УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛОКАЛИЗАЦИИ ВЗРЫВА Российский патент 1997 года по МПК F42D5/04 

Изобретение относится к экспериментальной технике и может быть использовано при создании различного вида защитных оболочек, взрывных камер и сооружений, предназначенных для герметичной локализации продуктов взрыва при аварийной ситуации в процессе конструкции, содержащих взрывчатые и отравляющие вещества.

Известно, что наиболее мощным и относительно доступным первичным источником энергии в экспериментальной практике является заряд взрывчатого вещества.

В настоящее время после создания методов расчета и конструирования взрывных камер создан широкий круг устройств, эксплуатируемых как в экспериментальной физике так и в промышленности для сварки взрывом, упрочнения металлов, штамповки и так.далее.

В работе (Войтенко А.Е. Демчук А.Ф. Исаков В.П. Взрывная камера для работы со взрывомагнитными генераторами и взрывными источниками плазмы. ФГВ, 1979, N6, 130-135, ) описана взрывная камера, позволяющая производить осколочные эксперименты с общим весом осколков до 10 кг. Основным элементом камеры является металлический цилиндр, днища камеры присоединены наглухо с помощью резьбовых соединений. Для защиты от осколков внутри камеры смонтирована дополнительная цилиндрическая оболочка. Между основной и дополнительной защитной оболочкой уложен слой древесины, пропитанной составом, предохраняющий от возгорания. Параллельно днищам камеры дополнительно размещены съемные листы противоосколочной защиты.

Недостатком аналога является низкая прочность устройства, связанная с отсутствием в нем энергопоглощающих элементов, снижающих амплитуду импульса нагрузки. Это ведет к необходимости увеличения прочности конструкции за счет утолщения несущих элементов: цилиндра и днища при проведении экспериментальных исследований со значительными массами взрывчатого вещества.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для локализации взрыва (Патент США N 4055247, кл. F 42 B 37/02, опубл. 25.10.77), содержащее внешний металлический цилиндрический корпус с плоскими прочными днищами, амортизаторы, выполненные в виде внутренних металлических цилиндрических оболочек и пластин, расположенные параллельно днищам, разделенные заполнителем. Заполнителем служат пенопластовые и сотовые прослойки. Амортизаторы предназначены для защиты устройства от разрушения путем снижения уровня взрывной нагрузки при пластическом деформировании цилиндрических оболочек и пластин.

Устройство позволяет производить транспортировку взрывоопасного объекта, обеспечивая защиту окружающей среды при его аварийном подрыве, путем герметичной локализации продуктов взрыва.

Недостатком устройства является технологическая сложность изготовления, повышенная материалоемкость, малый полезный рабочий объем, ограниченный громоздкими амортизаторами. Кроме того, не в полной мере используются энергопоглощающий свойства пластин при их деформировании. В местах жесткого соединения пластин с цилиндрическими оболочками возможно локальное разрушение (отрыв), приводящее к исключению пластины из роли энергопоглощающего элемента, снижающее надежность конструкции.

Цель изобретения защита окружающей среды при аварийном подрыве в устройстве взрывоопасного объекта путем полной локализации продуктов взрыва; повышение несущей способности и надежности устройства.

Цель достигается смягчением воздействия воздушной ударной волны и продуктов взрыва и осколков на элементы конструкции до безопасного уровня, осуществляется за счет перераспределения действий взрывной нагрузки с наружного герметичного корпуса на внутренние элементы.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для локализации продуктов взрыва, предназначенное для проведения работ с взрывоопасными объектами, содержащее металлический внешний цилиндрический корпус с плоскими днищами, амортизаторы, выполненные в виде металлических внутренних цилиндрических оболочек и пластин, расположенных параллельно днищам, разделенные заполнителем. Новым является то, что устройство снабжено шпангоутами, закрепленными на внутренней поверхности наружного корпуса, на которые свободно опираются пластины. Внутренняя рабочая полость устройства связана с полостью, располагаемой между днищем и ближайшей пластиной, с помощью каналов для обеспечения перетекания газа. Днища устройства имеют ребра жесткости. В одном из днищ выполнен люк с герметично закрывающей крышкой. Герметический центр взрывоопасного объекта смещен в противоположную строну от люка относительно геометрического центра устройства. Внутренняя поверхность устройства для защиты от осколков покрыта слоем металлической сетки. Шпангоуты, закрепленные на наружном корпусе, служат опорой для амортизирующих пластин. Обеспечение свободного опирания позволяет исключить передачу изгибающего момента на наружный корпус устройства, действие которого может привести к ее локальному изгибу и возможному разрушению.

Проходные каналы, выполняемые в виде отверстий, служат для перетекания газа из внутренней рабочей полости устройства в полость между днищем и ближайшей амортизирующей пластиной, что позволяет предотвратить удар пластины о днище.

Ребра жесткости повышают изгибную прочность днищ. Люк с герметично закрывающей крышкой предназначен для входа во внутреннюю рабочую полость устройства. При этом для снижения уровня действующей нагрузки на узлы крепления крышки взрывоопасный объект смещен в противоположную сторону от люка относительно геометрического центра устройства.

Слой металлической сетки, покрывающий поверхность внутренней полости устройства, обеспечивает противоосколочную защиту и, благодаря своей развитой теплопоглощающей поверхности, позволяет снизить величину остаточного давления газов в устройстве после взрыва.

На фиг. 1 дана схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

На фиг. 1,2 цифрами обозначены: 1 наружный цилиндрический корпус; 2 - оребренные днища; 3 и 4 -амортизаторы, где 3 металлические пластины, а 4 -внутренние цилиндрические оболочки; 5 заполнитель; 6 шпангоуты; 7 - проходные каналы; 8 внутренняя рабочая полость устройства; 9 - амортизирующая полость. Взрывоопасный объект и люк с герметично закрывающей крышкой, размещенный в одном из днищ, не показаны.

Устройство для локализации взрыва работает следующим образом.

При аварийном взрыве объекта происходит пластическое деформирование пластин 3 и цилиндрических оболочек 4, разделенных между собой заполнителем 5, и перетекание газа из рабочей полости 8 в полость 9 через каналы 7, располагаемые в зоне опирания плоских диафрагм 3 на шпангоуты 6. Поперечный размер каналов подбирается исходя из требования плавного выравнивания в полостях 8 и 9 к моменту наступления стационарных газодинамических процессов в рабочей полости 9. В процессе деформирования плоских и цилиндрических диафрагм в результате уменьшения объема полости 9 реализуется адиабатическое сжатие газа, что приводит к увеличению давления в полости 9 по сравнению с полостью 8 и, как следствие, к предотвращению удара демпферных диафрагм о стенки цилиндрической камеры 1 и 2. Количество демпферных диафрагм выбирается в зависимости от уровня максимально допустимой нагрузки, обеспечивая преобразование энергии взрыва в энергию пластического деформирования.

На предприятии с использованием расчетно-теоретических методик показана возможность реализации заявленного устройства. Проведена отработка масштабной модели устройства. Показана правомерность предлагаемого подхода при создании устройств для геометрической локализации продуктов взрыва.

По результатам проведенных на предприятии работ показано, что предлагаемое изобретение может быть использовано при создании высоко надежных устройств, обеспечивающих герметичную локализацию продуктов взрыва, и может быть использовано при проведении экспериментальных работ с взрывоопасными объектами, а также в промышленности, в частности, для разборки ядерных зарядов с помощью манипуляторов.

Использование: экспериментальная техника и промышленность; создание различного вида взрывных камер, защитных сооружений, при работе с взрывоопасными объектами, содержащими в том числе и радиоактивные компоненты, и обеспечивающих локализацию продуктов взрыва с целью защиты окружающей среды при аварийном подрыве объекта. Сущность изобретения: устройство для локализации продуктов взрыва содержит наружный металлический цилиндрический корпус с оребренными плоскими днищами, амортизаторы в виде набора металлических цилиндрических оболочек и пластин, расположенные параллельно днищам и разделенные заполнителем. Пластины свободно оперты на шпангоуты, закрепленные на внутренней поверхности наружного цилиндрического корпуса. Проходные каналы, выполненные в виде отверстий, служат для перетекания газа из внутренней рабочей полости устройства в полость между днищем и ближайшей амортизирующей пластиной, предотвращая удар пластины о днище. В одном из днищ выполнен герметизированный вход во внутреннюю полость устройства, стенки которой покрыты слоем противоосколочной металлической сетки. 3. з.п. ф- лы, 2 ил.

1. Устройство для локализации взрыва, предназначенное для проведения работ с взрывоопасными объектами, содержащее металлический наружный цилиндрический корпус с плоскими оребренными днищами, амортизаторы, выполненные в виде металлических оболочек и пластин, расположенные параллельно днищам, разделенные заполнителем, отличающееся тем, что пластины свободно оперты на шпангоуты, прикрепленные к внутренней поверхности наружного цилиндрического корпуса. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренняя рабочая полость устройства связана с полостью, располагаемой между днищем и ближайшей пластиной, с помощью каналов для обеспечения перетекания газа. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что в одном из днищ выполнен герметичный вход во внутреннюю полость устройства для размещения взрывоопасного объекта со смещением его геометрического центра в противоположную сторону от входа относительно геометрического центра устройства. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поверхность внутренней полости устройства покрыта слоем металлической сетки.