Тара для хранения и транспортировки взрывоопасных и чувствительных изделий

Полезная модель относится к средствам для хранения и транспортировки продукции производственно-технического, бытового, военного назначения с повышенными защитными и эксплуатационными характеристиками и предназначена для укладки, хранения и транспортирования преимущественно боеприпасов, взрывчатых веществ, электроники, электротехники, иных технически сложных устройств любых видов в любых комбинациях. Техническое решение может быть применено для эксплуатации в условиях войск, арсеналов (баз, складов) и предприятий промышленности.
Из существующего уровня техники известна тара для хранения и транспортировки взрывоопасных изделий, содержащая корпус и крышку, имеющие на наружной поверхности ребра жесткости и пазы, фасонные отбортовки, уплотнение, замковые и другие функциональные элементы. Дополнительно тара содержит внутреннюю оболочку. Наружная поверхность корпуса и крышки тары и поверхности внутренней оболочки покрыты вспучивающимся при нагревании выше 150°С составом, (см., напр., RU 2540187 С1, опубл. 10.02.2015). Недостатком известного решения является недостаточная прочность тары.
Из существующего уровня техники известна тара для хранения и транспортировки изделий, имеющая элементы переноски и включающая корпус и фиксируемую относительно него замковыми элементами крышку, на доньях корпуса и крышки размещены выполненные за одно целое с ними ребра жесткости (см., напр., патент RU 114352 на промышленный образец, опубл. 25.04.2019). Недостатком известного решения является недостаточная прочность тары.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание пожаростойкой тары для хранения и транспортировки взрывоопасных и чувствительных изделий, стойкой к воздействию ударных нагрузок и обеспечивающей сохранность своих эксплуатационных характеристик и эксплуатационных характеристик находящихся в ней изделий при перевозке любыми видами транспорта, а также после разового падения в любом положении на грунт или бетон.
Поставленная задача в предложенном техническом решении решается за счет того, что тара для хранения и транспортировки взрывоопасных и чувствительных изделий, имеющая элементы переноски и включающая корпус и фиксируемую относительно него замковыми элементами крышку, а на доньях корпуса и крышки размещены ребра жесткости, согласно полезной модели, выполнена из композитного материала на основе ненасыщенной полиэфирной смолы с добавлением стекловолокна в присутствии микроталька и силанового замасливателя, а ребра жесткости равномерно распределены по поверхностям доньев корпуса и крышки, выполнены за одно целое с ними и с их стенками и имеют вид ячеистой сотовой структуры.
На внутренней поверхности стенок корпуса могут быть выполнены ребра жесткости.
Корпус дополнительно может быть снабжен перегородками жесткости, усиленными с двух сторон вертикальными ребрами жесткости.
На внешней вертикальной поверхности крышки и корпуса в области размещения замковых элементов могут быть выполнены ребра жесткости.
На внешних горизонтальных поверхностях крышки и корпуса могут быть выполнены элементы штабелирования.
Крышка может быть шарнирно закреплена относительно корпуса.
Элементы переноски могут быть выполнены в виде поворотных скоб с ограничением их поворота в горизонтальном положении.
На доньях крышки и корпуса с внешней стороны могут быть выполнены вентиляционные желобки
Техническим результатом, достигаемым приведенной совокупностью признаков, является повышение работоспособности устройства за счет увеличения его жесткости и прочности при минимизации массы устройства.
Работоспособность устройства это состояние устройства, в котором оно способно выполнять требуемые функции. Жесткость и прочность и устройства являются основными факторами для обеспечения работоспособности корпусных изделий, поскольку под прочностью понимается способность устройства противостоять напряжению без разрушения, а под жесткостью - способность устройства противостоять деформации при приложении напряжения. Обязательным условием выполнения заявляемым устройством требуемых функций является исключение как деформации, так и разрушения устройства при воздействии на него ударными нагрузками и нагрузками, возникающими в процессе эксплуатационной транспортировки грузов.
Причинно-следственная связь указанных признаков с заявленным техническим результатом раскрывается далее по тексту описания.
Сущность заявленного устройства поясняется чертежами, не охватывающим и, тем более, не ограничивающими объем притязаний по данному решению, а лишь являющимися иллюстрирующим материалом частного случая его выполнения, на которых изображены:
на фиг. 1 - тара для хранения и транспортировки взрывоопасных и чувствительных изделий, общий вид;
на фиг. 2 - корпус тары для хранения и транспортировки взрывоопасных и чувствительных изделий, вид сверху;
на фиг. 3 - крышка тары для хранения и транспортировки взрывоопасных и чувствительных изделий, вид снизу.
Тара для хранения и транспортировки взрывоопасных и чувствительных изделий включает корпус 1 и крышку 2. Крышка 2 фиксируется относительно корпуса 1 замковыми элементами 3. Кроме того тара имеет элементы 4 переноски. На доньях корпуса и крышки размещены ребра 5 жесткости. Ребра 5 жесткости равномерно распределены по поверхностям доньев корпуса и крышки и имеют вид ячеистой сотовой структуры. Тара выполнена из композитного материала на основе ненасыщенной полиэфирной смолы с добавлением стекловолокна в присутствии микроталька и силанового замасливателя.
Принцип работы упаковки заключается в том, что внешний слой предохраняет находящиеся внутри нее изделия от механических воздействий.
При эксплуатации устройства основную вертикальную статическую нагрузку несет дно корпуса тары от веса упакованных в него изделий, увеличивающуюся при транспортировке под влиянием механического воздействия на него весом груза и динамическими нагрузками в основном из-за вертикальной инерционной силы. При этом дно корпуса воспринимает максимальные значения статических нагрузок, а при укладке в штабеля крышка тары воспринимает аналогичные нагрузки от вышележащих грузов, нагрузки достигают максимальный значаний в нижних рядах грузов, уложенных в штабель, что объясняется давлением. Динамические нагрузки возникают при падениях отдельных грузовых мест, соударениях грузов в процессе выполнения погрузочно-разгрузочных работ, под воздействием вибраций и колебаний подвижного состава при неустановившихся режимах вождения. Для усиления доньев корпуса и крышки по всей их площади размещены ребра жесткости, выполненные за одно целое с ними. Размещение ребер жесткости на доньях элементов заставляет их работать на сжатие, повышая жесткость доньев, а равномерное их распределение, выполнение в форме сот за одно целое с доньями и стенками корпуса и крышки позволяет усилить связи между участками наибольших деформаций, минимизируя напряжения изгиба в доньях и в устройстве в целом. В качестве ребер жесткости на крышке и основании ящика используется ячеистая структура в виде сот. Данный вид геометрической фигуры (правильный шестиугольник) лучше всего распределяет ударные и статические нагрузки и представляет собой оптимальное соотношение в плане вес конструкции - технологичность конструкции - прочность конструкции.
На жесткость устройства влияет прочность материала. Чем выше прочность материала, тем больше допустимые напряжения и меньше деформация устройства. Тара для хранения и транспортировки взрывоопасных и чувствительных изделий выполнена из композитного материала на основе ненасыщенной полиэфирной смолы с добавлением стекловолокна в присутствии микроталька и силанового замасливателя. Изделие изготавливают методом горячей формовки или выкладки с атмосферным отверждением связующего, либо смешением данных техник.
Выбор в качестве основы композитного материала ненасыщенной полиэфирной смолы обусловлен ее техническими характеристиками, такими как высокий уровень прочности и твердости после полного застывания, износостойкость и долговечный срок эксплуатации без ухудшения физических характеристик изделия, а также хорошая устойчивость к воздействию повышенных температур. Кроме того, ненасыщенные полиэфирные смолы обладают высокой химической стойкостью к химическим воздействиям. Все эти характеристики необходимы для изделия, предназначенного для транспортировки и хранения опасных, как в случае боеприпасов и взрывчатых веществ, или чувствительных таких, как устройства электроники, электротехники, изделий. Вместе с тем при сопротивлении, сопоставимом с сопротивлением металлов, ненасыщенная полиэфирная смола в 4 раза легче металлов, что позволяет минимизировать вес устройства в целом с сохранением высоких показателей жесткости устройства. Примерами использования ненасыщенной полиэфирной смолы в заявленном решении может служить изофталевая ненасыщенная полиэфирная смола, ортофталевая ненасыщенная полиэфирная смола, терефталиевая ненасыщенная полиэфирная смола.
Стекловолокно является армирующим элементом и предназначено для улучшения прочностных характеристик материала изделия по заявленному техническому решению за счет снижения уровня напряжений в нем. Стекловолокно при малой плотности имеет высокий предел прочности, высокий модуль упругости, высокую теплостойкость, нейтрально к химическому и биологическому воздействию. Прочность стекловолокна превышает прочность природных и большинства синтетических волокон. Стекловолокно обладает идеально упругими свойствами, т.е. предел пропорциональности совпадает с пределом прочности. Благодаря этим свойствам, при усадке в процессе изготовления или в результате нагрузки при использовании изделия все растягивающие напряжения передаются на стекловолокно, и, благодаря высокому пределу прочности, оно не разрывается. Это предотвращает появление трещин. При этом, благодаря высокой продольной упругости, стекловолокно принимает растягивающее напряжение на себя без изменения своей целостности. За счет применения стекловолокна в качестве армирующего элемента повышается качество поверхности изделия, его эластичность, жесткость, ударопрочность, сопротивление при сжатии и трении. Кроме того, стекловолокно имеет небольшой удельный вес, что способствует минимизации массы устройства. В качестве основных марок для производства материала предпочтительно использовать стекловолокно типа «Е» марки 562А толщиной 10-15 микрон, марки 979 со стеклом типа «S», марки ЕВС - 13 со стеклом типа «Е», а так же ровинг стекловолоконный толщиной от 8 до 15 нм стекла типа «С», «Е» и «S» от различных производителей линейной плотностью 2400 текс с типом нити DR.
Ненасыщенная полиэфирная смола по отношению к стекловолокну играет роль связующего, вязкость которого в процессе изготовления изделия резко возрастает, что влияет на неоднородность и неравномерность распределения в нем армирующего стекловолокна. Для обеспечения равномерного распределения стекловолокна в массе связующего по всему его объему используют микротальк, который является высокодисперсным наполнителем и, благодаря высокой химической инертности и гидрофобности, способствует лучшему трансферу армирующего стекловолокна во все части изделия в процессе изготовления, улучшая прочностные характеристики готового изделия вцелом за счет равномерного распределения напряжений по всему его объему, что также влияет на прочность готового изделия. Примерами использования микроталька может служить микротальк марок МТ-ГШМ, МТ-КШС, МТ-ЭГС-1 по ГОСТ 19284-79.
Соединение стекловолокна с ненасыщенной полиэфирной смолой (связующим) происходит с образованием межфазного слоя, прилегающего непосредственно к границе раздела связующее-стекловолокно. Межфазный слой существенно отличается от фазы связующего по составу, поскольку он вбирает в себя низкомолекулярные включения и связующего и поверхности стекловолкна. Граница раздела фаз является наиболее слабым местом материала, и именно здесь начинается разрушение, как при механических нагрузках, так и при других воздействиях, например, под влиянием внешней атмосферы, воды и прочих. Поэтому интенсивность межфазного взаимодействия играет важную роль в формировании прочностных свойств материала. Она обуславливается уровнем прямого адгезионного взаимодействия контактирующих сред. В заявленном техническом решении для повышения адгезионного взаимодействия используют силановый замасливатель, предпочтительно марки 560А, 562А, 558, 552 В. Его или добавляют в ненасыщенную полиэфирную смолу или обрабатывают им поверхность стекловолкна перед его добавлением нее. Силановый замасливатель сочетается с полиэфирными ненасыщенными смолами и играет роль аппрета, поскольку имеет разные типы функциональных групп, одна из которых способна реагировать с ненасыщенной полиэфирной смолой в процессе ее отверждения, а другая группа способна реагировать с активными группами на поверхности стекловолокна.
Примерами композитного материала для изготовления тары могут служить следующие, где композиция включает, мас. %:
Пример 1
ортофталевая ненасыщенная полиэфирная смола
20%
раствор полистирола 10% стекловолокно
40%
микротальк марки МТ-ГШМ
15%
антипирен (гидроксид алюминия)
12%
силановый замасливатель марки 562А
0,1%
остальные наполнители и добавки
2,9%
Пример 2
ортофталевая ненасыщенная полиэфирная смола
20%
раствор полистиола
10%
стекловолокно
30%
микротальк марки МТ-КШС
20%
антипирен (гидроксид алюминия)
12%
силановый замасливатель марки 562А
0,1%
красящая паста
3%
микромрамор
2%
остальные наполнители и добавки
2,9%
Пример 3
изофталевая ненасыщенная полиэфирная смола
15%
раствор полиметилметаакриллата
15%
стекловолокно
30%
микротальк марки МТ-ГШМ
20%
антипирен (гидроксид алюминия)
13%
силановый замасливатель марки 558
0,1%
красящая паста
2%
микромрамор
2%
остальные наполнители и добавки
2,9%
Пример 4
терефталиевая ненасыщенная полиэфирная смола
15%
раствор полиметилметаакриллата
15%
стекловолокно
30%
микротальк марки МТ-ГШМ
10%
антипирен (гидроксид алюминия)
12%
силановый замасливатель марки 552 В
0,1%
пирогенный кремнезем\стеклянные микросферы
15%
Остальные наполнители и добавки
2,9%
Для дополнительного повышения жесткости устройства на внутренней поверхности стенок корпуса 1 могут быть выполнены вертикальные ребра 6 жесткости. Корпус 1 может быть снабжен перегородками 7 жесткости, которые также с двух сторон могут быть усилены вертикальными ребрами жесткости. Помимо своей основной функции обеспечения жесткости и прочности устройства, вертикальные ребра 6 жесткости, ребра 5 жесткости, размещенные на доньях корпуса 1, и вертикальные ребра жесткости, размещенные на перегородках 7 жесткости, совместно или самостоятельно ограничивают объем размещения хранимых изделий, обеспечивая воздушный теплоизоляционный зазор между стенками и/или дном корпуса 1 тары и хранимыми изделиями, что влияет на пожаростойкость тары. Кроме того, перегородки 7 жесткости могут быть выполнены в виде ложементов с возможностью размещения на них изделий сложной формы.
Дополнительная жесткость устройства может быть достигнута размещением вертикальных ребер 8 жесткости на внешней вертикальной поверхности стенок корпуса 1 и крышки 2 в области размещения замковых элементов. Помимо своей основной функции обеспечения жесткости и прочности устройства они защищают замковые элементы от механических повреждений.
На внешних горизонтальных поверхностях крышки 2 и корпуса 1 могут быть выполнены элементы 10 штабелирования. Они могут иметь разную форму, например, в виде прямоугольных в плане пазов и выступов, совмещаемых при штабелировании, или в виде усеченных пирамидных выступов на одном из элементов 1,2 и комплементарных им по форме углублений на другом.
Заявляемая тара для хранения и транспортировки взрывоопасных и чувствительных изделий может иметь как съемную, так и откидную крышку 2. При этом в качестве замковых элементов 3 могут быть использованы разъемные или неразъемные петли соответственно. В одном из вариантов выполнения тара выполнена с возможностью откидывания верхней крышки 2. В этом случае верхняя крышка 2 соединена с одной боковой стороной корпуса 1 шарнирным соединением с помощью шарнирных петель, например рояльных, карточных, пяточных и маятниковых.
Элементы 4 переноски могут быть размещены на крышке или на оппозитных сторонах стенок корпуса 1. Они могут быть выполнены в виде поворотных скоб. Наиболее предпочтительно выполнение поворотных скоб с ограничением их поворота в горизонтальном положении. Для этого поворотные скобы выполнены с отгибами на их концах, либо в креплении скоб предусмотрен ограничитель поворота.
На доньях крышки и корпуса с внешней стороны могут быть выполнены вентиляционные желобки 9 для обеспечения прохода воздушного потока при штабельном хранении изделий с целью предотвращения образования влаги и грибка. Одновременно со своей основной функцией вентиляционные желобки 9 создают рельефы жесткости на тонкостенных доньях крышки 2 и корпуса 1, что также влияет на жесткость доньев и конструкции вцелом.
Ненасыщенные полиэфирные смолы являются реактопластами, имеют хорошую устойчивость к воздействию повышенных температур (термическая стойкость находится в диапазоне +60-100°С), влаги, света, кислорода, и высокую химическую стойкость к химическим воздействиям. Стекловолокно имеет низкую теплопроводность и высокую химическую устойчивость. Указанные качества заявляемых компонентов материала в сочетании с конструкционными особенностями устройства, обуславливающими формирование воздушного теплоизоляционного зазора между стенками и/или дном корпуса 1 тары и хранимыми изделиями влияют на обеспечение пожаростойкости тары.
Изготовленные в соответствии с предлагаемой полезной моделью образцы изделий тары для хранения и транспортировки взрывоопасных и чувствительных изделий успешно прошли эксплуатационные испытания:
2
- на прочность в условиях воздействия механических ударов с пиковым ударным ускорением 60 м/с;
- на прочность при сбрасывании (на все грани, все ребра и все углы) с габаритно-массовыми макетами изделий с высоты 3,5 м на бетон\асфальт и с высоты 7 м на грунт;
- на прочность в условиях транспортирования автомобильным транспортом с габаритно-весовыми макетами изделий на дальность 10000 км, в том числе 3000 км по грунтовым дорогам.
Использование заявляемого технического решения в изготовлении упаковок позволяет получить пожаростойкую тару для хранения, транспортировки и проведения погрузочно-разгрузочных работ взрывоопасных и чувствительных изделий, стойкую к воздействию ударных нагрузок и обеспечивающую сохранность своих эксплуатационных характеристик и эксплуатационных характеристик находящихся в ней изделий в течение всего срока службы во всех условиях эксплуатации.