УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСЛАБЛЕНИЯ УДАРНЫХ ВОЛН ПОДВОДНОГО ВЗРЫВА Российский патент 1998 года по МПК F42D5/45 

Изобретение относится к взрывным работам и предназначено для ослабления ударных волн (УВ) при подводных взрывах.

Известна защита инженерных сооружений и ихтиофауны завесой из воздушных пузырьков, создаваемых барботажем воздуха из перфорированных труб.

Недостатки пузырьковых завес: пузырьки, поднимающиеся с перфорированной поверхности горизонтальных труб, размещенных на дне водоема, образуют лишь вертикальные экраны из газожидкостной среды, что исключает возможность защиты от УВ объектов, размещенных над зарядом или под зарядом взрывчатого вещества; неравномерность распределения воздушных пузырьков в пространстве и времени, а также необходимость применения батарей из перфорированных труб и компрессора с источником энергии.

Целью изобретения является повышение эффективности ослабления УВ и всесторонняя локализация очага подводного взрыва экранами с неизменными характеристиками в пространстве и времени, создаваемыми технически простыми средствами.

Для достижения поставленной цели устройство для ослабления ударных волн подводного взрыва, содержащее экран, отличается тем, что экран выполнен из герметичных водонепроницаемых упругих шлангов, в которых размещены шнуры из пористого эластичного материала, и состоит из размещенных над зарядом горизонтальных шлангов и закрепленных по их периметру свободно свисающих вертикальных шлангов, размещенных в шахматном порядке с плотностью, возрастающей в направлении прохождения УВ, при этом экран соединен с поплавком.

Шланги с пористыми шнурами, образующие вертикальный экран, выполнены с отрицательной плавучестью, а образующие горизонтальный экран - с нулевой или положительной плавучестью.

На фиг. 1 изображен элемент для горизонтального экрана с нулевой или положительной плавучестью; на фиг. 2 - элемент для вертикального экрана с отрицательной плавучестью, достигаемой грузами на торцах шлангов, образующих нижнюю (придонную) часть вертикального экрана; на фиг. 3 - шланг с пористым шнуром в плане; на фиг. 4 - схема локализации взрыва сосредоточенного заряда для сейсмической геологоразведки нефти и газа на шельфе; на фиг. 5 - схема размещения шлангов, образующих вертикальный экран, в плане стрелкой обозначено направление прохождения УВ через элементы экрана, размещенные в шахматном порядке и с переменной плотностью.

На чертежах приняты следующие обозначения: 1 - шланг из резины или прорезиненной материи, 2 - шнур из микропористой резины, пористой резины или пенопласта, 3 - пробка для герметизации шланга, 4 - роликоподшипники, которые могут быть заменены стальными стержнями без заусениц (чтобы не нарушить герметичность оболочки шланга), свинцовой или чугунной дробью и другим грузом, 5 - заряд взрывчатого вещества, 6 - вертикальный экран из шлангов, изображенных на фиг. 2, 7 - горизонтальный экран из шланга со шнуром, представленном на фиг. 1, 8 - поплавок, 9 - поверхность крепления вертикальных шлангов и соединения вертикального экрана с периметром горизонтального экрана.

Поверхностью крепления 9 может служить отрезок конвейерной ленты с уголками жесткости из металла или стеклопластика.

Подготовка устройства. Шнуры из пористой или микоропористой эластичной резины или эластичного пенопласта (резиновые предпочтительнее, как более износостойкие) диаметром, позволяющим свободно, без затруднений, помещать их в шланги, полученные как и шланги в виде бухт, нарезают на месте их применения на отрезки размеров, требуемых глубинами мест ведения работ, условиями взрывания и характером охраняемых объектов. Пробки для герметизации концов шлангов могут быть поставлены на клеевых составах. Балласт для придания отрицательной плавучести вертикальным экранам создают из подручных материалов - вплоть до кварцевого песка, засыпаемого в нижний торец шланга. Элементы вертикального экрана закрепляют в отверстиях отрезка конвейерной ленты по схеме, изображенной на фиг. 5. Каждая сборка, схематично изображенная на фиг. 5, служит модулем. Из модулей компануют вертикальные экраны, закрепляя их по периметру горизонтального экрана 7, соединяя между собой гибкими связями элементы фиг. 1. Экраны тросами соединяют с поплавком 8. При необходимости фиксируют якорями.

Важное преимущество устройства - использование серийно выпускаемых промышленностью общедоступных изделий - шлангов общетехнического назначения из прорезиненной материи и эластичных пористых шнуров, изготавливаемых для уплотняющих прокладок.

Действие устройства. Шнуры из пористой или микропористой резины, помещенные в шланги, исключают сжатие шлангов до прохождения УВ при погружении экрана на глубины, превышающие сопротивление сжатию упругих стенок шланга.

При взаимодействии УВ с экранами наряду со сжатием воздуха внутри шлангов, а также в порах и микропорах эластичных шнуров, сопровождающимся адиабатическим нагревом воздуха, дополнительные потери энергии УВ происходят из-за деформации сжатия эластичных пористых шнуров и механической деформации шлангов при их сжатии с переходом от цилиндрического сечения к эллипсоидному.

Кроме затрат энергии на сжатие воздуха и упругие деформации пористых шнуров и стенок шлангов, шланги горизонтального и вертикального экранов действуют как серия стержней - механических рассекателей фронта падающей УВ. Размещенные в шахматном порядке и с плотностью, возрастающей в направлении прохождения УВ, шланги образуют лабиринтную систему рассекателей фронта УВ.

В известной пузырьковой завесе наибольшие потери энергии происходят при динамическом сжатии пузырьков воздуха. При полном схлопывании пузырьков (их оптимальный диаметр 2 мм при диаметре отверстия истечения 1 мм) дальнейшее прохождение УВ происходит беспрепятственно.

В отличие от пузырьковой завесы экран из упругих шлангов с эластичными пористыми стержнями не теряет своей способности поглощать энергию УВ и после их прохождения через экран, что особенно важно для локализации серии взрывов при замедленном и короткозамедленном взрывании.

Пузырьковые завесы создают гетерогенную среду из двух фаз вода-воздух с ограниченным объемным содержанием воздуха, неравномерно распределенного во времени и пространстве.

Экраны из упругих шлангов с пористыми эластичными шнурами создают на пути прохождения УВ многофазную среду из материалов, чередующихся в следующей последовательности: вода-упругая стенка шланга-воздух кольцевого зазора между шлангом и пористым шнуром-эластичный пористый шнур и воздух в его микропорах-вторая стенка упругого шланга-вода.

Пройдя последовательно через шесть материалов с различными физико-механическими и акустическими свойствами, УВ гораздо интенсивнее снизят энергию, чем при взаимодействии с двухфазной средой вода-воздух.

В экране из шлангов с пористыми стержнями воздух распределен равномерно в пространстве и постоянно во времени. Компануя экраны из модулей, можно создать значительную по глубине серию экранов для ослабления и полного гашения УВ, причем без ограничения глубины и протяженности экрана компрессорами, как это лимитируется в известной пузырьковой завесе.

Изобретение относится к технике безопасности при подводных взрывах. Устройство выполнено в виде экрана, размещенного вокруг и над зарядом ВВ. Экран выполнен из герметичных водонепроницаемых упругих шлангов, в которых размещены шнуры из эластичного материала. По периметру шлангов, размещенных над зарядом ВВ, закреплены свободно свисающие вертикальные шланги. Вертикальные шланги размещены в шахматном порядке с плотностью, возрастающей в направлении прохождения ударных волн. Экран снабжен поплавком. Экран всесторонне локализует подводный взрыв простыми средствами. 1 з.п.ф-лы., 5 ил.

1. Устройство для ослабления ударных волн подводного взрыва, содержащее экран, отличающееся тем, что экран выполнен из герметичных водонепроницаемых упругих шлангов, в которых размещены шнуры из пористого эластичного материала, и состоит из размещенных над зарядом горизонтальных шлангов и закрепленных по их периметру свободно свисающих вертикальных шлангов, размещенных в шахматном порядке с плотностью, возрастающей в направлении прохождения ударных волн, при этом экран соединен с поплавком. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что горизонтальные шланги со шнурами выполнены с нулевой или положительной плавучестью, а вертикальные - с отрицательной плавучестью.