Защитные конструкции при дефлаграционном взрыве внутри зданий Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 699.81: 614.841

О. С. Кочетов,

д.т.н., профессор, Московский государственный университет приборостроения и информатики

ЗАЩИТНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ПРИ ДЕФЛАГРАЦИОННОМ ВЗРЫВЕ ВНУТРИ ЗДАНИЙ

Аннотация

В работе рассмотрены физические аспекты развития взрывной аварии внутри зданий и помещений, которые характеризуются не детонационным, а дефлаграционным типом взрывного превращения, что накладывает определенные особенности на конструкции для защиты от аварийных взрывов.

Ключевые слова

Взрывная авария, дефлаграционный тип взрывного превращения, конструкции для защиты от

аварийных взрывов.

Для снижения избыточного давления до безопасного уровня в помещениях используют предохранительные конструкции (ПК): остекленные оконные проемы или легкосбрасываемые конструкции (ЛСК)[9,с.17]. При подходе пламени к сбросному проему происходит резкое изменение плотности истекающих газов, что приводит к появлению во временной зависимости давления первого максимума (рис.1).

О 80 160

Рисунок 1 - Типичная осциллограмма избыточного давления при дефлаграционном взрыве в

кубическом объеме.

Второй пик давления соответствует максимальной площади фронта пламени при установившемся процессе истечения через сбросные проемы продуктов сгорания[1,с.85;2,с.105;3,с.42;4,с.44;5,с.67;6,с.89].

Для большинства газо-воздушных смесей (ГВС) максимальное давление взрыва в замкнутом объеме ртах составляет 0,7^1,0 МПа, т. е. в 6^9 раз превышает атмосферное давление, создает нагрузку, существенно превышающую несущую способность конструкций (стен, перекрытий) промышленных зданий. Для уменьшения давления в помещении в процессе горения, необходимо обеспечить отвод энергии за пределы помещения, например через проемы здания, для чего устраивают различного вида защитные предохранительные конструкции (ПК).

а)

б)

Рисунок 2 - Смещающиеся предохранительные конструкции: при установке в горизонтальном (а) и вертикальном (б) ограждениях: 1- ограждение здания, 2- проем в

ограждении, 3- ПК. а) б)

Рисунок 3 - Неразрушающиеся, вращающиеся предохранительные конструкции: - с вертикальным (а), и горизонтальным (б) шарнирами: 1- ограждение здания, 2- проем в ограждении, 3-

ПК, 4- шарнир

Различают два основных класса ПК: разрушающиеся и неразрушающиеся (рис.2, рис.3). К классу разрушающихся ПК (рис.4, рис.5) относят легкосбрасываемые стеновые панели, которые крепятся к каркасу здания таким образом, чтобы при сравнительно небольшом избыточном давлении, возникающем в помещении при взрывном горении ГВС, обеспечивалось разрушение креплений и отделение панелей от каркаса здания. К неразрушающимся ПК относят такие конструкции, вскрытие которых происходит в результате срабатывания специальных крепежных устройств. Исходя из роли массы в закономерностях вскрытия, ПК условно разделены на инерционные, когда масса влияет на процесс их вскрытия, и безинерционные, когда таким влиянием можно пренебречь. На закономерности вскрытия инерционных ПК, существенно влияет их положение в ограждающих конструкциях зданий по отношению к пространственной системы координат, в связи с этим следует различать вертикальные, наклонные и горизонтальные ПК.

Один из вариантов предохранительной разрушающейся конструкции ограждения представлен на рис.4, и предназначенной для безфонарных зданий. ПК выполнена в виде организованно разрушающейся конструкции (ОРК), в которой отсутствуют оконные проемы, и состоит из железобетонных панелей 8 размером 6000x1800 мм[8,с.15;10,с.11;11,с.32;12,с.24].

Панель, в свою очередь, состоит из разрушающейся и неразрушающейся частей. Неразрушающаяся часть выполнена в виде несущих ребер толщиной порядка 200x150 мм, размещенных

по контуру ОРК. Разрушающаяся часть выполнена в виде двух коаксиально расположенных ниш (углублений в стене здания), одна из которых, внешняя образована плоскостями 1, 2, 3, 4 правильной четырехугольной усеченной пирамидой с прямоугольным основанием, а другая - внутренняя представляет собой две наклонные поверхности 5 и 6, соединенные ребром 7, с образованием паза, при этом толщина стены от ребра 7 до внешней поверхности ограждения 8 здания должна быть не менее 5 = 20 мм. За счет этих пазов в стене здания, при воздействии ударной, взрывной нагрузки этот участок стены может быть разделен на отдельные части. Соединение разрушающихся частей панели в пазах производится арматурой с таким расчетом, чтобы плиты не деформировались при перевозке, монтаже и

ветровой нагрузке.

Рисунок 4 - Схема предохранительной Рисунок 5 - Схема взрывозащитной плиты

разрушающейся конструкции ограждения зданий. взрывоопасного объекта

Взрывозащитная плита [7,с.27] является разновидностью неразрушающейся конструкции и 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.

На ПЭВМ в компьютерной среде «Excel» была составлена программа расчета оптимальных параметров предлагаемых конструкций взрывозащитных устройств и установлены зависимости (рис.6) для определения диаметра сбросного отверстия взрывного клапана для защиты цилиндрического сосуда диаметром D =1,8 м и высотой Н = 4 м от взрыва паров ацетона, а также выявлена закономерность изменения диаметра сбросного отверстия от скорости распространения пламени. При анализе полученных результатов были выявлены следующие закономерности: зависимость диаметра сбросного отверстия от диаметра защищаемого сосуда определяется как линейная и характеризуется следующей, полученной в результате аппроксимации формулой:

d = 0,2313D-0,0009.

Изменение диаметра сбросного отверстия от скорости распространения пламени

у = 0,636х0 5017

Скорость пламени,м/с

Рисунок 6 - Зависимость изменения диаметра сбросного отверстия взрывного клапана от скорости распространения пламени паров ацетона в цилиндрическом сосуде диаметром Б =1,8 м и высотой Н = 4 м. Зависимость изменения диаметра сбросного отверстия от скорости распространения пламени характеризуется следующей, полученной в результате аппроксимации степенной зависимостью : d =

0,636u0'5017

Список использованной литературы:

1.Казеннов В.В. Динамические процессы дефлаграционного горения во взрывоопасных зданиях и помещениях. МГСУ,1997 г.

2. Комаров А.А. Прогнозирование нагрузок от аварийных дефлаграционных взрывов и оценка их воздействия на здания и сооружения. МГСУ, 2001 г.

3. Кочетов О С. Методика расчета требуемой площади сбросного отверстия взрывозащитного устройства. Журнал «Пожаровзрывобезопасность», № 6, 2009, стр.41-47.

4. Кочетов ОС. Расчет взрывозащитных устройств. Журнал «Безопасность труда в промышленности», № 4, 2010, стр.43-49.

5. Баранов Е.Ф., Кочетов О.С.Расчет взрывозащитных устройств для объектов водного транспорта /Речной транспорт (XXI век).№ 3.2010 С.66-71.

6.Кочетов ОС. Расчет конструкций взрывозащитных устройств. Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" (http://ipb.mos.ru/ttb). Выпуск № 3 (49), 2013 г.

7.Кочетов О.С.,Стареева М.О. Противовзрывная панель// Патент РФ на изобретение №2458212.Опубликовано 10.08.2012.Бюллетень изобретений№ 22.

8. Сошенко М.В., Шмырев В.И., Стареева М.О., Кочетов О.С.Устройство для защиты зданий и сооружений с помощью разрушающихся элементов конструкций // Патент РФ на изобретение № 2458213. Опубликовано 10.08.2012. Бюллетень изобретений № 22.

9. Кочетов О.С.,Стареева М.О. Способ подбора размера отверстия для легкосбрасываемого элемента конструкции и его массы, предназначенного для защиты зданий и сооружений от взрывов// Патент РФ на изобретение № 2459050. Опубликовано 20.08.2012. Бюллетень изобретений № 23.

10. Кочетов О.С.,Акатьев В.И., Сошенко М.В., Шмырев В.И., Тюрин М.П.,Стареева М.О. Предохранительная разрушающаяся конструкция ограждения зданий// Патент РФ на изобретение № 2459912. Опубликовано 27.08.2012. Бюллетень изобретений № 24.

11. Сошенко М.В., Шмырев В.И., Стареева М.О., Кочетов О.С.Способ взрывозащиты производственных зданий // Патент РФ на изобретение № 2471936. Опубликовано 10.01.2013. Бюллетень изобретений № 1.

12. Кочетов О.С.,Стареева М.О., Стареева М.М. Взрывозащитный клапан для технологического оборудования // Патент РФ на изобретение № 2495313. Опубликовано 10.10.2013. Бюллетень изобретений № 28.

© О.С.Кочетов, 2015

УДК: 66.011

О.С. Кочетов,

д.т.н., профессор, Московский государственный университет приборостроения и информатики

РАСЧЕТ ШУМА ОТ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМ

Аннотация

В работе представлена методика расчета аэродинамического шума разветвленной сети воздуховодов вентиляционных систем с применением камерных глушителей шума.

Ключевые слова

Производственная среда, аэродинамический шум, сеть воздуховодов, вентиляционные системы,

камерный глушитель шума.

~ с ~