RU2537819C1

RU2537819C1 - Теплозащитный огнестойкий комплект

Info

Publication number: RU2537819C1
Application number: RU2013154272/12A
Authority: RU
Inventors: Григорий Юрьевич Исаев; Богдан Васильевич Боднарчук; Василий Богданович Боднарчук
Original assignee: Григорий Юрьевич Исаев; Богдан Васильевич Боднарчук; Василий Богданович Боднарчук
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2013-12-06
Publication date: 2015-01-10

Abstract

Изобретение относится к основным, вспомогательным или дополнительным средствам системы защиты, реализуемым компенсирующими мероприятиями в виде оснащения теплозащитными огнестойкими готовыми комплектами проектируемых и существующих объектов повышенной опасности (объекты технического регулирования (ОТР), опасные производственные объекты (ОПО), критически важные объекты (КВО), стратегически важные объекты (СВО)) гражданского и оборонного комплексов, для снижения их уязвимости от запредельных температурных нагрузок, которые инициируют техногенные и природно-техногенные аварии и катастрофы. Теплозащитный огнестойкий комплект для защиты объектов повышенной опасности гражданского и оборонного комплексов в готовом и полном исполнении состоит из наружного огнестойкого покрытия и внутреннего теплозащитного слоя. Огнестойкое покрытие представляет собой гомогенизированную композицию на основе органических растворителей и состоит из полимеров, неорганических пигментов, антипиренов и модифицирующих добавок. Внутренний теплозащитный слой выполнен в виде последовательно расположенных подслоев. Первый подслой выполнен из огнестойких тканей или волокон для обеспечения эластичности, например, кремнезёмной стеклоткани. Второй подслой выполнен из гомогенизированного материала на основе негорючих каменных волокон, например, каолинового волокна с добавлением неорганического связующего. Третий подслой выполнен из того же материала, что и первый подслой. Четвёртый подслой выполнен в виде теплозащитного покрытия, представляющего собой гомогенизированную композицию на основе синтетического каучука, полимеров и неорганических пигментов, в которую во взвешенном состоянии добавлены микроскопические керамические шарики. Изобретение позволяет повысить сохранность защищаемого объекта. 2 ил.

Description

Изобретение относится к основным, вспомогательным или дополнительным средствам системы защиты, реализуемым компенсирующими мероприятиями на проектируемых и существующих объектах повышенной опасности (объекты технического регулирования (ОТР), опасные производственные объекты (ОПО), критически важные объекты (КВО), стратегически важные объекты (СВО) гражданского и оборонного комплексов, для снижения их уязвимости от запредельных температурных нагрузок, которые инициируют техногенные и природно-техногенные аварии и катастрофы.

Все образцы штатной тары ящичного типа для боеприпасов и их элементов всех номенклатур изготавливаются из хвойных пород древесины и не предусматривают вообще защитных свойств от теплового поля пожара. На первых минутах теплового воздействия стенка деревянной тары разрушается. Прорвавшийся вовнутрь тары форс пламени напрямую воздействует через оболочку на элемент выстрела, например метательный заряд в гильзе, и за секунды беспрепятственно сообщает через стенки изделий минимальное количество тепловой энергии взрывчатому веществу и пороху боеприпаса для возбуждения через 10-12 минут теплового взрыва и детонации.

Из уровня техники известно огнезащитное устройство, содержащее один или более слоев огнестойкого материала из базальтовых и/или кремнеземных волокон и/или нитей, причем устройство со стороны огневого воздействия содержит тонкий пожаротушащий слой из аэрозольобразующего состава (см. патент RU 53920, кл. A62C 2/06, опубл. 10.06.2006). Недостатками известного устройства являются недолговечность и относительно невысокая устойчивость к тепловому воздействию, что не позволяет использовать его для защиты объектов повышенной опасности в условиях сценариев кинетики рисков R(t) во времени, сформированными тепловыми полями пожаров и возгораний.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в повышении сохранности защищаемого объекта, его защищенности и безопасности. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что теплозащитный огнестойкий комплект для защиты объектов повышенной опасности гражданского и оборонного комплексов содержит наружное огнестойкое покрытие, представляющее собой гомогенизированную композицию на основе органических растворителей и состоящее из полимеров, неорганических пигментов, антипиренов и модифицирующих добавок, и внутренний теплозащитный слой в виде последовательно расположенных первого подслоя, выполненного из огнестойких тканей или волокон для обеспечения эластичности, например, кремнеземной стеклоткани, второго подслоя, выполненного из гомогенизированного материала на основе негорючих каменных волокон, например каолинового волокна с добавлением неорганического связующего, третьего подслоя, выполненного из того же материала, что и первый подслой, и четвертого подслоя, выполненного в виде теплозащитного покрытия, представляющего собой гомогенизированную композицию на основе синтетического каучука, полимеров и неорганических пигментов, в которую во взвешенном состоянии добавлены микроскопические керамические шарики.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого комплекта;

На фиг.2 - динамика распределения температуры по слоям в процессе внешнего теплового воздействия.

Теплозащитный огнестойкий комплект для защиты объектов повышенной опасности гражданского и оборонного комплексов состоит из наружного огнестойкого покрытия 1, наносимого на внешнюю поверхность ПОО, например, штатной деревянной или перспективной тары для СВО, например артиллерийских боеприпасов, и внутреннего теплозащитного слоя в виде последовательно расположенных подслоев 2-4 для изготовления внутреннего модуля, устанавливаемого вовнутрь указанной тары.

Огнестойкое покрытие 1 может быть нанесено на металлические, деревянные, бетонные, кирпичные и другие твердые и эластичные защищаемые поверхности элементов независимо от их формы.

Покрытие 1 представляет собой гомогенизированную композицию на основе органических растворителей и состоит из полимеров, неорганических пигментов, антипиренов и модифицирующих функциональных добавок, улучшающих реологические и адгезионные характеристики покрытия. В качестве такого покрытия может быть использовано покрытие интумисцентного типа, например огнезащитное атмосферное «Блистер-ДМ», которое обладает бактерицидными свойствами, а его толщина составляет от 1 до 2 мм. Покрытие 1 обеспечивает 1 группу огнезащитной эффективности по металлу и 1 группу огнезащитной эффективности по дереву.

Огнестойкая эффективность покрытия 1 достигается:

- благодаря высоким теплофизическим характеристикам (во вспененном состоянии коэффициент теплопроводности по толщине не превышает 0,02426-0,0365 Вт/K·м);

- «выборочным» мгновенным «ростом» толщины слоя (коэффициент расширения не менее 40 при T от 200°C);

- благодаря высокой плотности пенококса (не менее 20 кг/м³) и высокой адгезии к поверхности (что обеспечивает надежное удержание и стойкость к разрушению от сдувания воздушными и конвективными потоками);

- наличием до 90% всей толщины сформировавшихся и распределенных полостей, заполненных газовой средой с коэффициентом теплопроводности не выше 0,0162 Вт/K·м.

Перечисленные выше свойства «Блистер-ДМ» способствуют ослаблению плотности теплового потока воздействующего на объект пламени пожара (по результатам натурных испытаний в 46 раз первые 10 минут, в 296 раз с 20 по 60 минуту). Первый 2 и третий подслои внутреннего теплозащитного слоя выполнены из огнестойких тканей, например из кремнеземной стеклоткани или волокон для обеспечения эластичности или, после их проклеивания термостойким материалом, например высокотемпературным огнеупорным фосфатным клеем марки КФФГ ТУ 2252-001-01599594-2005, - для обеспечения прочности конструкции внутреннего модуля, как, например, в готовом комплекте для удержания элементов выстрела от выпадения после деструктивных тепловых разрушений деревянного дна тары.

После деформации толщины конструкции до 50% (точка разрушения) в ходе статических испытаний образцов внутреннего теплозащитного слоя (модуля) предлагаемого комплекта, физико-механические (прочностные) свойства материала уменьшались на 21,6% от начальных значений. После 60 минутного термического воздействия разрушающим для образца зафиксировано усилие величиной в 3200 N.

Второй подслой 3 имеет толщину до 20-21 мм и выполнен из гомогенизированного материала на основе негорючих каменных волокон с кажущейся плотностью (±10%) не менее 350÷450 кг/м³ для придания жесткости конструкции модуля, например каолинового волокна с добавлением неорганического связующего (температура применения до 1300°C).

Четвертый подслой 4 выполнен в виде атмосферостойкого энергосберегающего теплозащитного покрытия «Термо-С» толщиной до 3 мм, представляющего собой гомогенизированную композицию на основе синтетического каучука, полимеров и неорганических пигментов, в которую во взвешенном состоянии добавлены микроскопические керамические шарики. Такое покрытие обладает высокими теплоизоляционными, огнезащитными, отражающими и рассеивающими свойствами с широким температурным диапазоном, а также уникальными звуко-, гидроизоляционными и антикоррозийными свойствами.

Теплоизоляционная эффективность внутреннего теплозащитного слоя достигается благодаря высоким теплоизоляционным свойствам каолинового волокна ТУ 5769-001-52841370-2000 (коэффициент теплопроводности от 0,188 до 0,23 Вт/K·м) и подслоя в виде покрытия 4 (коэффициент теплопроводности не превышает 0,046 Вт/K·м).

Проведенные лабораторные термические и натурные огневые испытания показали, что модель предлагаемого комплекта обеспечивает гарантированное сохранение СВО энергетическими материалами, например артиллерийскими боеприпасами всех свойств, соответствующих 1 категории свыше 60 минут при непрерывном воздействии пламени целлюлозного и углеводородного пожаров с плотностью теплового потока от F=25600-46000 Вт/м² до 70000-100000 Вт/м².

По результатам проверочных и сравнительных натурных огневых испытаний предлагаемый комплект совокупной толщиной 23 мм, с теплопроводностью системы 0,02426-0,17-0,029 Вт/K·м (с учетом стенки тары) для СВО, содержащих энергетические материалы, в том числе, например, пороховой состав метательного заряда артиллерийских боеприпасов с тепловой стойкостью 170°C при непрерывном воздействии разрушающей тепловой нагрузки от пламени углеводородного пожара интенсивностью не менее 46 кВт/м², обеспечивает при T₀ системы 50, 15, 0°C следующие преимущества и выгоды:

а) Сохранение признаков 1 категории объекта при переходе первого критерия по тепловой стойкости (60°C) до 0,8-3,4-4,5 часа после начала пожара; при переходе второго критерия по тепловой стойкости (140°C) - до 6,5-9,2-10,3 часа после начала пожара.

б) Запас времени до возникновения аварийных ситуаций (прогрев СВО до 170°C) составляет: 8,8-11,4-12,5 часов после начала пожара.

Было показано, что комплект обеспечивает надежную защиту объектов от тепловых полей непрерывного действия в диапазоне температур от 100°C до 1100°C, а также от температурных полей кратковременного и импульсного действия в диапазоне температур от 1500°C до 2500°C. Кроме того, предлагаемый комплект обладает следующими достоинствами: он имеет низкую стоимость производства, инертен и экологичен, прост в монтаже и демонтаже, долговечен, имеет широкий температурный диапазон эксплуатации в штатном режиме, безотказен в работе, ремонтопригоден, постоянно находится в рабочем состоянии, имеет антисептические свойства, позволяет обрабатывать поверхности любой формы, имеет низкую стоимость эксплуатации.

Claims

Теплозащитный огнестойкий комплект для защиты объектов повышенной опасности гражданского и оборонного комплексов, содержащий наружное огнестойкое покрытие, представляющее собой гомогенизированную композицию на основе органических растворителей и состоящее из полимеров, неорганических пигментов, антипиренов и модифицирующих добавок, и внутренний теплозащитный слой в виде последовательно расположенных первого подслоя, выполненного из огнестойких тканей или волокон для обеспечения эластичности, например кремнеземной стеклоткани, второго подслоя, выполненного из гомогенизированного материала на основе негорючих каменных волокон, например каолинового волокна с добавлением неорганического связующего, третьего подслоя, выполненного из того же материала, что и первый подслой, и четвертого подслоя, выполненного в виде теплозащитного покрытия, представляющего собой гомогенизированную композицию на основе синтетического каучука, полимеров и неорганических пигментов, в которую во взвешенном состоянии добавлены микроскопические керамические шарики.