RU2168107C1

RU2168107C1 - Quick-erected device for localization of explosion products

Info

Publication number: RU2168107C1
Application number: RU99122203/06A
Authority: RU
Inventors: Г.П. Моторикин; В.П. Жогин
Original assignee: Министерство Российской Федерации по атомной энергии
Priority date: 1999-10-22
Filing date: 1999-10-22
Publication date: 2001-05-27

Abstract

FIELD: leak- proofness of protective device after explosion. SUBSTANCE: reinforced- concrete envelope for localization of explosion products is made of prefabricated sections faces from the outside by tray-shaped panels, and from the inside by metal covers, and forms a sealing envelope-frame. A layer of damping material is positioned between the envelope-frame and the internal metal envelope. A power load sarcophagus is installed on the sealing envelope. The multistage sarcophagus is built up of prefabricated reinforced- concrete sections rigidly interconnected and concealed in a gravel or ground backfilling with canopy covering. The internal metal prefabricated envelope is made in the form of a ribbed annular dome. EFFECT: enhanced leak-proofness of the protective device after explosion, multiple use, transportability. 4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к технике защиты окружающей среды от взрывного воздействия, обеспечения безопасности и герметичного удержания в замкнутом объеме быстровозводимого устройства продуктов взрыва, содержащих высокоскоростные металлические осколки, аэрозоли и газообразные вещества. The invention relates to techniques for protecting the environment from explosive effects, ensuring safety and tight containment in a confined space of a pre-fabricated device for explosion products containing high-speed metal fragments, aerosols and gaseous substances.

Преимущественная область его применения является проектирование, изготовление новых защитных (20-40 м²) быстровозводимых устройств (сооружений), предназначенных для проведения особо опасных работ с различными взрывоопасными экологически вредными объектами.The predominant area of its application is the design, manufacture of new protective (20-40 m ² ) prefabricated devices (structures) designed for especially dangerous work with various explosive environmentally harmful objects.

В результате воздействия на экологически опасные взрывчатые объекты внешних факторов возрастает потенциальная опасность обращения с ними, что требует разработки и применения специальных методов и средств (устройств) по обеспечению безопасности и защиты окружающей среды. As a result of exposure to environmentally hazardous explosive objects of external factors, the potential danger of handling them increases, which requires the development and application of special methods and means (devices) to ensure safety and environmental protection.

Необходимость применения таких устройств может возникнуть в случаях нетранспортабельности взрывчатых экологически опасных объектов и принятием мер по безопасному обезвреживанию их на месте аварии. The need to use such devices may arise in cases of non-transportability of explosive environmentally hazardous objects and the adoption of measures for the safe disposal of them at the accident site.

Одним из основных средств, обеспечивающих это условие на всех этапах ликвидации аварии, является применение быстровозводимых локализующих устройств на месте аварии. One of the main means of ensuring this condition at all stages of the liquidation of an accident is the use of prefabricated localizing devices at the accident site.

Известно техническое решение на устройство, предназначенное для локализации продуктов взрыва (ПВ) заряда ВВ (Тюняев Ю.И., Минеев В.И., Клаповский В. Е. и др. "Прочность железобетонных защитных оболочек при внутреннем взрывном нагружении." (Атомная энергия, т. 73, вып. 4, 1992, с. 263-268) и состоящее из наружной железобетонной и внутренней металлической оболочек, зазор между которыми заполнен слоем демпфирующего материала, а именно керамзитом. A technical solution is known for a device designed to localize products of explosion (PV) explosion of explosive charge (Tyunyaev Yu.I., Mineev V.I., Klapovsky V.E. et al. "Strength of reinforced concrete protective shells under internal explosive loading." (Atomic energy, vol. 73, issue 4, 1992, pp. 263-268) and consisting of external reinforced concrete and internal metal shells, the gap between which is filled with a layer of damping material, namely expanded clay.

В данном устройстве роль силовой оболочки выполняет железобетонная оболочка. Внутренняя тонкостенная стальная оболочка формирует и удерживает слой демпфирующего материала. Демпфирующий материал, роль которого выполняет керамзит, имеет насыпную плотность более чем в два раза ниже железобетона и предназначен для снижения величины пикового давления УВ и растяжения во времени импульса, который она несет. In this device, the role of the power shell is performed by a reinforced concrete shell. An inner thin-walled steel shell forms and holds a layer of damping material. The damping material, the role of which is expanded clay, has a bulk density of more than two times lower than reinforced concrete and is designed to reduce the peak pressure of the shock wave and the extension in time of the pulse that it carries.

К основным недостаткам аналога следует отнести следующее:
1. В описанном устройстве не предприняты меры по сохранению герметичности защитного сооружения. Если внутреннюю металлическую оболочку и выполнить герметичной, она может быть разрушена вследствие значительной упругопластической деформации, из-за уплотнения керамзита и прямого воздействия осколков, вызывающих сквозные пробоины от взрыва химического взрывчатого вещества, сопровождающегося ударной волной (УВ), с газообразными продуктами взрыва (ПВ), распространяющихся от места взрыва со скоростью до 5- 8 км/с, могущей вызвать деформацию бетона, превышающую предел его прочности и привести вследствие этого к образованию в нем сквозных трещин и выходу через них ПВ в окружающую среду. Следовательно, имеется вероятность его разгерметизации.The main disadvantages of the analogue include the following:
1. In the described device, no measures have been taken to maintain the tightness of the protective structure. If the inner metal shell is sealed, it can be destroyed due to significant elastoplastic deformation, due to the compaction of expanded clay and the direct impact of fragments, causing through holes from the explosion of a chemical explosive, accompanied by a shock wave (shock wave), with gaseous products of explosion (PV) propagating from the explosion site at a speed of up to 5-8 km / s, which can cause deformation of concrete that exceeds its tensile strength and, as a result, lead to the formation of through concrete cracks and exit through them of PV into the environment. Therefore, there is a possibility of its depressurization.

2. Устройство неразборное, не транспортабельное, не может быть возведено в сжатые сроки на месте аварии, дорогостоящее и не может быть использовано многократно. 2. The device is non-separable, not transportable, cannot be erected in a short time at the scene of the accident, is expensive and cannot be used repeatedly.

Наиболее близким к изобретению техническим решением (прототипом) является "Устройство для локализации продуктов взрыва", патент N 2130563 МКИ F 17 C 1/00 (публикация в БИ N 14 от 10.05.99 г.). Closest to the invention, the technical solution (prototype) is "Device for the localization of explosion products", patent N 2130563 MKI F 17 C 1/00 (publication in BI N 14 from 05/10/99).

В указанном устройстве, содержащем наружную железобетонную оболочку и внутреннюю металлическую оболочку, зазор между которыми заполнен слоем демпфирующего материала, а между железобетонной оболочкой и демпфирующим слоем введена замкнутая герметизирующая металлическая оболочка. In the specified device containing the outer reinforced concrete shell and the inner metal shell, the gap between which is filled with a layer of damping material, and a closed sealing metal shell is introduced between the reinforced concrete shell and the damping layer.

Основным недостатком этого устройства является то, что оно не может быть возведено на месте аварии в сжатые сроки, оно неразборное, в связи с этим нетранспортабельное, и не может быть использовано многократно в разных местах. The main disadvantage of this device is that it cannot be erected at the scene of the accident in a short time, it is non-separable, therefore non-transportable, and cannot be used repeatedly in different places.

Решаемой технической задачей является разработка быстровозводимого устройства, локализующего внутри его объема продукты взрыва. Причем, наряду с сохранением конструкционной целостности после взрыва, устройство должно обладать свойствами герметичного удержания ПВ и сопутствующих взрыву газов, а также мелкодисперстных аэрозолей. The technical task to be solved is the development of a prefabricated device that localizes explosion products within its volume. Moreover, along with the preservation of structural integrity after the explosion, the device must have the properties of airtight containment of airflow and gases accompanying the explosion, as well as fine aerosols.

Ожидаемый результат - быстровозводимость устройства в любом месте страны, обеспечение герметичности защитного быстровозводимого локализующего устройства после взрыва с осколочным воздействием, а также расширение области применения, многократность использования, транспортабельность и относительная дешевизна. The expected result is the prefabrication of the device anywhere in the country, ensuring the tightness of the protective prefabricated localizing device after an explosion with shrapnel impact, as well as the expansion of the scope, repeated use, transportability and relative cheapness.

Задача решается тем, что в быстровозводимом устройстве для локализации ПВ, содержащем железобетонную оболочку, замкнутую герметизирующую металлическую оболочку, выполненную из кюветообразных панелей, герметично соединенных между собой по периметру открытых торцов, слой демпфирующего материала, внутреннюю металлическую оболочку, согласно изобретению железобетонная оболочка выполнена из сборно-разборных секций, облицованных с внешней стороны кюветообразными панелями, а с внутренней - металлическими крышками, образуя герметизирующую оболочку-каркас, слой демпфирующего материала размещен между оболочкой-каркасом и внутренней металлической оболочкой, на герметизирующую оболочку-каркас установлен силовой грузовой саркофаг. Саркофаг выполнен многоярусным и состоит из сборно-разборных железобетонных секций, жестко соединенных между собой и укрытых в гравийную или грунтовую засыпку с тентовым покрытием, а внутренняя металлическая оболочка выполнена сборно-разборной в виде ребристо-кольцевого купола. The problem is solved in that in a prefabricated device for localizing a PV containing a reinforced concrete shell, a closed sealing metal shell made of cuvette panels, tightly interconnected around the perimeter of the open ends, a layer of damping material, an inner metal shell, according to the invention, the reinforced concrete shell is made of precast - collapsible sections, lined on the outside with cuvette-shaped panels, and on the inside with metal covers, forming a sealing shell-carcass layer damping material is placed between the shell-frame and the inner metal shell, the shell in sealing-frame installed power cargo sarcophagus. The sarcophagus is multi-tiered and consists of collapsible reinforced concrete sections, rigidly interconnected and covered in a gravel or soil backfill with an awning coating, and the inner metal shell is made collapsible in the form of a rib-ring dome.

Сборно-разборные железобетонные секции и элементы металлических оболочек устройства могут быть доставлены в практически любую точку страны любым видом транспорта и собраны на месте взрывоопасного объекта для его локализации. Collapsible reinforced concrete sections and elements of metal shells of the device can be delivered to almost anywhere in the country by any means of transport and assembled at the site of an explosive facility for its localization.

Размещение замкнутой герметизирующей оболочки-каркаса после демпфирующего слоя исключает пробивание ее осколками, а нагружение ее силовым грузовым саркофагом обеспечивает плотное прилегание оболочки каркаса к железобетонным секциям наружной железобетонной оболочки, что позволяет избежать локальных повреждений после прохождения ударной волны (УВ), а в совокупности с грунтовой или гравийной засыпкой дополнительно уменьшает разрушающее воздействие импульса УВ и повышает конструкционную прочность устройства. Placing a closed sealing shell-frame after the damping layer eliminates its penetration by fragments, and loading it with a power cargo sarcophagus ensures a snug fit of the shell to the reinforced concrete sections of the outer reinforced concrete shell, which avoids local damage after the passage of the shock wave (HC), and together with the ground or gravel backfill additionally reduces the destructive effect of the HC pulse and increases the structural strength of the device.

Сущность изобретения показана на чертеже. The invention is shown in the drawing.

Быстровозводимое устройство для локализации ПВ содержит железобетонную оболочку 1 и внутреннюю металлическую оболочку 2, зазор между которыми заполнен слоем демпфирующего материала 3. Железобетонная оболочка 1 выполнена сборно-разборной из железобетонных секций, облицованных сплошными металлическими каркасами 4, герметично соединенными между собой (со стороны демпфирующего слоя 3) смыкающимися плоскостями, вместе образующих замкнутую металлическую герметизирующую оболочку-каркас 4 наружной железобетонной оболочки 1. The quick-assembly device for localizing the PV contains a reinforced concrete shell 1 and an inner metal shell 2, the gap between which is filled with a layer of damping material 3. The reinforced concrete shell 1 is made of collapsible reinforced concrete sections lined with solid metal frames 4 sealed to each other (from the side of the damping layer 3) closing planes, together forming a closed metal sealing shell-frame 4 of the outer reinforced concrete shell 1.

На железобетонную оболочку 1 в металлической герметизирующей оболочке-каркасе 4 установлен (в зависимости от мощности локализуемого ВВ) многоярусный силовой грузовой сборно-разборный саркофаг 5 из полукольцевых железобетонных секций, жестко соединенных между собой, укрытых в гравийную или грунтовую засыпку и тентовое покрытие (на чертеже не показано). Основное направление воздействия взрыва 6 на чертеже указано стрелкой. On the reinforced concrete shell 1 in the metal sealing shell-frame 4 there is installed (depending on the power of the localized explosive) a multi-tier power cargo collapsible sarcophagus 5 made of semi-ring reinforced concrete sections rigidly interconnected, covered in gravel or soil backfill and an awning cover ( not shown). The main direction of the impact of the explosion 6 in the drawing is indicated by an arrow.

Слой демпфирующего материала уменьшает амплитуду импульса давления УВ на силовую железобетонную оболочку в герметизирующей металлической оболочке-каркасе, растягивая импульс во времени. Данный слой и частично внутренняя металлическая оболочка поглощают энергию ПВ, осколков, кумулятивных струй и снижают локальные интенсивные нагрузки на указанные оболочки. При этом демпфирующий слой и внутренняя металлическая оболочка частично или полностью разрушаются. Внутренняя металлическая оболочка способствует также снижению температуры ПВ и горячих газов после взрыва, которая не превышает 80^oC (через 10 секунд после взрыва).The layer of damping material reduces the amplitude of the pressure pulse of the shock wave on the power reinforced concrete shell in a sealing metal shell-frame, stretching the pulse in time. This layer and partially the inner metal shell absorb the energy of PV, fragments, cumulative jets and reduce local intense loads on these shells. In this case, the damping layer and the inner metal shell are partially or completely destroyed. The inner metal shell also contributes to a decrease in the temperature of the PV and hot gases after the explosion, which does not exceed 80 ^o C (10 seconds after the explosion).

Экспериментально установлена толщина демпфирующего слоя из керамзита, улавливающего металлические и другие осколки массой до 12 г, имеющие скорости от 1 до 4,5 км/с, которые являются наиболее опасными из металлических осколков, образовавшихся при аварийном взрыве различных боеприпасов. The thickness of the damping layer of expanded clay trapping metal and other fragments weighing up to 12 g, having speeds from 1 to 4.5 km / s, which are the most dangerous of the metal fragments formed during the accidental explosion of various ammunition, was experimentally established.

Замкнутая герметизирующая оболочка-каркас прилегает к железобетонным секциям наружной железобетонной оболочки и работает с ней совместно. Эта тонкостенная оболочка толщиной 4-6 мм за счет складчатой формы при действии динамических нагрузок допускает большие упругопластические деформации без разрушения. Значительное уменьшение локальных деформаций герметизирующей оболочки-каркаса обеспечивается плотным прижатием ее к стенкам силовой железобетонной оболочки. При такой конструкции исключается образование протяженных магистральных трещин в металлической герметизирующей оболочке-каркасе. A closed sealing shell-frame is adjacent to the reinforced concrete sections of the outer reinforced concrete shell and works with it. This thin-walled shell with a thickness of 4-6 mm due to the folded shape under the action of dynamic loads allows large elastoplastic deformation without fracture. A significant reduction in local deformations of the sealing shell-frame is provided by tightly pressing it to the walls of the power reinforced concrete shell. With this design, the formation of extended main cracks in the metal sealing shell-frame is excluded.

Железобетонная и металлическая герметизирующая оболочка-каркас воспринимают импульсные (динамические) и статические (квазистатические) давления от взрыва, передаваемые через демпфирующий слой. За счет смещения (колебания) стенки устройства металлическая оболочка-каркас испытывает упругопластическую деформацию, сохраняя при этом герметичность. Reinforced concrete and metal sealing shell-frame perceive pulsed (dynamic) and static (quasistatic) pressure from the explosion, transmitted through the damping layer. Due to the displacement (oscillation) of the device wall, the metal shell-frame experiences elastoplastic deformation, while maintaining tightness.

Железобетонная оболочка, обеспечивая конструкционную целостность всего устройства, может быть повреждена. Однако, металлическая герметизирующая оболочка-каркас препятствует проникновению ПВ, газов и мелкодисперстных аэрозолей в атмосферу. The reinforced concrete shell, ensuring the structural integrity of the entire device, may be damaged. However, the metal sealing shell-frame prevents the penetration of PV, gases and fine aerosols into the atmosphere.

Расчеты по оценке прочности устройства при различных массах подрываемого ВВ, а также статических параметров герметизирующей оболочки-каркаса показали, что:
устройство снижает уровень деформирования железобетона в среднем на 35-40% при сохранении его несущей способности;
устройство локализует взрыв вплоть до максимальной энергии, при которой сохраняется целостность силовой оболочки из железобетонных секций вместе с герметизирующей оболочкой-каркасом, и предотвращает выброс ПВ в окружающую среду.Calculations to assess the strength of the device for different masses of blasting explosives, as well as the static parameters of the sealing shell-frame showed that:
the device reduces the level of deformation of reinforced concrete by an average of 35-40% while maintaining its bearing capacity;
the device localizes the explosion up to the maximum energy at which the integrity of the power shell from the reinforced concrete sections is maintained together with the sealing shell-frame, and prevents the release of PV into the environment.

Таким образом, предлагаемое изобретение на быстровозводимое устройство для локализации продуктов взрыва:
1. Расширяет область применения защитных сооружений из железобетона (потребность в которых в современной обстановке может возникнуть в любое время в любом возможном месте страны) и позволяет проводить в них особо опасные, особого риска работы, не исключающие аварийных взрывов.Thus, the present invention on a prefabricated device for the localization of explosion products:
1. Expands the scope of protective structures made of reinforced concrete (the need for which in a modern environment can arise at any time in any possible place in the country) and allows them to carry out especially dangerous, especially risky work, not excluding accidental explosions.

2. Устройство относительно дешевое, не требует специальных материалов. Его можно доставить отдельными секциями (блоками) практически в любое место страны для обезвреживания на месте аварии различных взрывоопасных объектов. 2. The device is relatively cheap, does not require special materials. It can be delivered in separate sections (blocks) to almost anywhere in the country for the disposal of various explosive objects at the scene of an accident.

3. Устройство различных модификаций и типоразмеров может быть также применено в интересах создания контейнеров, складов, специальных вагонов или транспортных емкостей с силовой стенкой из железобетона для локализации ПВ и сопутствующих взрыву веществ. 3. The device of various modifications and sizes can also be used in the interests of creating containers, warehouses, special wagons or transport tanks with a reinforced concrete wall for localization of explosives and related explosives.

4. Обеспечивает полную локализацию во внутреннем объеме сооружения ПВ, газообразных веществ и аэрозолей, сохраняя герметичность в условиях взрыва, сопровождаемого высокоскоростными металлическими осколками и кумулятивными струями. 4. Provides full localization in the internal volume of the construction of PV, gaseous substances and aerosols, while maintaining tightness in the conditions of an explosion, accompanied by high-speed metal fragments and cumulative jets.

5. Устройство позволяет решить вопросы важнейшего направления по разработке и применению специальных методов и средств по обеспечению безопасности обращения с взрывоопасными объектами. 5. The device allows you to solve the most important issues in the development and application of special methods and tools to ensure the safety of handling explosive objects.

Claims

1. Prefabricated device for the localization of explosion products, containing a reinforced concrete shell, a closed sealing metal shell made of cuvette panels, tightly interconnected around the perimeter of the open ends, a layer of damping material, an inner metal shell, characterized in that the reinforced concrete shell is made of precast collapsible sections, lined on the outside with cuvette-shaped panels, and on the inside with metal covers, forming a sealing shell -crack, a layer of damping material is placed between the shell-frame and the inner metal shell, a power cargo sarcophagus is installed on the sealing shell-frame.

2. The device according to claim 1, characterized in that the sarcophagus is multi-tiered.

3. The device according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the sarcophagus consists of collapsible reinforced concrete sections, rigidly interconnected and covered in gravel or soil backfill with awning.

4. The device according to claims 1 to 3, characterized in that the inner metal shell is made of collapsible in the form of a rib-ring dome.