Результат интеллектуальной деятельности: Контейнер со средствами защиты и контроля

Изобретение относится к области обеспечения контроля и безопасности хранения и транспортирования радиационное пожаро-, взрывоопасных изделий, содержащих радиоактивные, токсичные и взрывчатые вещества. Для безопасного транспортирования и временного хранения потенциально опасных грузов в промышленности используются герметизированные защитные контейнеры, предназначенные для защиты груза, как при эксплуатационных воздействиях (транспортная вибрация, механические воздействия при погрузке/разгрузке, атмосферная влага, пыль, инсоляция и т.д.), так и в случае возникновения аварийных ситуаций (пожары, падения, столкновения транспортных средств и т.д.).

Контроль над состоянием упакованного груза и безопасностью проведения такелажных операций и транспортирования осуществляется персоналом, ответственным за проведение работ в соответствии с требованиями нормативной документации. Введение приборного дистанционного контроля упакованного груза, на основе объективной информации о его состоянии, позволяет существенно повысить безопасность хранения и транспортирования за счет принятия оперативных мер по снижению последствий опасных аварийных ситуаций.

В настоящее время контроль объектов с опасными грузами осуществляется визуально считыванием надписей, условных обозначений, штрих-кодов, нанесенных на контейнеры и осмотром пломб. В некоторых случаях контроль состояния содержимого объектов осуществляется электроконтактным методом, путем снятия показаний с датчиков внутри объекта с помощью выносного опрашивающего пульта, присоединяемого непосредственно к контейнеру. Для обеспечения безопасности персонала, осуществляющего контроль радиационно-опасных объектов, актуальна дистанционная автоматизированная система контроля. Такая система существенно уменьшает влияние ионизирующего излучения объектов на персонал.

Современные защитные контейнеры являются сложными многослойными конструкциями. Известен контейнер повышенной защищенности [Черница О.А. Защитные контейнеры: Научно-практическое издание/ О.А. Черница, Г.П. Белянкин, Б.И. Израилев и др.; под ред. д-ра техн. наук, профессора E.Н. Петрова. - Снежинск: Изд-во РФЯЦ-ВНИИТФ, 2007] для перевозки взрывчатых веществ и изделий, содержащих взрывчатые вещества, состоящий из крышки, корпуса, основания, термозащитного материала, пулезащитного экрана, энергопоглощающего экрана, устройства для закрепления груза, образующих в совокупности внутреннюю герметичную полость, предназначенную для размещения упаковываемого груза. Основание, корпус и крышка цилиндрической формы имеют фланцевые разъемы с элементами болтового крепления и системой уплотнительной герметизации. Для контроля давления газовой среды контейнеры могут быть оснащены манометром, а для контроля влажности воздуха индикатором влажности. Идентификация и состояние датчиков контейнера осуществляется визуальным способом путем считывания маркировочных надписей или штрих-кодов, нанесенных на корпус контейнера эмалью или краской и показаний датчиков.

В качестве прототипа принят «Защитный контейнер для хранения и транспортирования радиационно-, пожаро-, взрывоопасных грузов», описанный в патенте РФ №2580518 от 16.01.2015.

Защитный контейнер состоит из основания с установленным на нем корпусом с крышкой, внутри которых установлены пулезащитный экран, энергопоглощающий экран, теплозащитный материал, груз закреплен во внутренней полости контейнера, внутренняя полость контейнера ограничена герметичной оболочкой. Контейнер имеет горизонтальный герметизированный фланцевый разъем. Идентификация контейнера осуществляется визуально по нанесенным на его поверхность маркировочным надписям и символам.

К недостаткам контейнеров, выбранных в качестве аналога и прототипа, относится невозможность или затрудненность осуществления автоматизированной дистанционной идентификации объекта (учетного номера) и контроля его состояния после аварийных воздействий. Например, после пожара возможно повреждение внешнего лакокрасочного покрытия и маркировки на поверхности контейнера. Невозможно также осуществление контроля фактов несанкционированного вскрытия контейнера и повреждения или похищения груза. Контроль уровней воздействия на упакованный груз при ударах и повышенной температуре также не осуществляется, что затрудняет принятие организационно-технических мер по безопасному обращению с аварийным контейнером.

Задачей настоящего технического решения является обеспечение автоматизированного учета и повышение безопасности обращения с потенциально опасным грузом, упакованным в контейнер. Задача решается за счет дистанционной идентификации контейнера (уникальный учетный номер) и контроля фактов превышения пороговых значений ударной перегрузки и температуры, действовавших на контейнер с грузом в процессе его эксплуатации, а также факта несанкционированного вскрытия контейнера. Предлагаемая конструкция обеспечивает работу как в стационарном варианте при размещении считывающего устройства на диспетчерских и контрольно-пропускных пунктах, так и в мобильном варианте, путем последовательного опроса контролируемых объектов с помощью переносного считывающего устройства.

Технический результат заключается в том, что дистанционная идентификация и состояние потенциально опасного груза, упакованного в контейнер, осуществляется за счет энергонезависимого пассивного ответчика, установленного во внутренней полости контейнера и к которому подключены специальные пороговые датчики, фиксирующие факт превышения предельных уровней физических воздействий (инерционные перегрузки и температура) и контактные датчики вскрытия.

Технический результат достигается тем, что в известной конструкции контейнера, состоящего из наружного силового корпуса, противопулевого защитного экрана, теплозащитного слоя, демпфирующего слоя, образующими в совокупности внутреннюю полость для размещения защищаемого и контролируемого груза, установлена контрольная радиоэлектронная система. Контрольная радиоэлектронная система состоит из пассивного ответчика, выполненного на основе линии задержки на поверхностных акустических волнах с уникальным идентификационным кодом и подключенных к нему датчиков контроля ударных перегрузок, датчиков температуры и датчиков контроля вскрытия. Идентификация и контроль состояния пассивного ответчика осуществляется посредством радиозондирования считывающим устройством, дистанционно размещенным относительно контейнера. Пассивный ответчик и подключенные к нему датчики контроля ударных перегрузок, датчики температуры и датчики вскрытия объединены в моноблок, который установлен во внутренней полости защитного контейнера, таким образом, чтобы датчик контроля вскрытия имел механический контакт с защищаемым и контролируемым грузом. Кроме того, линия задержки пассивного ответчика соединена посредством высокотемпературного кабеля с приемо-передающей антенной, установленной на наружной поверхности силового корпуса контейнера. Уровень аварийной устойчивости приемо-передающей антенны обеспечен не ниже уровня аварийной устойчивости контейнера.

Состояние датчиков отслеживается пассивным (энергонезависимым) ответчиком, выполненным на основе линии задержки (радиометки) на поверхностных акустических волнах (ПАВ). Пассивный ответчик посредством антенны, установленной на контейнере, связан радиоканалом с внешним считывающим устройством. Обмен информацией о состоянии контрольных датчиков между пассивным ответчиком и считывающим устройством осуществляется за счет получения кодированного сигнала от пассивного ответчика в ответ на радиоимпульс опроса, излученного считывающим устройством.

На фиг. 1 представлена конструкция контейнера со средствами защиты и контроля для хранения и транспортирования радиационно-, пожаро-, взрывоопасных грузов, в конкретном исполнении, где: 1 - основание контейнера, 2 - крышка контейнера, 3 - крышка внутренней ампулы контейнера, 4 - корпус внутренней ампулы контейнера с элементами подвески груза, 5 - термозащитный экран основания контейнера; 6 - пулезащитный экран основания контейнера, 7 - энергопоглощающий (демпфирующий) экран основания контейнера, 8 - термозащитный экран крышки контейнера, 9 - пулезащитный экран крышки контейнера, 10 - энергопоглощающий (демпфирующий) экран крышки контейнера, 11 - моноблок, содержащий пассивный ответчик, выполненный на основе линии задержки на ПАВ, и датчики контроля физических воздействий, 12 -высокотемпературный кабель, 13 - приемо-передающая антенна, 14 -считывающее устройство.

На фиг. 2 представлена конструкция моноблока, содержащего пассивный ответчик с датчиками контроля, где: 15 - корпус моноблока, 16 - пассивный ответчик на основе линии задержки (радиометки) на поверхностных акустических волнах, 17 - пороговые датчики перегрузок, 18 - пороговый датчик температуры, 19 - датчик контроля вскрытия, 20 - подвижный шток датчика контроля вскрытия.

Устройство работает следующим образом.

Упаковываемому потенциально опасному грузу присваивается уникальный идентификационный код, формируемый радиометкой, который идентифицируется считывающим устройством 14 и сохраняется в его памяти при опросе. Упаковываемый груз крепится (см. Фиг. 1) к элементам подвески корпуса внутренней ампулы контейнера 4, который установлен в основании контейнера 1. На фланцевый разъем корпуса внутренней ампулы контейнера 4 устанавливается крышка внутренней ампулы контейнера 3, образуя внутреннюю полость ампулы контейнера, в которой размещен упаковываемый груз. На фланцевый разъем основания контейнера 1 устанавливается крышка контейнера 2, на внутренней поверхности которой установлен моноблок 11, содержащий пассивный ответчик и датчики контроля физических воздействий, соединенный высокотемпературным кабелем 12 с приемо-передающей антенной 13. Моноблок пассивного ответчика 11 устанавливается в крышке контейнера 2 таким образом, чтобы он находился в непосредственной близости от упакованного груза, размещенного во внутренней полости ампулы контейнера. Приемопередающая антенна 13 установлена на внешней поверхности крышки контейнера 2 таким образом, чтобы обеспечить наиболее оптимальную область обмена радиосигналом со считывающим устройством 14.

Перед установкой крышки контейнера 2 (см. Фиг. 1) подвижный шток 20 датчика контроля вскрытия 19 (см. Фиг. 2) должен находиться в исходном состоянии, т.е. полностью выдвинутом из корпуса моноблока 11 пассивного ответчика, при этом контактная группа (не показана на Фиг. 2) датчика контроля вскрытия 19 нормально разомкнута. После установки крышки контейнера 2 (см. Фиг. 1) подвижный шток 20 датчика контроля вскрытия 19 (см. Фиг. 2) должен упереться в верхнюю торцевую поверхность крышки внутренней ампулы контейнера 4, при этом датчик контроля вскрытия 19 переводится в рабочее состояние, подвижный шток 20 задвинут в корпус моноблока пассивного ответчика 11. В рабочем состоянии контактная группа датчика контроля вскрытия 19 также нормально разомкнута.

После установки крышки контейнера 2 (см. Фиг. 1) на основание контейнера 1 производится контрольная операция радиозондирования моноблока 11, содержащего пассивный ответчик и датчики контроля физических воздействий посредством считывающего устройства 14. При этом считывающее устройство 14 идентифицирует уникальный информационный код упакованного груза и исходное состояние пороговых датчиков перегрузок 17 (см. Фиг. 2); порогового датчика температуры 18 и датчика контроля вскрытия 19.

В процессе временного хранения и транспортирования потенциально опасного груза в контейнере со средствами защиты и контроля в специально установленное контрольное время (при хранении) и контрольных пунктах (при транспортировании) производится регулярное радиозондирование моноблока 11, содержащего пассивный ответчик и датчики контроля физических воздействий, считывающим устройством 14. При отсутствии отклонений результатов регулярного радиозондирования от результатов контрольного радиозондирования делается заключение о выполнении требований обеспечения безопасности временного хранения и транспортирования потенциально опасного груза.

При возникновении аварийных ситуаций и попыток несанкционированного доступа к упакованному в контейнере 1 грузу пороговые датчики перегрузок 17 (см. Фиг. 2), пороговый датчик температуры 18 и датчик контроля вскрытия 19 переводятся в сработанное состояние, при этом их контактные группы (не показаны на Фиг. 2) переходят в нормально замкнутое состояние. Изменение состояния контрольных датчиков приводит к изменению параметров пассивного ответчика (изменению кодированного сигнала) на основе линии задержки на ПАВ 16. При радиозондировании пассивного ответчика 16 с датчиками 17, 18, 19, перешедшими в сработанное состояние, считывающим устройством 14, регистрируется и сохраняется в его памяти изменение параметров пассивного ответчика. По результатам контроля принимаются организационные меры по расследованию причин нарушения и технические меры по безопасному обращению с аварийным грузом, упакованным в контейнер.

Контейнер со средствами защиты и контроля, конструкция которого, представлена выше, был подвергнут натурным динамическим (падение контейнера и падение груза на контейнер) и термическим (пожарное воздействие) испытаниям. Перед испытаниями, с помощью считывающего устройства, было проведено радиозондирование пороговых датчиков и исходного состояния контейнера с упакованным грузом. После проведенных испытаний было произведено повторное радиозондирование, которое позволило идентифицировать упакованный груз и определить факты срабатывания пороговых датчиков ответчика, что подтвердило работоспособность всех элементов конструкции контейнера со средствами защиты и контроля, в том числе и после аварийного воздействия.