Контейнер для локализации взрыва

Контейнер для локализации взрыва

Реферат

Изобретение относится к технике защиты окружающей среды от взрывного воздействия и локализации в замкнутом объеме продуктов взрыва.

Преимущественная область его использования - проектирование и изготовление защитных устройств (контейнеров) для проведения экспериментов, реализации взрывных и потенциально взрывоопасных технологий, для предотвращения катастрофических последствий аварийных ситуаций, при которых существует вероятность взрыва с выбросом в атмосферу вредных веществ в виде аэрозолей и газообразных фракций.

Известно техническое решение на "Устройство для локализации взрыва", патент № 2094754, МКИ F 42 D 5/04 (публикация в БИ №30 от 27.10.97). В указанном устройстве, содержащем наружный металлический цилиндрический корпус с плоскими днищами, имеющими наружные ребра жесткости, амортизаторы в виде набора металлических цилиндрических оболочек, расположенных соосно с оболочкой корпуса, и пластин, расположенных параллельно днищам и разъединенных заполнителем, пластины свободно оперты на шпангоуты, закрепленные на внутренней поверхности наружного цилиндрического корпуса. Внутренняя рабочая полость устройства связана с полостью между днищем и ближайшей к нему амортизирующей пластиной каналами для обеспечения перетекания продуктов взрыва и выравнивания давлений между полостями с целью уменьшения деформаций пластин. Недостатком устройства является технологическая сложность изготовления и повышенная материалоемкость. Кроме того, при нагружении пластин усилия от них передаются через жестко закрепленные шпангоуты на локальные зоны наружного корпуса, что создает дополнительные нагрузки в этих зонах. За счет перетекания газа через проходные каналы из внутренней рабочей полости устройства в полость перед днищем там происходит достаточно быстрое возрастание давления, которое действует на днище, что вызывает необходимость увеличения жесткости днища за счет введения ребер жесткости. Также достаточно сложно рассчитать поперечное сечение проходных каналов, которое бы обеспечивало эффективную скорость перетекания продуктов взрыва для выравнивания давлений в полостях устройства. В данном устройстве существует проблема создания равнопрочного с другими его силовыми элементами герметичного ввода во внутреннюю полость. Т.е. в совокупности перечисленные факторы приводят к ограничению несущей способности и функциональных возможностей контейнера.

Наиболее близким к изобретению известным техническим решением (прототипом) является контейнер для хранения и транспортировки взрывных материалов (Патент США № 4055247, кл. F 42 В 37/02, опубл. 25.10.77). Контейнер содержит металлический цилиндрический корпус с плоскими днищами, в одном из которых выполнен герметичный ввод во внутреннюю полость, амортизаторы, выполненные в виде цилиндрических оболочек, одна из которых прикреплена к днищам, установленных коаксиально с зазором относительно корпуса и пластин, расположенных параллельно днищам, разделенных энергопоглощающим материалом. Амортизаторы предохраняют цилиндрический корпус и днища контейнера от разрушения за счет снижения уровня взрывной нагрузки при их пластическом деформировании. На цилиндрическом корпусе и цилиндрической оболочке амортизатора в контакте с ними закреплены дополнительные оболочки, перекрывающие и усиливающие наиболее нагруженную при взрыве центральную зону контейнера. Недостатком устройства является технологическая сложность изготовления, повышенная материалоемкость, малый полезный объем, ограниченный внутренней вставкой. Кроме того, не в полной мере используются свойства пластин поглощать энергию взрыва при их деформировании за счет возможности локального разрушения на начальной стадии процесса при жестком соединении пластин с цилиндрическими оболочками, приводящими к исключению пластины из роли энергопоглащающего элемента и последующему их перемещению в сторону днища, что увеличивает нагрузку на днище и снижает надежность конструкции. Следует также отметить, что пластины-амортизаторы не перекрывают всю площадь днища с горловиной, закрываемой крышкой. Поэтому остается незащищенная область горловины, где из-за этого для повышения прочности требуется увеличивать толщину стенки, а это в свою очередь увеличивает вероятность хрупкого разрушения данного элемента при небольших деформациях. Совокупность приведенных недостатков снижает прочность и надежность контейнера.

Решаемой технической задачей является разработка контейнера (устройства), способного локализовать внутри своей внутренней полости продукты аварийного или санкционированного подрыва взрывоопасного объекта, повышение его несущей способности и надежности. Кроме того, контейнер должен обеспечить загрузку в него взрывоопасных объектов, близких по диаметру к диаметру его внутреннего корпуса, при уменьшении его материалоемкости. Задача решается за счет снижения воздействия воздушной ударной волны, продуктов взрыва и осколков на герметичный наружный корпус контейнера и ослабления действия взрывной (импульсной) нагрузки до безопасного уровня на элементы внутреннего контура.

Ожидаемым результатом от реализации технического решения является повышенная удельная несущая способность взрывозащитного контейнера, надежная и безопасная для окружающей среды изоляция поражающих воздействий с возможным подрывом внутри него взрывных устройств любого вида, в том числе и находящихся в корпусе в сочетании с вредными и токсичными материалами, обеспечение транспортабельности таких контейнеров.

Указанный технический результат достигается контейнером для локализации продуктов взрыва, содержащим наружный металлический цилиндрический корпус (оболочку) с плоскими днищами, в одном из которых имеется вход во внутреннюю полость, закрываемый прочной герметичной крышкой, и внутренний, амортизирующий нагрузки контур, выполненный в виде металлической цилиндрической оболочки, установленной коаксиально с зазором относительно корпуса и крепящейся к днищам, в контакте с которой закреплена дополнительная оболочка, перекрывающая центральную зону полости, и пластин, расположенных параллельно днищам и закрепленных на внутренней оболочке.

Новым является то, что цилиндрический корпус выполнен с утолщенными торцами, к которым крепятся внутренняя цилиндрическая оболочка и днища, а пластины выполнены кольцевыми и соединены с равномерно распределенными по окружности ребрами жесткости, крепящимися к днищам и внутренней оболочке. Отверстия кольцевых пластин во внутренней полости закрыты плитами, со стороны входа в зазоре между кольцевыми пластинами установлены плоские опорные элементы, которые имеют возможность радиального перемещения и фиксации, причем плита, опирающаяся на опорные элементы, установлена с возможностью открывания и закрывания.

Утолщенные торцы корпуса служат опорой для внутренней цилиндрической оболочки и днищ, препятствуют раскрытию и разрушению оболочки в этой зоне при возможном прогибе днищ. Кольцевые пластины, соединенные с ребрами, которые крепятся к внутренней оболочке, служат опорой для плит, закрывающих отверстия в пластинах. Все эти элементы за счет пластического деформирования имеют возможность поглощать часть энергии взрыва, тем самым снижая нагрузки на днища. Создание протяженной области контакта ребер с внутренней оболочкой позволяет перераспределить нагрузку по всей этой области, соизмеримой с длиной ребер, исключить локальные изгибы оболочки, а так же увеличить жесткость связанной системы "оболочка-днище", что также уменьшает вероятность разрушения в зоне утолщенного торца. Плоские опорные элементы, установленные со стороны входа, в зазоре между кольцевыми пластинами при разведении в радиальном направлении до касания с внутренней оболочкой позволяют значительно увеличить входное отверстие в полость контейнера и тем самым помещать туда груз большего габарита. Однако в этом случае не требуется увеличивать диаметр плиты, опирающейся на опорные элементы и закрывающей отверстие в кольцевой пластине, так как диаметр отверстия при сведенных опорных элементах в крайнее к оси вращения контейнера положение снова уменьшается. Т.к. плита в открытом положении занимает часть полезного объема внутренней полости, то, не увеличивая ее размер, тем самым обеспечивается больший полезный объем полости, куда помещается груз. При этом плита и опорные элементы в закрытом положении обладают достаточной жесткостью и прочностью, чтобы при импульсном (взрывном) воздействии и последующем деформировании сохранять целостность.

На чертеже изображено предлагаемое устройство в разрезе.

Устройство выполнено следующим образом.

Наружный металлический корпус состоит из цилиндрической оболочки 1, с торцов утолщенной за счет кольцевых фланцев 7, на внутренние выступы которых опираются днища 2 и 3. Днища, фланцы и наружная оболочка крепятся между собой. На одном днище имеется вход во внутреннюю полость, закрываемый герметичной крышкой 4. Цилиндрическая оболочка 5, в контакте с которой находится другая оболочка 6, перекрывающая центральную зону, крепится к днищам. Параллельно днищам расположены кольцевые пластины 8, соединенные с ребрами 9, равномерно распределенными по окружности и крепящимися к внутренней оболочке 5 и кольцу 10. Во внутренней полости со стороны глухого днища отверстие кольцевой пластины 8 закрыто плитой 11. Со стороны входа параллельно кольцевой пластине 8 располагается другая кольцевая пластина 12 с зазором относительно первой и крепящаяся к внутренней цилиндрической оболочке при помощи сварки и косынок 13. В зазоре между пластинами установлены плоские опорные элементы 14, каждый из которых имеет возможность перемещаться по направляющим в радиальном направлении и фиксироваться в крайних положениях. К внутренней кольцевой пластине 12 на двух петлях крепится плита 15, закрывающая отверстие кольцевой пластины в положении, когда опорные элементы сдвинуты в крайнее положение к оси контейнера.

Контейнер для локализации взрыва работает следующим образом.

При взрыве объекта (груза) во внутренней полости контейнера происходит нагружение и пластическое деформирование амортизаторов: цилиндрических оболочек 5, 6, плит 11, 15 и кольцевых пластин 8, 12. Ребра 9, с которыми соединены кольцевые пластины, также, частично деформируясь, передают усилия на цилиндрическую оболочку 5 и днища 2 и 3. При этом нагрузка равномерно распределяется по оболочке в зоне контакта с ней ребер. Ребра, жестко связанные с оболочкой, а также утолщение кольцевыми фланцами торцов наружной цилиндрической оболочки препятствуют раскрытию торцев при возможном прогибе днищ.

Конструкция выполнена таким образом, что между цилиндрическими оболочками 1 и 5 наружного и внутреннего контуров имеется зазор, который должен сохраняться и после нагружения, чтобы импульсное воздействие не передавалось на наружную оболочку корпуса. В центральной зоне, где располагается взрывоопасный объект, нагрузка при взрыве больше, поэтому оболочка 5 внутреннего контура усиливается путем введения по крайней мере еще одной цилиндрической оболочки 6, находящейся в контакте с внутренним контуром контейнера. Эта оболочка одновременно выполняет так же и роль противоосколочной защиты. Даже при потере целостности оболочки 5 внутреннего контура, например, вследствие воздействия на нее осколками, образовавшимися при взрыве, наружный корпус остается герметичным и удерживает внутри контейнера продукты взрыва.

При помещении в контейнер объекта, когда крышка 4 и плита 15 открыты, опорные элементы 14, установленные со стороны входа, в зазоре между кольцевыми пластинами 8 и 12 разводятся в радиальном направлении до касания с внутренней оболочкой, что позволяет значительно увеличить входное отверстие в полость контейнера в процессе загрузки и тем самым помещать туда груз большего габарита. После помещения взрывоопасного объекта во внутреннюю полость контейнера опорные элементы сводятся в крайнее к оси вращения контейнера положение, и плита 15 закрывается, при этом она опирается на опорные элементы 14.

На предприятии с помощью проведенных расчетно-экспериментальных исследований показана возможность реализации технических решений, используемых в контейнере. Проведены эксперименты с уменьшенными модельными образцами контейнера, в которых установлено, что контейнер заявленной конструкции надежно локализует взрыв заряда с упаковкой, образующей осколки, с полуторакратным запасом по несущей способности.

Предлагаемый контейнер может быть использован для хранения и транспортирования аварийного боеприпаса или террористического объекта, содержащего наряду с ВВ радиоактивные и вредные материалы; при проведении экспериментальных работ с взрывоопасными объектами; для разборки и уничтожения боеприпасов.

Контейнер для локализации взрыва, содержащий металлический цилиндрический корпус с плоскими днищами, в одном из которых выполнен герметичный вход во внутреннюю полость, амортизаторы, выполненные в виде внутренней цилиндрической оболочки, установленной коаксиально с зазором относительно корпуса и прикрепленной к днищам, и пластин, расположенных параллельно днищам и закрепленных на внутренней оболочке, в контакте с которой закреплена дополнительная оболочка, перекрывающая центральную зону полости, отличающийся тем, что цилиндрический корпус выполнен с утолщенными торцами, пластины выполнены кольцевыми и соединены с равномерно распределенными по окружности ребрами жесткости, крепящимися к днищам и внутренней оболочке, отверстия кольцевых пластин закрыты плитами, со стороны входа в зазоре между кольцевыми пластинами установлены плоские опорные элементы с возможностью радиального перемещения и фиксации, причем плита, опирающаяся на опорные элементы, установлена с возможностью открывания и закрывания.