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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Verpacken und Versenden von Komponenten
mit hoch explosiven Inhalt und betrifft insbesondere ein System und
ein Verfahren zur Herstellung und Verwendung eines Verpackungssystems
für das
Versenden hoch explosiver Komponenten.
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Hintergrund
der Erfindung
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Das
Versenden von Explosivstoffen ist durch diverse gesetzliche Vorgaben
insbesondere im Hinblick auf Sicherheitsgründe genau geregelt. Die Bestimmungen
schreiben diverse Grade an Einschränkungen in Abhängigkeit
von der Art des Explosivstoffes, dem Gewicht der einzelnen Komponenten,
dem Gesamtgewicht einer einzelnen Verpackung, der relativen Positionierung
mehrerer explosiver Komponenten in einer einzelnen Verpackung, der
Art der Verpackungsmaterialien und anderen Faktoren vor.
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Kommerzielle
und private Träger
sind beim Verpacken und bei der Versendung von Explosivstoffen beteiligt
und regeln das Verpacken und Senden. Um Explosivstoffe oder Komponenten
mit Explosivstoffen zu versenden, benötigen kommerzielle und private
Transporteure typischerweise eine UN-Transportklassifizierung, die
anzeigt, dass das Verpackungsverfahren für die Explosivstoffe in sicherer Weise
für Straßentransporte
und private oder kommerzielle Lufttransportmittel zulässig ist.
Typischerweise werden Prüfungen
ausgeführt,
um die Transportklassifizierung eines explosiven Artikels zu bestimmen
und insbesondere die Fähigkeit
des Artikels und seiner Verpackung, eine Massendetonation des Explosivstoffes
zu verhindern oder mehrere Detonationen oder eine Massendetonation
aufzufangen. Je wahrscheinlicher ein Artikel zur Explosion ähnlicher Artikel
führen
kann, desto restriktiver und teuerer ist die Versendung. Inhalte
mit relativ höherer
Explosivkraft und mit entsprechenden explosiven Komponenten besitzen
eine größere Tendenz
für eine
Massenexplosion.
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Überblick über die Erfindung
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Die
hierin offenbarten Ausführungsformen stellen
eine Vorrichtung zum Verpacken und Versenden bzw. Transportieren
von Mengen an explosivem Material bereit, die wesentlich größer sind
als Mengen, die bekanntermaßen
in Übereinstimmung
mit Regulierungen und Testerfordernissen versendet werden können. Diese
Ausführungsformen
ermöglichen
ein Versenden von Sprengladungen mit 39g oder mehr an Explosivstoffen
in einer einzelnen Verpackung, wobei anwendbare Regulierungen hinsichtlich
der Massendetonation, der Fragmentierung und der Brandsicherheit
erfüllt
werden.
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung umfasst eine Rohr- bzw. Röhren- oder Hülsenanordnung
mit einem Innenraum zum Aufnehmen eines explosiven Elements, wobei
zwei offene Enden vorgesehen sind. Ein oder mehrere energieabsorbierende
Elemente oder Kissen sind in der Nähe jedes offenen Endes angeordnet.
Die energieabsorbierenden Elemente enthalten eine kollabierbare
dreidimensionale hohle Struktur, die über die offenen Enden hinweg
angeordnet ist.
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In
einer Ausführungsform
umfasst das energieabsorbierende Element eine Teilröhre mit
einer konvexen Seite in der Nähe
der offenen Enden der Röhrenanordnung
und umfasst eine konkave Seite in der Nähe einer Innenwand eines Transportbehälters. In
einer weiteren Ausführungsform
umfasst das energieabsorbierende Element eine Endabdeckung, die zwischen
der konkaven Seite der Teilröhre
und der Innenwand eines Transportbehälters angeordnet ist.
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In
einer Ausführungsform
ist eine Unterteilungsanordnung mit mehreren Paneelen, die in einer verzahnten
Matrix zur Definition mehrerer Abteile innerhalb der Matrix angeordnet
sind, innerhalb des Frachtbehälters
positioniert. Eine Röhrenanordnung mit
einem explosiven Element kann in einigen der Abteile, die durch
die Unterteilungsanordnung definiert sind, transportiert werden.
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In
einer Ausführungsform
zum Versenden perforierender Sprengladungen umfasst die Röhrenanordnung
ein dickwandiges Röhrenelement
mit relativ geringer Dichte mit einem Innenraum zum Halten eines
oder mehrerer Paare an Sprengladungen. Die paarweise angeordneten
Sprengladungen können
in ihren konkaven strahlerzeugenden Öffnungen nah zueinander angeordnet
und von einer Ladungsunterteilung getrennt angeordnet sein. Endabdeckungen
können
in den offenen Enden der Röhrenanordnung
angeordnet sein.
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In
einer Ausführungsform
zum Transportieren kreisförmiger
Sprengladungen, d. h. von Röhrenschneidern,
kann die Röhrenanordnung
ein erstes dickwandiges Röhrenelement
mit relativ geringer Dichte mit einem Innenraum zum Halten eines
zusammengefügten
Hülsen-
oder Rohrschneiders, und ein zweites Röhrenelement, beispielsweise
ein Metallelement mit quadratischen Querschnitt, mit einem Innenraum
zum Aufnehmen des ersten Röhrenelements
aufweisen. Alternativ kann das zweite Röhrenelement einen Abschnitt
in einer Unterteilungsanordnung bilden. In dieser Ausführungsform
können
die energieabsorbierenden Elemente eine Metallröhre mit einer gewissen Länge, beispielsweise
mit einem quadratischen Querschnitt, aufweisen, das in dem zweiten
Röhrenelement
in der Nähe
jedes Endes des Röhrenelements
angeordnet ist. Ein poröses
Fragmentauffangelement, beispielsweise ein Schaumgummi, kann zwischen
jedem der energieabsorbierenden Elemente und den Enden des ersten
Röhrenelements
enthalten sein.
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In
Ausführungsformen,
in denen explosive Elemente geformte Sprengladungen aufweisen, können Strahlunterbrecher
innerhalb der konkaven strahlerzeugenden Öffnungen der Sprengladungen angeordnet
sein. In einer Ausführungsform
ist der Strahlunterbrecher ein nicht brennbares Granulatmaterial,
beispielsweise Sand.
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In
einer Ausführungsform
enthalten die Röhrenschneideanordnungen
Verbindungsmittel, die bei erhöhter
Temperatur zerfallen, um damit ein Öffnen des Gehäuses der
Anordnung zu ermöglichen.
In einigen Ausführungsformen
kann das Verbindungsmittel Schnappringe oder Kunststoffbolzen enthalten, die
die Schneideranordnung während
der normalen Funktion zusammenhalten, die jedoch bei hoher Temperatur
zerfallen, beispielsweise Schmelzen oder Verbrennen, und damit ein
Trennen der Röhrenschneideanordnung
ermöglichen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Erfindung kann zusammen mit weiteren Vorteilen am Besten durch Bezugnahme
auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden
Zeichnungen verstanden werden, in denen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Teils eines äußeren Behälters ist, der eine laminierte Unterteilungsanordnung
und Röhrenanordnungen darstellt;
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2 eine
Querschnittsansicht einer Röhrenanordnung
ist, wobei die Positionierung explosiver Komponenten und energieabsorbierender
Elemente im Verhältnis
zu der Röhrenanordnung
dargestellt ist;
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3 eine
perspektivische Ansicht mehrerer Röhrenanordnungen, einer Unterteilungsanordnung und
von energieabsorbierenden Elementen ist, wobei die relativen Positionen
gezeigt sind, wenn sie in einen Frachtbehälter eingeladen werden;
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4 eine
perspektivische Ansicht einer alternativen Anordnung mehrerer Röhrenanordnungen und
energieabsorbierender Elemente ist, wobei ihre relativen Positionen
gezeigt sind, wenn diese in einen Frachtbehälter eingeladen werden.
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5 eine
Querschnittsansicht einer kreisförmigen
explosiven Anordnung ist, die in einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung versendet werden kann.
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6 eine
perspektivische Ansicht eines Schnappringes ist, der zum Zusammenfügen der ringförmigen explosiven
Anordnung aus 5 verwendet wird.
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7 eine
Querschnittsansicht einer weiteren kreisförmigen explosiven Anordnung
ist, die in einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung versendet werden kann.
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8 eine
Aufrissansicht einer Ausführungsform
eines Verpackungssystems für
Explosivstoffe ist, das für
einen der in den 5 und 6 gezeigten
Explosivstoffe geeignet ist.
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9 eine
Aufrissansicht einer weiteren Ausführungsform eines Verpackungssystems
für Explosivstoffe
ist, das für
einen der Explosivstoffe geeignet ist, die in den 5 und 6 gezeigt
sind.
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10 eine
Querschnittsansicht einer Ausführungsform
einer Röhrenanordnung
ist, die in den Ausführungsformen
der 7 und 8 geeignet ist.
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Detaillierte Beschreibung
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Die
Erfindung betrifft neue Verfahren und eine Vorrichtung zum Verpacken
von Explosivstoffen und Komponenten mit Explosivstoffen für die Aufbewahrung
und für
den Transport.
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Die
mehreren Ausführungsformen
der Erfindung offenbaren diverse Anordnungen zum Verpacken und Versenden
bzw. Transportieren von Explosivmaterialien, wobei das Versenden
explosiver Materialien mit einer Größe gleich oder größer als
39g durch Transportverfahren möglich
ist, die ansonsten die Menge von versendeten Explosivmaterialien
auf 39g oder auf einen Schwellwert von weniger als 39g, etwa 22g
begrenzen. Die Anwendung der offenbarten Vorrichtung reduziert die
Wahrscheinlichkeit einer gemeinsamen Detonation mehrerer explosiver
Materialien, die in einem einzelnen Behälter versendet werden, wenn
eine nicht gewollte Detonation eines einzelnen Explosivstoffes innerhalb
des Behälters auftritt.
Die Verwendung der Vorrichtung verringert ferner die Wahrscheinlichkeit
gekoppelter Detonationen mehrerer explosiver Materialien, die in
separaten Behältern
transportiert werden, wenn eine nicht gewollte Detonation eines
einzelnen Explosivstoffes innerhalb eines Behälters auftritt.
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1 zeigt
eine Ausführungsform,
in der mehrere, in diesem Falle zwölf, Röhrenanordnungen 10 in
den Seiten 12 eines konventionellen Transportbehälters 14 angeordnet
sind. Der Transportbehälter 14 kann
ein doppelt gerippter Pappebehälter
sein, der die UN-Regelmentierungen hinsichtlich das Transports gefährlicher
Materialien erfüllt.
Derartige Behälter
enthalten typischerweise eine Wanddicke von ungefähr 0,25
Inch, vorzugsweise beträgt
die Wanddicke mindestens ungefähr
0,2 Inch. Jede Röhrenanordnung 10 kann
eine oder mehrere explosive Komponenten aufnehmen. Details hinsichtlich
der Röhrenanordnungen 10 sind
in 2 gezeigt und sind nachfolgend beschrieben. In 1 sind
die Oberseite und die Unterseite des Behälters 14 nicht gezeigt,
um eine Ansicht der Anordnung der Röhrenanordnungen 10 zu
bieten. In dieser Ausführungsform
werden die Röhrenanordnungen 10 in
ihrer relativen Position innerhalb des Transportbehälters mittels
einer Matrix aus Unterteilungselementen 16 gehalten. Die
Unterteilungselemente sind befestigt und verzahnt, um mehrere, in
diesem Falle 12, längliche Abteile 18 mit
quadratischem Querschnitt bereitzustellen, die sich von der Oberseite
bis nahe an die Unterseite des Behälters 14 erstrecken.
Jedes Abteil 18 ist so dimensioniert, dass es eine der
Röhrenanordnungen 10 aufnehmen
und dieses in einer vorgewählten
Position innerhalb des Behälters 14 halten kann.
Es ist nicht notwendig, dass jedes Abteil 18 eine Röhrenanordnung 10 trägt. In einigen Ausführungsformen
kann es vorteilhaft sein, einige Abteile 18 leer zu lassen,
um damit den Abstand zwischen den Röhrenanordnungen 10 zu
vergrößern.
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Die
Unterteilungselemente 16 können aus einer Reihe von möglichen
Materialien hergestellt sein, zu denen diverse feste oder Verbundmaterialien gehören, etwa
diverse Polymere oder Polymermischungen, Holzschlemmprodukte oder
Holz. In einer Ausführungsform
werden Verbundholzprodukte (Produkte mit Holzlagen, Fasern oder
Teilchen), etwa Sperrholz, Faserplatten oder Spannplatten verwendet.
In einer bevorzugten Ausführungsform
wird ein Laminatmaterial (ein Material mit mindestens zwei Schichten)
verwendet, etwa Holzlaminat, Pappe, festes Holz, an der eine Schicht
aus Pappe oder schwerem Papier, Pappe oder ein Laminatmaterial mit
einer Schicht aus resistentem Material, etwa Para-Aramid-Faser angebracht
ist, beispielsweise wie es unter dem Handelsnamen Kevlar erhältlich ist.
In 1 sind die Unterteilungselemente aus einem Laminat aus
drei Schichten aus dünnem
Sperrholz aufgebaut, die von zwei Schichten aus geripptem bzw. gewellten Pappematerial
getrennt sind. Diese laminierte Struktur wurde gewählt, um
relativ harte oder steife Schichten bereitzustellen, d. h. Sperrholz,
die durch relativ weiche oder relativ komprimierbare Schichten, d.
h. die gerippte Pappe, getrennt sind.
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2 ist
eine Querschnittsansicht einer Röhrenanordnung 10,
wobei die Anordnung zweier explosiver Elemente 20 innerhalb
der Röhrenanordnung
und andere Verpackungskomponenten gezeigt sind. In dieser Ausführungsform
sind die Explosivelemente 20 Sprengladungen für tiefe
Löcher
oder für ein
tiefes Eindringen zum Perforieren mit 39 bis 47g an explosivem Material,
etwa beispielsweise HMX, RDX, HNS oder BRX. Jedes Element 20 enthält drei ungefähr konische
Teile; ein Metallgehäuse 22,
ein hoch explosives Material 24 und ein Metallbeschichtung 26.
Jedes Element 20 besitzt eine konkave Öffnung 28 an einem
Ende, an dem sich ein eindringender Gasstrom beim Detonieren des
Explosivmaterials 24 ausbildet. Das gegenüberliegende
Ende 30 jedes Elements ist geschlossen mit Ausnahme einer kleinen Öffnung,
um ein Sprengelement, beispielsweise eine Sprengschnur, zur Zündung des
Explosivmaterials 24 aufzunehmen.
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In
dieser Ausführungsform
sind zwei Explosivelemente 20 so angeordnet, dass die Ausgangsenden
oder konkaven Öffnungen 28 einander
zugewandt und benachbart sind. Die Elemente 20 sind durch
eine Sprengladungstransportunterteilung 32 mit einer Dicke
und einer Dichte getrennt, die ausreichend sind, eine Trennung zwischen
den zwei oder mehreren explosiven Komponenten 20 zu ermöglichen
und die Bewegung zu reduzieren und um beim Absorbieren von gasförmigen und
festen Nebenprodukten einer Detonation des explosiven Materials 24 innerhalb
der Röhrenanordnung 10 unterstützend zu wirken.
Die Herstellungsmaterialien für
die Sprengladungstransportunterteilung 32 enthalten vorzugsweise
ein geschichtetes Material, etwa Sperrholz oder festes Holz, etwa
Kiefernholz, an der eine Schicht aus Pappe oder schwerem Papier
und/oder eine Schicht aus resistentem Material, etwa Kevlar, angebracht
ist, um die Energie einer Detonation von hoch explosiven Stoffen
zu absorbieren und die Geschwindigkeit von umherfliegenden Fragmenten
zu reduzieren, die eine gekoppelte Detonation einer benachbarten
Explosivkomponente hervorrufen können.
In diversen Ausführungsformen
kann die Sprengladungstransportunterteilung 32 axial mit
einer Öffnung 34 durchbohrt
sein, die eine Dicke von ungefähr
1,5 Inch aufweist und vorzugsweise eine Dicke im Bereich von ungefähr 0,7 Inch
bis ungefähr
2,5 Inch aufweist.
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In
dieser Ausführungsform
ist das primäre Strukturelement
der Röhrenanordnung 10 ein
Querschnitt einer zylindrischen Röhre 36 mit einem Außendurchmesser
von ungefähr
4 Inch, einem Innendurchmesser von ungefähr 2,75 Inch und einer Wandstärke von
ungefähr
5/8 Inch. Vorzugsweise besitzt die Röhre 36 eine minimale
Materialwanddicke von ungefähr
0,6 Inch oder mindestens 0,5 Inch und einen minimalen Innendurchmesser,
der ausreichend ist, um die explosiven Komponenten 20 aufzunehmen.
Die Herstellungsmaterialien der Röhre 36 können ausgewählt werden
aus schwerem Papier mit geringer Dichte oder Pappe. In dieser Ausführungsform
ist die Röhre 36 eine
gerollte Papierröhre. Das
Material der Röhrenanordnung 10 sollte
eine Dicke und eine Dichte aufweisen, die ausreichend sind, um das
Absorbieren der gasförmigen
und teilchenförmigen
Nebenprodukte einer Detonation des Explosivmaterials 24 innerhalb
der Röhrenanordnung 10 zu
unterstützen.
Materialien, die aus Zellulosefasern, beispielsweise Holzfasern,
Baumwolle, etc. hergestellt sind, besitzen eine vorteilhafte Kombination
aus einer relativ geringen Dichte und einer ausreichenden Stärke, um
die Energie beim Detonieren einer Sprengladung 20 zu absorbieren.
In einer Ausführungsform
ist der Außendurchmesser
der Röhrenanordnung 10 geringfügig größer als
die kürzeste
Distanz innerhalb der Abteile 18 der Matrix des Unterteilungselements 16,
um einen leichten Presssitz zwischen der Röhrenanordnung 10 und
der Unterteilungsanordnung 16 bereitzustellen, um damit
ein Bewegen der Röhrenanordnung 10 relativ
zu der Unterteilungsanordnung 16 während des Transports zu reduzieren
oder zu verhindern. In einer alternativen Ausführungsform ist der Außendurchmesser
der Röhrenanordnung 10 ungefähr gleich
der kürzesten Distanz
innerhalb der Abteile 18 der Matrix der Unterteilung 16.
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In
der Ausführungsform
der 1 und 2 ist die Röhrenanordnung 10 aus
einer zylindrischen Röhre 36 aufgebaut,
d. h., diese besitzt einen kreisförmigen Querschnitt. Die Röhre 36 kann
eine andere Querschnittsform aufweisen, beispielsweise quadratisch,
hexagonal oder wabenförmig,
etc. Die anderen Formen können
geeignete Innenabmessungen aufweisen, um die Sprengladungen 20 in
ihren Innenräumen
aufzunehmen und zu halten und können äußere Abmessungen
aufweisen, die geeignet in die Abteile 18 passen. Für die Zwecke
der vorliegenden Offenbarung soll der Begriff Röhre oder Rohr bzw. Hülse hohle
längliche
Elemente mit kreisförmigen, quadratischen,
hexagonalen oder anderen Querschnittsformen umfassen. Bei jeder
dieser Formen definiert die Röhre
einen Innenraum zum Halten eines oder mehrerer explosiver Elemente
und die Röhre
besitzt zwei offene Enden, durch die die explosiven Elemente und
andere Komponenten in den Innenraum eingeladen werden können.
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In
dieser Ausführungsform
wird jedes Ende der Transportröhre 36 durch
eine Endabdeckung 38 mit einer Dicke und einer Dichte verschlossen,
die ausreichend sind, um das Absorbieren zumindest einiger der gasförmigen und
festen Nebenprodukte einer Detonation des explosiven Materials 24 innerhalb der
Transportröhre 36 zu
unterstützen.
Die Herstellungsmaterialien für
die Endabdeckung beinhalten vorzugsweise ein Material, etwa Sperrholz
oder ein schweres Papier oder eine Pappe, oder festes Holz, etwa
Kiefernholz, an welchem eine Schicht aus Pappe oder schwerem Papier
oder eine Schicht aus durchstoßungsresistentem
Material, etwa Kevlar, angebracht ist. In einer Ausführungsform
sind die äußeren Umfangsabmessungen
der Endabdeckung 38 geringfügig größer als der Innendurchmesser
der Transportröhre 36,
um damit in geringen Presssitz zu schaffen, wenn die Endabdeckung 38 in
die Transportröhre 36 eingeführt wird.
In einer alternativen Ausführungsform
ist die Außenseiteumfangsabmessung
der Endabdeckung 38 ungefähr gleich des Innendurchmessers
der Transportröhre 36.
In dieser Ausführungsform
wird ein halbkreisförmiger
Schnitt 40 am äußeren Umfang
jeder Endabdeckung 38 ausgeführt, um ein Ausströmen von
Gasen zu ermöglichen,
die beim Detonieren oder Verbrennen eines explosiven Materials 24 entstehen.
Die Ausschnitte 40 liefern ferner eine gute Möglichkeit,
die Endabdeckungen von der Röhre 36 abzunehmen,
insbesondere, wenn die Endabdeckungen 38 für einen
Presssitz innerhalb der Röhre 36 dimensioniert
sind. In diversen Ausführungsformen
besitzen die Endabdeckungen 38 eine Dicke von ungefähr 0,75
Inch oder besitzen eine Dicke im Bereich von ungefähr 0,5 Inch bis
ungefähr
1,5 Inch.
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In 2 besitzt
die Röhre 36 eine
ausreichende Länge,
um zwei explosive Elemente 20, eine Sprengladungsunterteilung 32 und
zwei Endabdeckungen 38 aufzunehmen. Die Röhre kann
bei Bedarf länger
sein, um mehr als zwei explosive Elemente 20 aufzunehmen.
Normalerweise ist es wünschenswert,
eine geradzahlige Anzahl der Elemente 20 zu transportieren,
wobei jedes Paar aneinander zugewandt ist und durch eine Sprengladungsunterteilung 32 getrennt
ist. Es können
zusätzliche
Endabdeckungen 38 zwischen benachbarten Paaren an Elementen 20 angeordnet
werden. Somit wird in einer Röhrenanordnung
für zwei
Paare der Elemente 20 eine Röhre 36 mit einer ausreichenden
Länge verwendet,
um vier der Elemente 20, zwei Sprengladungsunterteilungen 32 und
drei Endabdeckungen 38 aufzunehmen.
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In 2 ist
ein Strahlunterbrecher 42 mit einer Menge an unbrennbaren
Granulatmaterial, etwa Sand, innerhalb der offenen Enden der explosiven Elemente 20 angeordnet.
Der Zweck des Strahlunterbrechers besteht darin, die Ausbildung
eines Strahls des Beschichtungsmaterials 26 der geformten
Sprengladung 20 zu reduzieren oder zu verhindern, wenn
eine Detonation des Explosivmaterials 24 eintritt, um damit
die Wahrscheinlichkeit einer gekoppelten Detonation anderer Sprengladungen
oder explosiver Komponenten innerhalb der Röhrenanordnung 10 oder
das Eindringen in den äußeren Behältern 14 zu
reduzieren oder zu verhindern. Das Prüfen unter Anwendung von Sand
als der Unterbrecher 42 führte zu keiner erkennbaren
Strahlbildung. Der Strahlunterbrecher kann ferner als ein Trockenmittel dienen,
um die geformte Sprengladung vor einem Zerfall als Folge eines Umwelteinflusses
zu schützen.
Das Granulatmaterial des Strahlunterbrechers kann einen Kontakt
von Korn zu Korn des Strahlunterbrechermaterials im Falle einer
Detonation ermöglichen,
um damit zur Energieaufnahme der Explosion und zur Verringerung
der Geschwindigkeit von Explosionsprodukten zu dienen. Sand wurde
in dieser Ausführungsform
verwendet, da dieser gut verfügbar, kostengünstig ist
und keine Umweltprobleme hervorruft, wenn dieser vor Ort entsorgt
wird. Zu anderen nicht brennbaren Granulatmaterialien, die zur Verwendung
als ein Strahlunterbrecher geeignet sind, gehören, Bruchperlen, die üblicherweise
in Bohrlochbehandlungen eingesetzt werden, und die häufig als Fragmentperlen,
Keramikperlen, etc. bezeichnet werden.
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In
dieser Ausführungsform
wird eine Menge des Unterbrechermaterials 42 in die Öffnung 28 der geformten
Sprengladung 20 eingefüllt,
und das Ende der geformten Sprengladungsanordnung 20 wird
mittels einer Abdeckung, etwa einer Papierschicht, einem Polymerfilm
oder einer anderen relativ dünnen Schicht
aus Material geschlossen, das mit ein Befestigungsmaterial, etwa
einem Klebeband, einem Kleber, oder einem anderen Befestigungselement
oder Substanz befestigt wird, um ein Herauslaufen des Strahlunterbrechermaterials 42 aus
dem Ende 28 der geformten Sprengladungsanordnung 20 während des
Lagerns oder Transports zu verhindern und um ein Entweichen in nicht
explosiver Form von gasförmigen
Produkten einer Verbrennung eines Explosivstoffes zu ermöglichen.
In 2 ist ferner eine dünnwandige Manschette oder Hülse 33 gezeigt,
die verwendet werden kann, um zwei Explosivelemente 20 und
eine Sprengladungsunterteilung 32 in ihrer korrekten Relativposition
zueinander zu halten, so dass diese in die Röhre 36 als eine Einheit
eingeladen werden können.
Die Verwendung der Hülse 33 ermöglicht das
korrekte Einladen des Unterbrechermaterials 42 und reduziert
den möglichen
Verlust des Unterbrechermaterials 42, wenn die Elemente 20 in die
Röhre 36 eingeführt werden.
In einem alternativen Verfahren zum Einladen eines Teilchenstrahlunterbrechers
wird das Teilchenmaterial mit einer geringen Menge Bindemittel gemischt,
beispielsweise einem Klebstoff, und wird in eine Form gegossen,
die mit der inneren Oberfläche
der Öffnung 28 übereinstimmt.
Das Bindemittel ist vorzugsweise auf eine Menge begrenzt, die benachbarte
Teilchen leicht bindet und offene Räume zur Bildung eines festen
Tropfens nicht füllt.
Die Detonation des Explosivmaterials 24 sollte die leicht
gebundenen Teilchen in ein Fluid überführen, so dass diese so wie
der lose Sand, der in dem erfolgreichen Prüfverfahren verwendet wurde, agieren.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann der Strahlunterbrecher
innerhalb eines flexiblen Behälters
oder einer Tasche enthalten sein, die es ermöglicht, dass das Material so
fließt
oder sich so bewegt, um die Form des Bereichs anzunehmen, in welchem
das Material angeordnet wird, während ebenso
die Möglichkeit
des Entweichens einzelner Teilchen aus dem Bereich reduziert wird.
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Wie
zuvor angemerkt ist, wird angenommen, dass der Strahlunterbrecher 42 das
Erzeugen eines Gasstrahls durch eine perforierende Sprengladung verhindert.
D. h., es ist nicht zulässig,
dass sich der Strahl ausbildet. Wenn der Strahlunterbrecher 42 nicht
verwendet wird, kann erwartet werden, dass ein Strahl entsteht,
wenn das explosive Material 24 detoniert, wobei aber die
Sprengladungsunterteilung 32 den Strahl zu einem gewissen
Maße unterbricht, wenn
dieser das Element 20 verlässt. Obwohl die durch die explosiven
Elemente 20 erzeugten Strahlen tatsächlich in dichten Materialien,
etwa Stahl und Gestein wirksam eindringen, wurde von den Erfindern
herausgefunden, dass die fasrigen Materialien mit geringer Dichte,
die in diversen hierin offenbarten Ausführungsformen eingesetzt werden,
den Strahl in ausreichender Weise unterbrechen, um damit eine gekoppelte
Detonation anderer Sprengladungen zu verhindern und um ebenfalls
einen merklichen Schaden an den Materialien außerhalb des Transportbehälters 14 zu
verhindern. Für
die Zwecke dieser Offenbarung soll der Begriff „Unterbrechen" das Verhindern der
Entstehung oder das Stoppen der Ausbildung eines Strahls bzw. Gasstrahls
an seinem normalen Anfangspunkt bedeuten. Der Begriff unterbrechen
oder Unterbrechung soll die Wechselwirkung mit einem Strahl oder
das Zerstreuen eines Strahls bedeuten, der bereits begonnen hat
oder bereits ausreichend ausgebildet ist, so dass dieser nicht seine beabsichtigte
perforierende oder schneidende Wirkung ausübt. Die Begriffe können in
gewisser Weise austauschbar in dem Sinne verwendet werden, dass eine
Unterbrechung eines Strahls die gleiche Funktion wie das Unterbrechen
eines Strahls an seinem Entstehungspunkt besitzt.
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2 zeigt
ferner zwei Verpackungskissenkomponenten zum Absorbieren, Abschwächen und Verteilen
der kinetischen Energie diverser Fragmente, die aus der Detonation
der explosiven Elemente 20 entstehen können. Beispielsweise bewegt
sich bei der Detonation eines der Elemente 20 die Metallgehäuse 20 in
Richtung der Endabdeckungen 38 und die Gehäuse 20 und
Endabdeckungen 38 werden tendenziell aus den Enden der
Röhre 36 herausgeschleudert.
In dieser Ausführungsform
ist eine Teilröhre 44 mit
ihrer konvexen Seite benachbart zu jeweils dem Endabdeckungen 38 angeordnet.
Jede Teilröhre 44 kann
die Hälfte
einer Röhre 36 sein,
die in Längsrichtung
aufgeschnitten oder geteilt ist. Eine im Wesentlichen flache Endplatte
oder Abdeckung 46 ist benachbart zu der konkaven Seite
jeder Teilröhre 44 angeordnet.
Die Endabdeckungen 46 sind vorzugsweise aus einem relativ
steifen oder festen Material hergestellt, beispielsweise Sperrholz
mit einem nominalen Dicke von ¼ Inch
wurde in dieser Ausführungsform
verwendet. Es ist vorteilhaft, dass die Endabdeckung, falls diese
verwendet wird, eine Dicke im Bereich von ungefähr 0,2 Inch bis ungefähr 0,5 Inch
aufweist. Die Endabdeckungen 46 sind gegen eine Innenwand,
beispielsweise die Oberseite und Unterseite, des Behälters 14 aus 1 positioniert,
wenn die Transportverpackung vollständig zusammengefügt ist und
besitzen die gleiche Länge und
die gleiche Breite wie die benachbarten Seiten des Behälters 14.
Wenn ein explosives Element 20 detonieren sollte, wird
aus den Enden der Röhre 36 herausgeschleudertes
Material auf die Teilröhren 44 treffen,
die durch Deformieren oder Kollabieren Energie absorbieren. Auf
die Teilröhren 44 wirkende
Kräfte
werden verteilt und werden auf die Endabdeckungen 46 übertragen.
Die Steifheit der Endabdeckungen 46 verteilt die Kräfte noch
weiter und verlangsamt rasch bewegliche Teile auf Grund der vergrößerten Oberfläche. In
einer alternativen Ausführungsform
kann die Endabdeckung 46 in die Seite des Behälters 14 eingebaut
sein oder kann eine separate Komponente unabhängig von dem Behälter 14 sein.
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3 zeigt
eine Anordnung von Verpackungskomponenten, die in einem geeignet
dimensionierten Behälter 14 angeordnet
werden können.
In 3 sind 9 Röhrenanordnungen 10 in
einer 3 × 3 – Anordnung
gestapelt, die durch eine Matrix aus Unterteilungen 16 getrennt
sind. Die vertikalen Unterteilungen sind länger als die horizontalen Unterteilungen.
Ein Satz aus 6 Teilröhren 44 ist über die
Enden der Röhrenanordnungen 10 platziert.
Jede Teilröhre ist über drei
der Röhrenanordnungen 10 positioniert und
wird teilweise durch die vertikalen Unterteilungen 16 in
Position gehalten. Die Anordnung aus 3 kann in
einem geeignet dimensionierten Behälter 14 vorgesehen
werden, der dann geschlossen und mit Klebeband versiegelt wird.
Bei Bedarf kann ein Paar aus Endabdeckungen 46 zwischen
den Teilröhren 44 und
den Innenwänden
des Behälters 14 angeordnet werden.
In einigen Verpackungsanordnungen können die Wände des Transportbehälters 14 eine
ausreichende Stärke
aufweisen, so dass die Endabdeckungen 46 keinen Vorteil
mit sich bringen. Wenn beispielsweise die Teilröhren 44 benachbart
zu der Oberseite und der Unterseite des Behälters 14 positioniert
sind, die durch doppelte Flügel
gebildet sind, die gefaltet und durch Klebeband in Position gehalten sind,
kann die resultierende doppelte Dicke einer doppelt gerippten Pappe
in effizienter Weise die einwirkenden Kräfte absorbieren und verteilen.
Zusätzliche
Verteilungen 16 können
um den Stapel aus Röhrenanordnungen 10 herum
gegen die verbleibenden Wände
des Behälters 14 angeordnet
werden.
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4 zeigt
eine weitere Anordnung von Verpackungskomponenten, die in einem
geeignet dimensionierten Behälter 14 angeordnet
werden können.
In 3 sind 6 Röhrenanordnungen 10 in
einer Anordnung mit Höhe 3 und
Breite 2 gestapelt. Es sind keine Unterteilungen 16 in
dieser Anordnung verwendet. Zwei Teilröhren 44 sind an jedem
Ende der Röhrenanordnungen 10 positioniert
und erstrecken sich über
drei der Röhrenanordnungen 10.
Ein Paar aus Endabdeckungen 46 ist benachbart zu den konkaven Seiten
der Teilröhren 44 angeordnet.
Vorzugsweise sind die Teilröhren 44 möglichst
lang, um möglichst effizient
Energie zu absorbieren und Kräfte
zu verteilen. In
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4 können die
Teilröhren 44 bis
zu einer Länge
geschnitten sein, die sich lediglich über zwei Röhrenanordnungen 10 erstreckt
und es können
drei derartige Teilröhren 44 horizontal
anstatt vertikal positioniert sein. Die kürzeren Teilröhren 44 besäßen eine
geringere Masse und ein geringeres Vermögen, um Kräfte zu verteilen, im Vergleich
zu den längeren Teilröhren, wie
sie in 4 gezeigt sind.
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Wie
zuvor angemerkt ist, kann die Röhre 36 diverse
Querschnittsformen aufweisen und muss nicht die kreisförmige Querschnittsform
aufweisen, wie sie in diesen Ausführungsformen gezeigt ist. In ähnlicher
Weise können
die Teilröhren 44 Teile
von Röhrenanordnungen
sein mit quadratischen, hexagonalen oder anderen Querschnitten.
Jede dieser Formen liefert ein dreidimensionales Element, das einen
offenen Raumbereich umschließt
und das Wände
besitzt, die sich in den offenen Raumbereich hinein deformieren
oder kollabieren, wobei Energie absorbiert wird und Fragmente verlangsamt
werden, die mit den energieabsorbierenden Elementen wechselwirken.
Die Teilröhren
können
aus anderen Materialien hergestellt sein, etwa Metall, einem weichen Stahl,
der biegt und Energie absorbiert, wenn er von Fragmenten getroffen
wird. Wenn eine Metallteilröhre verwendet
wird, ist es vorteilhaft, auch eine relativ steife Endplatte 46 zu
verwenden, die einem Aufschneiden durch Ränder der Teilröhre widerstehen würde. Die
Teilröhren 44 müssen nicht
notwendigerweise die Hälfte
einer vollständigen
Röhre sein.
Beispielsweise kann eine vollständige
Röhre in
drei Teilröhren
bei Bedarf geschnitten werden. In alternativen Ausführungsformen
kann der umgebende offene Raumbereich mit einem relativ deformierbaren
Material oder alternativ mit einem relativ spröden Material gefüllt werden,
etwa diverse Schäume
oder andere Verpackungsmaterialien, um zusätzliche Energie zu absorbieren,
während
dennoch Freiheit für
die Röhren
vorhanden ist, um zu kollabieren und um sich zu deformieren.
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Die
zuvor beschriebenen Teilröhren
besitzen eine Form, die eine konvexe Seite und eine konkave Seite
bereitstellt, wobei eine konvexe Seite benachbart zu einer Endabdeckung 38 angeordnet
ist und eine konkave Seite benachbart zu einer Endabdeckung 46 angeordnet
ist. In einer alternativen Ausführungsform
kann die konkave Seite benachbart zu der Endabdeckung 38 angeordnet
sein, und die konvexe Seite kann benachbart zu der Endabdeckung 46 angeordnet
sein. In einer alternativen Ausführungsform sind
mehrere Teilröhren
mit abwechselnd und Wechsel in konkaver Seite, die benachbart zu
der Endabdeckung 38 angeordnet sind, vorgesehen, oder die Teilröhren können gekoppelt
sein, um ein größeres einheitliches
Stück mit
einer wellenartigen Struktur mit wiederholten konvexen oder konkaven
Profilen der abwechselnden konvexen und konkaven Profilen zu bilden.
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Eine
Prüfung
der in den 1 bis 4 gezeigten
Ausführungsformen
hat ergeben, dass bei der Detonation eines der explosiven Elemente 20 mit 39g
an Explosivmaterial in jeder dieser Ausführungsformen eine gekoppelte
Detonation von explosiven Elementen in der gleichen Röhrenanordnung 10 in dem
gleichen Behälter 14 oder
in einem benachbarten Behälter 14 verhindert
wird. Bei dem benachbarten Elemente 20 kann das explosive
Material wegbrennen, jedoch nicht in einer Detonation, die einen Gasstrahl
bilden würde.
Die Röhre 36,
die das detonierende Elemente 20 umgibt, wird zerstört und benachbarte
Unterteilungen 16 und Röhren 36 werden beschädigt. Wenn
die Unterteilungen 16 nicht verwendet werden, können die
benachbarten Röhren 36 deutlicher
geschädigt
sein. Die Gehäuse 22 benachbarter
explosiver Elemente 20 neigen dazu, dass sie sich aus der
Rundung heraus verbiegen, zeigen jedoch keinen Hinweis auf die Einwirkung
harter Fragmente und das Explosivmaterial 24 bleibt intakt,
d. h. dieses detoniert nicht oder verbrennt nicht.
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In
einer alternativen Ausführungsform
können
die Röhrenanordnungen 10 lediglich
in abwechselnde Kammern 18 in der in 1 gezeigten
Matrix eingeladen werden, so dass die nächste Anordnung 10 in
einer diagonal beabstandeten Kammer 18 vorhanden ist. Diese
Anordnung vergrößert den
Abstand zwischen benachbarten Anordnungen 10 und positioniert
effektiv zwei Unterteilungen 16 zwischen den benachbarten
Anordnungen 10. Diese Anordnung kann vorteilhaft sein für größere Sprengladungen
mit bis zu 56g an Explosivmaterial. Der gleiche diagonale Abstand
kann in der Ausführungsform
aus 4 erreicht werden, indem abwechselnd eine Röhre 36 leer
bleibt, so dass diese lediglich als Elemente für das geeignete Positionieren
der eingeladenen Einordnungen 10 dienen und einen zusätzlichen Abstand
und weiteres energieabsorbierendes Material zwischen den eingeladenen
Anordnungen 10 bereitstellen.
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In
den zuvor beschriebenen Ausführungsformen
sind die Explosivladungen 4 individuell geformte Ladungen,
wie sie typischerweise zur Herstellung von Perforationen in Schächten bzw.
Brunnen verwendet werden. Eine große Anzahl dieser Sprengladungen
kann in einer Perforierkanone an dem Bohrstellen zusammengefügt und im
Wesentlichen gleichzeitig in einem Bohrloch gezündet werden, um mehrere Perforationen
zu bilden. Eine weitere Art an Explosivladungen, die häufig in
Bohrlöchern
verwendet werden, sind kreisförmige
Sprengladungen, die zum Schneiden von Röhren oder von Gehäusen verwendet
werden, und die daher typischerweise als Röhrenschneideelemente oder Gehäuseschneideelemente
bezeichnet werden. Die standardmäßige Vorgehensweise
für Röhrenschneider
besteht darin, diese vollständig
in der Fabrik zusammenzufügen
und zum Bohrloch für
die weitere Verwendung zu transportieren. Die folgenden Ausführungsformen
liefern Verpackungssysteme, die zum Transportieren kreisförmig geformter
Sprengladungsanordnungen oder kreisförmiger Ladungsbehälter oder
Halbbehälter
geeignet sind.
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5 ist
eine Querschnittsansicht eines zusammengefügten Röhrenschneiders 48,
der in einem Verpackungssystem gemäß den in den 8 bis 10 gezeigten
Ausführungsformen
transportiert werden kann, wie dies nachfolgend detailliert beschrieben
ist. Das Schneideelement oder der Schneider 48 ist mit
einem Gehäuse
versehen, das zwei Hauptstrukturkomponenten aufweist, einen Basisbereich 50 und
eine Abdeckung 52. Die Basis 50 umfasst eine Öffnung 54 mit
Gewinde, in die eine Zündanordnung
zum Absenken des Schneiders 48 in ein Bohrloch und zum
Zünden
des Schneiders eingeführt
werden kann. Innerhalb des Gehäuses 50, 52 ist eine
kreisförmige
Sprengladungspatrone 56 angeordnet. Die Patrone 56 enthält zwei
kreisförmige Halbladungen 58 und 60,
zwei kreisförmige
halbmetallische Beschichtungen 62 und 64 und zwei
Rückhaltelemente
oder Rückplatten 66 und 68.
Eine Zündladung 70 kann
in der Mitte der Ladungspatrone 56 angeordnet sein oder
kann im Arbeitsplatz eingefügt werden.
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Der
Röhrenschneider 48,
wie er bislang beschrieben ist, ist im Wesentlichen konventioneller Bauart,
enthält
aber in dieser Ausführungsform
eine Modifikation. Die Patrone 56 kann aus separaten Teilen
in dem Gehäuse 50, 52 zusammengefügt und durch
das Gehäuse
zusammengehalten werden. Die Gehäuseteile
selbst werden durch einen Schnappring 72, der detailliert
in 7 gezeigt ist, zusammengehalten. In konventionellen
Ausführungsformen der
Schneideanordnung 48 ist der Schnappring 72 aus
Metall hergestellt, beispielsweise aus Stahl. In dieser Ausführungsform
ist der Schnappring 72 aus einem Material hergestellt,
das die Gehäuseteile 50 und 52 entkoppelt,
wenn der Schneider 48 Feuer oder einer anderen Quelle extremer
Hitze ausgesetzt wird. Dadurch, dass das Gehäuse 50, 52 in
derartigen Fällen öffnet, wird
die Ladungspatrone 56 nicht den hohen Druck ausgesetzt,
wenn das explosive Material 58, 60 verbrennt oder
verdampft und es besteht eine geringere Gefahr der Detonation. Der Schnappring 72 kann
aus einem beliebigen Material hergestellt sein, dass bei erhöhter Temperatur schmilzt,
sich auflöst,
verbrennt, verdampft oder anderweitig seine mechanische Festigkeit
verliert. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Schnappring 72 aus
Nylon hergestellt, das einen Schmelzpunkt von ungefähr 600 Grad
Fahrenheit aufweist. Schneidanordnungen, etwa der Schneider 48,
mit einem Nylonschnappring 72 wurden in einem standardmäßigen Feuertest
geprüft
und es wurde festgestellt, dass eine Trennung stattfand, wobei die
Explosivmaterialien 58, 60 ohne Detonation verbrannt sind.
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7 zeigt
eine zweite Ausführungsform
eines Röhrenschneiders 74,
der in einem Verpackungssystem gemäß den in den 8 bis 10 gezeigten
Ausführungsformen
transportiert werden kann. Der Schneider 74 umfasst ein
Gehäuse,
das durch einen im Wesentlichen zylindrischen Seitenbereich 76 und
Endabdeckungen 77 und 78 gebildet ist. Die Endabdeckung 78 umfasst
eine Öffnung 80 zur Verbindung
mit einem Zündelement.
Innerhalb eines Gehäuses 76–78 ist
eine Schneidpatrone 82 enthalten, die explosive kreisförmige Ladungen 84, 85, Halbbeschichtungen 86, 87 und
Rückhalteelemente 88, 89 enthält. Die
bislang beschriebenen Elemente des Röhrenschneiders 74 sind
konventioneller Natur.
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Die
Schneideanordnung 74 wird durch einen Satz an Schrauben
oder Bolzen 90 zusammengehalten, die die Endabdeckungen 77, 78 mit
dem mittleren Bereich 76 des Gehäuses verbinden. In dieser Ausführungsform
sind die Bolzen 90 aus Material hergestellt, das die Gehäusebereiche 76, 77, 78 voneinander
löst, wenn
der Schneider 74 einen Feuer oder einer anderen Quelle
extremer Wärme
ausgesetzt wird. In Tests der Erfindung waren die Bolzen 90 aus
Nylon hergestellt und ermöglichten
ein Trennen des Gehäuses 76 bis 78 und
konnten eine Detonation des explosiven Materials 84, 84 in
einem Feuer verhindern. Die Bolzen 90 können aus einem beliebigen Material
mit ausreichend mechanischer Festigkeit bei normalen Temperaturen
hergestellt sein, das jedoch bei erhöhter Temperatur schmilzt, sich
auflöst, verbrennt,
verdampft oder anderweitig seine mechanische Festigkeit verliert.
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8 ist
eine Aufrissansicht eines Explosiverpackungssystems in einer Ausführungsform
der Erfindung. Das gesamte Verpackungssystem ist innerhalb einer
4G-Faserplattenschachtel
oder Behälter 92 enthalten,
der gleich sein kann wie der Transportbehälter 14 aus 1.
Der Behälter 92 ist
vorzugsweise gemäß den UN-Bestimmungen für den Transport
gefährlicher
Materialien zugelassen. Ein Röhrenschneider 94 ist
ungefähr
an der geometrischen Mitte des Behälters 92 durch mehrere
Verpackungskomponenten positioniert. Der Schneider 94 wird
in einer dickwandigen Röhre 96 mit
geringer Dichte gehalten, die im Wesentlichen identisch zu der Röhre 36 in
den Ausführungsformen
der 1 bis 4 sein kann. Die Röhre 96 ist
in dieser Ausführungsform
eine gerollte Papierröhre
mit einer Wanddicke von ungefähr
0,626 Inch.
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10 zeigt
die zusammengefügte
Anordnung dieser Teile in einer Querschnittsansicht. Der Schneider
und die Röhre 96 wurden
in der Mitte eines Fragmentierungsschildes 98 gehalten.
In dieser Ausführungsform
ist das Schild 98 eine Röhre aus weichem Stahl mit einem
quadratischen Querschnitt mit einer Wanddicke von ungefähr 0,175
Inch und einer Außenquerschnittsabmessung
von 5 × 5
Inch. Vorteilhaft ist, dass die Dicke mindestens ungefähr 0,15
Inch beträgt.
Die Dicke kann bei Bedarf vergrößert werden,
wobei jedoch eine größere Dicke
das gesamte Verpackungsgewicht erhöht und es wird nicht angenommen,
dass damit ein wesentlicher Vorteil verbunden ist. Für größere Ladungen
können
die Querschnittsabmessungen größer als
5 × 5
Inch sein, wenn dies zum Aufnehmen der größeren Ladungen erforderlich
ist, aber es ist nicht notwendig, die Wanddicke über die bevorzugten mindestens
ungefähr
0,15 Inch hinaus zu vergrößern. In
dieser offenbarten Ausführungsform
können
Raumbereiche zwischen dem Schneider 94, der Röhre 96 und
dem Schild 98 Füllpapier
oder Füllmaterial,
etwa KIM PAC gefüllt
werden, um die Bewegung dieser Teile zu begrenzen. Ein Schaumgummifilter
oder ein Fragmentauffangelement 100 wird gegen jedes Ende
der Röhre 96 innerhalb
des Schilds 98 angeordnet. In dieser Ausführungsform
besitzt jeder Filter 190 Abmessungen von ungefähr 4 × 4 × 1 Inch.
Die Dicke des Filters 100 beträgt vorzugsweise mindestens
0,7 Inch. Die Filter 100 funktionieren im Wesentlichen
in der gleichen Weise wie die Endabdeckungen der Ausführungsform
aus 2.
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Ein
ballistischer Abschwächer 102 ist
an jedem der Filter 100 innerhalb des Schilds 98 angeordnet.
Jeder Abschwächer 102 kann
ein 4 Inch langer Abschnitt einer 4 × 4 Inch quadratischen Röhre sein mit
einer Wanddicke von ungefähr
0,115 Inch. Vorzugsweise besitzt der Abschwächer 102 eine Wanddicke
von mindestens ungefähr
0,1 Inch. Die Abschwächer
bzw. Abschwächungselemente 102 sind so
gedreht, dass eine feste Wand gegen den Filter 100 anliegt.
Zwei Bolzen 104 sind durch einen Satz an Löchern 106 in
der Nähe
jedes Endes des Schilds 98 positioniert. Die Bolzen 104 können durch
Muttern 105 in Position gehalten werden. In dieser Ausführungsform
sind die Bolzen 104 als Bolzen mit einem Durchmesser von
einem halben Inch 6 Inch Länge der
Stufe 8 vorgesehen. Die Bolzen 104 können durch glatte Stäbe ersetzt
werden und können durch Gabelkopfstifte,
Schnappringe oder andere Befestigungselemente in Position gehalten
werden, wie dies der Fachmann weiß.
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Wie
zuvor dargelegt ist, kann ein größerer Schild 98 für größere Sprengladungen
verwendete werden. Beispielsweise kann das Schild 98 äußere Querschnittsabmessungen
von 6 × 6
Inch aufweisen. In diesem Falle können die Abmessungen des ballistischen
Abschwächers 102 proportional
beispielsweise eine Länge
von 5 Inch einer 5 × 5
Inch Quadratröhre
vergrößert werden.
Die Größe des Filters 100 wird
entsprechend Abmessungen von beispielsweise 1 Inch × 5 Inch × 5 Inch
vergrößert. In
jedem dieser Beispiele passen der ballistische Abschwächer 102 und
der Filter 100 locker das Schild 98, um ein Herausströmen von
Gasen bei der Detonation oder bei dem Verbrennen eines Explosivstoffes,
der in dem Schild 98 getragen wird, zu ermöglichen.
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Die
ballistischen Abschwächer 102 und
die Bolzen 104 funktionieren im Wesentlichen in der gleichen
Weise wie die Teilröhren 44 und
die Endabdeckungen 46 der Ausführungsform aus 2.
Die Abschwächer 102 können beliebige
diverse Querschnittsformen aufweisen, wies sie zuvor mit Hinblick auf
die Teilröhren 44 genannt
sind und können
die Hälfte
einer Länge
einer quadratischen, runden, hexagonalen, oder anderen Röhre aufweisen.
Vorteilhaft ist es, dass ein Abschwächer 102 eine Oberfläche bietet,
um damit die Filter 100 zu halten und um einem im Wesentlichen
offenen Raumbereich bereitzustellen, in welchem die Wände des
Abschwächers kollabieren
können,
um kinetische Energie zu absorbieren und um Fragmente abzubremsen,
die einen Filter 100 und den Abschwächer 102 treffen.
Ein Abschnitt der gerollten Papierröhre, die für die Teilröhren 44 verwendet
wird, kann anstelle der quadratischen Metallröhrenabschwächer 102 der Ausführungsformen
der 5 bis 10 verwendet werden.
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Die
Unterteilungen 16, die in der Ausführungsform der 1 und 3 verwendet
werden, liefern ein Fragmentierungsschild bzw. eine Kennung, um
die Röhrenanordnungen 10 in
sehr ähnlicher
Weise wie das Fragmentierungsschild 98 der 8 bis 10.
Die beschichteten Unterteilungen, die in 1 verwendet
werden, können
das Metallschild 98 der 8 bis 10 bei
Bedarf ersetzt werden. Da jedoch die Röhrenschneider 48 und 74 so
gestaltet sind, um durch eine umgebende Struktur zu schneiden, ist
es vorteilhaft ein Metallfragmentierungsschild bzw. Abschirmung
zu verwenden, die eine beträchtliche
Energie beim Ausdehnen und Expandieren absorbieren kann. Die dickwandige
Röhre 96 unterbricht
den kreisförmigen
Strahl der Röhrenschneider 78 und 74 in
ausreichender Weise, so dass dieser nicht durch das Schild bzw.
die Abschirmung 98 schneidet.
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Mehrere
Faserplatten 108 für
Oberseite, Unterseite, Seite und Ende sind zwischen vollständigen Fragmentierungsschildanordnung 98,
wie sie in 10 gezeigt ist, und dem Behälter 92 angeordnet. Die
Flächen 108 sind
so dimensioniert, dass die Anordnung aus 10 ungefähr in der
Mitte des Behälters 92 positioniert
wird. Die Flächen
bzw. die Kissen 108 besitzen vorzugsweise eine Dicke von
mindestens ungefähr
0,4 Inch. Die Kissen 108 passen vorzugsweise lose zwischen
das Fragmentierungsschild 98 und den Behälter 92,
um damit den Austritt von Gasen bei einer Detonation oder bei einem
Verbrennen des explosiven Materials 58, 60, 84, 85 zu
beschränken.
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Ferner
ist in 8 ein explosiver Adapter 110 gezeigt,
der als die Zündladung 70 verwendet werden
kann, die in 5 gezeigt ist. Der Adapter 110 umfasst
eine Stahl- oder
Aluminiumröhre
mit einem Stück
an HMX, RDX, HNS oder BRX-Zündschnur
oder einer anderen explosiven Transferanordnung, wie dies der Fachmann
weiß.
Diese Adapter 110 kann in die Packung mit eingeschlossen
werden, indem die Kissen 108 so dimensioniert und positioniert
werden, dass ein Raumbereich für
den Adapter 110 verbleibt.
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9 zeigt
eine Aufrissansicht einer weiteren Ausführungsform eines Explosiverpackungssystems,
das zum Transport von Röhrenschneider
geeignet ist. Teile, die identisch zu Teilen sind, wie sie in 8 gezeigt
sind, besitzen die gleichen Bezugszeichen. In 9 sind
die Faserplattenabstandshalter 108 aus 8 durch
einen gegossenen Spyroschaum-Einsatz 112 und eine Styroschaumabdeckung 114 ersetzt.
Der Einsatz 112 besitzt einen Innenraum 116, der
so dimensioniert und geformt ist, um die Fragmentierungsschildanordnung 98 aus 10 aufzunehmen.
Der Einsatz 112 besitzt ferner einen kleineren Raum 118,
der so dimensioniert und geformt ist, dass der explosive Adapter 110 aufgenommen
werden kann. Die äußeren Abmessungen des
Einsatzes 112 und der Abdeckung 114 sind so gewählt, dass
diese in den standardmäßigen Faserplattenbehälter 92 passen.
Zu beachten ist, dass der Behälter 92 auch
obere Flügel
aufweist, die gefaltet und mit Band zu Verschluss des Behälters 92 verklebt
werden können.
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Die
Ausführungsformen
der 5 bis 10 funktionieren auf verschiedene
Weisen so, dass ein sicherer Transport von Explosivstoffen im Falle
einer unbeabsichtigten Detonation einer Sprengladung oder im Falle
eines Feuers in einem Lagerhaus, einem Lastwagen, einem Flugzeug,
etc., in welchem die Verpackung angeordnet ist, bereitgestellt wird.
In den dargestellten Ausführungsformen kann
die Schneideanordnung 94 so positioniert werden, dass ihre
zentrale Achse zu der zentralen Achse des Fragmentierungsschildes 98 ausgerichtet
ist. Bei einer Detonation erzeugt die geformte Sprengladung einen
scheibenförmigen
Strahl, der durch die Wand des Gehäuses des Röhrenschneiders 48 oder 74 während der
normalen Funktion schneidet. Da die Röhrenschneider 48, 74 gestaltet
sind, um durch eine Stahlröhre
oder Stahlgehäuse
mit dicker Wand zu schneiden, kann man erwarten, dass der Strahl
auch durch die relativ dünnwandige
Fragmentierungsabschirmung 98 schneidet. Jedoch unterbricht
die Röhre 96 den
Strahl und verhindert zusammen mit dem verfügbaren Platz, dass der Strahl
das Fragmentierungsschild 98 schneidet. Das Schneidegehäuse, beispielsweise 50, 52 in 5,
bricht in Fragmente bei der Detonation des explosiven Materials
auf. Viele der Fragmente treffen auf die ballistischen Abschwächer 102,
die sich deformieren und kollabieren, das ein großer Anteil
der Energie absorbiert wird. Die Bolzen 104 verhindern,
dass die Abschwächer 102 aus
dem Schild 98 austreten. Die Bolzen 104 verbiegen
sich ebenfalls und absorbieren Energie. Mit den zuvor angegebenen
Abmessungen wird ein ausreichender Raum zwischen den Abschwächern 102 und dem
Schild 98 bereitgestellt, um Gas austreten zu lassen und
um die Wirkung eines übermäßigen Drucks
zu vermeiden, um damit eine unbeabsichtigte Erzeugung einer Röhrebombe
zu vermeiden. Die Schaumgummifilter 100 fangen kleine Fragmente auf,
die ansonsten die Abschwächer 102 umgehen könnten und
die Verpackung mit ausreichend Energie zum Hervorrufen von Verletzungen
verlassen könnten.
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Wenn
ein verpackter Röhrenschneider
einem Feuer ausgesetzt wird, wird ein Großteil des Verpackungsmaterials
brennen. Wenn ein Schneidegehäuse
eine erhöhte
Temperatur erreicht, schmelzen die zerfallenden Verbindungselemente,
beispielsweise der Schnappring 72 oder die Bolzen 90, oder
verlieren anderweitig physikalische Festigkeit, so dsas die Schneideanordnung
in Reaktion auf den Druck innerhalb des Gehäuses sich teilen kann. Wenn
das explosive Material zündet
verbrennt es infolge dessen, jedoch ist eine Wahrscheinlichkeit
zur Detonation gering. Während
des Prüfens
wurde dieses wünschenswerte
Ergebnis mit Röhrenschneider mit
39g aus vier unterschiedlichen explosiven Materialien, d. h. HMX,
RDX, HNS und BRX erreicht.
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In
den zuvor beschriebenen Ausführugnsformen
sind die vollständigen
Röhrenschneideranordnungen 48 und 74 der 5 und 7 als
innerhalb des Fragmentierungsschildes 98 und somit innerhalb des
Behälters 92 eingepackt
dargestellt. Derartige Anordnungen 39g an Explosivmaterial
wurden verpackt, wie dies in beiden 8 und 9 gezeigt
ist, und wurden einem Standardtestverfahren unterzogen. Diese Prüfungen beinhalteten
eine beabsichtigte Detonation einer Schneideanordnung in einer Transportverpackung,
während
die Verpackung auf allen Seiten und einer Oberseite von anderen
verpackten Schneideanordnugnen umgeben war. In keinem Falle bewirkte
eine Detonation einer einzelnen Schneideanordnung eine Detonation
der umgebenden verpackten Schneideanordnungen. Das Fragmentierungsschild
formte sich und teilte sich zu einem gewissen Maße, hielt aber alle Fragmente
des detonierten Schneiders zurück.
Es wurde eine Reihe von verpackten Schneideelementen ebenso einem Feuertest
unterzogen. Alle entflammbaren Verpackungsmaterialien verbrannten,
die Schneideanordnungen wurden freigelegt und das gesamte explosive
Material verbrannte oder verdampfte. Jedoch detonierte kein explosives
Material. Diese Prüfungen zeigten,
dass die Verpackungsausführungsformen, die
hierin beschrieben sind, sicher sind und die DOT 1.4S Transportanforderungen
und UN-Testreihen 6 nur 39g an explosiven Material in jeder Verpackungseinheit
erfüllen.
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Die
vorliegende Erfindung kann für
das Transportieren von Röhrenschneidern
verwendet werden, die mehr als 39g an explosiven Material aufweisen.
Die Verpackung kann in Abmessungen entsprechend skaliert werden,
um größere Ladungen bis
zu ungefähr
68g explosiven Material aufzunehmen. Beispielswiese kann das Fragmentierungsschild 98 aus
einer Röhre
mit Abmessungen hergestellt werdne, die größer als 5 × 5 Inch sind, die jedoch die
gleiche Wanddicke von mindestens ungefähr 0,15 aufweisen. Die Abschwächer 102 können in ähnlicher
Weise aus einer größeren Röhre hergestellt
werden, sollten jedoch um ein halbes Inch kleiner sein als die Innenabmessungen
des Schilds 98, um einen Gasaustritt zu ermöglichen,
und sollten eine Wanddicke von ungefähr 0,115 aufweisen. Wenn jedoch
die Verpackungsgröße nach
oben skaliert wird, kann dessen Gesamtgewicht 50 Pfund übersteigen,
was ggf. nicht wünschenswert
ist.
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Die
Verpackung kann ferner verwendet werden, um nicht zusammengefügte Röhrenschneideelemente
zu transportieren. D. h., die Schneidpatronen 56, 82 können ohne
die Gehäuse 50, 52 oder 76 bis 78 verpackt
werden. Die Sprengladungshälften
8' 58 und 69 der
Schneidepatrone 56 können
in separaten Packungen transportiert werden und kann dann vor Ort
zusammengefügt
werden, um eine größere explosive Komponente
bereitzustellen. Wenn beispeilsweise die Verpackung für eine 39g
Ladung ausgelegt ist, können
zwei 39g Halbladungen separat verpackt und transportiert werden
und kann dann vor Ort zusammengefügt werden, um einen Gehäuseschneider
mit einer 78g Explosivladung zu bilden. Wie zuvor darglegt ist,
kann das Verpackungssystem der vorliegenden Erfindung skaliert werden,
um in sicherer Weise eine 78g Sprengladung zu transportieren, jedoch
ist das Gesamtverpackungsgewicht für viele Transportfirmen unter
Umständen
nicht akzeptabel.
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In
einigen Ausführungsformen
können,
wenn vorgesehen ist, den Röhrenschneider
nicht in vollständig
zusammengefügter
Form zu transportieren, die Strahlunterbrecher, wie sie etwa in
den früheren Ausführungsformen
verwendet sind, in Verbindung mit der Röhrenschneideanordnung verwendet
werden. Beispielsweise kann eine lange dünne Tasche aus Granulatmaterial
um den Umfang der Explosivladung des Röhrenschneiders gegen die Beschichtung durch
innerhalb der Anordnung ausgelegt werden. Die Anordnung muss geöffnet werden,
und der Unterbrecher entfernt werden und die Anordnung wird vor
dem Zünden
erneut verschlossen, aber während des
Transports liefert die gesamte Verpackung eine wesentliche höhere Sicherheit
im Hinblick auf negative Auswirkungen einer zufälligen Explosion.
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Obwohl
lediglich einige Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung beschrieben sind, ist es selbstverständlich,
dass die vorliegende Erfindung in vielen anderen spezifischen Formen
ausgebildet werden kann, ohne von dem Grundgedanken und dem Schutzbereich
der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die vorliegenden Beispiele
sind als anschauliche Beispiele und als nicht einschränkend zu betrachten,
und die Erfindung ist nicht auf die hierin angegebenen Details eingeschränkt, sondern
kann innerhalb des Schutzbereichs der angefügten Patentansprüche und
deren Äquivalenzbereich
modifiziert werden.
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Zusammenfassung
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Es
wird ein System und ein Verfahren für ein Verpackungssystem für den Transport
explosiver Komponenten beschrieben. Ein oder mehrere explosive Elemente
(20) werden in einer Röhrenanordnung
mit gegenüberliegenden
Enden und einer dicken Wand aus Fasermaterial mit relativ geringer Dichte,
beispielsweise einer gerollten Papierröhre, angeordnet. Ein aufprallabsorbierendes
Element wird an jedem Ende der Röhre
(36) angeordnet. Das aufprallabsorbierende Element umfasst
eine Endabdeckung (38), die in jedem Ende der Röhre angeordnet
ist, und ein Kissen, das aus Teilröhren (44) und einer
Endabdeckung (38) gebildet ist. Die vollständige Anordnung
ist so dimensioniert, dass diese in einen standardmäßigen Transportbehälter passt
und in diesem in Position gehalten wird. Mehrere perforierende Sprengladungen
in einer Röhrenanordnung
zeigen auf gegenüberliegende
Seiten einer Sprengladungsunterteilung (32). Die geformten
Sprengladungen in den konkaven Öffnungen
können
mit einem Strahlunterbrecher (42), beispielsweise Sand,
gefüllt
sein. Ringförmige
Ladungen können
wärmelösbare Befestigungselemente,
beispielsweise Nylonschrauben, aufweisen, die ein Separieren der
Sprengladungen im Falle eines Feuers ermöglichen.