Взрывобезопасная урна для мусора
EXPLOSION PROOF WASTE BIN

Изобретение относится к конструкциям урн для мусора и предназначено для использования на улицах и внутри зданий и сооружений и может быть эффективно применено для подавления осколочного и фугасного воздействий, в том числе, в случае террористических актов.
Известен контейнер для взрывоэкологически опасных грузов, содержащий корпус с внутренней камерой в виде броневой оболочки с наружным защитным экраном, днище, выполненное из горизонтально расположенных удерживающего, диссипативного и теплозащитных слоев. Между внутренней камерой и отводным каналом расположена плита для размещения опасного груза, причем промежуточные преграды контейнера выполнены в виде слоев адсорбирующего материала, в том числе песка, размещенных между внутренней поверхностью крышки и защитным экраном, а также между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью отводного канала (патент РФ №2113689, кл. F42B 39/00, 03.12.96). Адсорбирующие слои предназначены для адсорбирования наиболее мелких аэрозолей на частицах своих материалов и вымыванию этих аэрозолей из облака взрыва.
Недостатком данного контейнера является невозможность использования его в местах общего пользования для сбора мусора, сложность компоновки и дороговизна изготовления.
Известно устройство для локализации воздействия взрывных механизмов, содержащее периферийную и верхнюю емкости из эластичного материала. Они заполнены диспергентом, в том числе сыпучим гранулированным, и образуют открытую снизу рабочую полость для размещения взрывного механизма. Имеется устройство для экранирования осколков и приспособление для переноски или транспортировки роботом. На верхнем торце периферийной емкости, непосредственно под верхней емкостью, установлена решетка, которая ограничивает прогиб нижней стенки верхней емкости со стенками отверстия и заглушкой, причем периферийная емкость может быть образована формирующими камерами, преимущественно горообразными, в которых размещен диспергент (патент РФ №2227266, кл. F42B 39/14, 02.10.02).
Недостатком данного контейнера, так же, как и предыдущего, является невозможность использования его в местах общего пользования для сбора мусора, сложность компоновки, дороговизна изготовления, а также непосредственный контакт самого взрывного механизма в нижней части устройства с внешней опорной поверхностью, что приведет к подскоку устройства при взрыве.
Известен универсальный контейнер-мусоросборник, содержащий полый цилиндрический корпус с крышкой, демпфирующую оболочку из стеклопластика с внутренней стороны корпуса, коаксиальный цилиндрический пористый наполнитель толщиной равной 5,0 толщинам стенки корпуса, причем корпус выполнен из броневой стали и снабжен дополнительной крышкой, размещенной в его нижней части, при этом в верхней части корпуса установлен улавливатель осколков, а в нижней - подставка для корпуса. Обе крышки корпуса также могут быть выполнены из броневой стали (см. патент РФ на полезную модель №9948, F42B 39/00, 20.05.98).
Недостатком данного контейнера, так же, как и выше указанных, является дороговизна изготовления, из-за необходимости использования нескольких видов материалов, а также неудобство использования в качестве мусоросборника, из-за неопределенности положения загрузочного отверстия для мусора в собранном положении.
Известна взрывобезопасная камера, представляющая собой по существу универсальный контейнер-мусоросборник, содержащий полый корпус, установленный на подставке, крышку с загрузочным отверстием, расположенную в верхней части корпуса, демпфирующую оболочку, выполненную из стеклопластика толщиной 1,0-1,5 толщины стенок корпуса и установленный во внутренней полости корпуса под загрузочным отверстием быстросъемный мусоросборник, а крышка выполнена в виде полусферы с литьевыми галтелями и крепежным наружным кольцом
клиновидной формы, контактирующим с упрочняющим кольцом корпуса и соединенным с ним стальными полускобами, связанными между собой болтовым соединением. Корпус выполнен из броневой стали (см. патент РФ на полезную модель №8465, F42B 39/00, 22.12.97).
Недостатком данного контейнера, так же, как и выше указанного, является дороговизна изготовления, из-за сложности конструкции, необходимости использования нескольких видов материалов, а также неопределенность положения мусоросборника в собранном положении.
Общим недостатком приведенных устройств контейнерного типа является то, что при мощности заряда бомбы, превосходящей запас прочности контейнера, его разрушенные металлические части будут являться дополнительными поражающими элементами.
7
Известно устройство для сбора мусора, содержащее контейнер с усиливающими гранями и крышку (см. патент РФ на полезную модель №32476, МКИ B65F 1/00, 2003 г.).
Недостатком устройства является отсутствие взрывостойкости в случае взрыва в мусоросборнике взрывного устройства.
7
Известна взрывостойкая урна, содержащая полый корпус с наполнителем и стаканообразный вкладыш-мусоросборник (см. патент РФ на полезную модель №29048, МКИ B65F 1/00, 2003 г.).
Недостатком урны является низкая взрывобезопасность в случае размещения и подрыва внутри нее взрывного устройства с массой заряда взрывчатого вещества (ВВ), превышающей предельно допустимое для данной урны значение, или взрывного устройства с кумулятивной или мощной осколочной оболочкой. В этом случае толстостенный стальной корпус разрушается с образованием поля вторичных осколков. Причем количество и дальность разлета убойных вторичных осколков будет тем больше, чем больше было превышение предельно допустимой массы заряда ВВ, и площадь зоны поражения может существенно превышать аналогичный показатель для открыто расположенного взрывного устройства.
Известен универсальный контейнер-мусоросборник, содержащий полый корпус, крышку с загрузочным отверстием, расположенную в верхней части корпуса, и установленный во внутренней полости корпуса под загрузочным отверстием быстросъемный мусоросборник, корпус выполнен из пластического материала, крышка установлена на корпусе с образованием защитного пространства между внутренней поверхностью корпуса и мусоросборником, а полость защитного пространства заполнена сыпучим материалом. Кроме того, сыпучий материал может быть размещен в, не менее чем, одной формообразующей камере, формирующей защитную преграду в пространстве между внутренней поверхностью корпуса и мусоросборником, мусоросборник - установлен в полости корпуса в направлении его оси симметрии и зафиксирован в осевом и радиальном направлении, отношение минимального размера корпуса к максимальному размеру мусоросборника в радиальном направлении не менее двух, отношение минимального размера пространства между внутренней поверхностью корпуса и мусоросборником в осевом направлении к размеру этого пространства в радиальном направлении не менее 2/3, поверхность дна корпуса выполнена вогнутой (см. патент РФ на полезную модель №43063, МПК F42B 39/00, 01.07.2004). Полезная модель обеспечила возможность создания мусоросборника с невысокой себестоимостью изготовления для массового использования, более высоким уровнем подавления фугасного воздействия и существенным уменьшением осколочного воздействия на людей при взрыве устройств в результате террористических актов.
Известна взрывобезопасная урна для мусора (см. патент РФ на изобретение №2272767, МПК В65Р 1/08, 28.10.2004), которая содержит полый корпус с наполнителем и вкладыш-мусоросборник 4. Корпус образован внешним цилиндром 1, внутренним цилиндром 2 и крышкой 3 с отверстием для вкладыша-мусоросборника и выполнен из пластичного материала с плотностью не более 0,2…1,0 и пределом прочности не более 0,5…1,0 соответственно плотности и предела прочности алюминия. Внутренняя полость корпуса выполнена герметичной и заполнена сыпучим материалом с пористостью 0,2…0,95 и толщиной слоя не менее 0,3 внутреннего диаметра вкладыша-мусоросборника. Сыпучий материал может быть размещен в не менее чем одной камере. Дно корпуса может быть выполнено с одной или несколькими воздушными полостями. Толщина слоя сыпучего материала может быть переменной для различных горизонтальных сечений по высоте корпуса и сечений в вертикальной плоскости, проходящих через ось симметрии корпуса. Внутри полого корпуса могут быть размещены вертикальные ребра жесткости, плоскость которых проходит на некотором удалении от оси корпуса. В сыпучий материал может быть помещен осушитель воздуха. Изобретение обеспечивает повышение взрывобезопасности урны.
Однако воздушная полость 6, обеспечивающая наличие свободной поверхности у дна корпуса с высотой не менее 1…2 см, которая, по мнению авторов, способствует уменьшению сейсмического воздействия на подстилающую поверхность, тем не менее, образует незащищенную сыпучим материалом в радиальном направлении область дна корпуса.
Проблемой для приведенных выше двух устройств контейнерного типа является то, что при мощности заряда бомбы, превосходящей запас прочности контейнера, его разрушенные в направлении дна части могут распространяться вдоль подстилающей поверхности и являться дополнительными поражающими элементами.
Задачей настоящего изобретения является повышение взрывобезопасности урны для мусора путем более высокого уровня подавления фугасного воздействия и исключения дополнительного образования поражающих элементов при взрыве устройства в результате террористического акта без увеличения стоимости изготовления.
Техническим результатом является создание мусоросборника с невысокой себестоимостью изготовления для массового использования, обеспечивающего более высокий уровень подавления фугасного и осколочного воздействия на людей при взрыве устройств в результате террористических актов, из-за исключения дополнительного образования поражающих элементов.
Указанный технический результат достигается во взрывобезопасной урне для мусора, содержащей полый корпус из пластичного материала, заполненный сыпучим материалом, образующим защитный слой, и вкладыш-мусоросборник с возможностью съема в направлении вертикальной оси, тем, что полость корпуса выполнена с образованием защитного слоя сыпучего материала до поверхности контакта днища корпуса с подстилающей поверхностью.
Кроме того, днище корпуса выполнено с воздушной полостью, открытой к подстилающей поверхности в вертикальном направлении, причем контур упомянутой полости в горизонтальной плоскости меньше соответствующего внешнего контура полого корпуса и не меньше соответствующего внутреннего контура полого корпуса для вкладыша-мусоросборника.
Кроме того, глубина упомянутой полости не меньше одной трети толщины слоя сыпучего материала в направлении подстилающей поверхности.
Кроме того, расстояние между контуром упомянутой полости в горизонтальной плоскости и соответствующим внешним контуром полого корпуса равно или больше толщины слоя сыпучего материала.
Кроме того, фракционный состав слоев сыпучего материала не одинаков для различных горизонтальных сечений по высоте корпуса.
Кроме того, величина гранул сыпучего материала изменяется по высоте корпуса.
Кроме того, толщина слоя сыпучего материала переменна для различных горизонтальных сечений по высоте корпуса и сечений в вертикальной плоскости, проходящих через ось симметрии корпуса.
Кроме того, корпус выполнен из пластмассы, стеклопластика или углепластика.
Кроме того, вкладыш-мусоросборник выполнен из алюминия или другого легкого сплава.
Кроме того, дно корпуса выполнено с более чем одной воздушными полостями.
Изобретение поясняется чертежом.
Представленный на чертеже вариант выполнения взрывобезопасной урны и ее конструктивных элементов приведен, прежде всего, в целях иллюстрации и не должен быть истолкован как ограничение объема притязаний.
Взрывобезопасная урна содержит полый корпус 1 из пластичного материала, заполненный сыпучим материалом 2, образующим защитный слой, и вкладыш-мусоросборник 3 с возможностью съема в направлении вертикальной оси. Полость корпуса 1 может быть образована внешним цилиндром 4, внутренним цилиндром 5 и крышкой 6 с отверстием под вкладыш-мусоросборник 3. Детали 4, 5 и 6 могут быть выполнены из пластмассы, стеклопластика или углепластика толщиной не более 2…5 мм и соединены между собой с образованием влагонепроницаемого пространства, в котором размещается сыпучий материал 2 - сухие песок и/или фарфоровая крошка.
Защитный слой сыпучего материала 2 распространен в корпусе 1 до поверхности 7 контакта днища корпуса с подстилающей поверхностью 8.
Днище корпуса 1 выполнено с воздушной полостью 9, открытой к подстилающей поверхности 8 в вертикальном направлении, причем контур 10 упомянутой полости 9 в горизонтальной плоскости меньше соответствующего контура 11 полого корпуса 1 и не меньше соответствующей проекции контура 12 вкладыша-мусоросборника 3.
Глубина упомянутой полости 9 может быть не меньше одной трети толщины защитного слоя сыпучего материала 2 в направлении подстилающей поверхности 8.
Расстояние между контуром 10 упомянутой полости 9 в горизонтальной плоскости и соответствующим контуром 11 полого корпуса равно или больше толщины слоя сыпучего материала 2.
Фракционный состав слоев сыпучего материала может изменяться для различных горизонтальных сечений по высоте корпуса 1.
Величина гранул сыпучего материала может увеличиваться или уменьшаться по высоте корпуса 1.
Толщина слоя сыпучего материала 2 может быть переменна для различных горизонтальных сечений по высоте корпуса 1 и сечений в вертикальной плоскости, проходящих через ось симметрии корпуса 1.
Внутри полого корпуса 1 могут быть размещены вертикальные ребра жесткости (не показаны), плоскость которых проходит на некотором удалении от оси корпуса 1.
Корпус 1 выполнен из пластмассы, стеклопластика или углепластика.
Вкладыш-мусоросборник 3 может быть выполнен из алюминия или другого легкого сплава.
Сыпучий материал 2 может быть размещен более чем в одной камере.
Дно корпуса 1 может быть выполнено с более чем одной воздушными полостями.
В сыпучий материал 2 может быть помещен осушитель воздуха (не показан), например, в виде адсорбента влажности.
Сыпучий материал 2 для повышения технологичности сборки конструкции урны может быть размещен более чем в одной тканной, бумажной, эластичной или иной камере (не показано). Необходимость в переменной толщине слоя материала 2, его фракционного состава и гранулометрии, может возникать при необходимости ограничения массы урны с дифференцированным сохранением защитных свойств по отдельным секторам и направлениям. Привязка толщин стенок корпуса и слоя сыпучего материала 2 к внутреннему диаметру вкладыша-мусоросборника 3 обусловлена максимально возможными габаритами, а, соответственно, и массой заряда взрывного устройства, которое может оказаться во вкладыше-мусоросборнике 3.
В случае взрыва урна, как правило, разрушается полностью. Сыпучий материал 2 эффективно тормозит все виды осколков. Причем, как показали экспериментальные исследования, для торможения большинства осколков достаточно слоя песка толщиной 10…15 см. Ударная волна и продукты детонации, проходя через материал 2, теряют свою интенсивность (снижается давление и импульс во фронте волны, уменьшается скорость распространения) за счет больших потерь энергии на метание частиц песка и/или фарфоровой крошки и адиабатическое сжатие воздушных пор между этими частицами, при котором происходит перевод кинетической энергии в тепловую. Метаемые взрывом песок и/или фарфоровая крошка и фрагменты тонкостенного низкоплотного легкоразрушаемого корпуса обладают низкой поперечной нагрузкой (отношением массы к площади поперечного сечения в направлении метания) и интенсивно тормозятся воздухом, разлетаясь на расстояние всего в несколько метров от эпицентра взрыва. Необходимость в герметизации внутренней полости и осушении воздуха в ней, например, с помощью силикагеля обусловлена стремлением сохранить наличие большого количества воздушных пор в сыпучем материале 2.
Продление защитного слоя сыпучего материала 2 в корпусе 1 до поверхности 7 контакта днища корпуса с подстилающей поверхностью 8 (отсутствие полностью свободной поверхности у дна корпуса) обуславливает эффективное торможение и исключает распространение вдоль подстилающей поверхности 8 образованных взрывом дополнительных поражающих элементов.
Выполнение корпуса 1 с воздушной полостью 9, открытой к подстилающей поверхности 8 в вертикальном направлении позволяет уменьшить интенсивность вертикального выброса осколочного материала и снизить уровень фугасного воздействия на людей при взрыве устройства.
Ограничение размеров упомянутой полости обусловлено необходимостью оптимизации ее влияния на защитные свойства корпуса и внешнее фугасное воздействие, а также внешним декором урны.
Вертикальные ребра жесткости внутри полого корпуса (не показаны) обеспечивают жесткость тонкостенной конструкции, а указанное их размещение способствует превентивному снижению поперечной нагрузки при возможном взрывном метании в процессе эксплуатации.
Себестоимость производства приведенной урны для мусора не выше себестоимости производства наиболее близких аналогов.
Таким образом, изобретением достигается техническим результат, которым является создание мусоросборника с невысокой себестоимостью изготовления для массового использования, обеспечивающего более высокий уровень подавления фугасного и осколочного воздействия на людей при взрыве устройств в результате террористических актов, из-за исключения дополнительного образования поражающих элементов.