Контейнер для транспортировки взрывоопасных объектов и аварийных боеприпасов
CONTAINER FOR TRANSPORTATION OF EXPLOSIVE OBJECTS AND EMERGENCY AMMUNITION

Изобретение относится к области вооружения и военной техники, в частности к средствам транспортировки и хранения взрывоопасных объектов и аварийных боеприпасов.
Известен транспортабельный контейнер для взрывоопасных объектов, описанный в патенте RU 10453 от 16.07.1999. Контейнер содержит цилиндрический корпус, стенки которого выполнены из наружного и внутреннего слоев, узлы швартовки на транспортном средстве и элементы фиксации объекта в контейнере.
Известен контейнер для хранения и транспортировки боеприпасов и взрывчатых веществ, описанный в патенте RU 2354925 от 09.07.2007. Контейнер содержит корпус и основание, снабжен О-образными амортизаторами.
Известен контейнер для хранения и транспортировки взрывоопасных предметов, описанный в патенте RU 6053 от 16.02.1998. Контейнер выполнен в виде полого цилиндра из броневой стали, с торцов цилиндрический корпус с помощью резьбового соединения закрыт крышками.
Общим недостатком изобретений является наличие крышки, закрывающей корпус контейнера, определяя внутреннее пространство контейнера как замкнутую систему. В случае самопроизвольного подрыва взрывоопасного объекта давление внутри корпуса контейнера резко возрастает и не имеет возможности уменьшаться, что может привести к разрушению целостности корпуса контейнера, следовательно, контейнер не сможет обеспечить локализацию опасных факторов взрыва.
Еще одним недостатком выше указанных изобретений является такая особенность конструкции, при которой боковые стенки контейнера и его основание образуют угол в 90°. При самопроизвольном подрыве взрывоопасного объекта ударная волна многократно отражается от боковых стенок корпуса контейнера и воздействует на них повторно, поэтому в области углов контейнера и местах стыка боковых стенок и основания наблюдаются наибольшие напряжения, что может привести к разрушению конструкции контейнера.
Недостатком изобретения, описанного в патенте RU 6053, является невозможность обеспечения безопасности перевозки и хранения взрывчатых веществ с массой взрывчатого вещества по действию свыше 10 г в тротиловом эквиваленте, что совершенно не применимо для транспортировки аварийных боеприпасов.
Наиболее близким к изобретению по конструктивному решению и достигаемому техническому результату, и выбранный авторами в качестве прототипа, является защитный контейнер для хранения и транспортирования взрывчатых веществ и изделий, содержащих взрывчатые вещества, описанный в патенте RU 127993 от 09.10.2012. Контейнер состоит из основания с установленным на нем корпусом с крышкой, внутри которых установлены пулезащитный экран, энергопоглощающий экран, теплозащитный материал, между корпусом и крышкой герметично установлена система равномерно расположенных предохранительных клапанов, а груз закреплен во внутренней полости контейнера. Внутренняя полость контейнера ограничена герметичной оболочкой, в которой установлен, по крайней мере, один предохранительный клапан. Герметичная оболочка содержит элементы, усекающие прямые углы между горизонтальными и вертикальными стенками.
Избыточное количество пожаро-, взрывоопасных газов, образующихся в пространстве между герметичной оболочкой и корпусом с крышкой, стравливается в окружающую среду благодаря системе равномерно расположенных на поверхности контейнера предохранительных клапанов (количеством не менее 2-х), срабатывающих при повышении температуры внутри полости выше температуры возгорания ВВ и при наличии более высокого давления газовой смеси в вышеупомянутом пространстве, чем давление окружающей среды.
Недостатком изобретения является такая особенность конструкции, которая обеспечивает невзрывное выгорание ВВ в случае аварийного пожарного воздействия, однако, в случае самопроизвольного подрыва взрывоопасного объекта система клапанов, вероятно, не сможет обеспечить быстрое срабатывание, крышка контейнера останется в закрытом положении, образуется замкнутая система, что при воздействии ударно-волновых процессов может привести к разрушению конструкции контейнера.
Еще одним недостатком изобретения является нерегламентированные параметры элементов герметичной оболочки, усекающих прямые углы между горизонтальными и вертикальными ее стенками, которые существенно влияют на распространение ударной волны при несанкционированном подрыве.
Решаемой технической задачей является создание контейнера, пригодного для транспортировки взрывоопасных объектов и аварийных боеприпасов. В случае подрыва контейнер должен обеспечивать локализацию опасных факторов взрыва, при этом корпус контейнера должен выдерживать нагрузки под действием ударной волны и осколочного поля.
Технический результат изобретения достигается за счет того, что контейнер (см. Рис. 1) включает в себя основание 1 с установленным на нем корпусом; основание выполнено из стали, а корпус контейнера состоит из боковых стенок, жестко соединенных между собой и с основанием, причем каждая боковая стенка состоит из двух стальных листов, внешнего 2 и внутреннего 3, из которых внешний лист перпендикулярен основанию, а внутренний выполнен под углом 70-80° к основанию, при этом места стыков внутренних листов боковых стенок между собой и с основанием закрыты стальными антифокусировочными экранами 4 шириной 0,15-0,25 высоты внешнего листа боковой стенки контейнера, а боковые стенки выполнены из стали с твердостью 50-60 HRC.
Выполнение данных условий при самопроизвольном подрыве взрывоопасных объектов или аварийных боеприпасов обеспечивает устойчивость корпуса контейнера к ударно-волновому воздействию, а также к механическим повреждениям осколочными элементами.
Отсутствие у контейнера крышки позволяет ударной волне распространяться в верхнюю полусферу, что снижает ударно-волновое воздействие продуктов взрыва на стенки контейнера, тем самым обеспечивает безопасность в горизонтальном направлении, т.е. на уровне возможного нахождения людей.
Если контейнер закрыт крышкой, при подрыве взрывоопасного объекта давление внутри корпуса контейнера будет резко возрастать, что может привести к разрушению конструкции изделия, создавая дополнительный осколочный поток.
Технический результат достигается, когда боковые стенки корпуса состоят из двух стальных листов, внешнего и внутреннего, из которых внешний лист перпендикулярен основанию, а внутренний выполнен под углом 70-80° к основанию. Такая конструкция стенок обеспечивает отражение ударной волны, возникающей при самопроизвольном подрыве взрывоопасного объекта, в верхнюю полусферу, исключая многократное воздействие ударной волны на стенки корпуса контейнера. Наличие разнесенных внешней и внутренней боковой стенки корпуса позволяет выдерживать воздействие поражающих элементов, а выполнение внутреннего листа под углом 70-80° к основанию увеличивает вероятность рикошета осколков, что гарантирует безопасность в горизонтальном направлении на уровне возможного нахождения людей.
В случае, когда внутренний лист стенки корпуса контейнера выполнен под углом более 80° к основанию, увеличивается вероятность пробития стенок поражающими элементами, а также вероятность повторного воздействия ударной волны на стенки корпуса контейнера, что может привести к нарушению целостности конструкции, создавая дополнительный осколочный поток.
Если значение угла между внутренним листом боковой стенки и основанием составляет менее 70°, то значительно сокращается полезное пространство внутри контейнера, при этом увеличивается материалоемкость изделия.
Места стыков внутренних листов боковых стенок между собой и с основанием закрыты стальными антифокусировочными экранами шириной 0,15-0,25 высоты внешнего листа боковой стенки корпуса контейнера. При подрыве взрывоопасных объектов наибольшие нагрузки испытывает угловой узел конструкции за счет многократного отражения и преломления ударных волн. Применение антифокусировочных экранов помогает снизить максимальные пиковые значение давления в областях стыка стеновых конструкций, что усиливает прочностные характеристики конструкции.
Если ширина антифокусировочных экранов менее 0,15 высоты внешнего листа боковой стенки корпуса контейнера, то влияние их на распространение ударной волны в местах стыков будет минимальным. А т.к. в местах стыков внутренних листов боковых стенок корпуса между собой и с основанием из-за многократного отражения ударных волн возникают максимальные напряжения, то при подрыве взрывоопасного объекта может произойти разрушение конструкции.
В ситуации, когда ширина антифокусировочных экранов более 0,25 высоты внешнего листа боковой стенки корпуса контейнера значительно сокращается полезное пространство внутри контейнера, при этом увеличивается материалоемкость изделия.
Гарантированная эффективность достигается, когда стенки корпуса контейнера выполнены из стали с твердостью 50-60 HRC.
Если твердость стали, из которой выполнены стенки корпуса контейнера, ниже 50 HRC, это приводит, как правило, к снижению броневых свойств корпуса контейнера и увеличению вероятности пробития стенок осколочным потоком, так как твердость материала поражающих элементов (осколков) зачастую выше 50 HRC.
Если твердость стали, из которой выполнены стенки корпуса контейнера, выше 60 HRC, то сталь, как правило, обладает следующими негативными свойствами: высокая хрупкость и плохая свариваемость.
Высокая хрупкость может привести к хрупкому разрушению корпуса контейнера в момент самопроизвольного подрыва взрывоопасного объекта.
Плохая свариваемость стали, из которой выполнены пластины, не позволяет обеспечить прочные сварные швы, которыми стенки корпуса соединяются между собой и с основанием. При самопроизвольном подрыве взрывоопасного объекта возможно разрушение этих сварных швов, что приведет к разрушению целостности конструкции.
Таким образом, оптимальный диапазон твердости стали, из которой выполнены стенки корпуса контейнера, составляет 50-60 HRC.
Для эффективного торможения поражающих элементов (осколков) и снижения действия ударной волны корпус контейнера, внутреннее пространство контейнера заполнено инертным сыпучем материалом.
Для эффективного подавления воздушной ударной волны и снижения количества осколков при самопроизвольном подрыве снаряда во внутреннем пространстве корпуса выполнен локализатор взрыва.
Для быстрой и безопасной установки контейнера на транспортное средство в верхней части каждой боковой стенки выполнены проушины.
Для ослабления осколочного потока верхняя часть корпуса закрыта противоосколочным материалом.
Предлагаемое техническое решение было реализовано в опытных образцах контейнера для транспортировки взрывоопасных объектов и аварийных боеприпасов, состоящих из основания с установленным на нем корпусом, а также с выполненными внутри образцов антифокусировочными экранами. Два образца контейнера были изготовлены на заводе специальных материалов АО «НПО Спецматериалов. В качестве материала боковых стенок применена броневая сталь СПС-43 с твердостью 58 HRC.
В Образце №1 внутренний лист боковой стенки контейнера выполнен под углом 85° к основанию.
В Образце №2 внутренний лист боковой стенки контейнера выполнен под углом 75° к основанию.
Испытания по проверке защитных свойств опытных образцов контейнера для транспортировки взрывоопасных объектов и аварийных боеприпасов при подрыве 152 мм осколочно-фугасного снаряда проводились 15 июля 2020 на 18-ом Инженерно-испытательном Полигоне МО РФ.
В результате подрыва 152 мм осколочно-фугасного снаряда в образце №1 произошло частичное разрушение контейнера в местах сварных соединений боковых стенок между собой и в местах приварки листов, из которых состоят боковые стенки друг к другу. В боковых стенках корпуса контейнера отверстий или пробоин от осколков корпуса снаряда не обнаружено. Контейнер при подрыве не создает дополнительный осколочный поток в горизонтальном направлении (в направлении возможного нахождения людей), что подтверждается отсутствием пробития контрольных экранов, размещенных вокруг контейнера.
В результате осмотра опытного образца №2 контейнера для транспортировки взрывоопасных объектов и аварийных боеприпасов видно, что после подрыва 152 мм осколочно-фугасного снаряда накладным зарядом произошла деформация основания контейнера, при этом боковые панели остались не деформированными, отверстий от осколков не найдено. Сварные соединения между панелями остались также не поврежденными. Конструкция сохранила свою целостность. Контрольные экраны остались неповрежденными, что говорит об отсутствии осколочного потока в горизонтальном направлении.
Фотографии образцов контейнера после испытаний показаны на Рис. 2-3.
Таким образом, действие заявляемых параметров изобретения позволило обеспечить достижение заявленного технического результата -создание контейнера, пригодного для транспортировки взрывоопасных объектов и аварийных боеприпасов, который в случае подрыва должен обеспечить локализацию опасных факторов взрыва, выдерживая нагрузки под действием ударной волны и осколочного поля.
Заявленное техническое решение по конструктивным особенностям контейнера для транспортировки взрывоопасных объектов и аварийных боеприпасов является новым, так как совокупность отличительных признаков изобретения, в том числе и в частных случаях, неизвестна из литературных данных и практического опыта работ в этой области.
Решение соответствует критерию «изобретательский уровень», так как предложенное не следует явным образом для специалиста из анализа отечественного и зарубежного уровня техники.