устройство для защиты от сейсмоударного воздействия

Формула изобретения

1. Устройство для защиты от сейсмоударного воздействия, содержащее деформируемый элемент пластического типа, отличающееся тем, что деформируемый элемент выполнен в виде рамы, образованной швеллерообразными элементами, соединенными полками наружу с образованием верхней и нижней опорных плоскостей, снабженных узлами крепления, размещенными на противоположных сторонах каждой из этих плоскостей, при этом узлы крепления содержат конусообразные элементы, например конусообразные шайбы, прилегающие к опорной плоскости и ориентированные встречно узкой частью, узлы крепления одной опорной плоскости смещены относительно узлов крепления другой на 90°.

2. Устройство для защиты от сейсмоударного воздействия по п.1, отличающееся тем, что в узлах сопряжения швеллерообразных элементов, образующих раму, выполнены вырезы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области обеспечения сейсмоударозащиты объектов различного функционального назначения и может быть использовано, в частности, для защиты оборудования напольного исполнения в условиях действия на его основание сейсмоударных нагрузок высокой интенсивности (15-20 g и более).

Одним из направлений организации защиты оборудования от сейсмоударных нагрузок высокой интенсивности является применение специальных защитных устройств, обеспечивающих снижение нагрузок до требуемого уровня сейсмоударной стойкости, которой обладает данное оборудование.

Известные амортизаторы подвесного типа, такие как применяемые в подземном пункте управления американским ракетным комплексом "Минитмен" и аналогичные в отечественной промышленности, обеспечивают защиту группы оборудования массой в несколько тонн. Однако их использование для защиты единичного оборудования неэффективно из-за высокой стоимости и сложности изготовления (1, с.81).

Известны амортизаторы опорного типа, защищающие от ударов. Но они из-за малых рабочих ходов не могут обеспечить защиту от сейсмоударных воздействий амплитудой 15-20 g и длительностью 30-50 мс (1, с.115).

Известны амортизаторы, работающие на принципе упругопластической деформации, в которых в качестве рабочего элемента используются металлические полосы или прутки. При этом они имеют ограничения по грузоподъемности, есть проблема по перемещению (рабочему ходу), что связано с потерей устойчивости защищаемого объекта, его опрокидыванием [1, с.43].

Известный пластический демпфер, обеспечивающий защиту от сейсмоударного воздействия высокой интенсивности, содержащий деформируемый элемент пластического типа, выполнен в виде штока с буртом и втулки. При этом участок деформируемого элемента-штока в зоне начального расположения деформирующего элемента-втулки выполнен утолщенным на 10-15% от номинальной толщины деформирующего элемента [1, с.123].

Недостатки известного пластического демпфера состоят в том, что он работает только в одном направлении, т.е. реагирует только на однонаправленное воздействие. Для защиты от разнонаправленного сейсмоударного воздействия требует дополнительных аналогичных развязанных между собой устройств.

Задача, решаемая настоящим изобретением, состоит в обеспечении защиты оборудования от сейсмоударного воздействия интенсивностью до 15-20 g и выше, при этом произвольного направления.

Сущность изобретения состоит в том, что в устройстве для защиты от сейсмоударного воздействия, содержащем деформируемый элемент пластического типа, согласно изобретению, деформируемый элемент выполнен в виде рамы, образованной швеллерообразными элементами, соединенными полками наружу с образованием верхней и нижней опорных плоскостей, снабженных узлами крепления, размещенными на противоположных сторонах каждой из этих опорных плоскостей, при этом узлы крепления содержат конусообразные элементы, например конусообразные шайбы, прилегающие к опорной плоскости и ориентированные встречно узкой частью, верхний элемент по отношению к нижнему, а узлы крепления одной опорной плоскости смещены относительно узлов крепления другой на 90°.

Для увеличения объема пластических областей, что обеспечивает более эффективное гашение энергии при сейсмоударном воздействии, в устройстве для защиты оборудования от сейсмоударного воздействия в узлах сопряжения швеллеобразных элементов, образующих раму, выполнены вырезы.

Если в качестве деформируемого элемента пластического типа работает только рама, а крепежные элементы обычные, например плоские шайбы, начало пластической деформации рамы будет иметь сдвиг по времени относительно начала самого сейсмического воздействия. В этом случае на защищаемое оборудование пройдет значительная часть ударного сейсмического воздействия, причем самая жесткая - его начальная стадия. Эффективность защиты при этом низкая (недостаточная).

Если рассматривать отдельно крепежные узлы с конусообразными элементами, то сами по себе они не обладают защитными свойствами от сейсмического ударного воздействия.

И только ранее неизвестное сочетание рамы из швеллерообразных элементов, соединенных полками наружу, с узлами крепления, содержащими конусообразные элементы, позволяет эффективно снижать ударное сейсмическое воздействие на закрепленное на раме защищаемое оборудование с момента его начала и снижать до безопасного уровня.

На фиг.1 приведена принципиальная схема заявляемого устройства для защиты от сейсмоударного воздействия, на фиг.2 - принципиальная схема его узла крепления.

Устройство для защиты от сейсмоударного воздействия содержит деформируемый элемент пластического типа в виде рамы, выполненной из швеллерообразных элементов, соединенных полками наружу, с образованием верхней 1 и нижней 2 рамочных опорных плоскостей, снабженных узлами крепления 3, 4 соответственно, размещенными на противоположных сторонах каждой из опорных плоскостей 1, 2. Узлы крепления 3, 4 снабжены конусообразными шайбами 5, прилегающими с двух сторон к опорной плоскости встречно зауженной частью. Узлы крепления 3 верхней опорной плоскости 1 по отношению к узлам крепления 4 нижней опорной плоскости 2 смещены на 90°. Нижняя опорная плоскость 2 закреплена на основании 6 узлами крепления 4, а защищаемое оборудование 7 крепится к верхней опорной плоскости 1 узлами крепления 3.

В узлах сопряжения швеллерообразных элементов в раме выполнены вырезы 8.

В основе работы заявляемого устройства для защиты оборудования напольного выполнения от сейсмоударного воздействия лежит принцип образования областей пластического деформирования в тонкостенной пространственной раме, приводящей к гашению энергии сейсмического удара. Оно работает следующим образом. При приложении сейсмоударного воздействия произвольного направления через основание 6 на нижнюю опорную плоскость 2, закрепленную на основании 6 узлом крепления 4, происходит смещение основания 6 и жестко соединенной с ним прилегающей части узла крепления 4, в том числе и его конусообразного элемента 5. Это приводит к пластической деформации сжатия нижней опорной плоскости 2 в области узла крепления 4 и, как следствие, к некоторому гашению энергии сейсмоудара, вызвавшего смещение основания 6. Далее воздействие, уже несколько трансформированное, передается на вертикальные стенки рамы, между опорными плоскостями 1, 2. В зоне сопряжения горизонтальных и вертикальных полок швеллерообразных элементов, образующих раму, происходит пластическая деформация в виде сдвига в горизонтальной плоскости - при горизонтальном сейсмоударном воздействии или в случае вертикального сейсмоударного воздействия - в виде изгиба. На этой стадии работы устройства происходит самое значительное гашение энергии сейсмоударного воздействия. Далее остаточная энергия сейсмоударного воздействие передается на узлы крепления 3, закрепляющие оборудование 7 на верхней опорной плоскости 1, в которых за счет присутствия конусообразных шайб 5 в узлах крепления 3 происходит дальнейшее гашение энергии сейсмоударного воздействия, аналогично тому, как это происходило на нижней опорной плоскости 2.

Подбором высоты вертикальной стенки рамы, ширины полок, толщины материала можно добиваться требуемого уровня снижения энергии сейсмоударного воздействия.

Организация вырезов 8 в узлах сопряжения элементов рамы снижает жесткость рамы, уменьшает начальный уровень энергии сейсмоударного воздействия, при котором рама вступает в пластическую деформацию, т.е. повышается эффективность защитных свойств устройства.

Отечественная промышленность не выпускает оборудование с требуемыми показателями его сейсмостойкости, которые по некоторым гостам могут достигать 20 g. Заявляемое устройство для защиты от сейсмоударного воздействия позволяет обеспечить такому оборудованию эффективную защиту от сейсмоударного воздействия высокой интенсивности, причем разнонаправленного. Изобретение готово к промышленному применению.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Ю.А.Круглов, Ю.А.Туманов. Ударовиброзащита машин, оборудования и аппаратуры. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1986. - С.83.

2. Ю.А.Круглов, Ю.А.Туманов. Ударовиброзащита машин, оборудования и аппаратуры. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1986. - С.115.

3. Ю.А.Круглов, Ю.А.Туманов. Ударовиброзащита машин, оборудования и аппаратуры. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1986. - С.43.

4. Ю.А.Круглов, Ю.А.Туманов. Ударовиброзащита машин, оборудования и аппаратуры. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1986. - С.123.