ДЕМПФЕРНОЕ УСТРОЙСТВО КОНТЕЙНЕРА

Устройство может быть использовано при транспортировке крупнотоннажных контейнеров, в том числе и в составе транспортно упаковочных комплектов, предназначенных для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива.
Известен контейнер для транспортировки радиоактивного материала, содержащий по крайне мере один съемный противоударный демпфер, установленный на одном из торцов контейнера, выполненный из двух выпуклых наружу чашек, являющихся стенками герметически закрытой полости, заполненной энергопоглощающим материалом, в качестве которого используется бальзовая древесина, волокна которой расположены параллельно оси контейнера [1].
Недостатком известного контейнера является то, что его противоударный демпфер недостаточно эффективно гасит вредную энергию удара, а также имеет форму выпуклых наружу чашек, что затрудняет фиксирование контейнера при нахождении его в вертикальном положении и тем самым усложняет выполнение подъемно-транспортных операций.
Известен транспортный упаковочный комплект для транспортирования и хранения отработавших тепловыделяющих сборок, содержащий корпус контейнера, выполненный из высокопрочного, чугуна с шаровидным графитом, внутреннюю и наружные крышки, выполненные их нержавеющей стали, установленные на корпусе со средствами крепления и уплотнения, и образующие с корпусом два барьера герметичности, чехол с каналами из нержавеющей стали, зафиксированный в герметичном стакане, установленном с натягом в корпусе контейнера и облицовку из нержавеющей стали внутренней поверхности корпуса, поверхности корпуса под установку крышек и части наружной поверхности корпуса в местах установки деревянных демпферов, заключенных в оболочку из нержавеющей стали и установленных на торцах контейнера. Нижний и верхний деревянные демпферы стянуты между собой и выполнены из элементов, расположенных послойно с чередованием продольного и поперечного положения слоев [2].
Недостатком известного торцевого демпфера контейнера является то, что он обладает низкой технологичностью изготовления, связанной со сложностью заполнение большого внутреннего пространства торцевого демпфера отрезками древесины.
Технический результат предлагаемой конструкции демпферного устройства контейнера заключается в том, что она обладает способностью эффективно гасить вредную энергию удара при падении контейнера в вертикальном, наклонном и горизонтальном положениях, обладает высокой технологичностью изготовления и удобством в эксплуатации.
Достигается технический результат тем, что в каждом слое древесины используются отрезки древесины с различным направлением волокон, причем каждый из отрезков проходит как минимум через два слоя и служит направляющими для удобства сборки каждого последующего слоя.
Преимуществом древесины являются ее малая плотность и относительно высокие удельные прочность и жесткость, а также легкая обрабатываемость, химическая стойкость, возможность придания различных полезных свойств, например, огнестойкость, стойкость против гниения, и др. за счет ее модифицирования специальными химическими составами.
Способность конструкции демпферного устройства контейнера эффективно гасить энергию удара определяется в основном физико-механическими характеристиками используемого демпфирующего материала. Закономерность изменения физико-механических свойств древесины соответствует схеме цилиндрической анизотропии с тремя плоскостями: продольной, радиальной и тангенциальной.
Известно, что прочность древесины зависит от направления действия внешней нагрузки относительно ее волокон. Так, например, прочность древесины при сжатии в направлении вдоль волокон примерно в восемь раз больше, чем поперек. Кроме того, прочность поперек волокон оценивается в двух направления в радиальном и тангенциальном. У лиственных пород прочность при сжатии поперек волокон в радиальном направлении в полтора раза выше, чем при сжатии поперек волокон в тангенциальном направлении; у хвойных пород наоборот, прочность выше при тангенциальном сжатии, чем при радиальном, но все равно значительно меньше, чем при сжатии вдоль волокон.
Любая древесина характеризуется способностью сопротивляться проникновению в нее твердых тел, называемой твердостью. Твердость торцевой поверхности древесины выше, чем боковых поверхностей у лиственных пород в среднем на 30% и на 40% - у хвойных.
Одним из показателей деформативности древесины служат модули упругости, определяемые в трех направлениях относительно волокон - продольном, радиальном и тангенциальном. Модули упругости древесины вдоль волокон в 20…25 раз выше, чем в радиальном или тангенциальном направлениях, причем в радиальном направлении модуль упругости на 20…50% выше, чем в тангенциальном.
Учитывая то, что физико-механические свойства древесины существенно зависят от направления действия внешней нагрузки относительно ее волокон, предлагаемое их расположение - в одном слое находятся отрезки с продольным, радиальным и тангенциальным расположением волокон - будет способствовать эффективному гашению вредной энергии удара при падении контейнера под любым углом к горизонту. Кроме того, из-за разности физико-механических свойств древесины, в частности, модуля упругости, твердости, прочности при сжатии и др. в зависимости от продольного, радиального и тангенциального расположения волокон гашение энергии удара будет проходить в более благоприятном режиме, т.к. древесные вставки, имеющие продольное, радиальное и тангенциальное направление волокон, будут деформироваться с различной интенсивностью, что приведет к более плавному рассеиванию вредной энергии удара. Таким образом, использование в одном демпфирующем слое демпферного устройства контейнера отрезков древесины с продольным, радиальным и тангенциальным расположением волокон будет способствовать повышению степени защиты содержимого контейнера от повреждения в результате неаккуратного обращения с ним или наступлении аварийной ситуации.
За счет того, что каждый отрезок древесины проходит как минимум через два слоя повышается удобство и простота сборки, что ведет к повышению технологичности сборки демпферного устройства. Повышение технологичности обеспечивается тем, что выступающие концы отрезков древесины из формируемого слоя будут служить направляющими для формирования каждого последующего слоя.
На фиг.1 показан общий вид контейнера с установленным демпферным устройством. На фиг.2 схематично показан общий вид демпферного устройства контейнера в осевом сечении. На фиг.3 показано сечение А-А демпферного устройства контейнера.
Демпферное устройство 1 контейнера 2 содержит цилиндрический металлический кожух 3, внутри которого расположены отрезки древесины с различным расположением направления волокон, выполняющие роль демпфирующих элементов 4. Причем отрезки древесины укладываются таким образом, что каждый из них проходит как минимум через два слоя и служит направляющими для удобства формирования каждого последующего слоя, способствуя тем самым упрощению изготовления демпферного устройства контейнера.
При транспортировке контейнера 2 используются два демпферных устройства 1, которые устанавливают - одно в нижней части контейнера 2 со стороны его днища 5 с частичным охватом его боковой поверхности, другое в верхней части контейнера 2 со стороны его крышки (на фиг. не показано), также с частичным охватом боковой поверхности контейнера.
Работа демпферного устройства контейнера осуществляется следующим образом. При установке контейнера в вертикальном положении на горизонтальное основание вес контейнера 2 воспринимается демпфирующими элементами 4, число и размеры которых должны быть такими, чтобы возникающие в них напряжения не превышали допускаемых значений.
При падении контейнера 2 в вертикальном положении вся ударная нагрузка будет восприниматься демпфирующими элементами 4, расположенными со стороны днища (крышки) контейнера. При падении контейнера 2 в горизонтальном положении нагрузку будут воспринимать демпфирующие элементы 4, расположенные в той части демпферного устройства, которая охватывает боковую поверхность контейнера 2. При падении в наклонном положении нагрузка будет распределяться между демпфирующими элементами 4, установленными как с торцевой стороны, так и боковой поверхности контейнера 2.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Описание изобретения к патенту SU 1144632 A3, опубл. 07.03.1985.
2. Описание полезной модели к патенту RU 56704 U1, опубл. 10.09.2006.
3. Радченко М.В. Обоснование прочности контейнеров для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива с корпусом из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом автореф. на соиск. уч. степ. канд техн. наук по спец. 01.02.06 - Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры, 2007 г.