Легкосбрасываемая конструкция

Полезная модель относится к области строительства, а именно к легкосбрасываемым конструкциям, предназначенным для крепления в проёмах зданий и освобождающим проём при избыточном давлении, возникающем в результате взрыва.
Известна легкосбрасываемая конструкция (CN207363532, опубл. 15.05.2018), включающая раму, в которой размещено закалённое стекло. При этом рама состоит из двух элементов, один из которых открывается при повышении давления внутри помещения. Устройство включает в себя газовые упоры и магниты, обеспечивающие открытие в случае, когда давление воздуха в помещении значительно выше давления воздуха снаружи.
Данная конструкция обладает следующими недостатками: невозможность полного открытия проёма; невозможность регулировки усилия срабатывания; низкая скорость срабатывания из-за использования газовых упоров; недостаточная герметичность конструкции, а также возможное повреждение креплений при срабатывании.
Также известна легкосбрасываемая конструкция (CN206647006, опубл. 17.11.2017), включающая раму, створки, поворотный механизм, установленное внутри рамы в одной из створок закаленное стекло, а также замок сброса давления. При взрыве срабатывает замок сброса давления и открывает с помощью поворотного механизма одну из створок со стеклом.
Недостатками данной конструкции являются невозможность регулировки усилия, продувание и риск нежелательного срабатывания. Продувание обусловлено отсутствием в конструкции уплотнителей и отсутствием второго контура запирания.
Также известна легкосбрасываемая конструкция (CN107401356, опубл. 28.11.2017), предусматривающая специальный клапан (взрывной клапан), ломающийся при взрыве, после чего створка со стеклом открывается наружу.
Данное техническое решение обладает следующими недостатками: невозможность регулировки усилия срабатывания; отсутствие страховки-фиксатора от разрушения взрывного клапана; невозможность изготовления клапана с малым усилием срабатывания; отсутствие герметичности конструкции. Отсутствие герметичности конструкции обусловлено большими зазорами, необходимыми для открытия створки.
Также известна конструкция взрывной панели (GB2266543, опубл. 03.11.1993), включающая опорную раму с по меньшей мере одним отверстием и по меньшей мере одну панель для сброса давления, разъемно закрепленную на опорной раме, средство для разъемного крепления панели к раме, включающее в себя запорный узел, состоящий из болта, гайки и шайбы, закрепленной под головкой болта, проходящий через панель, через кольцевую шайбу, установленную в отверстие опорной рамы и имеющий на конце, проходящем через указанное отверстие максимальный боковой размер меньше минимального размера отверстия и удерживающую разрушаемую шайбу, имеющую один или несколько радиальных деформируемых или разрушаемых выступов, которые могут быть выполнены с возможностью изгиба, при этом удерживающая разрушаемая шайба выполнена из алюминия, а запорный узел из нержавеющей стали. При возникновении значительного избыточного давления выступы разрушаемой шайбы деформируются или разрушаются, тем самым позволяя запорному узлу пройти сквозь отверстие в раме и таким образом освободить и сбросить панель.
Данное техническое решение обладает следующими недостатками: относительно низкая эффективность и надежность, а также сложность в установке. Низкая эффективность обусловлены сложностью входящих в состав конструкции деталей, требующих высокоточного оборудования для их производства, при этом из-за большого количества деталей, возникает трудность в регулировании усилия срабатывания, которая в некоторых случаях может привести к несрабатыванию конструкции на заданное усилие и к разрушению здания. Низкая надежность обусловлена тем, что часть узла крепления, находящаяся снаружи помещения постоянно подвергается различным атмосферным воздействиям, в частности высокой влажности и отрицательным температурам воздуха. В процессе эксплуатации такая панель и элементы узла крепления, находящиеся снаружи помещения в результате попадания влаги и воздействия холода могут подвергаться коррозии, что в свою очередь приведет к разъединению узла крепления и выпадению смещаемого элемента. Сложность в установке обусловлена необходимостью доступа к узлу крепления как снаружи, так и внутри помещения.
Также известная конструкция легкосбрасываемого окна (RU2709365, опубл. 17.12.2019). Данное устройство состоит из оконной рамы и оконной створки с оконной фурнитурой с открыванием на уличную сторону. При этом в верхней и нижней части жестко установлены скрытолежащие ножничные петли, со стороны ручки на створку жестко установлен запирающий механизм, при этом ручка выполнена с узким цоколем, при этом створка выполнена с возможностью поворота на 90° и возможностью смещения к центру окна с образованием зазора между рамой и внешней частью створки, в раму жестко установлены ответные планки в местах расположения запирающих цапф, находящихся на запирающем механизме, при этом ответные планки выполнены из композитного материала, со стороны петли установлен скрытый прижим, при этом между профилем створки и стеклопакетом установлена дистанционная подкладка, устраняющая возможность смещения профиля створки в сторону стеклопакета, при этом установлен трос безопасности, жестко соединяющий раму и створку в верхнем углу со стороны петли. При этом применяется выравнивающая подкладка. При этом ответные планки выполнены из металла и креплением из поликарбоната. При этом применяется ручка с цоколем 30 мм и замком с дорнмассом 25 мм. При этом используется замок детской безопасности. При этом на нижней горизонтальной части рамного профиля с правого и левого края установлены поддерживающие трамплины, на которые устанавливается оконная створка.
Данное устройство обладает следующими недостатками: относительно низкая надежность срабатывания и самой конструкции, а также сложность в эксплуатации и невозможность регулирования усилия разрушения. Использованные в конструкции ответные планки не обеспечивают достаточную надежность срабатывания. Кроме того, совмещение механизма, отвечающего за сброс элемента при взрыве, в одном узле с запорной арматурой приводит к повышенному износу. При этом в вышеприведенной конструкции отсутствует возможность проверки состояния ответных планок. Также данная конструкция содержит достаточно много конструктивных элементов, что усложняет и удорожает конструкцию.
Наиболее близким к заявляемому устройству является легкосбрасываемая ограждающая строительная конструкция для взрывоопасных помещений (RU177097, опубл. 08.02.2018). Данное устройство включает опорный элемент с по меньшей мере одним отверстием, с размещенной в нем с зазором дистанционной шайбой, смещаемый элемент, прикрепленный к опорному элементу с возможностью отсоединения, и разрушаемый узел крепления, включающий крепежный элемент с головкой, проходящий через отверстие в опорном элементе и через дистанционную шайбу и имеющий максимальный боковой размер на конце меньше минимального размера отверстия, и разрушаемый элемент, выполненный в виде шайбы, размещенной между головкой крепежного элемента и опорным элементом, причем в качестве опорного элемента используют, по меньшей мере, один опорный кронштейн, жестко связанный с несущей конструкцией здания с внутренней стороны помещения, а крепежный элемент с головкой закреплен внутри смещаемого элемента с внутренней стороны помещения, при этом дистанционная шайба установлена в отверстие в опорном кронштейне с зазором. Причем крепежный элемент с головкой может быть выполнен в виде винта, а смещаемый элемент может быть выполнен в виде оконного блока, в виде сэндвич-панели, в виде кассеты, секции ограждения здания, а разрушаемый элемент может быть выполнен с прорезями, из хрупкого материала с достаточной прочностью. Данное техническое решение принято за прототип.
Прототип обладает достаточно высокой надежностью срабатывания по сравнению с вышеперечисленными аналогами, что обеспечивается за счет использования предохранительного запорного устройства, включающего разрушаемый элемент крепления, однако его недостатком является сложность его установки в оконный проём. Это обусловлено наличием кронштейна, который необходимо крепить к оконному проёму на месте установки такой конструкции.
Технической проблемой является необходимость разработки простой в установке легкосбрасываемой конструкции, лишенной вышеприведённых недостатков.
Технический результат состоит в упрощении процесса установки легкосбрасываемой конструкции в оконный проём при сохранении высокой надежности срабатывания, а также в обеспечении возможности изготовления конструкции полностью в заводских условиях.
Технический результат достигается тем, что в легкосбрасываемой конструкции, которая состоит из неподвижной коробки, эксплуатационной створки с заполнением и легкосбрасываемого элемента, соединенных между собой с помощью предохранительного запорного устройства с разрушаемым элементом, согласно полезной модели неподвижная коробка выполнена в виде Г-образного профиля, к внутренней стороне которого с помощью предохранительного запорного устройства присоединено ребро Т-образного профиля легкосбрасываемого элемента, который, в свою очередь, с одной стороны конструкции соединен с Z-образным профилем эксплуатационной створки через поворотный механизм эксплуатационной створки, а с другой стороны указанные Z-образный и Т-образный профили сопряжены через запорную фурнитуру, при этом в Z-образном профиле эксплуатационной створки закреплено заполнение.
Вышеприведенная легкосбрасываемая конструкция обладает простотой установки в оконный блок (или другой аналогичный проём), не требует сборки на объекте, т.к. пригодна для сборки на заводе изготовителе. При этом данная конструкция обладает высокой надежностью срабатывания за счет использования предохранительного запорного устройства.
На фиг. 1 представлена заявляемая легкосбрасываемая конструкция (вид горизонтального разреза), который включает неподвижную коробку из Г-образного профиля 1, к которой с помощью предохранительного запорного устройства 2 присоединен Т-образный профиль 3, входящий в легкосбрасываемый элемент. При этом Т-образный профиль 3 соединен с Z-образным профилем 4 эксплуатируемой створки, также входящим в легкосбрасываемый элемент. В свою очередь, в Z-образном профиле 4 эксплуатируемой створки закреплено заполнение 5. При этом с одной стороны Z-образный профиль 4 эксплуатируемой створки соединен с Т-образным профилем 3 с помощью поворотного механизма 6 эксплуатационной створки, а с других сторон профили соединены через запорную фурнитуру 7. Таким образом, Z-образный профиль 4 эксплуатируемой створки с заполнением 5 образуют эксплуатируемую створку. Данный вариант заявляемого устройства дополнительно схематически представлен на фиг. 2 (вид спереди).
В качестве заполнения 5 может использовано стекло, стеклопакет, сэндвич-панель и другие аналогичные по функционалу конструктивные элементы.
Для целей настоящей заявки использован термин «предохранительное запорное устройство» (позиция 2 на чертежах), характеризующий устройство, включающее опорный элемент, разрушаемый элемент и крепежный элемент. Опорный элемент представляет собой кронштейн, который с одной стороны прочно соединен с одним из профилей неподвижной коробки или эксплуатируемой створки. С другой стороны опорный элемент соединен через разрушаемый и крепежный элементы с профилем легкосбрасываемого элемента. Крепежный элемент может быть выполнен в виде винта с головкой, а разрушаемый элемент выполнен в виде шайбы, размещенной между головкой крепежного элемента и опорным элементом. Также внутри отверстия для крепежного элемента в опорном элементе может быть расположена дистанционная шайбы для нивелирования эффектов от теплового расширения при использовании профилей из разных материалов. В целом, конструкция предохранительного запорного устройства 2 соответствует устройству, описанному в патенте RU177097.
Заявляемая полезная модель работает следующим образом.
Под воздействием нагрузки от взрывной волны срабатывает предохранительное запорное устройство 2, а именно разрушаемый элемент ломается освобождая легкосбрасываемый элемент, который уходит наружу (сбрасывается) и, таким образом освобождается проём, через который, сбрасывается давление внутри помещения, что защищает здание от разрушения. Неподвижная коробка (включающая Г-образный профиль 1) остается в оконном проеме. Предохранительное запорное устройство 2 предотвращает открывание – смещение легкосбрасываемого элемента при эксплуатационных нагрузках.
Заявляемая полезная модель поясняется примером.
Был собран образец заявляемого устройства для исследования эффективности срабатывания при имитации взрывных нагрузок. При испытаниях моделировали условия, приближенные к реальным. Для этого коробка Образца была крепко зафиксирована к бетонной конструкции, а к легкосбрасываемому элементу был с помощью двух вакуумных стеклодомкратов прикреплен трос, соединенный с динамометром и силовым агрегатом. В ходе испытаний силовой агрегат тянул трос до момента отсоединения легкосбрасываемого элемента от коробки. При этом динамометр постоянно измерял и регистрировал усилие до конца эксперимента. В конце эксперимента легкосбрасываемый элемент был полностью отсоединен от коробки.
В результате изобретения разрушаемый элемент предохранительного запорного устройства сработал при усилии 0,62 кПа, что также входит в необходимые диапазоны (до 0,7 кПа).
Таким образом, при использовании заявляемой полезной модели достигается упрощение процесса установки легкосбрасываемой конструкции в оконный проём при сохранении высокой надежности срабатывания, а также обеспечение возможности серийного изготовления конструкции полностью в заводских условиях с монтажом на объекте, не отличающимся от монтажа обычных окон.