3.4.6. Испытания упаковок типа C

3.4.6.1-С1. Правила не требуют подвергать один и тот же образец всем предписанным испытаниям, потому что ни одна из реальных аварий не включает в себя все наихудшие условия испытаний. Вместо этого Правила требуют проведения испытаний в такой последовательности, чтобы сконцентрировать повреждения в логической последовательности, типичной для тяжелой аварии, см. IAEA-TECDOC-702 [114] (п. 734.1 TS-G-1.1).

3.4.6.1-С2. Различные образцы могут быть подвергнуты последовательности испытаний. Критерии оценки для испытания с погружением, описанного в п. 730 Правил МАГАТЭ-96, также отличны от критериев для других испытаний. После завершения каждой последовательности испытаний упаковка должна быть оценена относительно защиты и целостности системы герметизации (п. 734.2 TS-G-1.1).

3.4.6.2-С1. Важно возможное появление проколов и разрывов. Однако окружающая среда плохо поддается количественному и качественному описанию [115, 116]. Повреждение от прокола может быть вызвано частями рамы самолета или грузом. Прокол на земле возможен, но рассматривается как менее важный (п. 735.1 TS-G-1.1).

3.4.6.2-С2. Последствием прокола может быть утечка из системы герметизации упаковки, но это событие очень маловероятно. Более серьезная проблема - повреждение теплоизолирующей способности упаковки, что приводит к неудовлетворительному функционированию в случае возникновения возгорания после удара упаковки (п. 735.2 TS-G-1.1).

3.4.6.2-С3. Подготовка испытания требует определения длины, диаметра и массы штыря, недеформируемой мишени и скорости удара. Одной из возможностей определения штыря было обращение к компонентам самолета. Предусматривалось использование двутавровой балки в некоторых испытаниях или предложениях по испытаниям, однако предпочли применять штырь более простой геометрической формы, а именно прямой круговой конус. Полагается, что эта форма причинит наибольшее повреждение. Высота падения или расстояние перемещения испытательного штыря в диапазоне нескольких метров представительна для разрушения конструкций или подскакивания внутри самолета (п. 735.3 TS-G-1.1).

3.4.6.2-С5. В подпункте a) данного пункта (п. 735.a) Правил МАГАТЭ-96) не определены общая длина проникающего штыря и детали его конструкции вне усеченного конуса, однако следует подтверждать выполнение требований относительно массы. В соответствии с требованиями подпункта б) данного пункта (п. 735.b) Правил МАГАТЭ-96) следует обеспечивать достаточную длину и массу проникающего объекта для его проникновения через поглощающие энергию теплоизоляционные материалы, окружающие внутренний сосуд системы герметизации, а также достаточную твердость для обеспечения проникающего усилия без собственного разрушения и смятия штыря. В обоих случаях центры тяжести образца и упаковочного комплекта следует выравнивать, чтобы избежать непроникающего отклонения [119] (п. 735.5 TS-G-1.1).

3.4.6.2-С6. Для дополнительной информации см. также справки 3.4.4.2-С1 - 3.4.4.2-С18 настоящего Руководства или пп. 727.1 - 727.18 TS-G-1.1 (п. 735.6 TS-G-1.1).

3.4.6.3-С1. При определении условий испытания основной целью было определять комбинацию скоростей, перпендикулярных к недеформируемой мишени, что обеспечивает условия повреждения образца, эквивалентные тем, которые можно ожидать в воздушной аварии при реальных скоростях, на реальных поверхностях и при произвольных углах. Рассмотрены вероятностные распределения переменных параметров при аварии, так же, как и положение образца, являющееся наиболее чувствительным параметром для повреждения (п. 737.1 TS-G-1.1).

3.4.6.3-С2. Данные, на которых необходимо основывать анализ аварий, были получены из отчетов с подробностями аварий, составленных официальными лицами на месте аварии, и лицами, связанными с последующими расследованиями. Некоторые данные основаны на реальных измерениях. Другие данные выведены путем их анализа и предположений, основанных на представлении о том, как авария вероятно развивалась. Каждый отчет об аварии должен быть оценен и преобразован в некоторые основные характеристики, такие как скорость столкновения, характер ударяющейся массы, угол удара, природа ударяемой поверхности и т.п. Часто необходимо получать другие параметры аварии для перекрестной проверки информации (п. 737.2 TS-G-1.1).

3.4.6.3-С3. Основные данные, которые могут поступать из отчета об аварии, полезны, но не содержат информации о ее характере и условиях окружающей среды, которым, вероятно, подвергался груз, вовлеченный в аварию. Например, повреждения транспортного средства и груза могут сильно отличаться в зависимости от того, было ли это столкновение с небольшим автомобилем, мягкой насыпью или опорой моста. Чтобы учитывать такие воздействия, выполняется анализ, переводящий фактическую скорость удара в эффективную скорость лобового столкновения о поверхность, которая не поглощает энергии удара. Такая поверхность называется недеформируемой. Следовательно, вся имеющаяся энергия переходит в энергию деформации транспортного средства и груза упаковок с РМ. Поскольку наибольший интерес представляет груз, разумно допускать, что транспортное средство не поглощает энергию. Такое предположение приводит к консервативному анализу (п. 737.3 TS-G-1.1).

3.4.6.3-С4. Полагая, что груз ударяется со скоростью транспортного средства при переходе к эффективной скорости столкновения о недеформируемую поверхность, получаем эффективную скорость столкновения, которая ниже по сравнению с реальной скоростью воздействия и зависит от относительной прочности груза по сравнению с прочностью реальной поверхности столкновения. В случае "жесткой" упаковки и "мягкой" мишени (например, контейнер с отработавшим ядерным топливом и вода) отношение фактической скорости воздействия к эффективной может изменяться в диапазоне от 7 до 9. При одинаковых жесткостях упаковки и поверхности отношение может быть 2 или более. Для бетонных дорог и взлетных полос отношение скоростей может колебаться от 1,1 до 1,4. Имеется очень мало поверхностей, для которых отношение было бы равно 1 [114] (п. 737.4 TS-G-1.1).

3.4.6.3-С5. Преобразование основных данных, содержащихся в отчете об аварии, в эффективную скорость столкновения выполняется с целью представления условий аварии с ударом в стандартный формат, в котором теряется вариантность аварийных сценариев, но в то же время сохраняются усилия воздействия на груз. Повторение этого процесса для всех важных авиационных аварий создает статистическую основу для выбора эффективной скорости столкновения с жесткой мишенью [119 - 121] (п. 737.5 TS-G-1.1).

коэффициентов безопасности, заложенных в конструкции упаковок;

способностей материалов, использованных в упаковках, для достижения специфических целей, таких, например, как защита, смягчение нагрузок, если эти способности явно не учитывались при анализе конструкции;

способности материалов противостоять нагрузкам, значительно превышающим предел упругости;

нежелания конструкторов использовать, а компетентных органов утверждать материалы, которые имеют крутые пороги разрушения в результате плавления или перелома в условиях, вероятных при перевозке (п. 737.6 TS-G-1.1).

3.4.6.3-С7. Хотя предполагается, что все эти особенности конструкции хорошей упаковки обеспечат желаемое свойство элегантного выхода из строя. Также верно и то, что имеются лишь очень ограниченные данные об испытаниях упаковок до разрушения, чтобы увидеть, как увеличивается выход с ужесточением условий аварии. Имеющиеся ограниченные данные проведенных экспериментов и расчетных анализов поддерживают концепцию элегантного выхода из строя (умирания) [121 - 123] (п. 737.7 TS-G-1.1).

3.4.6.3-С8. Скорость столкновения при испытании была получена из изучения частотного распределения кумулятивной вероятности частотного распределения [114, 124 - 126]. Анализ условий большинства аварий показывает, что с ужесточением условий столкновения количество событий резко возрастает до максимума, падая затем до нуля, по мере того как достигаются физические пределы, такие как максимальная скорость транспортного средства. Построение этих данных в виде кумулятивной кривой, т.е. процента событий с тяжестью менее, чем заданная величина, дает кривую, которая сначала растет быстро, затем очень медленно (после того как достигается "колено" кривой). Если данные построить в формате, который показывает вероятность превышения заданной скорости удара, редкость тяжелых аварий проявляет себя в виде четкого перегиба или "колена" кривой. Эта область кривой интересна, поскольку она демонстрирует, где повышенные уровни защиты, созданные в упаковке, начинают снижать свое влияние на вероятность разрушения. Кроме того, область слева от "колена" покрывает приблизительно 95% всех аварий. "Колено" кривой имеет место при значении скорости приблизительно 90 м/с. Эта величина была выбрана в качестве стандартного элемента испытания на столкновение (п. 737.8 TS-G-1.1).

3.4.6.3-С9. Требование, чтобы конструкция упаковки обеспечивала защиту при нормальной скорости много больше, чем в районе "колена", обычно означает более массивную, более сложную и более дорогую конструкцию, которая даст небольшое увеличение защиты населения. Кроме того, конструкция, преодолевающая удар при скорости в области "колена" кривой, выдерживает и много других аварий со скоростями выше, чем в области "колена", вследствие консерватизма, заложенного в конструкцию упаковки, консерватизма в анализе данных аварий и в преобразовании этих данных в эффективную скорость воздействия на недеформируемую мишень. Другими словами маловероятно полное катастрофическое разрушение системы герметизации даже в экстремальной части кривой (п. 737.9 TS-G-1.1).

3.4.6.3-С10. Необходимость испытания упаковки при конечной скорости (скорости падения с конечной высоты) обсуждалась в контексте испытания на столкновение, однако полагается, что удар упаковки при конечной скорости учтен испытанием на столкновение при скорости 90 м/с. Цель условий воздействия на упаковку при конечной скорости - демонстрация способности упаковки обеспечивать защиту даже в случае, если упаковка будет выброшена из самолета на высоте полета. Такая ситуация могла бы возникнуть вследствие столкновения в воздухе или вследствие разрушения конструкций самолета в полете. Тем не менее отмечается, что требования к упаковке типа C уже включают испытание на столкновение при скорости 90 м/с. Это испытание демонстрирует сохранение упаковки даже для сценариев аварий "груз за бортом" (п. 737.10 TS-G-1.11.

3.4.6.3-С11. Несмотря на то, что скорость свободного падения упаковки может превышать 90 м/с, едва ли удар о поверхность в этом случае будет таким же тяжелым, как и при столкновении с жесткой поверхностью, предусмотренной при испытании на столкновение. Отмечается, что вероятность воздушных аварий любого типа низка, а процент аварий, включающих столкновение в воздухе или разрушение самолета в воздухе, очень мал. Если такая авария происходит с самолетом, перевозящим упаковку типа C, повреждение упаковки может быть уменьшено, если при падении она останется прикрепленной к обломкам самолета, что приводит к снижению скорости соударения упаковки (п. 737.11 TS-G-1.1).

3.4.6.3-С12. Обеспечение условий для столкновения упаковки с недеформируемой поверхностью со скоростью 90 м/с весьма сложно для качественного выполнения. Данная скорость соответствует скорости свободного падения с высоты 420 м, если не принимать во внимание сопротивление воздуха. Это означает, что для обеспечения столкновения с поверхностью в нужном месте и в нужном положении обычно будут нужны специальные направляющие тросы. Направляемое свободное падение означает, что нужно учитывать трение даже для увеличения высоты отрыва для обеспечения нужной скорости столкновения. Могут также применяться другие методы, использующие другие источники энергии, для достижения нужной скорости и ориентации упаковки. Такие методы включают ракетные салазки и тросовые установки с тягой вниз (п. 737.12 TS-G-1.1).

3.4.6.3-С13. Дополнительная полезная информация приведена в пп. 701.1 - 701.24 и 727.6 - 727.17 TS-G-1.1 (см. справки 3.1.1-С2, 3.1.1-С4 - 3.1.1-С26 и 3.4.4.2-С7 - 3.4.4.2-С18 настоящего Руководства, соответственно) (п. 737.13 TS-G-1.1).

3.4.6.4-С1. Для упаковок, содержащих делящийся материал в количествах, не подпадающих под освобождение согласно п. 2.12.2 НП-053-04 (п. 672 Правил МАГАТЭ-96), термин "максимальное повреждение" следует принимать как поврежденное состояние, которое приводит в результате к максимальному коэффициенту размножения нейтронов (п. 737.14 TS-G-1.1).