RU2253160C1

RU2253160C1 - Facility for shipment and/or storage of explosive, radioactive, and toxic cargo

Info

Publication number: RU2253160C1
Application number: RU2003133395/06A
Authority: RU
Inventors: Е.Н. Захаров (RU); Е.Н. Захаров; Р.В. Бородин (RU); Р.В. Бородин; Р.Л. Тюрин (RU); Р.Л. Тюрин
Original assignee: Военная академия Ракетных войск стратегического назначения им. Петра Великого
Priority date: 2003-11-18
Filing date: 2003-11-18
Publication date: 2005-05-27
Also published as: RU2003133395A

Abstract

FIELD: handling environmentally hazardous materials.

SUBSTANCE: proposed facility for shipment and/or storage of explosive, radioactive, and toxic cargo has container and shock absorbers. Container covers and walls are shielded by external and internal shells that have alternating metal and heat-resistant rubber layers with holes. Inner surface of internal shell and outer surface of external shell are covered with swelling fire-proof material layers. Space between covers, walls, and internal shell of container communicates through nonreturn valves with internal space of container. Container cover has pressure-reducing valve with filter that functions to equalize gage pressure inside container with ambient pressure.

EFFECT: enhanced reliability of handled cargo protection under normal operating conditions and in emergency situations.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к транспортным средствам, в частности к устройствам для транспортирования и/или хранения опасных грузов, содержащих радиоактивные, взрывчатые и тому подобные вещества.The invention relates to vehicles, in particular to devices for transporting and / or storing dangerous goods containing radioactive, explosive and the like.

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.A device for transporting and / or storing cargo [RU application No. 2133061 C1, cl. G 21 F 5/00, 1999. A device for transporting and (or) storing goods] containing a container with a protective shell introduced into it, made in the form of a capsule connected to the container by an adapter, which ensures the safety of the cargo under normal conditions of use and deforming or collapsing in emergency situations, and shock absorbers located between the container and the capsule.

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.The disadvantage of this device is the possibility of the release of harmful substances resulting from the explosion (destruction) of the cargo in emergency situations, outside the container. In addition, this device does not provide protection of the cargo under the external influence of the thermal field of the fire and from damage with an external unregulated mechanical impact.

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.A device for transporting and / or storing a radioactive substance, in particular irradiated fuel cells [GB, application No. 2081169, class. G 21 F 5/00, 1982. Container for transporting and (or) storing radioactive substances], consisting of internal and external containers, interconnected by an element that can be easily manipulated and which takes up minimal space. The disadvantage of this device is the lack of protection of the transported cargo from shock overloads of a high level, as well as from external unregulated thermal effects in emergency situations.

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.A device for transporting radioactive materials is known [PCT, WO No. 81/00642, class. G 21 F 5/00, 1981. A container for transporting radioactive materials], which is a cylindrical container, on the lid and under the bottom of which shock absorbers are installed, consisting of two walls, between which a balsa is laid as an energy-absorbing material.

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.The disadvantage of this device is the low natural frequency of the container with the load in the vertical direction due to the low stiffness of the shock absorbers. In addition, this device does not protect the container with the load from lateral vibration and shock loads. During transportation, all this can lead to the occurrence of unacceptable both vibrational resonant and shock loads on the load, leading to its damage. In addition, this device does not provide protection of the container from unregulated thermal and mechanical effects.

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.The objective of the invention is to increase the security of the transported cargo from damage both in normal use (storage and transportation of cargo by all means of transport), and in emergency situations when exposed to unregulated mechanical loads (shock loads when dropped, impact by bullets, fragments, cumulative jets ) or the heat field of a fire, as well as preventing the release of harmful substances into the environment resulting from the explosion (destruction) of cargo in ariynyh situations.

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.The above problem is solved due to the fact that the lids and walls of the container are supplemented with outer and inner protective shells containing alternating layers of metal and heat-resistant rubber with holes, the inner surface of the inner protective shell and the outer surface of the outer protective shell are covered with layers of intumescent fireproof material, between the lids, the walls of the container and the inner protective shell is a cavity communicating through non-return valves with the inner cavity of the container, and the lid The steiner contains a pressure reducing valve with a filter to equalize the overpressure inside the container with ambient pressure. This ensures the safety of the cargo under normal operating conditions, protects the cargo from damage during external exposure and prevents environmental pollution during the explosion (destruction) of the cargo. The geometric parameters, rigidity, strength properties of the lids, container walls, their protective shell, the size and location of the openings of the protective layers are chosen so that their deformation provides weakening of unregulated mechanical stress on the cargo, and in case of explosion (destruction) of the cargo excludes the penetration of harmful substances beyond container limits; the thermophysical and kinetic properties of the intumescent fire retardant material are selected so that the external unregulated thermal effect on the load is weakened or eliminated.

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.New features in the present invention, containing the container and shock absorbers, is the addition of lids and walls of the container with a protective shell, which is an alternating protective layer of metal and heat-resistant rubber, coated inside and out with a layer of intumescent fire retardant material, the introduction of a cavity communicating with the internal cavity of the container and the introduction into the container cover of the pressure-reducing valve with a filter, ensuring the safety of the load under normal operating conditions, protecting the cargo from damage when external exposure, preventing the release of harmful substances resulting from the explosion (destruction) of cargo in emergency situations, and allowing forcibly to remove harmful substances outside the container with their filtration.

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.Figure 1 shows the proposed device, a General view; figure 2 shows an embodiment of the walls of the container, supplemented by a protective sheath, coated inside and out with layers of intumescent fire retardant material.

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.The device (Fig. 1) consists of a container 1 with caps 2, 3, shock absorbers 4, 5 located inside it, and a capsule 6 with a load 7 connected to the container 1 by adapters 8 by means of attachment points 9. The caps 2, 3 are attached to the container 1 with the help of fasteners 10. Shock absorbers 4 and 5 are located between the container 1 and the capsule 6. The pressure reducing valve 11 is integrated into the cover 2. Non-return valves 12 are integrated into the container 1 and the covers 2, 3.

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.Figure 2 shows the wall element of the container 1 on the outside and inside covered with layers 13, 14 of intumescent fire-retardant material, which is actually the wall 15 with a multilayer protective shell on the outside and inside, consisting of alternating layers of metal 17 and heat-resistant rubber 18 having cone-shaped openings 16, and also a cavity 19 located between the inner protective shell and the actual wall 15.

В процессе эксплуатации вышеописанное устройство (фиг.1) работает следующим образом.During operation, the above device (figure 1) works as follows.

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.Under normal operating conditions, the safety of the cargo 7 is ensured by the corresponding rigidity and strength of the capsule 6, shock absorbers 4, 5, adapters 8, and directly by the container 1 with covers 2 and 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.In case of external mechanical influences (shock loads when dropped, impact by bullets, fragments, cumulative jets), the safety of the load 7 or the weakening of the impact on it is ensured by damping of these effects (change in speed, direction, etc.) due to the corresponding properties of external 13 and internal 14 layers of the multilayer protective shell of the container 1 and its covers 2, 3 and the actual wall 15, as well as the capsule 6, shock absorbers 4, 5, adapters 8. Moreover, to simplify the manufacturing technology of the container 1 and its covers 2, 3, int The previous 13 and inner 14 layers of the multilayer protective shell are the same.

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.In emergency situations associated with the destruction of cargo 7, the harmful substances resulting from the destruction, with internal pressure of air and decomposition products of cargo 7 in the container 1 with lids 2 and 3, not exceeding the permissible limits, do not go beyond the container 1 and further through a pressure reducing valve 11 in the lid 2 are removed from the inner cavity of the container 1 for filtration.

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.In emergency situations associated with the explosion of the cargo 7, the harmful substances generated as a result of the explosion, with the internal pressure of the air and the products of the explosion of the cargo 7 in the container 1 with covers 2 and 3, exceeding the permissible limits due to excess pressure in the front of the shock wave, through the holes 16, the multilayer protective shell of the container 1 enters the cavity 19, from which through non-return valves 12 are injected into the internal cavity of the container 1 until the excess pressure acting on the shell from the inside reaches direct.

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.In this case, the geometric parameters, stiffness and strength properties of the multilayer protective shell of the container 1 and its lids 2, 3 and the walls 15 proper are selected so that they could: firstly, under excessive pressure in the internal cavity of the container 1 to deform, allowing air and products decomposition of cargo 7 into cavity 18; secondly, so that under external influences on the container 1 itself, for example, bullets, fragments or cumulative jets, there should be no violation of the integrity of the cargo 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).In emergency situations related to the exposure of container 1 to the heat field of fire, layers 13, 14 of intumescent fire-retardant material made on the basis of chlorosulfonated polyethylene and thermally expanding graphite, due to their thermophysical and kinetic characteristics, increase in thickness by ~ 20 times, forming a heat-protective layer with low thermal conductivity [4, 5] and thereby protecting the multilayer protective shell of the container 1, its lids 2 and 3 from thermal destruction, and the cargo 7 from fire (explosion).

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.The technical result of the use of the invention is to significantly reduce the possible level of environmental pollution during transport and emergency loads, leading the transported cargo to destruction or explosion, as a result of which there is no need to strengthen it, complicating the design of the cargo, and when transporting goods containing explosives, at the same time their protection against external unregulated influences also increases significantly.

Claims

A device for transporting and / or storing explosive, radiation-hazardous and toxicologically hazardous cargo, containing a container and shock absorbers, characterized in that the lids and walls of the container are supplemented with external and internal protective shells containing alternating layers of metal and heat-resistant rubber with holes, the inner surface the inner protective shell and the outer surface of the outer protective shell are covered with layers of intumescent fire-retardant material, between the lids, the walls of the container and the inside It containment cavity is located, communicating via check valves with the interior of the container and the container lid comprises a pressure reducing valve with filter for equalizing the overpressure inside the container with ambient pressure.