разрушительных горизонтальных инерционных сил применим для любой сейсмической активности (9-10 и более баллов), то есть при значительных колебаниях с их экстремальными параметрами (перемещением, скоростью, ускорением). При этом по сравнению с прототипом, сама конструкция ствола состоит из наиболее удобных для сборки однотипных конструктивных элементов, не требует тщательного подбора соединительных элементов и дополнительных сварочных операций.
Использование предлагаемого шахтного сооружения по сравнению с прототипом позволит уменьшить трудоемкость изготовления, повысить эксплуатационную надежность и полностью изолировать конструкцию от воздействия разрушительных горизонтальных инерционных сил путем устранения горизонтальных его перемещений, что обеспечит состояние покоя сооружения при любых значительных горизонтальных колебаниях земли, вызванных естественным или искусственным образом.