ГАРПУН Российский патент 2005 года по МПК G21F5/14 B66C1/10 

Изобретение относится к ядерной энергетике и предназначено для применения при проведении работ по обезвреживанию жидких радиоактивных отходов.

Жидкие радиоактивные отходы, как правило, хранятся в железобетонных емкостях диаметром 20 и более метров. Эти емкости сверху перекрыты железобетонными крышками, на поверхности которых расположены несколько герметично закрытых люков. Через эти люки осуществляют предписанный регламентом контроль за состоянием радиоактивных отходов в период их хранения, а также осуществляют их удаление для переработки. В процессе хранения в жидких радиоактивных отходах под воздействием радиации происходят различные химические реакции, результатом которых является образование твердых осадков и студнеобразных сгустков. С экономической точки зрения наиболее целесообразным в настоящее время признан способ, основанный на откачивании радиоактивных отходов. Поэтому перед их удалением необходимо радиоактивные отходы превратить в состояние, удобное для откачивания. Для этого твердые осадки и сгустки необходимо перевести во взвешенное состояние. По условиям радиоактивной безопасности все эти работы могут быть проведены только с помощью дистанционно управляемого оборудования. Поскольку количество люков, исходя из прочности железобетонной крышки, ограничено, а размеры емкостей значительны, то использовать стационарно устанавливаемое на люки оборудование не представляется возможным. Единственной альтернативой в этом случае является использование оборудования, вводимого под крышку емкости и перемещаемого с помощью трособлочных устройств над зеркалом отходов. Для этого оборудование необходимо подвесить на системе ветвей тросов, пропущенных через имеющиеся люки, а затем путем удлинения-укорачивания ветвей тросов, предварительно пропущенных через имеющиеся в крышке емкости отверстия, осуществлять его перемещение над зеркалом отходов. В связи с этим возникают проблемы, связанные с разводкой тросов. Попадание тросов в процессе их разводки в жидкие отходы приводит к их загрязнению со всеми вытекающими из этого последствиями, а возникающее при этом механическое возмущение поверхностного слоя отходов приводит к ухудшению радиационной обстановки. С учетом вышесказанного единственной альтернативой, обеспечивающей возможность проводки тросов через люки емкости, является использование гарпуна, закрепленного на лине по примеру ружей для подводной охоты, и мишеней в виде сетки, вводимых через отверстия емкости. Применение этих устройств остро поднимает вопрос надежного зацепления гарпуна и мишени.

Известно гарпунное устройство (п. US №5335439, публ. 09.08.94 г.), содержащее гарпун в виде остроги с отогнутым концом. С помощью этого устройства практически невозможно добиться надежного сцепления гарпуна с мишенью в виде сетки.

Известен гарпунный наконечник к ружьям для подводной охоты (а.с. SU №318380, публ. 28.10.71 г.), содержащий боек, шток с отверстиями, пропущенные через указанные отверстия П-образные скобы и упоры для скоб, в качестве которых используются утолщения в нижней части бойка. Боек до упора навинчивается на шток. При зацеплении добыча своим сопротивлением разворачивает скобы до упора в боек, обеспечивая надежное зацепление. Поэтому данный гарпунный наконечник не может быть применен для надежного сцепления гарпуна с мишенью.

Известен гарпунный наконечник к ружьям для подводной охоты (а.с. SU №351510, публ. 28.09.72 г.), состоящий из бойка и стопорного флажка, закрепленного с возможностью одностороннего поворота. Стопорный флажок выполнен двуплечим, при этом конец нижнего плеча отогнут наружу от оси наконечника, а конец верхнего плеча - внутрь от оси наконечника. Гидродинамический прижим флажка к гарпуну при движении в воде обеспечивается подбором длин плеч флажка. Таким образом, работа элементов устройства рассчитана на движение гарпуна в жидкой среде. По соображениям, указанным выше, данное устройство не может быть применено для разводки тросов.

Известен гарпун подводного ружья (а.с. SU №598592, публ. 01.03.78 г.), содержащий наконечник с пазом и отверстием, в котором установлен закрылок. Закрылок выполнен сбрасывающимся. Один конец закрылка утоплен в пазу наконечника, а другой конец выступает над гарпуном и соединен гибкой связью, проходящей через отверстие в наконечнике, с ружьем. В исходном положении закрылок удерживается в пазу гарпуна за счет распирающего пружинящего усилия закрылка между передней и задней стенками паза. После прокола добычи, при обратном ее движении относительно гарпуна, за счет давления добычи на выступающие части закрылка происходит сброс последнего и добыча удерживается закрылком на гибкой связи. Вышеуказанное устройство содержит стопорное приспособление для удержания добычи, принцип удержания которого основан на мускульном сопротивлении добычи и ее воздействия на стопорное приспособление. Поэтому это устройство не может быть применено при проведении работ по обезвреживанию жидких радиоактивных отходов.

Известна стрела (п. US №4901467, публ. 20.07.90 г.) с заостренным наконечником, прикрепленным к переднему концу тела стрелы, и поворотным стопорным приспособлением. Стопорное приспособление может перемещаться по удлиненному телу стрелы, по меньшей мере, в три положения: положение броска, положение удержания и положение извлечения стрелы из тела добычи. Поворотное приспособление представляет собой лопасть, имеющую подвижный конец, прижимаемый при движении в жидкой среде к телу стрелы. Данное устройство также не может быть использовано для разводки тросов.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому изобретению относится гарпун (а.с. SU №1750541, публ. 30.07.92 г.), содержащий корпус, соединенный с корпусом наконечник и размещенное в наконечнике средство зацепления. Средство зацепления выполнено в виде откидывающегося флажка, шарнирно установленного в продольном пазу, расположенным в наконечнике. Флажок выполнен с возможностью перекрытия корпуса снаружи или изнутри на величину, равную 2-4 шагам резьбы резьбового соединения. Паз по длине и глубине выполнен таким, что флажок может полностью скрываться в нем. В исходном положении конец флажка упирается в край корпуса снаружи гарпуна. В этом положении флажок прижимается гидродинамическим сопротивлением при выстреле. После прокола добычи флажок под действием сопротивления тела добычи откидывается в положение, близкое к перпендикулярному относительно продольной оси гарпуна. Для снятия добычи наконечник вывинчивают на 2-4 шага резьбы из корпуса, после чего флажок задвигают в паз, а затем наконечник ввинчивают в корпус.

В гарпунном наконечнике по а.с. SU №1750541 средство зацепления срабатывает под воздействием сопротивления тела добычи, а поэтому такая конструкция гарпунного наконечника не может быть применена при проведении работ по обезвреживанию жидких радиоактивных отходов. Кроме того, для снятия добычи с гарпуна и при подготовке гарпуна к работе необходимо проводить работы по частичной разборке - сборке гарпунного наконечника.

В основу изобретения была поставлена задача разработать средство, позволяющее произвести надежную разводку тросов через люки крышки бетонной емкости для хранения жидких радиоактивных отходов.

Технический результат от использования изобретения заключается в обеспечении надежного сцепления гарпуна с мишенью, вводимых под крышку емкости с жидкими радиоактивными отходами через соседние люки крышки.

Заявляемый технический результат достигается за счет того, что в гарпуне, содержащем корпус, соединенный с корпусом наконечник и размещенное в наконечнике средство зацепления, согласно изобретению наконечник выполнен в виде цилиндрического стержня, зафиксированного в корпусе, и головки, установленной с возможностью перемещения по цилиндрическому стержню, а средство зацепления образовано зацепом с упругими лопастями, размещенным в цилиндрическом стержне с возможностью взаимодействия с головкой при ее перемещении по цилиндрическому стержню.

Целесообразно зацеп выполнить, по крайней мере, в виде двух разнесенных по высоте скоб, размещенных в пересекающихся пазах, выполненных на торце цилиндрического стержня со стороны головки.

Предпочтительно скобы выполнить из металлической проволоки, а в точках, отстоящих от вершины скоб на расстоянии не менее удвоенного диаметра проволоки, из которой изготовлены скобы, их упругие лопасти отогнуть наружу.

Желательно цилиндрический стержень снабдить резьбовым участком для перемещения по нему головки.

Необходимо цилиндрический стержень снабдить продольными пазами, расположенными вдоль его образующих и переходящими в пазы, выполненными на торце цилиндрического стержня.

Предпочтительно чтобы длина продольных пазов превосходила длину резьбового участка цилиндрического стержня для перемещения по нему головки.

Целесообразно головку со стороны ее открытого торца снабдить конической расточкой для взаимодействия с упругими лопастями зацепа.

Отличительная особенность заявляемого изобретения заключается в том, что зацеп выполнен с упругими лопастями, которые при взаимодействии с сеткой мишени обеспечивают проход гарпуна через ячейки сетки, а следовательно, надежное сцепление гарпуна с мишенью. Наличие головки, перемещаемой по цилиндрическому стержню наконечника, обеспечивает возможность регулировать степень раскрытия упругих лопастей зацепа, а также степень их упругого взаимодействия с ячейками мишени. Выполнение зацепа в виде двух развернутых относительно друг друга скоб (размещены в пересекающихся пазах на торце цилиндрического стрежня) превратило средство зацепления в объемное, что также способствует более надежному сцеплению гарпуна с мишенью.

Эти и другие особенности заявляемого изобретения будут приведены ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, где:

фиг.1 - вид в плане емкости с радиоактивными отходами,

фиг.2 - разрез по А-А (фиг.1),

фиг.3 -разрез по Б-Б (фиг.1),

фиг.4 - общий вид гарпуна,

фиг.5 - общий вид наконечника (объемное изображение).

На крышке 1 емкости с радиоактивными отходами (фиг.1) расположены две площадки 2 с отверстиями для установки средства метания 3 (фиг.2) гарпуна 4 и расположенные по ее периметру площадки 5 с отверстиями для установки мишеней 6 в виде сетки (фиг.3). Гарпун 4 соединен со средством метания 3 с помощью линя 7 (фиг.2). Гарпун 4 (фиг.4) содержит корпус 8 и соединенный с корпусом наконечник. Наконечник (фиг.5) выполнен в виде цилиндрического стержня 9, зафиксированного в корпусе 8, и головки 10, установленной с возможностью перемещения по цилиндрическому стержню 9. На торце цилиндрического стержня размещен зацеп 11 с упругими лопастями 12, установленный с возможностью взаимодействия с головкой 10 при ее перемещении по цилиндрическому стержню. Зацеп 11 целесообразно выполнить в виде двух разнесенных по высоте скоб 13, размещенных в пересекающихся пазах 14, выполненных на торце цилиндрического стержня 9 со стороны головки 10. Пазы 14 пересекаются между собой, как показано на фиг.4, под углом 90°, благодаря чему зацеп 11 приобретает объемный вид, что способствует повышению надежности зацепления гарпуна с мишенью. Вид угла зацепления (в разумных пределах) не имеет принципиального значения. Пазы могут пересекаться под другим углом, но в любом случае пересечение под углом позволяет получить зацеп объемной формы.

Предпочтительно скобы 13 выполнить из металлической проволоки. В этом случае контакт любой упругой лопасти 12 зацепа 11 с ячейкой сетки мишени 6 произойдет по точке. Возникающая при этом направленная по касательной сила обеспечит свободный проход наконечника гарпуна 4 через ячейку сетки мишени 6, что также будет способствовать повышению надежности зацепления гарпуна с мишенью. В точках, отстоящих от вершины скобы на расстоянии не менее удвоенного диаметра проволоки, из которой изготовлены скобы, упругие лопасти 12 скоб отогнуть наружу. Желательно цилиндрический стержень 9 и головку 10 снабдить резьбовыми участками 15, что позволяет наиболее простым способом обеспечить перемещение по цилиндрическому стержню головки 10.

На цилиндрическом стержне 9 имеются продольные пазы 16, расположенные вдоль образующих цилиндрического стержня 9. Продольные пазы 16 переходят соответственно в вышеуказанные пазы 14. Глубина продольных пазов 16 равна или несколько превосходит диаметр проволоки, из которой изготовлены скобы 13. Благодаря этому при перемещении головки 10 по цилиндрическому стержню 9 упругие лопасти 12 скоб свободно утапливаются в соответствующих продольных пазах 16, обеспечивая тем самым надежную настройку упругих лопастей 12 в соответствии с размером ячейки сетки мишени 6. Длина продольных пазов 16 несколько превосходит длину резьбового участка 15 цилиндрического стержня 9, что позволяет производить настройку упругих лопастей 12 в некотором диапазоне и обеспечить благодаря этому наилучшие условия для надежного сцепления гарпуна с мишенью. Целесообразно головку 10 со стороны ее открытого торца снабдить конической расточкой 17 для взаимодействия с упругими лопастями 12 зацепа 11. В этом случае в процессе взаимодействия головки 10 с цилиндрическим телом упругих лопастей 12 обеспечивается их надежное размещение в соответствующих продольных пазах 16, а следовательно, желаемая настройка зацепа 11 на соответствующий размер ячейки мишени 6.

Предложенная конструкция гарпуна позволяет осуществить в сложных условиях простым и надежным способом разводку тросов через отверстия крышки 1 емкости с радиоактивными отходами. Перед началом разводки осуществляют настройку зацепа 11 в соответствии с размером ячейки сетки мишени 6. Для этого головку 10 перемещают по резьбовому участку 15 цилиндрического стержня 9. Воздействуя конической расточкой 17 на упругие лопасти 12, зацепу 11 предают желаемый объемный вид. Средством метания 3 гарпун 4 запускают в направлении мишени 6. Наконечник гарпуна, проходя через ячейку сетки мишени 6, сцепляется с ней. При извлечении мишени через отверстие площадки 5 линь 7 гарпуна извлекается из емкости с радиоактивными отходами над крышкой 1. К линю 7 любым известным способом присоединяют трос. Перемоткой линя в обратном запуску направлении с помощью средства метания 3 трос через отверстие площадки 2 поднимают над поверхностью крышки 1 емкости с радиоактивными отходами. Аналогичным образом поступают при разводке ветвей троса через другие отверстия крышки 1 емкости. Форма зацепа 11, наличие у него упругих лопастей и возможность их настройки в соответствии с размером ячейки сетки мишени обеспечивает решение поставленной задачи изобретения относительно простым и надежным способом.

Изобретение относится к области атомной техники. Сущность изобретения: гарпун содержит корпус, соединенный с корпусом наконечник и размещенное в наконечнике средство зацепления. Наконечник выполнен в виде цилиндрического стержня, зафиксированного в корпусе, и головки, установленной с возможностью перемещения по цилиндрическому стержню. Средство зацепления образовано зацепом с упругими лопастями, размещенным в цилиндрическом стержне с возможностью взаимодействия с головкой при ее перемещении по цилиндрическому стержню. Преимущества изобретения заключаются в повышении надежности сцепления гарпуна с мишенью при разводке тросов. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Гарпун, содержащий корпус, соединенный с корпусом наконечник и размещенное в наконечнике средство зацепления, отличающийся тем, что наконечник выполнен в виде цилиндрического стержня, зафиксированного в корпусе, и головки, установленной с возможностью перемещения по цилиндрическому стержню, а средство зацепления образовано зацепом с упругими лопастями, размещенным в цилиндрическом стержне с возможностью взаимодействия с головкой при ее перемещении по цилиндрическому стержню.2. Гарпун по п.1, отличающийся тем, что зацеп выполнен, по крайней мере, в виде двух разнесенных по высоте скоб, размещенных в пересекающихся пазах, выполненных на торце цилиндрического стержня со стороны головки.3. Гарпун по п.2, отличающийся тем, что скобы выполнены из металлической проволоки, а в точках, отстоящих от вершины скоб на расстоянии не менее удвоенного диаметра проволоки, из которой изготовлены скобы, их упругие лопасти отогнуты наружу.4. Гарпун по п.1, отличающийся тем, что цилиндрический стержень снабжен резьбовым участком для перемещения по нему головки.5. Гарпун по п.1, отличающийся тем, что цилиндрический стержень снабжен продольными пазами, расположенными вдоль образующих стержня и переходящими в пазы, выполненные на торце цилиндрического стержня.6. Гарпун по п.5, отличающийся тем, что длина продольных пазов превосходит длину резьбового участка цилиндрического стержня для перемещения по нему головки.7. Гарпун по п.1, отличающийся тем, что головка со стороны ее открытого торца снабжена конической расточкой для взаимодействия с упругими лопастями зацепа.