устройство для транспортировки и/или хранения взрывоопасного, радиационно-опасного и токсикологически опасного груза

Формула изобретения

Устройство для транспортировки и/или хранения взрывоопасного, радиационно-опасного и токсикологически опасного груза, содержащее контейнер и амортизаторы, отличающееся тем, что крышки и стенки контейнера дополнены внешней и внутренней защитными оболочками, содержащими чередующиеся слои из металла и жаропрочной резины с отверстиями, внутренняя поверхность внутренней защитной оболочки и внешняя поверхность внешней защитной оболочки покрыты слоями вспучивающегося огнезащитного материала, между крышками, стенками контейнера и внутренней защитной оболочкой расположена полость, сообщающаяся через невозвратные клапаны с внутренней полостью контейнера, а крышка контейнера содержит редукционный клапан с фильтром для выравнивания избыточного давления внутри контейнера с давлением окружающей среды.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспортным средствам, в частности к устройствам для транспортирования и/или хранения опасных грузов, содержащих радиоактивные, взрывчатые и тому подобные вещества.

Известно устройство для транспортировки и/или хранения груза [RU заявка №2133061 С1, кл. G 21 F 5/00, 1999. Устройство для транспортирования и (или) хранения грузов], содержащее контейнер с введенной в него защитной оболочкой, выполненной в виде капсулы, соединенной с контейнером переходником, обеспечивающим сохранность груза в нормальных условиях эксплуатации и деформирующимся или разрушающимся в аварийных ситуациях, и амортизаторами, расположенными между контейнером и капсулой.

Недостатком этого устройства является возможность выхода вредных веществ, образующихся в результате взрыва (разрушения) груза в аварийных ситуациях, за пределы контейнера. Кроме того, в этом устройстве не обеспечивается защита груза при внешнем воздействии теплового поля пожара и от поражения при внешнем нерегламентированном механическом воздействии.

Известно устройство для транспортирования и/или хранения радиоактивного вещества, в частности облученных топливных элементов [GB, заявка №2081169, кл. G 21 F 5/00, 1982. Контейнер для транспортировки и (или) хранения радиоактивных веществ], состоящее из внутреннего и внешнего контейнеров, соединенных между собой элементом, которым можно легко манипулировать и который занимает минимальное пространство. Недостатком этого устройства является отсутствие защиты транспортируемого груза от ударных перегрузок высокого уровня, а также от внешних нерегламентированных термических воздействий в аварийных ситуациях.

Известно устройство для транспортирования радиоактивных материалов [РСТ, WO №81/00642, кл. G 21 F 5/00, 1981. Контейнер для транспортировки радиоактивных материалов], представляющее собой цилиндрический контейнер, на крышке и под дном которого установлены амортизаторы, состоящие из двух стенок, между которыми проложена бальза в качестве поглощающего энергию материала.

Недостатком этого устройства является низкая собственная частота колебаний контейнера с грузом в вертикальном направлении из-за малой жесткости амортизаторов. Кроме того, в этом устройстве отсутствует защита контейнера с грузом от боковых вибрационных и ударных нагрузок. При транспортировании все это может привести к возникновению недопустимых как вибрационных резонансных, так и ударных нагрузок на грузе, приводящих к его повреждению. Помимо этого, в данном устройстве не обеспечивается защита контейнера от нерегламентированного теплового и механического воздействия.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение защищенности транспортируемого груза от повреждений как в условиях нормальной эксплуатации (хранение и транспортирование груза всеми видами транспорта), так и в аварийных ситуациях при воздействии на устройство нерегламентированных механических нагрузок (ударные нагрузки при падении, воздействие пулями, осколками, кумулятивными струями) или теплового поля пожара, а также недопущение выхода в окружающую среду вредных веществ, образующихся в результате взрыва (разрушения) груза в аварийных ситуациях.

Вышеуказанная задача решается за счет того, что крышки и стенки контейнера дополнены внешней и внутренней защитными оболочками, содержащими чередующиеся слои из металла и жаропрочной резины с отверстиями, внутренняя поверхность внутренней защитной оболочки и внешняя поверхность внешней защитной оболочки покрыты слоями вспучивающегося огнезащитного материала, между крышками, стенками контейнера и внутренней защитной оболочкой расположена полость, сообщающаяся через невозвратные клапаны с внутренней полостью контейнера, а крышка контейнера содержит редукционный клапан с фильтром для выравнивания избыточного давления внутри контейнера с давлением окружающей среды. Это обеспечивает сохранность груза при нормальных условиях эксплуатации, защищает груз от поражения при внешнем воздействии и предотвращает загрязнение окружающей среды при взрыве (разрушении) груза. Геометрические параметры, жесткость, прочностные свойства собственно крышек, стенок контейнера, их защитной оболочки, размеры и расположения отверстий защитных слоев выбираются такими, чтобы их деформация обеспечивала ослабление нерегламентированных механических воздействий на груз, а в случае взрыва (разрушения) груза исключала проникновение вредных веществ за пределы контейнера; теплофизические и кинетические свойства вспучивающегося огнезащитного материала выбираются такими, чтобы ослаблялось или исключалось внешнее нерегламентированное тепловое воздействие на груз.

Новыми признаками в предлагаемом изобретении, содержащем контейнер и амортизаторы, является дополнение крышек и стенок контейнера защитной оболочкой, представляющей собой чередующиеся защитные слои из металла и жаропрочной резины, покрытой изнутри и снаружи слоем вспучивающегося огнезащитного материала, введение полости, сообщающейся с внутренней полостью контейнера и введение в крышку контейнера редукционного клапана с фильтром, обеспечивающих сохранность груза в нормальных условиях эксплуатации, защищающих груз от поражения при внешнем воздействии, предотвращающих выход вредных веществ, образующихся в результате взрыва (разрушения) груза в аварийных ситуациях, и позволяющих принудительно выводить вредные вещества за пределы контейнера с их фильтрацией.

На фиг.1 приведено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 показан вариант выполнения стенок контейнера, дополненных защитной оболочкой, покрытой изнутри и снаружи слоями вспучивающегося огнезащитного материала.

Устройство (фиг.1) состоит из контейнера 1 с крышками 2, 3, расположенных внутри него амортизаторов 4, 5 и капсулы 6 с грузом 7, соединенной с контейнером 1 переходниками 8 с помощью узлов крепления 9. Крышки 2, 3 крепятся к контейнеру 1 с помощью узлов крепления 10. Амортизаторы 4 и 5 расположены между контейнером 1 и капсулой 6. Редукционный клапан 11 встроен в крышку 2. В контейнер 1 и крышки 2, 3 встроены невозвратные клапаны 12.

На фиг.2 приведен элемент стенки контейнера 1 снаружи и внутри покрытой слоями 13, 14 вспучивающегося огнезащитного материала, представляющей собой собственно стенку 15 с многослойной защитной оболочкой снаружи и изнутри, состоящей из имеющих конусообразные отверстия 16 чередующихся слоев металла 17 и жаропрочной резины 18, а также полость 19, расположенную между внутренней защитной оболочкой и собственно стенкой 15.

В процессе эксплуатации вышеописанное устройство (фиг.1) работает следующим образом.

При нормальных условиях эксплуатации сохранность груза 7 обеспечивается соответствующей жесткостью и прочностью капсулы 6, амортизаторов 4, 5, переходников 8 и непосредственно контейнером 1 с крышками 2 и 3.

При внешних механических воздействиях (ударные нагрузки при падении, воздействие пулями, осколками, кумулятивными струями) сохранность груза 7 или ослабление воздействия на него обеспечивается демпфированием этих воздействий (изменение скорости, направления и т.д.) за счет соответствующих свойств внешнего 13 и внутреннего 14 слоев многослойной защитной оболочки контейнера 1 и его крышек 2, 3 и собственно стенки 15, а также капсулы 6, амортизаторов 4, 5, переходников 8. При этом, для упрощения технологии изготовления контейнера 1 и его крышек 2, 3, внешний 13 и внутренний 14 слои многослойной защитной оболочки выполняются одинаковыми.

В аварийных ситуациях, связанных с разрушением груза 7, вредные вещества, образующиеся в результате разрушения, при внутреннем давлении воздуха и продуктов разложения груза 7 в контейнере 1 с крышками 2 и 3, не превышающем допустимых пределов, не выходят за пределы контейнера 1 и в дальнейшем через редукционный клапан 11 в крышке 2 выводятся из внутренней полости контейнера 1 для фильтрации.

В аварийных ситуациях, связанных с взрывом груза 7, вредные вещества, образующиеся в результате взрыва, при внутреннем давлении воздуха и продуктов взрыва груза 7 в контейнере 1 с крышками 2 и 3, превышающем допустимые пределы за счет избыточного давления во фронте ударной волны, через отверстия 16 многослойной защитной оболочки контейнера 1 попадают в полость 19, из которой через невозвратные клапаны 12 инжектируются во внутреннюю полость контейнера 1 до тех пор, пока избыточное давление, воздействующее на оболочку изнутри, не достигнет допустимого.

При этом геометрические параметры, жесткостные и прочностные свойства многослойной защитной оболочки контейнера 1 и его крышек 2, 3 и собственно стенки 15 выбираются такими, чтобы они могли: во-первых, при избыточном давлении во внутренней полости контейнера 1 деформироваться, давая возможность воздуху и продуктам разложения груза 7 попадать в полость 18; во-вторых, чтобы при внешних воздействиях на сам контейнер 1, например пулями, осколками или кумулятивными струями, не происходило нарушений целостности груза 7.

В аварийных ситуациях, связанных с воздействием на контейнер 1 теплового поля пожара, слои 13, 14 вспучивающегося огнезащитного материала, выполненного на основе хлорсульфированного полиэтилена и терморасширяющегося графита, за счет своих теплофизических и кинетических характеристик увеличиваются по толщине в ~20 раз, образуя теплозащитный слой с малой теплопроводностью [4, 5] и предохраняя тем самым многослойную защитную оболочку контейнера 1, его крышки 2 и 3 от теплового разрушения, а груз 7 - от возгорания (взрыва).

Технический результат использования предлагаемого изобретения заключается в существенном снижении возможного уровня загрязнения окружающей среды при транспортных и аварийных нагрузках, приводящих транспортируемый груз к разрушению или взрыву, в результате чего отпадает необходимость его упрочнения, усложняющего конструкцию груза, а при перевозке грузов, содержащих взрывчатые вещества, одновременно существенно повышается и их защищенность от внешних нерегламентированных воздействий.