ЕМКОСТЬ С АНТИВЗРЫВНОЙ СИСТЕМОЙ

Полезная модель относится к области хранения, транспортировки или применения жидких, газообразных взрывоопасных или потенциально взрывоопасных веществ.
Из предшествующего уровня техники известен наполнитель для предотвращения детонации резервуаров, наполненных, предпочтительно бензином, выполненный в виде полых шаров из металла, причем шары выполнены из алюминиевой фольги, имеющей прорези, растянутые в поперечном направлении, при этом края прорезей на поверхности шаров сжаты и образуют гладкую поверхность, а внутри расходятся с образованием шероховатой поверхности (см. SU1449031A, H05F 3/00, 30.12.1988).
2
2
Также из уровня техники известен взрывоопасный резервуар с наполнителем для него, состоящим из объемных тел, при этом удельная поверхность наполнителя составляет величину от 0,01 м до 40 м (см. RU31569U1, B65D 90/22, 20.08.2003).
Из уровня техники известен резервуар с наполнителем в виде матрицы, связывающей залитую в резервуар жидкость, предотвращая ее выливание, а также возможность возгорания или взрыва (см. RU 2125959 C1, B65D 88/12, 02.10.1999).
Также из уровня техники известен контейнер с наполнителем из фрагментов просеченной и растянутой фольги, свернутой в различные объемные геометрические тела (см. GB2028129A, А62С 3/12, 05.03.1980).
Также из уровня техники известна емкость с наполнителем, сформированным из фрагментов сетки изготовленной из алюминия или алюминиевого сплава (см. ЕР0256239А1, F17C 13/12, 10.06.1987).
Задачей, на решение которой направлено техническое решение, является обеспечение комплексной защиты емкостей с потенциально взрывоопасным содержимым, таких как бензобаки транспортных средств, цистерны, системы для хранения и транспортировки энергоносителей, а также в других областях техники.
Поставленная задача решается за счет того, что емкость с антивзрывной системой, согласно техническому решению, заполнена множеством дискретных трехмерных тел, выполненных в виде перфорированных, сетчатых или решетчатых оболочек, пористых тел и/или тел не менее, чем с одной, по меньшей мере, частично открытой полостью в их объеме, конфигурация которых вписана или не превышает трехмерного контура условного тела вращения с образующей, преимущественно, в виде выпуклой кривой постоянного или переменного радиуса, выполненных из моно- или композиционного материала толщиной и удельной прочностью на единицу толщины, достаточной для сохранения объемной формы при воздействии расчетного сочетания контактных эксплуатационных нагрузок, причем, по меньшей мере, внешний контактный слой указанных тел наделен тепло- и электропроводностью проводников типа металлов или сплавов, при этом локальный объем, ограниченный условным контуром упомянутого условного тела вращения, принят не превышающим критический, исключающим опасность взрывообразования в объеме любого из указанных тел множества в состоянии их заполнения парами жидкой взрывоопасной среды, а степень заполнения объема емкости телами антивзрывной системы принята исключающей образование между ними и внутренними габаритами емкости локальных микрообъемов с размерами, превышающими указанный критический объем.
При этом суммарный объем ΔV полостей между телами множества, входящего в антивзрывную систему, может быть выполнен практически не превышающим разницу объемов  - условного куба, равного полному внутреннему объему емкости, предназначенному для заполнения взрывоопасной средой и  - суммарного объема упомянутых условных сфер, описывающих тела множества антивзрывной защиты при плотной упаковке упомянутых условных контуров или реальных тел.
Антивзрывные тела могут представлять собой пористые тела, предпочтительно, с незамкнутыми порами.
Условные трехмерные контуры, в которые вписаны или не превышают их габаритов тела множества антивзрывной защиты емкости, могут представлять собой оболочки типа сферических или сфероидальных.
Условные трехмерные контуры, в которые вписаны или не превышают их габаритов тела множества антивзрывной защиты емкости, могут представлять собой сферические оболочки.
Условные трехмерные контуры, в которые вписаны или не превышают их габаритов тела множества антивзрывной защиты емкости, могут представлять собой эллипсоиды, образованные условным вращением полуэллипса вокруг малой или большой оси симметрии последнего, либо вращением части условной эллиптической кривой относительно секущей.
Условные трехмерные контуры, в которые вписаны или не превышают их габаритов тела множества антивзрывной защиты емкости, могут представлять собой овоидальные оболочки, либо облочки квазиконической формы или формы усеченного конуса.
Условные трехмерные контуры, в которые вписаны или не превышают их габаритов тела множества антивзрывной защиты емкости, могут представлять собой призматические оболочки.
Условные трехмерные контуры, в которые вписаны или не превышают их габаритов тела множества антивзрывной защиты емкости, могут представлять собой пирамидальные оболочки.
Условные трехмерные контуры, в которые вписаны или не превышают их габаритов тела множества антивзрывной защиты емкости, могут представлять собой цилиндрические оболочки.
Антивзрывные тела могут быть выполнены составными из тел типа сфера, эллипсоид, овоид, цилиндр в различных сочетаниях.
Составные антивзрывные тела могут быть образованы вышеперечисленными телами, соединенными между собой, например, посредством сварки, или клеевых, клеесварных соединений, либо разъемно соединены упруго-разъемными соединениями замкового типа.
По крайней мере, часть тел множества, входящего в антивзрывной системы может быть выполнена из материала типа химически стойкого пластика без наполнителя или с наполнителями, преимущественно, неорганическими в виде порошков из измельченных кремнийсодержащих пород, металлического порошка или измельченной стружки, либо из их сочетаний.
По крайней мере, часть тел множества, входящего в антивзрывной системы может быть выполнена из металлопласта, по меньшей мере, с внешним металлосодержащим слоем, нанесенным напылением металлов или сплавов на пластиковую основу, анодированием, либо плакированием, либо наклеиванием фрагментов металлических, металлосодержащих оболочек, в том числе, полосок, либо дискретных кусочков фольги или жести, металлических нитей и их сочетаний.
По крайней мере, часть может быть выполнена пористыми, преимущественно, из неорганических материалов типа вспененной керамики, вспененных оплавленных стекол, шлаковых стекол, либо вспененных металлов, сплавов, например, пеноаллюминия.
По крайней мере, часть тел множества, входящего в антивзрывную систему, выполненных из вспененной керамики или из вспененных стекол может быть покрыта, по крайней мере, частично внешним слоем металлизации, нанесенным напылением, плакированием, анодированием, либо приклеиванием фольги или тонкой жести.
Жидкая среда может представлять собой горючую взрывоопасную жидкость, содержащую, преимущественно легкие фракции перегонки нефти или синтетическое топливо.
Критический взрывобезопасный внутренний диаметр произвольной формы, либо определяющий линейный размер полости между телами принят практически не превышающим 12 мм.
Любая из микрополостей между группой смежных тел из множества, образующих антивзрывную систему, может быть принята не превышающей критический объем, взрывоопасный в состоянии заполнения указанной полости парами или газами среды со взрывоопасными параметрами.
Достигаемый технический результат заключается в создании емкости, обеспечивающей эффективную защиту от взрыва легковоспламеняющегося вещества, заполняющего эту емкость, за счет использования антивзрывной системы из простых в изготовлении, устойчивых к изменению давления и температур заявленных относительно легких тел, с улучшенными антистатическими свойствами, определенной толщины и пространственной конфигурации, обеспечивающих за счет преодоления сил поверхностного натяжения жидкости и обеспечения ее свободного протекания внутри системы локализацию объемов паров, меньших критического объема, и тем самым исключающих опасность взрывообразования в объеме любого из указанных тел множества в состоянии их заполнения парами жидкой взрывоопасной среды, а также между ними.
Сущность заявленной полезной модели заключается в следующем. Емкость с антивзрывной системой заполнена множеством дискретных трехмерных антивзрывных тел. Они выполнены в виде перфорированных, сетчатых или решетчатых оболочек, пористых тел и/или тел не менее, чем с одной, по меньшей мере, частично открытой полостью в их объеме. Их конфигурация вписана в условную сферу заданного радиуса и не превышает трехмерного контура с образующей, преимущественно, в виде выпуклой кривой постоянного или переменного радиуса. Антивзрывные тела выполнены из моно- или композиционного материала толщиной и удельной прочностью на единицу толщины, достаточной для сохранения объемной формы при воздействии расчетного сочетания контактных эксплуатационных нагрузок. По меньшей мере, внешний контактный слой указанных тел наделен тепло- и электропроводностью проводников типа металлов или сплавов. А их локальный объем, ограниченный условным контуром упомянутого условного тела вращения, принят не превышающим критический, исключающим опасность взрывообразования в объеме любого из указанных тел множества в состоянии их заполнения парами жидкой взрывоопасной среды. Степень заполнения объема емкости телами антивзрывной системы принята такой, что суммарный объем AV полостей между телами множества, входящего в антивзрывную систему, не превышает разницы объемов  - условного куба, равного полному внутреннему объему емкости, и предназначенному для заполнения взрывоопасной средой и  - суммарного объема упомянутых условных сфер, описывающих тела множества антивзрывной защиты емкости при плотной упаковке упомянутых сфер или реальных антивзрывных тел. Математически это условие можно проиллюстрировать следующей зависимостью
где ΔV - суммарный объем полостей между дискретными трехмерными телами множества, которым заполнена емкость;
- полный внутренний объем емкости, предназначенный для заполнения взрывоопасной средой, условно его можно назвать объем условного куба;
- суммарный объем упомянутых дискретных трехмерных тел.
Антивзрывные тела могут представлять собой пористые тела, предпочтительно, с незамкнутыми порами.
Условные трехмерные контуры, в которые вписаны или не превышают их габаритов тела множества антивзрывной защиты емкости, могут представлять собой оболочки типа сферических или сфероидальных. Кроме того, они могут представлять собой сферические оболочки. Еще они могут представлять собой эллипсоиды, образованные условным вращением полуэллипса вокруг малой или большой оси симметрии последнего, либо вращением части условной эллиптической кривой относительно секущей. Условные трехмерные контуры могут представлять собой овоидальные оболочки, либо оболочки квазиконической формы или формы усеченного конуса или призматические оболочки. В некоторых случаях условные трехмерные контуры могут представлять собой пирамидальные оболочки, а также цилиндрические оболочки.
Антивзрывные тела могут быть выполнены составными из тел типа сфера, эллипсоид, овоид, цилиндр в различных сочетаниях. В этих случаях они могут быть соединены между собой посредством сварки, или клеевых, клеесварных соединений, либо разъемно соединены упруго-разъемными соединениями замкового типа.
По крайней мере, часть тел множества, входящего в антивзрывной системы может быть выполнена из материала типа химически стойкого пластика без наполнителя или с наполнителями, преимущественно, неорганическими в виде порошков из измельченных кремнийсодержащих пород, металлического порошка или измельченной стружки, либо из их сочетаний.
По крайней мере, часть тел множества, входящего в антивзрывной системы может быть выполнена из металлопласта, по меньшей мере, с внешним металлосодержащим слоем, нанесенным напылением металлов или сплавов на пластиковую основу, анодированием, либо плакированием, либо наклеиванием фрагментов металлических, металлосодержащих оболочек, в том числе, полосок, либо дискретных кусочков фольги или жести, металлических нитей и их сочетаний.
По крайней мере, часть антивзрывных тел может быть выполнена пористыми, преимущественно, из неорганических материалов типа вспененной керамики, вспененных оплавленных стекол, шлаковых стекол, либо вспененных металлов, сплавов, например, пеноаллюминия.
По крайней мере, часть антивзрывных тел множества, входящего в антивзрывную систему, выполненных из вспененной керамики или из вспененных стекол покрыта, по крайней мере, частично может быть покрыта внешним слоем металлизации, нанесенным напылением, плакированием, анодированием, либо приклеиванием фольги или тонкой жести.
Жидкая среда может представлять собой горючую взрывоопасную жидкость, содержащую, преимущественно легкие фракции перегонки нефти или синтетическое топливо.
Критический взрывобезопасный внутренний диаметр произвольной формы, либо определяющий линейный размер полости между телами может быть принят практически не превышающим 12 мм.
Описанная система может быть применена в различных областях техники, связанных с хранением и транспортировкой взрывоопасных веществ.
Заявленное техническое решение поясняется приведенными ниже примерами, которые не охватывают, а тем более не ограничивают весь объем притязаний настоящей полезной модели.
Пример 1.
Емкость с антивзрывной системой заполнена множеством дискретных трехмерных тел, выполненных в виде перфорированных оболочек, конфигурация которых вписана в трехмерного контура условного тела вращения с образующей, преимущественно, в виде выпуклой кривой постоянного радиуса, выполненных из моно материала толщиной и удельной прочностью на единицу толщины, достаточной для сохранения объемной формы при воздействии расчетного сочетания контактных эксплуатационных нагрузок. При этом внешний контактный слой указанных тел наделен тепло- и электропроводностью проводников типа металлов. Причем локальный объем, ограниченный условным контуром упомянутого условного тела вращения, принят не превышающим критический, исключающим опасность взрывообразования в объеме любого из указанных тел множества в состоянии их заполнения парами жидкой взрывоопасной среды, а степень заполнения объема емкости телами антивзрывной системы принята исключающей образование между ними и внутренними габаритами емкости локальных микрообъемов с размерами, превышающими указанный критический объем.
Для пояснения примененного понятия дискретное трехмерное тело приводятся чертежи, на которых изображено:
на фиг.1 изометрическое изображение антивзрывного тела;
на фиг.2 антивзрывное тело вид сверху;
на фиг.3 микрорельеф на внешней поверхности тела;
на фиг.4-7 варианты мобильных и стационарных емкостей с размещенной в них системой антивзрывной защиты.
Дискретное трехмерное тело 1 выполнено в виде перфорированной оболочки представляет собой оболочку 2, предпочтительно, обтекаемой формы, выполненную из, преимущественно, двух симметричных частей 3 и 4, неразъемно и дискретно соединенных одна с другой по их периметрам, предпочтительно с помощью сварных соединений 5, причем в каждой из половин выполнены отверстия 6 и 7 правильной и/или неправильной формы с, по крайней мере, частично заостренными, преимущественно, внутрь оболочки кромками 8, причем внешняя поверхность выполнена гладкой с микрорельефом 9.
Дискретное соединение частей между собой обеспечивает возможность использования точечной сварки а также образование дополнительных отверстий 10 между соединяемыми частями.
Множество антивзрывных тел, помещенные внутрь емкости 10 (цистерны, баллона или бака) совместно образуют антивзрывную систему 11 предотвращающую возможность детонации или взрыва горючего или взрывоопасной среды внутри емкости.
Наличие микрорельефа на внешней поверхности каждого тела, обеспечивает зацепление с отверстиями соседних аналогичных тел, что не позволяет телам свободно вращаться при перемещениях или сотрясениях емкости, заполненной телами. Наличие таких вращений крайне нежелательно, так как может приводить к накоплению избыточного статического заряда, который повышает взрывоопасность системы в целом.
При этом выступы рельефа выполнены минимальной высоты и скругленными для того, что бы избежать деформативного взаимодействия тел как между собой, так и со стенками емкости в которую они помещены, а также обеспечить свободное прохождение нескольких шариков одновременно в горловину емкости без его закупорки.
Каждое тело из множества тел, в объеме емкости, например баллона и бака, содержащей взрывоопасное или потенциально взрывоопасное вещество, выполнено, предпочтительно, из титана или сплава титана, предпочтительно, с легкими металлами, обладающих необходимыми прочностью и обеспечивающими устойчивость формы при относительно малой толщине оболочки и ее малом весе под воздействием веса вышерасположенных шариков, а также давлении врзывоопасного вещества, при использовании в качестве такового, например газа, сжиженного под давлением.
Суммарная площадь перфораций в оболочке превосходит площадь внешней поверхности тела, что во-первых обеспечивает экономию используемого материала, а во-вторых облегчает прохождение взрывоопасного вещества сквозь массив из множества шариков.
Пример2.
Емкость заполнена множеством дискретных трехмерных тел, выполненных в виде сетчатых оболочек, конфигурация которых не превышает трехмерного контура условного тела вращения с образующей, преимущественно, в виде выпуклой кривой переменного радиуса, выполненных из композиционного материала толщиной и удельной прочностью на единицу толщины, достаточной для сохранения объемной формы при воздействии расчетного сочетания контактных эксплуатационных нагрузок, причем, по меньшей мере, внешний контактный слой указанных тел наделен тепло- и электропроводностью проводников типа сплавов металлов, при этом локальный объем, ограниченный условным контуром упомянутого условного тела вращения, принят не превышающим критический, исключающим опасность взрывообразования в объеме любого из указанных тел множества в состоянии их заполнения парами жидкой взрывоопасной среды, а степень заполнения объема емкости телами антивзрывной системы принята исключающей образование между ними и внутренними габаритами емкости локальных микрообъемов с размерами, превышающими указанный критический объем.
Трехмерное тело, предпочтительно, выполнено приплюснутым или вписанным в условный сфероид не менее, чем двумя наиболее удаленными одна от другой вершинами или точками, а его высота меньше его ширины. Приплюснутая форма предпочтительна при выборе формы трехмерного тела, так как является более устойчивой по сравнению с изначальной из которой она образована (не приплюснутая форма).
Трехмрное тело выполнено из двух, предпочтительно, куполообразных частей, что, по большей обусловлено удобством изготовления и соединения между собой этих частей, а также устойчивостью к воздействию давлений.
В области вершин куполообразных половин может быть выполнено, по меньшей мере, одно отверстие, предпочтительно, правильной формы, площадь каждого из которого может быть в несколько раз меньше площади любого из отверстий неправильной формы. Это обусловлено тем, что за счет своей приплюснутой формы большая часть тел множества расположены таким образом, что их оси, проходящие через вершины куполообразных частей совпадают или ненамного отклонены от вектора силы тяжести, что позволяет в области этих вершин выполнять более простые отверстия правильной, предпочтительно, круглой формы меньшего размера, по сравнению с боковыми, т.к. преодолению сил поверхностного натяжения при перемещении врывоопасной среды в этой области также способствует напряженность поля силы тяжести.
Испытания показали также целесообразность использования следующих форм тел для множеста: эллипсоиды или овоиды, сплюснутые эллипсоиды или овоиды, сферы и сфероиды различных конфигураций. Использование приведенных тел в составе системы из множества аналогичных тел обеспечило полное отсутствие детонации емкостей, например, бензобаков автомобилей различной наполненности при разрушении их с помощью крупнокалиберных пулеметов, а также других испытаниях.
Пример 3
Емкость с антивзрывной системой заполнена множеством дискретных трехмерных тел, выполненных в виде решетчатых оболочек, конфигурация которых вписана в трехмерный контур условного тела вращения с образующей, преимущественно, в виде выпуклой кривой постоянного радиуса, выполненных из композиционного материала толщиной и удельной прочностью на единицу толщины, достаточной для сохранения объемной формы при воздействии расчетного сочетания контактных эксплуатационных нагрузок, причем внешний контактный слой указанных тел наделен тепло- и электропроводностью проводников типа сплавов металлов, при этом локальный объем, ограниченный условным контуром упомянутого условного тела вращения, принят не превышающим критический, исключающим опасность взрывообразования в объеме любого из указанных тел множества в состоянии их заполнения парами жидкой взрывоопасной среды, а степень заполнения объема емкости телами антивзрывной системы принята исключающей образование между ними и внутренними габаритами емкости локальных микрообъемов с размерами, превышающими указанный критический объем.
Пример 4
Емкость с антивзрывной системой заполнена множеством дискретных трехмерных тел, выполненных в виде пористых тел, конфигурация которых не превышает трехмерного контура условного тела вращения с образующей, преимущественно, в виде выпуклой кривой переменного радиуса, выполненных из композиционного материала толщиной и удельной прочностью на единицу толщины, достаточной для сохранения объемной формы при воздействии расчетного сочетания контактных эксплуатационных нагрузок, причем, по меньшей мере, внешний контактный слой указанных тел наделен тепло- и электропроводностью проводников типа металлов, при этом локальный объем, ограниченный условным контуром упомянутого условного тела вращения, принят не превышающим критический, исключающим опасность взрывообразования в объеме любого из указанных тел множества в состоянии их заполнения парами жидкой взрывоопасной среды, а степень заполнения объема емкости телами антивзрывной системы принята исключающей образование между ними и внутренними габаритами емкости локальных микрообъемов с размерами, превышающими указанный критический объем.
Пример 5
Емкость с антивзрывной системой заполнена множеством дискретных трехмерных тел, выполненных в виде тел с одной частично открытой полостью в их объеме, конфигурация которых вписана или не превышает трехмерного контура условного тела вращения с образующей, преимущественно, в виде выпуклой кривой постоянного или переменного радиуса, выполненных из моно- или композиционного материала толщиной и удельной прочностью на единицу толщины, достаточной для сохранения объемной формы при воздействии расчетного сочетания контактных эксплуатационных нагрузок, причем, по меньшей мере, внешний контактный слой указанных тел наделен тепло- и электропроводностью проводников типа металлов или сплавов, при этом локальный объем, ограниченный условным контуром упомянутого условного тела вращения, принят не превышающим критический, исключающим опасность взрывообразования в объеме любого из указанных тел множества в состоянии их заполнения парами жидкой взрывоопасной среды, а степень заполнения объема емкости телами антивзрывной системы принята исключающей образование между ними и внутренними габаритами емкости локальных микрообъемов с размерами, превышающими указанный критический объем.
Таким образом, использование заявленной емкости, в том числе и выполненной по приведенным примерам, обеспечивает достижение эффективной защиты от взрыва легковоспламеняющегося вещества, заполняющего эту емкость, за счет использования антивзрывной системы из простых в изготовлении, устойчивых к изменению давления и температур заявленных относительно легких тел, с улучшенными антистатическими свойствами, определенной толщины и пространственной конфигурации, обеспечивающих за счет преодоления сил поверхностного натяжения жидкости и обеспечения ее свободного протекания внутри системы локализацию объемов паров, меньших критического объема, и тем самым исключающих опасность взрывообразования в объеме любого из указанных тел множества в состоянии их заполнения парами жидкой взрывоопасной среды, а также между ними.