ТОРЦЕВОЙ ДЕМПФЕР КОНТЕЙНЕРА

Торцевой демпфер контейнера
Полезная модель относится к области ядерной энергетики и может быть использована на АЭС, например, для предотвращения аварий с транспортными контейнерами для отработавшего топлива ядерных реакторов или с другими тяжелыми объектами.
Известно демпфирующее устройство для контейнеров, представляющее собой набор радиальных, L -образных ребер, закрепляемое на нижнем торце контейнера (Заявка Великобритании № 1.459.770, заявл. 10.07.73, опубл. 31.12 76; МПК G21 f, 5/00).
Все ребра демпфирующего устройства имеют одинаковую высоту и толщину. Поэтому при падениях контейнера на жесткое основание в вертикальном положении и в наклонном положении число деформирующихся ребер будет различно и, как следствие, будут различными силы торможения. Уменьшение числа ребер, благоприятное с точки зрения смягчении удара при вертикальном падении, оказывается неприемлемым из-за того, что при наклонном падении малое число ребер, участвующих в ударном процессе не способно поглотить всю кинетическую энергию падающего контейнера. Увеличение числа ребер улучшает ситуацию при наклонном падении, но ведет к возрастанию силы торможения при вертикальном падении, что может оказаться недопустимым с точки зрения прочности контейнера.
Недостатком рассматриваемой конструкции является то обстоятельств, что рассмотренный демпфер недостаточно эффективен:
МПК G21 с 19/06 F 16 f 7/12
если он удовлетворительно работает при вертикальном падении контейнера, то неудовлетворительно при наклонном, и наоборот.
Известно демпфирующее устройство транспортного контейнера, предназначенного для перевозки отработавшего топлива АЭС, состоящее из системы ребер на боковой поверхности контейнера и на его торце. (Доклад Experience and Prospects of WWER-1000 Reactor Spent Fuel Transport A.N.Kondratyev et al. The 9th International Symposium on the Packaging and Transportation of Radioactive Materials, Washington, DC, 11-16 June 1989. Proceedings, Vol. Ill, p.p. 1413  1419).
Кольцевые ребра на боковой поверхности имеют разную высоту с тем, чтобы при ударе о жесткое основание демпфирующие ребра включались в работу последовательно, а не одновременно. Торцевые ребра имеют одинаковую высоту.
Недостатком данной конструкции является то обстоятельство, что при падении контейнера в вертикальном положении на торец одновременно начинают работать все торцевые ребра, а при падении контейнера в наклонном (не в горизонтальном) положении работает лишь часть торцевых ребер. Это означает, что сила удара при вертикальном падении будет значительно больше, чем при наклонном.
Предлагаемая конструкция торцевого демпфера позволяет эффективно смягчить удар падающего на жесткое основание контейнера, в вертикальном и в наклонном положении, полностью поглотив всю кинетическую энергию.
При падении контейнера на жесткое основание в вертикальном положении пластически деформируются все ребра только одного типа, а при падении в наклонном положении в ударном процессе принимает участие лишь часть из общего числа ребер торцевого демпфера, но деформируются ребра всех типов.
Тем самым может быть обеспечен одинаковый уровень ударных нагрузок (сил торможения) как в первом, так и во втором случае.
Выбором материала ребер, их числа и геометрических размеров величина силы торможения сводится к минимуму, что дает возможность сохранить прочность и герметичность контейнера с отработавшим топливом, а так же обеспечить целостность строительных конструкций, т.е. предотвратить аварию на АЭС.
Полезная модель иллюстрируется рисунками (см.рис.1, 2 ,3 и 4), на которых изображен контейнер с торцевыми демпферами в различных эксплуатационных ситуациях.
Торцевой демпфер контейнера состоит из двух горизонтально расположенных круглых пластин 1 и 2, одна из которых присоединена к нижнему торцу контейнера 3 и набора разновысоких, вертикально стоящих радиальных ребер 4 и 5. Радиальные ребра 4 жестко соединены с обеими пластинами 1 и 2 и имеют одинаковые толщину и размер в радиальном направлении (ширину). Высота ребер 4 равна расстоянию между пластинами 1 и 2.
Между каждыми двумя соседними ребрами 4 установлены вертикальные радиальные ребра 5, жестко соединенные только с одной из кольцевых пластин, например, с пластиной 1.
Между свободным торцом ребер 5 и пластиной 2, стоящей на основании 6. остается зазор 7. Число и геометрические,параметры ребер 5 могут варьироваться, но должны быть одинаковыми во всех промежутках между двумя соседними ребрами 4 и симметричными относительно середины этих промежутков.
Торцевой демпфер работает следующим образом.
Геометрические размеры ребер 4 и их число должны быть такими чтобы, вопервых, напряжение в ребре 4 от весовой нагрузки не превышало допустимое значение, а, во- вторых, чтобы ребро 4 не теряло продольной устойчивости от этой нагрузки (см. рис.2).
Ребра 5 при нормальной установке контейнера на горизонтальное основание 6 не работают.
При неосторожном обращении с контейнером, например при резкой установке на горизонтальное основание, воздействие на контейнер эквивалентно его падению на жесткое основание с некоторой, относительно небольшой высоты. При падении контейнера в наклонном положении деформируются, теряя устойчивость и пластически изгибаясь, ребра 4 и ребра 5, попавшие в зону контакта с основанием (рис.3). Деформирование ребер сопровождается поглощением всей кинетической энергии падающего контейнера. Соответствующий выбор материала ребер 5, их числа и геометрических размеров дает возможность обеспечить условия, при которых сила торможения будет минимальна при одновременном сохранении допускаемых габаритов контейнера. При падении контейнера в вертикальном положении теряют устойчивость и пластически изгибаются только ребра 4, поглощая всю кинетическую энергию контейнера. Ребра 5 в данном ударном процессе участия не принимают. При малом числе ребер 4 и достаточно большом зазоре 7 сила торможения при падении контейнера в вертикальном положении не будет превосходить значения силы торможения при падении в наклонном положении (рис.4).