пневматическая конструкция замкнутого объема

Формула изобретения

1. ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ КОНСТРУКЦИЯ ЗАМКНУТОГО ОБЪЕМА, состоящая из двух несущих оболочек, полость между которыми разделена мембранами на герметичные секции, заполненные воздухом под давлением, отличающаяся тем, что конструкция снабжена размещенной в замкнутом объеме защитной оболочкой с мембранами, свободно прикрепленными к соответствующей несущей оболочке с образованием дополнительных герметичных секций.

2. Конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что мембраны основной и защитной оболочек имеют разрывную прочность соответствующих оболочек.

3. Конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что объем V₂ ограниченной мембраны защитной оболочкой определяется по формуле

V₂= V

где V₁ - объем ограниченный мембранами несущей конструкции;

P₁ - давление в секции несущей оболочки;

P₂ - давление в секции защитной оболочки;

R - разрывная прочность материала защитной оболочки,

а толщина материала защитной оболочки рассчитывается на давление, определяемое по формуле

P₃= (P₁V₁+P₂V₂)

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству, в частности к конструкциям пневматических сооружений.

Известна трехслойная сферическая конструкция, в которой отдельные оболочки упруго связаны между собой мембранами в нескольких местах.

Давление в полостях между оболочками является одинаковым и в случае разрыва наружной оболочки в космическом пространстве средняя (оболочка) прижимается внутренним давлением к месту разрыва и закрывает его. При разрыве наружной и средней оболочки полость сферы защищает внутренняя оболочка.

Недостатками этой конструкции являются возможность применения только в пространстве, где внешнее давление на конструкцию не оказывается, а также возможность поражения воздушной волной людей и оборудования, находящихся во внутреннем объеме конструкции, при разрыве внутренней оболочки. Поэтому данная конструкция может применяться только там, где давление в оболочках может быть не выше атмосферного, т. е. несущая способность данной конструкции минимальная.

Известна двухслойная пневматическая конструкция (прототип), включающая центральную секцию, соединенную с чередующимися трапециевидными и треугольными секциями, причем торцевые грани (мембраны) каждой секции перпендикулярны к срединной плоскости конструкции.

Недостатком этой конструкции является ее малая несущая способность и незащищенность внутреннего объема от воздействия воздушных ударных волн, образующихся при взрыве внутренней оболочки.

Целью изобретения является повышение несущей способности и надежности защиты конструкции от воздушной волны при аварийной ситуации.

Цель достигается тем, что в известной пневматической конструкции замкнутого объема, состоящей из двух несущих оболочек, полость между которыми разделена мембранами на герметические секции, заполненные воздухом под давлением, конструкция снабжена размещенной в замкнутом объеме защитной оболочкой с мембранами, свободно прикрепленными к соответствующей несущей оболочке с образованием дополнительных герметических секций, мембраны основной и защитной оболочек имеют разрывную прочность соответствующих оболочек, причем объем V₂, ограниченный мембранами секции защитной оболочки, определяется по формуле

V₂= V , где V₁ - объем, ограниченный мембранами секции несущей конструкции;

Р₁ - давление в секции несущей оболочки;

R₂ - давление в секции защитной оболочки;

R - разрывная прочность материала защитной конструкции, а толщина материала защитной оболочки рассчитывается на давление, определяемое по формуле

P₃= (P₁V₁+P₂V₂) .

Проведенный поиск по материалам патентной информации и научно-технической литературы не выявил технических решений, которые обладают такими существенными признаками, как совмещение воздухонесомых и защитных конструкций, разбиение их на герметические секции с помощью мембран, имеющих разрывную прочность соответствующих оболочек и определение объема секции защитной конструкции по формуле

V₂= V , а толщина материала защитной оболочки рассчитывается на давление, определяемое по формуле

P₃= (P₁V₁+P₂V₂) .

Следовательно, можно сделать вывод о том, что заявляемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия" по сравнению с прототипом.

На чертеже показана схема пневматической конструкции замкнутого объема. Она включает две несущие оболочки 1 (наружная), 2 (внутренняя), полость между которыми разделена мембранами 3 на герметические секции, и защитную оболочку 4 с мембранами 5, свободно прикрепленными к несущей оболочке 2 с образованием дополнительных герметических секций.

С помощью оболочек 1,2 и мембран 3 создают различные конфигурации пневматической конструкции, например сферические и цилиндрические. Защитная оболочка 4 повторяет контур несущей оболочки 2. При создании избыточного давления в секциях между несущими оболочками 1 и 2 (равного расчетному внешнему давлению на эту конструкцию) пневматическая конструкция принимает проектную форму. Давление в секциях защитной оболочки практически может быть равно атмосферному. Для создания достаточной несущей способности избыточное давление в секциях между несущими оболочками 1 и 2 может достигать нескольких атмосфер (МПа) и поэтому при разрыве внутренней несущей оболочки 2 в замкнутом объеме сооружения будет распространяться мощная воздушная волна, а несущая способность пневматической конструкции будет исчерпана. Чтобы локализовать эту волну, предотвратить ее разрушительное действие и сохранить часть несущей способности пневматической конструкции предусмотрена секция защитной оболочки 4, объем которой определяется из условия

, (1)

а толщина материала оболочки 4 рассчитывается на давление, определяемое по формуле

P₃= (P₁V₁+P₂V₂) . (2)

Пример использования пневматической конструкции замкнутого объема. Необходимо возвести подземное (котлованное) убежище цилиндрической формы, обеспечивающее защиту от воздушной ударной волны (вув) с избыточным давлением во фронте Р_ф= 1 кг/см² (0,1 МПа). Материал для конструкции выбирают, например, нейлон. Расчетным путем по известным методикам, определяем толщину нейлонового покрытия несущих оболочек, давление в секциях которой поддерживается величиной

Р₁= Р_ф + Р_aтм + h, где Р_aтм - атмосферное давление;

- удельный вес грунта обсыпки убежища;

h - высота обсыпки.

Диаметры наружной и внутренней защитных оболочек из конструктивных соображений принимают d_н и d_с соответственно. По окружности разбивают сооружение на восемь герметических секций. Давление в секциях защитной оболочки в аварийном состоянии принимают равным атмосферному, т. е. Р₂= Р_атм. Тогда объем, ограниченный мембранами секции защитной оболочки, обеспечивающий защиту внутреннего объема сооружения при разрыве несущей оболочки, определяется по формуле

V₂= V = V , где Р= R_н - разрывная прочность нейлона.

Далее определяют диаметр защитной оболочки, а ее толщина рассчитывается на основании известных методик на избыточное давление, определяемое по формуле

P= (P₁V₁+P₂V₂) .

Для цилиндрической конструкции диаметр внутренней оболочки определяется по формуле

d_вн= .

Использование предлагаемого изобретения позволит повысить несущую способность пневматической конструкции замкнутого объема и защитить внутренний объем. (56) Авторское свидетельство СССР N 131681, кл. Е 04 Н 15/20, 1984.