Бункер для сыпучих материалов своими руками

Развертки поверхностей бункеров

Бункером называется специальный резервуар, предназначенный для вмещения и перегрузки сыпучих материалов. Бункеры бывают разнообразной формы. Наиболее распространенные приведены на рис. 1 и 2. Форма бункеров на рис.1, а, б, в, г представляет собой сочетание из форм призмы и пирамид прямой или наклонной.

Рисунок 1

На рис.1, д изображен пирамидальный бункер. Форма бункеров на рис.2, а, б, в — образована сочетанием цилиндра и конуса — кругового (рис.2, а) и эллиптического (рис.2, б, в)

Рисунок 2

На рис.2, г — сочетанием цилиндра и сферы; на рис.2, д изображен конический бункер.

В качестве примера для построения развертки на рис. 3, а дан бункер, форма которого представляет собой прямую усеченную прямоугольную пирамиду.

Рисунок 3

Заданными величинами являются размеры отверстий a, a1 и b, b1 и высота пирамиды h.
Для хорошего опорожнения бункера необходимо, чтобы наименьший угол наклона стенки (грани) бункера к горизонту, в данном случае угол α2, был больше на 5 — 10º угла естественного откоса сыпучего материала в условиях покоя. Чтобы материал не зависал на ребрах бункера, следует определить угол наклона ребер к горизонту θ. Он должен быть несколько больше угла трения материала о стенку бункера.

Для определения величины этого угла, который, очевидно, будет всегда меньше углов α1 ;и α2, построена вспомогательная проекция бункера, на которой одно из ребер бункера — ребро EF изобразилось в натуральную величину. Угол наклона θ этого ребра к горизонтальной плоскости и будет искомым. Как видно из чертежа, этот угол может быть рассчитан и аналитически по формулам 1.

Формула 1

Обычно размеры бункера таковы, что его поверхность не может быть выполнена из одного листа, поэтому для его изготовления определяют форму и размеры каждой грани, а затем их соединяют при помощи сварки.

Боковые грани бункера представляют собой равнобочные трапеции. Их основания заданы и соответственно равны a, a1, b, b1, а их высоты h1 и h2 определяются на фронтальной и профильной проекциях. Для изготовления каркаса бункеров большой ёмкости требуется определение угла γ, например, для размалковки угловой стали, из которой выполняется каркас бункера, см.рис. 3, б.

Этот угол является линейным углом, измеряющим двугранный угол между двумя смежными гранями пирамиды. Он получится, если пересечь грани плоскостью, перпендикулярной их ребру. Его натуральная величина определена на рис. 3 следующим образом. Двугранный угол при ребре EF пересечен плоскостью, перпендикулярной к этому ребру и проходящей через произвольную точку К ребра. Тогда в сечении получится треугольник MNK, причем угол при вершине Ки будет искомым.

На вспомогательной проекции бункера этот треугольник изображен прямой (m’₁, n’₁) k’₁, а треугольник mnk является его горизонтальной проекцией. Для определения натуральной величины угла MKN = γ достаточно расположить прямую (m’₁ n’₁) k’1 параллельно горизонтальной плоскости, т.е. поставить ее в положение (m’1 n’1) k’0. Тогда угол mk₀n и будет искомым.

Угол γ может быть рассчитан аналитически по формуле: γ = γ1 + γ2, где углы γ1 и γ2, в свою очередь, определяются из зависимости:

Формула 2

На рис. 4 изображен бункер, поверхность которого представляет собой сочетание кругового цилиндра и эллиптического конуса.

Рисунок 4

Наименьший из углов наклона его образующих к горизонту, в данном случае угол α, должен быть на 5 — 10º больше угла естественного откоса сыпучего материала в состоянии покоя.

Развертка верхней цилиндрической части бункера будет представлять собой прямоугольник размерами πD х h1. Развертка нижней части бункера — усеченного эллиптического конуса с круговым основанием — может быть построена при доступной (см. рис. 4, а) или недоступной (см. рис. 4, б) вершине конуса.

Рисунок 4a

Рисунок 4б

Однако следует заметить, что ввиду больших погрешностей, которые получаются в последнем случае построения развертки, лучше пойти на уменьшение масштаба (но не менее 1:10) и выполнить, если возможно, построение развертки при доступной вершине конуса.

Натуральные длины образующих могут быть определены аналитически по формуле 1 и таблице (см. раздел «переход круга в прямоугольник»).

На рис. 5 приведен бункер корытообразной формы — параболический бункер.

Рисунок 5

Такие бункеры изготавливаются из стальных листов и применяются для кратковременного хранений сыпучих материалов при постепенном их расходовании. Выгрузка материала производится через люки, расположенные в донной части корыта. Один из таких люков изображен на рис. 5. Форма торцовой стенки имеет вид параболы, уравнение которой в функциональной зависимости х/b имеет вид:

Формула 3

Пользуясь вышеприведенным уравнением, можно построить контур торцовой стенки для раскроя материала. Для облегчения вычислительных операций ниже приводится таблица отношений y/h в зависимости от значений x/b:

x/b	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
y/h	0,014	0,056	0,126	0,208	0,312	0,432	0,563	0,704	0,851	1,000

По данным этой таблицы и построен контур стенки на рис.6

Рисунок 6

На рис.7 дан графический прием построения очертания стенки по заданным b и h.

Рисунок 7

Уравнение контура стенки может быть представлено в виде разности двух функций
(ф-ла 4). Уравнение (ф-ла 5) — уравнение параболы второго порядка, а уравнение (ф-ла 6) представляет собой уравнение кубической параболы. Вершины обеих парабол расположены в начале координат.

Для построения одной ветви параболы 2-го порядка определяют ординату её крайней точки (точка А): при x = b y’a = 3/2 h. Затем отрезки ОВ = b и ВА = 3/2 h делят на одинаковое число равных частей, например на четыре части, и нумеруют точки согласно рис. 7.

Вершину 0 соединяют с точками делений отрезка АВ, а из точек делений отрезка ОВ проводят прямые, параллельные оси OY. Пересечением одинаково занумерованных лучей определяют ряд точек параболы.

Для удобства построения правую ветвь кубической параболы располагают ниже оси ОХ, т.е. строят её по уравнению y’’ = — h/2(x/b)3. Вначале так же определяют ординату её крайней точки С при x = b; y’’ = — h/2. Затем на отрезке ВС = h/2, как на диаметре, строят полуокружность и этот отрезок делят на то же число равных частей, на которое ранее был разделен отрезок ОВ, т.е. на четыре равных части. Точки делений I, II и III переносят на полуокружность, проводя дуги из цента В. Из полученных точек I1, II1 и III1 опускают перпендикуляры на ВС и точки 1, 2, и 3 соединяют с точкой О. В пересечении этих лучей с прямыми, проведенными через точки 1, 2 и 3 отрезка ОВ параллельно оси OY, получают точки кубической параболы.

Рисунок 8

По разности (алгебраической) ординат построенных двух кривых строят искомую кривую. Вторая ветвь её строится аналогичным образом. Для построений развертки боковой поверхности бункера (рис. 8), которая будет представлять прямоугольник размером s х l, необходимо определить s, т.е. длину параболы. Она может быть определена по формуле s = kb.

Ниже приведены значения коэффициента k для наиболее употребительных отношений h/b.

h/b	2/3	3/4	7/8	1/1	6/5	4/3	3/2
k	2,4599	2,5661	2,7330	2,9144	3,2226	3,4381	3,7163

Длина кривой s может быть приблизительно построена графически, путем замены небольших её отрезков прямыми. Для уменьшения ошибки следует брать отрезки кривой, мало отличающиеся по длине от стягивающих хорд.

Итак, имея длину бункера l и определив размер s, строят развертку его боковой поверхности (рис.8). На развертке нанесено отверстие одного из разгрузочных люков, изображенного на рис. 5. Его построение ясно из чертежа.

Коэффициенты трения и угол естественного откоса некоторых сыпучих материалов

Материал	Угол естественного откоса, °	Коэффициент трения				Плотность, т/мsup>3	Объемная масса в рыхлом насыпном состоянии, т/м 3	Размер частиц, мм
		внутренний	по стали	по дереву	по резине
Гипс строительный	40	0,58 — 0,82	0,61 — 0,78	0,70 — 0,82	2,5	0,8 — 0,9	0,02
Глина порошковая	35	0,84 — 1,00	0,75 — 1,00	1,6 — 2,0	1,0 — 1,5	0,1
Известь порошковая	43	0,56 — 0,7	0,35	0,4	1,3 — 1,4	0,5 — 0,7	0,1
Известняк молотый	0,57 — 1,26	0,56 — 1,00	0,7	0,66	2,73	0,9 — 1,2	0,49
Зола сухая	40 — 45	0,84 — 1,2	0,60 — 0,85	1,0	2,5 — 3,0	0,6 — 0,8	0,04
Кремний порошковый	35 — 45	0,57 — 0,84	0,32 — 0,84	0,46 — 0,56	2,65	1,15	0,25
Минеральный порошок	2,53	0,95 — 1,2	0,05
Мел порошкообразный	45	0,81	1,8 — 2,7	0,95 — 1,2	0,3
Цемент	40 — 50	0,50 — 0,84	0,30 — 0,65	0,3 — 0,4	0,61	2,8 — 3,2	0,8 — 1,2	max 0,09
Сода кальционированная	43 — 45	0,71 — 1,02	0,3 — 0,7	0,48	0,44 — 0,68	2,53	0,55 — 0,80	max 0,04
Керамзит	35 — 40	0,25 — 1,0	0,1 — 2,0
Песок	40 — 45	0,8	0,8	0,56	2,5 — 2,9	1,5 — 1,7	0,1 — 1,0
Сухая цементно-песчаная смесь	40 — 50	0,02 — 2,5

По материалам:
«Технические развертки изделий из листового металла» Н.Н. Высоцкая 1968 г. «Машиностроение»

Источник

Как не «закопать» свои миллионы: реальный опыт строительства бункера

Строительство собственного бункера можно, без сомнения, назвать экзотикой, однако интерес данной теме возрастает всякий раз, когда общество сталкивается с ростом геополитической напряженности. Что бы ни произошло в мире: военный конфликт, народные волнения, природная или техногенная катастрофа — все это в один момент может привести к социальному коллапсу, распаду общества и падению гражданских институтов.

Учитывая актуальность тематики, периодически на нашем портале появляются «бункерные» темы. Более того, опрос «Строить или нет защитное сооружение?», проведенный в одной из таких тем, показал, что подавляющее число пользователей «за» подобное строительство.

Однако, чаще всего, дальше пространных рассуждений и споров выживальщиков-теоретиков дело не идет. Но, по счастью, на нашей с вами улице «перевернулся грузовик с пряниками» в виде горячей темы пользователя портала Shelterbuild, который, начав ремонтировать старый погреб на участке, так увлекся, что не смог вовремя остановиться.

На момент написания статьи строящийся бункер нашего героя представляет собой цилиндрическую яму под навесом, стены которой оштукатурены по сетке и гидроизолированы. В яме есть собственная скважина водоснабжения и организован вентиляционный отвод. Бетонные работы пока не проводились.

Но, прежде чем приступить к разбору конструктивных и инженерных решений, попытаемся с помощью нашего героя ответить на самый часто задаваемый вопрос: «для чего строить бункер?»

Содержание

Для чего необходим бункер-убежище?

Это, пожалуй, главный вопрос, который следует себе задать, приступая к реализации идеи. Именно от назначения вашего схрона будут зависеть объемно-планировочные решения, уровень инженерного обеспечения и, в конечном счете, стоимость постройки. Еще на стадии задумки необходимо найти ту грань, после которой потребность в безопасности превращается в паранойю и бессмысленное расходование средств, особенно это касается погони за автономностью.

Перечитав множество материалов по жизни гражданского населения в условиях кризисов различного характера, я пришел к выводу что лучшей «подушкой безопасности» являются не деньги или другие ценности, а непосредственно те товары, которые мы используем в повседневной жизни.
На первом месте в этом списке — продукты питания…

Второе — это лекарственные препараты.
Третье — это место, где можно укрыться/переждать. Чем более незаметное/неприступное оно будет — тем лучше. Если говорить на чистоту — то дом это совсем не укрытие. Практически в любой дом можно проникнуть очень легко через окно. В крайнем случае выдернуть решетку на окне с помощью троса и автомобиля и все — дом уже не крепость.

Итак все что нужно — еда, лекарства, укрытие…

Что бы убежище было защищено, в первую очередь оно должно быть скрыто и уже во вторую очередь в него должно быть сложно попасть при обнаружении. Для этого используются усиленные двери, изготавливаемые самостоятельно из металла и бетона.

Конечно кроме этого есть еще множество менее значительных нюансов, о которых я не упомянул в этом тексте. В конце концов подобное помещение в мирное время может служить чем угодно — начиная от погреба — заканчивая мастерской или хоть домашним кинотеатром. Кому что в голову придет. Можно там оборудовать спорт зал, да причинений масса! Без дела стоять точно не будет).

На стадии теоретической проработки вопроса автор темы совершенно четко и разумно расставил приоритеты: в первую очередь неприметность, во вторую – прочность и надежность. Ведь именно с понятием прочности подземного убежища связана масса заблуждений. Возьмём для примера тему Строительство личного бункера. Взгляд геотехника. Приведём лишь одну цитату:

В целом бункеры рассчитываются как тоннели и другие подземные сооружения. Особенность расчета бункеров заключается в том, что учитываются специфические нагрузки и воздействия, например – воздействие от внешнего взрыва.

Вроде все верно, но очень теоретизировано и рассчитано в большей мере на объекты гражданской обороны, но не на частную постройку. Хочется сразу уточнить: мощность какого взрыва следует закладывать при расчетах, и сколько миксеров бетона строитель должен вбухать в перекрытие? Поэтому при планировании рекомендуем сразу же определить внешние угрозы и опасности, которые не следует принимать в расчет:

• Полномасштабная война с применение оружия массового поражения. Во-первых, вероятность ядерной войны мала. Во-вторых, если ваш дом или дача находятся на достаточном удалении от объектов стратегического назначения, то никто их бомбить не будет. В-третьих, вы не сможете сделать полноценные расчеты нагрузок, поскольку у вас отсутствуют необходимые данные по поражающему эффекту. В общем, не стоит тратить время и деньги. Нет, сам бункер построить можно, но не нужно делать его в расчете на фатальное событие, лучше сосредоточиться на средствах эвакуации.
• Катастрофы техногенного характера, разрушающие экосистему региона. Нет смысла строить автономное убежище на территории, которая становится непригодной для проживания. Для понимания достаточно вспомнить аварию на ЧАЭС или на АЭС Фукусима.
• Природные катаклизмы: наводнения, землетрясения и т.д. У подобных явлений есть одно общее свойство: они начинаются внезапно и застают вас там, где вы находитесь в данный момент. Даже если вам удастся спуститься в свой бункер, вы рискуете быть погребенным навсегда.

Где на участке располагать бункер?

Вопрос не менее важный, чем определение целевого назначения. При экстренной эвакуации фактор времени играет решающую роль. И расположение убежища в дали от дома – это серьезный риск, вы просто можете не успеть им воспользоваться. Поэтому лучшая локация для размещения бункера – непосредственно под домом и вот почему:

1. Убежище скрыто от чужих глаз;
2. Расположение позволяет моментально скрыться, не выходя из дома и не попадая под обстрел;
3. Сам дом является хорошей защитой от прямого попадания боеприпасов;
4. Позволяет частично или полностью задействовать внутридомовые коммуникации, как минимум на тот период пока они работают;
5. Земляные работы можно произвести экскаватором при копке фундамента, и это не вызовет ни вопросов соседей, ни большого любопытства экскаваторщика;
6. Все дальнейшие строительные работы и работы по обустройству будут скрыты от посторонних глаз;
7. Не потребуется производить дополнительные водоотводные мероприятия и делать отдельный дренаж для бункера.

Но автор темы изначально и не помышлял о таком масштабном строительстве. Он собирался всего лишь восстановить старый погреб на участке, поэтому выбор идеального места для схрона речь не велась — имеем то, что имеем.

Во дворе дома, который мы купили несколько лет назад был погреб. Старый нерабочий уже без люка, стены выложены белым кирпичом. Пол в погребе был грунтовый, в общем крыша погреба обвалилась и, собственно, это был уже не погреб, а яма с кирпичными стенами. Я решил восстановить погреб. Тут то и началась история про бункер…

Докопав до дна погреба я решил его слегка углубить, что бы было больше места для полок. Углублял — углублял и так прошел еще полтора метра. Затем я продолжил рыть и спустя еще метр меня я понял, что больше не могу рыть, но не потому, что устал, а потому что грунтовые воды. К слову сказать они в этом году достаточно глубоко ушли — что позволило мне «зайти настолько далеко». Ну что ж, подумал я. Раз нельзя копать вглубь — будем копать в ширь… я хотел больше, уже больше чем просто погреб. Я решил для себя уж если делать, что-то, то пусть это будет большим. За два месяца я поднял на поверхность около 80 кубов грунта.

Два месяца из жизни долой… Тут на ум приходит только фраза Фореста Гампа, сказанная им в одноимённом фильме: «По какой-то причине я не мог перестать бежать».

Через 2 месяца ручной копки на участке образовалась цилиндрическая яма в земле с ровными вертикальными стенами, глубиной около 3 метров и диаметром 5.

Источник