RU2625079C1

RU2625079C1 - Emergency situation simulator

Info

Publication number: RU2625079C1
Application number: RU2016137512A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2016-09-20
Filing date: 2016-09-20
Publication date: 2017-07-11

Abstract

FIELD: machine engineering.

SUBSTANCE: explosion initiator is installed in the model of an explosive object. The protective cover and the pallet constitute a single closed structure, formed around the model of the explosive object. The explosion-proof element is installed above the hole in the upper part of the model. In order to fix the limit position of the panel of the explosion-proof element, the stopping sheets are welded to the ends of the support rods. The elastic damping elements are located outside the support rods and are made in the form of cylindrical helical springs with a built-in damper. Each spring consists of two parts with on-coming ends. The on-coming end of the first part is located in the cavity of the second part. The gaps of segmented profile of contacting spring parts are filled by antifriction grease. The first part of the helical spring is made with coils of rectangular cross-section with rounded edges and covered with a tube of damping material. Gaps between the first part of the spring are filled with crumb of friction material by the tube.

EFFECT: increased protection effectiveness of technological equipment and human resources from emergencies.

3 dwg

Description

Изобретение относится к системам безопасности, предотвращающим развитие чрезвычайной ситуации.The invention relates to security systems that prevent the development of an emergency.

Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является устройство безопасности в чрезвычайных ситуациях по патенту РФ №120569 A62C 35/00, от 20.03.12 г. (прототип), содержащее систему элементов, установленных в зоне опасного расположения защищаемого объекта, который требуется перевести из обычного режима работы в аварийный режим в результате возникновения опасности развития чрезвычайной ситуации.The closest technical solution to the claimed object is an emergency safety device according to the patent of the Russian Federation No. 120569 A62C 35/00, dated March 20, 12 (prototype), containing a system of elements installed in the danger zone of the protected object, which must be transferred from the usual emergency operation as a result of the danger of an emergency.

Недостатком известного решения является сравнительно невысокая информативность для системы управления по принятию решения о введении аварийного режима работы системы и отсутствие возможности прогнозировать развитие чрезвычайной ситуации.A disadvantage of the known solution is the relatively low information content for the control system for deciding on the introduction of an emergency mode of operation of the system and the inability to predict the development of an emergency.

Технически достижимый результат - повышение эффективности защиты технологического оборудования и людских ресурсов от аварийных ситуаций путем возможности прогнозирования развития чрезвычайной ситуации при аварии на взрывоопасном объекте.A technically achievable result is an increase in the efficiency of protecting technological equipment and human resources from emergency situations by the ability to predict the development of an emergency in an accident at an explosive facility.

Это достигается тем, что в стенде для моделирования чрезвычайной ситуации, содержащем макет взрывоопасного объекта, установленного на стойках, с установленным в нем инициатором взрыва, защитный чехол и поддон, при этом чехол с поддоном представляют собой единую замкнутую конструкцию, образованную вокруг макета взрывоопасного объекта, размещенного в испытательном боксе, при этом макет оборудован транспортной и подвесной системами, а защитный чехол выполнен многослойным и состоящим из обращенного внутрь к макету алюминиевого слоя, а также резинового и перкалевого слоев, макет взрывоопасного объекта оснащен исследуемым на стенде объектом: взрывозащитным элементом, установленным над отверстием в верхней части макета, который состоит из бронированного металлического каркаса с бронированной металлической обшивкой и наполнителем - свинцом, а в верхней части макета, у отверстия, симметрично относительно его оси, заделаны четыре опорных стержня, телескопически вставленные в неподвижные патрубки-опоры, заделанные в панели взрывозащитного элемента, а для фиксации предельного положения панели к торцам опорных стержней приварены листы-упоры, упругодемпфирующие элементы выполнены в виде цилиндрических винтовых пружин со встроенным демпфером, каждый из которых содержит цилиндрическую винтовую пружину, состоящую из двух частей со встречно направленными концами, одна часть из которых имеет витки прямоугольного сечения, а другая часть пружины выполнена полой, при этом встречно направленный конец первой части размещен в полости второй, зазоры сегментного профиля контактирующих частей пружины заполнены антифрикционной смазкой, при этом на конце второй части пружины установлена уплотнительная манжета для предотвращения утечки смазки, а первую часть винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного сечения с закругленными кромками, охватывает трубка из демпфирующего материала, например полиуретана, а зазоры, в первой части винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала, а зазоры, в первой части винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала, выполненного из композиции, включающей следующие компоненты, при их соотношении, мас. %: смесь резольной и новолачной фенолоформальдегидных смол в соотношении 1:(0,2-1,0) в количестве 28÷34%; волокнистый минеральный наполнитель, содержащий стеклоровинг или смесь стеклоровинга и базальтового волокна в соотношении 1:(0,1-1,0) в количестве 12÷19%; графит в количестве 7÷18%; модификатор трения, содержащий технический углерод в виде смеси с каолином и диоксидом кремния, в количестве 7÷15%; баритовый концентрат в количестве 20÷35%; тальк в количестве 1,5÷3,0%.This is achieved by the fact that in an emergency modeling booth containing a model of an explosive hazardous object mounted on racks with an explosion initiator installed in it, a protective cover and a pallet, while the cover with a pallet is a single closed structure formed around a model of an explosive hazardous object, placed in a test box, while the layout is equipped with transport and suspension systems, and the protective cover is multilayer and consists of an aluminum layer facing inward to the layout, and of the rubber and percale layers, the model of an explosive object is equipped with the object studied at the stand: an explosion-proof element mounted above the hole in the upper part of the model, which consists of an armored metal frame with armored metal casing and lead filler, and in the upper part of the model, at the hole, symmetrically with respect to its axis, four support rods are fixed, telescopically inserted into fixed support pipes, embedded in the panel of the explosion-proof element, and for fixing on the position of the panel, stop plates are welded to the ends of the support rods, the elastic damping elements are made in the form of cylindrical coil springs with a built-in damper, each of which contains a cylindrical coil spring, consisting of two parts with opposite ends, one part of which has rectangular turns, and the other part of the spring is hollow, while the counter-directed end of the first part is placed in the cavity of the second, the gaps of the segment profile of the contacting parts of the spring are filled with antifreeze with lubricating grease, while at the end of the second part of the spring a sealing collar is installed to prevent lubricant leakage, and the first part of the coil spring, made with coils of rectangular cross section with rounded edges, is covered by a tube of damping material, such as polyurethane, and the gaps in the first part of the coil spring made with coils of rectangular cross section, which covers a tube of damping material, are filled with crumbs of friction material, and the gaps in the first part of the coil spring are made th windings of rectangular cross-section, which covers the tube of the damping material filled grit friction material made of a composition comprising the following components in their ratio, by weight. %: a mixture of rezol and novolac phenol-formaldehyde resins in a ratio of 1: (0.2-1.0) in an amount of 28 ÷ 34%; fibrous mineral filler containing glass roving or a mixture of glass roving and basalt fiber in a ratio of 1: (0.1-1.0) in an amount of 12 ÷ 19%; graphite in the amount of 7 ÷ 18%; a friction modifier containing carbon black in the form of a mixture with kaolin and silicon dioxide, in an amount of 7 ÷ 15%; barite concentrate in an amount of 20 ÷ 35%; talc in the amount of 1.5 ÷ 3.0%.

На фиг. 1 показана принципиальная схема стенда для моделирования чрезвычайной ситуации при аварии на взрывоопасном объекте, на фиг. 2 представлена схема взрывозащитного элемента, на фиг. 3 представлен вариант выполнения упругодемпфирующих элементов 16.In FIG. 1 shows a schematic diagram of a stand for modeling an emergency in an accident at an explosive facility, FIG. 2 is a diagram of an explosion-proof element; FIG. 3 shows an embodiment of elastically damping elements 16.

Стенд для моделирования чрезвычайной ситуации при аварии на взрывоопасном объекте содержит макет 1 взрывоопасного объекта, установленного на стойках 2, с установленным в нем инициатором 3 взрыва, защитный чехол 4 и поддон 5, при этом чехол с поддоном представляют собой единую замкнутую конструкцию, образованную вокруг макета 1 взрывоопасного объекта, размещенного в испытательном боксе 6. Кроме того, макет 1 оборудован транспортной 7 и подвесной 8 системами, а защитный чехол 4 выполнен многослойным и состоящим из обращенного внутрь к макету 1 алюминиевого слоя, затем резинового и перкалевого слоев. Подвесная система 8 состоит из комплекта скоб и растяжек, размещенных на защитном чехле, а также необходимого количества анкерных крюков (петель) в потолке, стенах и полу испытательного бокса 6. Транспортная система 7 предназначена для удаления разрушенного макета 1 после проведения испытаний из испытательного бокса 6 вместе с защитным чехлом 4.The stand for modeling an emergency in an accident at an explosive facility contains a model 1 of an explosive hazardous facility mounted on racks 2, with an explosion initiator 3 installed in it, a protective cover 4 and a pallet 5, while the cover with a pallet is a single closed structure formed around the layout 1 explosive facility located in the test box 6. In addition, the layout 1 is equipped with a transport 7 and suspension 8 systems, and the protective cover 4 is multilayer and consists of facing inward to the layout 1 a yuminievogo layer, and then the rubber perkalevogo layers. The suspension system 8 consists of a set of brackets and extensions placed on a protective cover, as well as the required number of anchor hooks (loops) in the ceiling, walls and floor of the test box 6. The transport system 7 is designed to remove the broken layout 1 after testing from the test box 6 with protective cover 4.

Макет 1 взрывоопасного объекта оснащен исследуемым на стенде объектом: взрывозащитным элементом 9 (фиг. 2), установленным над отверстием 10 в верхней части макета. Взрывозащитный элемент 9 состоит из бронированного металлического каркаса 11 с бронированной металлической обшивкой 12 и наполнителем - свинцом. В верхней части макета 1, у отверстия 10, симметрично относительно его оси, заделаны четыре опорных стержня 13, телескопически вставленные в неподвижные патрубки-опоры 14, заделанные в панели взрывозащитного элемента 9. Для фиксации предельного положения панели к торцам опорных стержней 13 приварены листы-упоры 15. Для того чтобы сдемпфировать (смягчить) ударные нагрузки при возврате панели, наполнитель выполнен в виде дисперсной системы воздух - свинец, причем свинец выполнен по форме в виде крошки, а опорные стержни 13 могут быть выполнены упругими.The model 1 of an explosive object is equipped with an object studied at the stand: an explosion-proof element 9 (Fig. 2) installed above the hole 10 in the upper part of the model. Explosion-proof element 9 consists of an armored metal frame 11 with armored metal casing 12 and a filler - lead. In the upper part of the layout 1, at the hole 10, four support rods 13, telescopically inserted into the fixed nozzle supports 14, embedded in the panels of the explosion-proof element 9, are sealed symmetrically relative to its axis. For fixing the limit position of the panel, sheets are welded to the ends of the support rods 13 - stops 15. In order to damp (soften) shock loads when the panel is returned, the filler is made in the form of a dispersed air-lead system, moreover, the lead is made in the form of crumbs, and the support rods 13 can be made elastic them.

Снаружи опорных стержней 13 расположены упругодемпфирующие элементы 16, один конец которых упирается в бронированную металлическую обшивку 12, а другой - в листы-упоры 15, расположенные в верхней части опорных стержней 13.Outside of the support rods 13 are resiliently damping elements 16, one end of which abuts against an armored metal sheathing 12, and the other into abutment sheets 15 located in the upper part of the support rods 13.

Упругодемпфирующие элементы 16 могут быть выполнены в виде цилиндрических винтовых пружин, внешняя винтовая поверхность которых покрыта вибродемпфирующей мастикой, например типа ВД-17.Elastic-damping elements 16 can be made in the form of cylindrical coil springs, the external helical surface of which is covered with vibration-damping mastic, for example, type VD-17.

Наполнитель может быть выполнен по форме в виде шарообразной крошки одного диаметра; в виде шарообразной крошки разного диаметра. Наполнитель может быть выполнен в виде крошки произвольной формы разного диаметрального (максимального по внешнему, произвольной формы, контуру крошки) размера.The filler may be made in the form of spherical chips of one diameter; in the form of spherical crumbs of different diameters. The filler can be made in the form of crumbs of arbitrary shape of different diametric (maximum external, arbitrary shape, contour of the crumb) size.

Стенд для моделирования чрезвычайной ситуации работает следующим образом.Stand for modeling emergency works as follows.

В испытательном боксе 8 устанавливают макет 1 взрывоопасного объекта. В верхней (потолочной) части макета 1 выполняют отверстие 10 (проем), которое закрывают взрывозащитным элементом 9, установленным по свободной посадке на трех упругих штырях 13, один конец каждого из которых жестко фиксируют в потолке макета 1, а на втором крепят горизонтальную перекладину в виде листов-упоров 15. После срабатывания инициатора 3 взрыва проводят анализ ситуации, и после обработки полученных экспериментальных данных формируют информационную базу данных о развитии чрезвычайной ситуации при аварии на взрывоопасном объекте, и составляют математическую модель, прогнозирующую предотвращение чрезвычайной ситуации при аварии на взрывоопасном объекте.In the test box 8 set the layout 1 of an explosive object. In the upper (ceiling) part of the layout 1, a hole 10 (aperture) is made, which is closed by an explosion-proof element 9 mounted on a loose fit on three elastic pins 13, one end of each of which is rigidly fixed in the ceiling of the layout 1, and the horizontal crossbar is fixed on the second in the form of stop sheets 15. After the initiator of the explosion 3 is triggered, an analysis of the situation is carried out, and after processing the obtained experimental data, an information database on the development of an emergency in an accident at an explosive facility ulation mathematical model predictive emergency prevention at the hazardous facility accident.

Взрывозащитный элемент 9 работает следующим образом.Explosion-proof element 9 operates as follows.

При взрыве внутри макета 1 происходит подъем панели взрывозащитного элемента 9 от воздействия ударной волны и через открытый проем 10 сбрасывается избыточное давление.When an explosion occurs inside the layout 1, the panel of the explosion-proof element 9 rises from the action of the shock wave and overpressure is released through the open opening 10.

При этом упругодемпфирующие элементы 16 сжимаются, гася энергию взрыва, а затем возвращают панель 9 в исходное состояние.In this case, the elastic damping elements 16 are compressed, extinguishing the energy of the explosion, and then return the panel 9 to its original state.

Внешняя винтовая поверхность упругодемпфирующих элементов 16 покрыта вибродемпфирующей мастикой, например типа ВД-17, которая дополнительно способствует демпфированию взрывной волны.The outer helical surface of the elastically damping elements 16 is covered with vibration damping mastic, for example, type VD-17, which additionally contributes to the damping of the blast wave.

После взрыва и спада избыточного давления, опустившись, панель перекрывает проем 10 и вредные вещества не поступают в атмосферу. Для фиксации предельного положения панели служат листы-упоры 15. Для того чтобы сдемпфировать (смягчить) ударные нагрузки при возврате панели, наполнитель металлического каркаса 11 выполнен в виде дисперсной системы воздух - свинец, причем свинец выполнен по форме в виде крошки, а опорные стержни 13 могут быть выполнены упругими.After the explosion and the drop in excess pressure, dropping down, the panel closes the opening 10 and harmful substances do not enter the atmosphere. The stop sheets 15 are used to fix the limit position of the panel. In order to damp (soften) shock loads when the panel is returned, the filler of the metal frame 11 is made in the form of an air-lead dispersed system, moreover, the lead is made in the form of crumbs, and the support rods 13 can be made elastic.

Использование предложенного технического решения позволяет осуществить предотвращение взрывоопасных объектов от разрушения и снижение поступления вредных веществ в атмосферу при аварийном взрыве.Using the proposed technical solution allows the prevention of explosive objects from destruction and the reduction of harmful substances into the atmosphere during an accidental explosion.

Возможен вариант выполнения упругодемпфирующих элементов 16 (фиг. 3) в виде цилиндрических винтовых пружин со встроенным демпфером.An embodiment of elastically damping elements 16 (Fig. 3) in the form of coil springs with a built-in damper is possible.

Цилиндрическая винтовая пружина со встроенным демпфером содержит пружину, состоящую из двух частей 19 и 20 со встречно направленными концами 22 и 21 соответствующих витков этих пружин. На опорных витках пружины выполнены опорные кольца 17 и 18 для прочной и надежной фиксации концов пружин при их работе.A cylindrical coil spring with an integrated damper comprises a spring consisting of two parts 19 and 20 with opposite ends 22 and 21 of the corresponding turns of these springs. On the supporting coils of the spring, support rings 17 and 18 are made for strong and reliable fixation of the ends of the springs during their operation.

Первая часть винтовой пружины 19 выполнена с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, а вторая часть 20 пружины выполнена полой, например круглого сечения, при этом встречно направленный конец 22 первой части пружины размещен в полости встречно направленной второй части пружины с концом 21, при этом второй ее конец, закрепленный на опорном кольце 18, загерметизирован, например при помощи резьбовой пробки (не показана).The first part of the coil spring 19 is made with coils of rectangular (or square) section with rounded edges, and the second part 20 of the spring is hollow, for example of circular cross section, while the counter-directed end 22 of the first part of the spring is placed in the cavity of the counter-directed second spring part with end 21 while its second end, mounted on the support ring 18, is sealed, for example with a threaded plug (not shown).

В полости второй части 20 пружины, выполненной полой круглого сечения, образованы с четырех сторон, относительно прямоугольного сечения первой части 19 пружины, зазоры 23 сегментного профиля в сечении, перпендикулярном оси контактирующих частей 19 и 20 пружины.In the cavity of the second spring part 20, made of a hollow circular cross section, formed on four sides, relative to the rectangular cross section of the first spring part 19, the gaps 23 of the segment profile in a section perpendicular to the axis of the contacting parts 19 and 20 of the spring.

Первую часть 19 винтовой пружины, выполненную с витками прямоугольного (или квадратного) сечения с закругленными кромками, охватывает трубка 24 из демпфирующего материала, например полиуретана. Зазоры, в первой части 19 винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка 24 из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала (не показано).The first part 19 of the coil spring, made with coils of rectangular (or square) section with rounded edges, covers the tube 24 of a damping material, such as polyurethane. The gaps in the first part 19 of a coil spring made with coils of rectangular cross section, which is covered by a tube 24 of damping material, are filled with crumbs of friction material (not shown).

Возможен вариант, когда зазоры, в первой части винтовой пружины, выполненной с витками прямоугольного сечения, которую охватывает трубка из демпфирующего материала, заполнены крошкой из фрикционного материала, выполненного из композиции, включающей следующие компоненты, при их соотношении, мас. %: смесь резольной и новолачной феноло-формальдегидных смол в соотношении 1:(0,2-1,0) в количестве 28÷34%; волокнистый минеральный наполнитель, содержащий стеклоровинг или смесь стеклоровинга и базальтового волокна в соотношении 1:(0,1-1,0) в количестве 12÷19%; графит в количестве 7÷18%; модификатор трения, содержащий технический углерод в виде смеси с каолином и диоксидом кремния, в количестве 7÷15%; баритовый концентрат в количестве 20÷35%; тальк в количестве 1,5÷3,0%.A variant is possible when the gaps in the first part of a coil spring made with coils of rectangular cross section, which are covered by a tube of damping material, are filled with crumbs of friction material made of a composition comprising the following components, with their ratio, wt. %: a mixture of resol and novolac phenol-formaldehyde resins in a ratio of 1: (0.2-1.0) in an amount of 28 ÷ 34%; fibrous mineral filler containing glass roving or a mixture of glass roving and basalt fiber in a ratio of 1: (0.1-1.0) in an amount of 12 ÷ 19%; graphite in the amount of 7 ÷ 18%; a friction modifier containing carbon black in the form of a mixture with kaolin and silicon dioxide, in an amount of 7 ÷ 15%; barite concentrate in an amount of 20 ÷ 35%; talc in the amount of 1.5 ÷ 3.0%.

Цилиндрическая винтовая пружина со встроенным демпфером работает следующим образом.A cylindrical coil spring with a built-in damper operates as follows.

Регулировка жесткости пружины осуществляется укорочением или удлинением высоты пружины. При вращении опорных колец 17 и 18 витки пружины перемещаются относительно друг друга во взаимно противоположных направлениях относительно продольной оси пружины, т.е. ввинчиваются или вывинчиваются. В первом случае (при ввинчивании) жесткость пружины увеличивается, а во втором случае (при вывинчивании) - уменьшается, что позволяет упростить регулировку жесткости пружины.The spring stiffness is adjusted by shortening or lengthening the spring height. When the support rings 17 and 18 rotate, the coil of the spring moves relative to each other in mutually opposite directions relative to the longitudinal axis of the spring, i.e. screwed in or out. In the first case (when screwing in), the stiffness of the spring increases, and in the second case (when unscrewing) it decreases, which makes it easier to adjust the stiffness of the spring.

Claims

An emergency modeling stand containing a model of an explosive hazardous object mounted on racks with an explosion initiator installed in it, a protective cover and a pallet, while the cover with a pallet is a single closed structure formed around a model of an explosive object placed in a test box, This model is equipped with transport and suspension systems, and the protective cover is multilayer and consists of an aluminum layer facing inward to the model, as well as rubber and percale layers, the model of the explosive object is equipped with the object studied at the stand: an explosion-proof element installed above the hole in the upper part of the layout, which consists of an armored metal frame with armored metal casing and lead filler, and in the upper part of the layout, at the hole, symmetrically about its axis , four support rods are fixed, telescopically inserted into the fixed support pipes, embedded in the panels of the explosion-proof element, and to fix the limit position of the panel to the end support rods are welded on the abutment sheets, characterized in that the elastic damping elements are located outside the support rods and are made in the form of cylindrical coil springs with a built-in damper, each of which contains a cylindrical coil spring, consisting of two parts with opposite ends, one part of which has coils of rectangular cross section, and the other part of the spring is hollow, while the counter-directed end of the first part is placed in the cavity of the second, the gaps of the segment profile are in contact x parts of the spring are filled with antifriction grease, while at the end of the second part of the spring a sealing collar is installed to prevent lubricant leakage, and the first part of the coil spring, made with rectangular turns with rounded edges, is covered by a tube of damping material, such as polyurethane, and the gaps in the first part of the coil spring, made with coils of rectangular cross section, which covers a tube of damping material, filled with crumbs of friction material made of mpozitsii consisting of the following components in their ratio, by weight. %: a mixture of rezol and novolac phenol-formaldehyde resins in a ratio of 1: (0.2-1.0) in an amount of 28 ÷ 34%; fibrous mineral filler containing glass roving or a mixture of glass roving and basalt fiber in a ratio of 1: (0.1-1.0) in an amount of 12 ÷ 19%; graphite in the amount of 7 ÷ 18%; a friction modifier containing carbon black in the form of a mixture with kaolin and silicon dioxide, in an amount of 7 ÷ 15%; barite concentrate in an amount of 20 ÷ 35%; talc in the amount of 1.5 ÷ 3.0%.