УСТАНОВКА, ИНИЦИИРУЮЩАЯ СХОД ЛАВИН Российский патент 2015 года по МПК E01F7/04 F42D3/00 

Изобретение относится к установке, инициирующей сход лавин, в частности снежных лавин.

Подобные установки используют для обеспечения превентивного схода лавин в тех местах, где скопление снега может стать причиной возникновения крупных лавин, представляющих опасность для людей и имущества, в частности при наличии транспортных инфраструктур, горнолыжных комплексов или жилых зон.

Хорошо известны самые разнообразные установки и технологии для целенаправленного инициирования схода лавин.

Одна из технологий состоит в том, что оператор закладывает взрывной заряд точно в то место, где необходимо вызвать сход лавины. Это можно выполнить либо путем сбрасывания заряда с вертолета, либо с земли, когда заряд закладывают или закидывают в нужное место. Подрыв заряда производится в обоих случаях, как правило, посредством бикфордова шнура или электричества.

Однако подобные действия сопряжены с существенными рисками. Кроме опасностей, непосредственно обусловленных обращением с взрывчатыми веществами, следует учесть то обстоятельство, что в случае закладки заряда на поверхности земли оператору часто приходится отправляться на крутые склоны, где снежный покров довольно неустойчив. Кроме того, иногда такие операции приходится выполнять (как при закладке на земле, так и при сбрасывании с вертолета) в сложных климатических условиях.

Для уменьшения указанных опасностей, связанных с перемещениями в зоне взрыва, были разработаны различные способы дистанционного инициирования схода лавин.

Для реализации указанных способов используют такое армейское вооружение, как реактивные пусковые установки или гранатометы, создающие взрыв непосредственно на месте работ. Однако применение таких систем невозможно в силу законодательств ряда стран, в частности Франции, где запрещено хранение зарядов, снабженных взрывателем.

В одной из установок, известной под фирменным наименованием САТЕХ, использован трос для транспортировки взрывчатых веществ, проходящий над одним или несколькими участками схода лавины. Хотя такая установка и позволяет уменьшить риски, связанные с перемещениями в области схода лавины, она не решает проблему обращения с взрывчатыми веществами и их хранения. Кроме того, такое решение обуславливает необходимость дорогостоящей установки мачт для крепления транспортировочного троса, причем иногда на очень дальние расстояния.

Одним из решений, направленных на уменьшение опасностей, связанных с обращением с взрывчатыми веществами, является инициирование схода лавины посредством взрывной волны, полученной за счет использования взрывчатых газов.

Известны действующие по этому принципу переносные установки, доставляемые к месту работ на вертолетах с помощью наружного подвеса. В обеих установках, описанных в документах WO 2007/096524 и WO 2009/080977, для инициирования взрыва над снежным покровом используется смесь взрывчатых газов. Главное преимущество состоит в том, что установки можно применять в необорудованных заранее зонах, причем без манипуляций с взрывчатыми веществами. При этом имеются и известные недостатки, обусловленные использованием вертолета, в частности большие эксплуатационные затраты и невозможность проведения работ в неблагоприятных погодных условиях.

Создана также установка другого типа, известная под фирменным наименованием GAZEX и описанная в документе FR 2636729. В состав указанной установки входит взрывная труба с закрытым днищем, которая смонтирована на бетонном основании и жерло которой ориентировано в направлении снежного покрова. Наклон и удержание трубы обеспечиваются с помощью двух опорных стоек. В зависимости от типа установки, статического или инерционного, указанные две стойки либо закреплены на специальном анкерном блоке, либо снабжены противовесом, покоящимся на бетонной платформе. Предусмотрен контур подачи газа, предназначенный для заполнения взрывной трубы газом, поддерживающим горение, и топливным газом, воспламеняемых запальным устройством, помещенным за взрывной трубой. Создаваемая при этом взрывная волна направляется жерлом трубы к снежному покрову, в результате чего начинается сход лавины. В установках подобного типа создают запас газа, достаточный для работы в течение одного сезона, и используют дистанционно управляемое запальное устройство, позволяющее добиться, в числе прочих преимуществ, полной автономности и максимальной безопасности для оператора. Кроме того, неподвижный монтаж такой установки обеспечивает достаточную и долговременную прочность в области сходов значительных лавин. Основной же недостаток таких установок состоит в высокой стоимости монтажа, обусловленной необходимостью наличия подставки для крепления основания пушки и анкерного блока или бетонной платформы, в зависимости от конкретного типа установки, для закрепления опорных стоек.

Для устранения перечисленных недостатков предлагается установка, инициирующая сход лавин, содержащая: трубу с закрытым концом, установленным на основании, закрепленном на горном склоне, например, посредством бетонного блока, и с открытым концом, обращенным к снежному покрову; средство заполнения трубы взрывчатой газообразной смесью: запал, обеспечивающий воспламенение указанной смеси; при этом указанная установка отличается тем, что она содержит по меньшей мере две балки, каждая из которых прикреплена одним из своих концом к указанному основанию, и которые проходят параллельно вдоль трубы, выполняя функцию опорных элементов, а также средств амортизации смещения трубы в результате взрыва газообразной смеси.

Таким образом балки удерживают взрывную трубу, устраняя необходимость использования опорных стоек и, соответственно, средств их крепления, таких как анкерные блоки, что позволяет снизить стоимость монтажа. Кроме того, предложенная в изобретении амортизация посредством балок обеспечивает уменьшение напряжений, передаваемых на основание при каждом сходе лавины, что позволяет увеличить срок службы смонтированной установки.

В одном из вариантов осуществления изобретения балки расположены параллельно друг другу по обе стороны указанной трубы.

Такое расположение обеспечивает симметричное распределение напряжений при сходе лавины, а также ограничение боковых смещений взрывной трубы и, следовательно, усилий, действующих на средства крепления между трубой и основанием.

Предпочтительно обеспечить жесткое соединение балок друг с другом.

Благодаря жесткому соединению обеспечивается лучшее распределение усилий при смещении, вызванном взрывом во взрывной трубе, что позволяет уменьшить усилия, действующие при сходе лавины на средства крепления взрывной трубы на основании.

Целесообразно выполнить балки сплошными и с прямоугольным сечением, причем чтобы в поперечном разрезе длина находилась по вертикали, а ширина - по горизонтали.

Такая форма обеспечит лучшее распределение усилий при смещении. Это обусловлено тем, что поскольку в предложенной конструкции взрыв в трубе стремится создать смещение по вертикали, балки должны обеспечивать большее сопротивление именно в этом направлении.

Предпочтительно, чтобы соотношение между длиной и шириной составляло примерно четыре.

Одним из признаков изобретения является изготовление каждой балки из материала с модулем Юнга от 60 ГПа до 250 ГПа, предпочтительно примерно от 150 ГПа до 200 ГПа, и обладающего упругостью, сохраняющейся при температурах от +40°С до -40°С.

Таким образом каждая балка способна деформироваться в результате смещения и амортизировать смещение взрывной трубы относительно основания, причем в условиях предельных рабочих температур установки.

В одном из предпочтительных вариантов каждая балка выполнена из стали с высоким пределом упругости.

Использование стали с высоким пределом упругости позволяет получить хорошие показатели одновременно по прочности и упругости, что необходимо для надежной амортизации смещений взрывной трубы после начала схода лавины.

В одном из вариантов каждая балка предложенной установки состоит из нескольких частей, жестко соединенных друг с другом.

Конструкция, состоящая из нескольких частейпозволяет, с тем же эффектом амортизации, уменьшить вес установки.

Целесообразно установить трубу посредством шарнира, размещенного со стороны днища трубы на горизонтальной оси, перпендикулярной оси трубы, при этом установив, посредством подвижного соединения ее переднюю часть вблизи передних концов балок.

В результате монтаж взрывной трубы на основании не препятствует смещению трубы при сходе лавины, и сохраняется возможность выполнения балками их амортизирующей функции. Что касается монтажа с возможностью относительного перемещения балок и трубы, такое решение позволяет сохранить амортизирующую функцию балок, используя их в качестве опорных элементов.

В одном из предпочтительных вариантов вблизи своего свободного конца каждая балка снабжена штифтом, направленным в сторону другой балки и предназначенным для вхождения в жестко соединенную с трубой скобу, открытую в направлении днища трубы.

В результате размещенные на балках штифты, скользящие в жестко соединенных с трубой скобах, обеспечивают возможность свободного движения вдоль их продольной оси, с сохранением ими функции опорных элементов трубы.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, труба установки имеет изменяющееся по длине сечение, при этом сечение трубы в области жерла меньше ее сечения в области днища.

Такая форма трубы обеспечивает сужение взрывной волны, что позволяет увеличить давление на снежный покров и, следовательно, оптимизировать инициирование схода лавины.

Сечение трубы может иметь круглую или иную форму, например эллиптическую.

Далее изобретение описано более подробно со ссылками на сопроводительные схематические чертежи, иллюстрирующие не ограничивающий пример осуществления предложенной установки, инициирующей сход лавин, при этом:

фиг.1 - схематический вид сбоку, на месте;

фиг.2 - аксонометрический вид;

фиг.3 - аксонометрический вид опорной конструкции установки;

фиг.4а и 4b - виды сбоку, иллюстрирующие подвижное соединение между взрывной трубой и поддерживающими балками, соответственно в состоянии покоя и при максимальном смещении трубы.

Установка с фиг.1 содержит взрывную трубу 1 с закрытым днищем, жерло 2 которой направлено в сторону снежного покрова 3. Труба снабжена монтажным средством 4, установленным на основании 5, закрепленном посредством бетонного блока 6 на горном склоне 7. Кроме того, установка содержит средство 8 заполнения трубы взрывчатой газообразной смесью, предназначенной для создания взрыва, инициирующего сход лавины. В установке предусмотрены балки 9, которые соединены с основанием 5 и на которые опирается взрывная труба 1.

В установке такой конструкции реализован следующий принцип действия. При запуске оператором инициирования схода лавины происходит заполнение взрывной трубы 1 взрывчатой газообразной смесью, содержащей заданный состав поддерживающего горение и горючего газов, для чего используется указанное выше средство 8 заполнения. Предусмотрен также запал (не показан), обеспечивающий воспламенение указанной смеси. Возникающая взрывная волна направляется жерлом 2 трубы 1 в направлении снежного покрова 3, который, вследствие своей неустойчивости, отделяется от горного склона 7, вызывая тем самым сход лавины. В ходе данного процесса происходит передача горизонтального усилия взрывной волны на трубу 1, что приводит к смещению указанной трубы, которое согласно изобретению амортизируют балки 9, что позволяет ограничить усилия, передаваемые на основание 5.

На фиг.2 - 4 изображен один из вариантов осуществления предложенной установки.

Как показано на фиг.2, в данном варианте установка содержит взрывную трубу 1, шарнирно установленную на основании 5, жестко закрепленном на бетонном блоке 6. Такой монтаж выполнен посредством расположенных на основании двух опор 14 вала, в которые вставлены две другие опоры вала (не показаны), размещенные сзади трубы 1. Посредством валов (не показаны) эти две пары опор соединены друг с другом по горизонтальной оси перпендикулярной оси трубы 1. Такой монтаж обеспечивает возможность поворота трубы 1 вверх относительно основания 5. По обе стороны от трубы установлены две балки 9 из стали с высоким пределом упругости. Места крепления балок усилены боковыми ребрами жесткости 10. Кроме того, балки соединены по бокам сводчатыми металлическими пластинами 11, не создающими препятствия для трубы. Свободный конец каждой из балок 9 снабжен штифтом 12, обращенным в сторону другой балки. Штифты выполнены с возможностью ввода в жестко соединенные с трубой продольные направляющие элементы 13, ориентированные по существу параллельно трубе. Такая конструкция позволяет трубе 1 беспрепятственно перемещаться по горизонтали относительно балок 9, причем таким образом, что указанные балки обеспечивают опору по вертикали. Кроме этого, в рассматриваемом варианте конструкции для облегчения монтажа трубы 1 на балках 9 предусмотрен металлический уголок 14, что позволяет направлять ввод штифтов 12 в элементы 13.

Описанная выше установка работает следующим образом. При воспламенении заряда создаваемая взрывной волной нагрузка стремится повернуть трубу 1 вверх относительно основания 5. Это движение ограничивается и амортизируется балками 9. При этом в процессе поворота трубы 1 зацепление штифтов 12 элементами 13 приводит к смещению указанных штифтов вверх. Тем самым приводятся в движение и концы балок 9, на которых закреплены штифты 12. При этом происходит изгиб балок, обеспеченный надлежащим выбором материала изготовления, в частности стали, с высоким пределом упругости. Деформация балок 9 создает силы сопротивления, гасящие части энергии, действующей на трубу 1 в момент взрыва. Гашение энергии обеспечено свободным смещением трубы 1 по горизонтали относительно балок 9, что позволяет оптимизировать перенос сил сопротивления по вертикали и, следовательно, ограничить смещение трубы 1, как показано на фиг.4а и 4b. Если точнее, в рассматриваемом примере угол отклонения трубы 1 от горизонтали ограничен величинами α1=17° в состоянии покоя и α2=19,5° при максимальном повороте. Горизонтальное смещение скоб 13 относительно штифтов 12 ограничено величинами d1, примерно 5 см, в состоянии покоя и d2, примерно 8 см, при максимальном смещении. Именно свободное горизонтальное перемещение трубы 1 относительно балок 9 позволяет оптимизировать передачу сил сопротивления по вертикали и, соответственно, обеспечить амортизацию смещения трубы. Такая амортизация обеспечивает быстрое восстановление исходного состояния установки, которая возвращается в состояние, соответствующую режиму покоя, что позволяет повторить выстрел, инициирующий сход лавины.

Разумеется, что изобретение не ограничено описанными выше вариантами осуществления. В частности, для оптимизации амортизации смещения взрывной трубы можно использовать набор балок или балки из композитного материала, например, из углеродных волокон. Кроме того, можно использовать другие средства подвижного соединения между передним концом трубы и балками, например снабдив свободный конец каждой балки продольными направляющими, в которые будет входить штифт, жестко связанный с трубой.

Предложена установка, инициирующая сход лавин, содержащая трубу (1) с закрытым концом, установленным на основании (5), например, бетонном блоке (6), который закреплен на горном склоне (7). Другой конец (2) трубы является открытым и обращен к снежному покрову (3). Установка содержит также средство (8) заполнения трубы (1) взрывчатой газообразной смесью и запал, вызывающий воспламенение указанной смеси. Установка содержит по меньшей мере две балки (9), каждая из которых прикреплена одним концом к основанию (5), и которые проходят параллельно вдоль трубы (1), выполняя функцию опорных элементов, а также средств амортизации смещения трубы (1) в результате взрыва газообразной смеси. 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Установка, инициирующая сход лавин, содержащая:
трубу (1) с закрытым концом, установленным на основании (5), закрепленном на горном склоне (7), например, посредством бетонного блока (6), и с открытым концом (2), обращенным к снежному покрову (3);
средство (8) заполнения трубы (1) взрывчатой газообразной смесью;
запал, обеспечивающий воспламенение указанной смеси,
отличающаяся тем, что содержит по меньшей мере две балки (9), каждая из которых прикреплена одним из своих концов к основанию (5), и которые проходят параллельно вдоль трубы (1), выполняя функцию опорных элементов, а также средств амортизации смещения трубы (1) в результате взрыва газообразной смеси.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что балки (9) расположены параллельно друг другу по обе стороны трубы (1).

3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что балки (9) жестко соединены друг с другом.

4. Установка по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что балки (9) выполнены сплошными и имеют прямоугольное сечение, причем в поперечном разрезе длина расположена по вертикали, а ширина - по горизонтали.

5. Установка по п.4, в которой соотношение между длиной и шириной составляет примерно четыре.

6. Установка по любому из пп.1-3, 5, отличающаяся тем, что каждая балка (9) выполнена из материала с модулем Юнга в пределах от 60 ГПа до 250 ГПа, предпочтительно примерно от 150 ГПа до 200 ГПа, и обладающего упругостью, сохраняющейся при температурах от +40°С до -40°С.

7. Установка по п.6, отличающаяся тем, что каждая балка (9) выполнена из стали с высоким пределом упругости.

8. Установка по любому из пп.1-3, 5, 7, отличающаяся тем, что каждая балка (9) состоит из нескольких частей, жестко соединенных друг с другом.

9. Установка по любому из пп.1-3, 5, 7, отличающаяся тем, что труба (1) установлена посредством шарнира (4), размещенного со стороны днища трубы на горизонтальной оси, перпендикулярной оси трубы, причем передняя часть установлена посредством подвижного соединения вблизи передних концов балок (9).

10. Установка по п.9, отличающаяся тем, что подвижное соединение между трубой (1) и балками (9) содержит два штифта (12), жестко соединенных с трубой (1) или балками (9) и предназначенных для вхождения в две продольные скобы (13), размещенные соответственно на балках (9) или трубе (1).

11. Установка по любому из пп.1-3, 5, 7, 10, отличающаяся тем, что труба (1) имеет изменяющееся по ее длине сечение, причем сечение трубы в области жерла меньше ее сечения в области днища.