EA010812B1 - Усовершенствованное устройство для ослабления акустических и/или ударных волн - Google Patents

Abstract

Предложенное устройство для ослабления ударных волн выполнено из двух гибких листов с углублениями, расположенных один поверх другого и соединенных множеством швов, причем, когда гибкие листы соединены друг с другом, эти углубления образуют ячейки. Швы расположены таким образом, что они окружают углубления в листах, а ячейки заполнены удароослабляющим материалом.

Description

Настоящее изобретение относится к усовершенствованному устройству для ослабления волн давления с целью смягчения нежелательных эффектов этих волн.

Предшествующий уровень техники

При ведении асимметричных боевых действий все чаще используют взрывные устройства, чтобы вызвать разрушение имущества и лишение жизни, в частности, на городских территориях или в транспортном хозяйстве. Эти взрывные устройства иногда можно обезвредить, но своевременное оповещение об атаке зачастую отсутствует. Это становится еще более значимым при глобальном сценарии атак смертников и максимизированных массовых жертвах.

Взрывчатые вещества создают осколки, разбрасываемые ударной волной и возникающие как из корпуса взрывного устройства, так и из материалов, расположенных рядом с местом взрыва и становящихся источником так называемого вторичного осколкообразования. Кроме того, взрывные устройства создают ударные волны, которые могут характеризоваться наличием времени нарастания, которое отображает фактическую прерывистость в физических свойствах газа, через которые эти волны распространяются. Возможны ситуации, в которых могут нарастать акустические волны, образуя ударные волны, когда волны повышенного давления движутся с более высокой скоростью, чем волны низкого давления. Однако в случае применения взрывного устройства создаваемые им волны всегда являются ударными волнами. Ударные волны создают явление сильных разрушений, известное под названием взрыва. Ударные волны движутся со скоростью, которая связана с их амплитудой, при этом более высокие давления обуславливают более быстрое движение, чем более низкие давления, а также с характеристикой данной среды. Сразу же после создания ударная волна распространяется наружу из источника взрыва, подчиняясь некоторым физическим законам. Эти законы - сохранения массы, количества движения и энергии описывают то, как ударная нагрузка распространяется через среду и, что важно, как она распространяется от среды к среде с соответствующими изменениями скорости и давления. В общем случае, можно ожидать очень быстрого падения давления при ударных нагрузках, распространяющихся от источника взрыва. Это распространение весьма зависит от района, окружающего взрыв. Отражающие препятствия, тоннели, углы и многие другие структурные особенности могут уменьшить скорость, с которой спадает ударная волна, и в некоторых обстоятельствах обуславливают локально увеличивающиеся давления.

Ударная нагрузка, распространяющаяся в радиальном направлении, быстро спадает с увеличением расстояния, поскольку энергия затрачивается на возрастающей площади поверхности. Ударные нагрузки, перемещающиеся в плоском движении, например в тоннеле, снижаются на значительно более низких уровнях, потому что они теряют энергию только на краях, где находится поверхность раздела стены и ударной нагрузки. Эта скорость снижения давления может резко увеличиваться за счет наличия материала на пути ударной нагрузки. Материалы, которые обладают элементами, имеющими разные полные сопротивления ударному воздействию, присутствие границ фаз и наличие энергии, поглощаемой работой, совершаемой при создании необратимых изменений внутри материала, являются превосходными ослабителями давления удара. Пористые твердые материалы обладают этими свойствами и являются превосходными ослабителями ударных волн, а, значит, и взрыва. Газы и твердые кристаллические материалы неизбежно оказываются плохими ослабителями волн давления.

На границах фаз, например, в каплях жидкостей или частицах твердых веществ, взвешенных в воздухе, возможны отражение и дифракция волн давления. Эти отражения служат для увеличения расстояния, проходимого волной, за счет многочисленных отражений и дифракций. Сопутствующие рассеяние и дисперсия обеспечивают большее ослабление, потому что они подавляют прерывистость, ведущую к созданию ударной волны, результатом чего является значительное падение давления в материале. Этот процесс, главным образом, показал возможность лишь обеспечить, прежде всего, низкий уровень ослабления, потому что результирующая акустическая волна, выходящая из вещества, может вырасти снова, приводя к образованию ударной волны. Энергия, затрачиваемая при ускорении массы и при необратимых изменениях в материале, т.е. при разрушении, служит объяснением большей части ослабления. Эти механизмы значительно уменьшают или совершенно исключают волны давления, изначально проходящие в некотором конкретном направлении.

Устройство, раскрытое в патенте РК 2607241, содержит две оболочки из текстильного материала, а также теплоотражающий материал, такой как пластины алюминия, множество слоев тканого арамидного материала и блоки пены. Согласно РК 2607241 вышеперечисленные компоненты должны располагаться особым образом, чтобы образовать структуру, защищающую человека от взрыва.

КеЬи! во французском патенте № 2573511 предлагает перегородку или стену, обладающую высоким тепловым и механическим сопротивлением и содержащую сотовые ячейки, в которые введен сжимаемый элемент (введены сжимаемые элементы) или которые будут придавать свойства расширяемости, воспламеняемости, жесткости или сопротивления механическим или тепловым ударным нагрузкам. Примеры материалов-наполнителей включают в себя арамидные либо сжимаемые материалы или упругие материалы. Другие материалы включают в себя пенорезину, сложный полиэфир, несгораемые материалы (для защиты от воспламеняемости), которые могут включать в себя несгораемую пенорезину наряду с арамидными или металлическими материалами. Смеси углерода и арамида могут обеспечить защиту от

- 1 010812 воздействия температур примерно 600-700°С. Смеси углерода и керамики могут обеспечить защиту от воздействия температур примерно 2500°С, а керамика в отдельности может обеспечить защиту от воздействия температур до примерно 3500°С. Для придания жесткости можно заполнить ячейки бором, карборундом, кремнеземом и т.д.

МахеЕку в патенте США № 5996115 предлагает гибкую массивную броню, выполненную из одного слоя керамических плиток, приклеенных к гибкой рубашке, улавливающей осколки.

СЫЫсгх в патенте США № 3801416 предлагает гибкую оболочку для улавливания взрывных осколков, выполненную из множества слоев гибкого взрывостойкого материала с внедренными в него взывростойкими пластинами. Между этими пластинами расположены каналы для придания гибкости оболочке.

Кеепап и др. в патенте США № 6289816 предлагают водонаполненную оболочку для расположения на поддонах для средств артиллерийско-технического снабжения, чтобы смягчить нагрузку давления газа, обусловленную взрывом средств артиллерийско-технического снабжения, произошедшим по небрежности. Оболочка включает в себя пару модулей-резервуаров, а каждый модуль содержит множество камер для хранения воды, в которых находится вода.

СеШе в патентах США № 5225622 и № 5394786 предлагает материалы, описываемые как текучее ослабляющее вещество, которое проявляет характеристики пенопласта на водной основе и содержит твердые частицы, придающие объемные механические свойства и свойства текучести текучей среды.

Наиболее эффективными при ослаблении акустических волн и ударных нагрузок получаются материалы в виде плоских панелей. Для простоты изготовления большинство ослабляющих панелей приходится изготавливать в виде плоских панелей. Когда требуется защитить объекты, не являющиеся плоскими, например мусоросборники и контейнеры для мусора, плоские панели не обеспечивают адекватную защиту для неплоских поверхностей, а жесткий материал не способен гнуться в соответствии с формой криволинейной поверхности. Во многих приложениях может потребоваться взрывоослабляющий материал для использования снаружи. Этот материал должен быть таким, чтобы на него не оказывали негативное влияние условия окружающей среды, например вода, снег, дождь со снегом и другие неблагоприятные условия.

Краткое изложение сущности изобретения

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы избежать вышеупомянутых недостатков известного уровня техники.

Другая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать материалы для ослабления эффектов взрывчатых веществ или взрывов, которые можно использовать для множества конфигураций и которые являются достаточно гибкими, вследствие чего такой материал можно размещать вокруг контейнера или поверхности любой формы.

Еще одна задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать взрывосмягчающее устройство, которое можно обертывать вокруг поверхности любой формы или подгонять к этой поверхности.

Дополнительная задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать взрывосмягчающее устройство, которое можно отрезать, по существу, до любого желательного размера без ущерба для взрывосмягчающей способности этого устрйоства.

Устройство согласно настоящему изобретению обеспечивает возможности ослабления ударных волн, а, следовательно, и взрывов как в ограниченных пространствах, так и в неограниченных районах.

Устройство для ослабления ударных волн согласно изобретению содержит два гибких листа с углублениями, размещенных один поверх другого и соединенных множеством расположенных вокруг углублений швов так, что углубления образуют ячейки, при этом ячейки заполнены удароослабляющим материалом, способным поглощать или уменьшать энергию ударных волн, который представляет собой текучее вещество, обладающее сопротивлением к ударным нагрузкам, или материал в форме твердых частиц, имеющий объемные механические свойства и свойства текучести жидкости, а упомянутые листы выполнены из пористого материала, способного пропускать ударную волну в ячейки, и имеют гибкость, достаточную для того, чтобы устройство могло принять форму объекта, защищаемого от действия ударных волн или являющегося их источником. Соединение в швах может быть достигнуто посредством сварки, шитья стежками, склеивания клеем-расплавом или любым другим удобным способом. Устройство можно резать с получением желательного размера вдоль любого из швов без потерь удароослабляющего материала.

Устройство согласно настоящему изобретению обеспечивает ослабление ударных волн в ограниченных пространствах, не требуя места, полностью заполняемого пенопластом на водной основе либо любым другим агентом или веществом. Это устройство обеспечивает ослабление ударных волн как при близких, так и при далеких взрывах. Устройство обеспечивает ослабление ударных волн в ограниченных пространствах, не требуя делать ограждающие стенки газонепроницаемыми либо не допускающими утечки или проникновения.

Устройство для ослабления волн давления согласно настоящему изобретению является гибким и может быть обернуто вокруг объекта любой формы в соответствии с формой оборачиваемого объекта. Поскольку внутри впадин в устройстве заключен специальный ослабляющий акустические волны материал, это устройство можно резать в любой области между впадинами, вследствие чего упомянутый ослабляющий материал не дает утечку.

- 2 010812

Ослабляющий материал согласно настоящему изобретению может включать в себя материалы для обеспечения дополнительных возможностей, таких как дополнительная изоляция для защиты системы от огня или излучения некоторых типов, включая α-, β- и γ-лучи, а также рентгеновские лучи, или вздувающиеся органические полимерные покрытия для обеспечения дополнительного сопротивления воздействиям тепловой энергии в результате близких взрывов или пожаров после взрывов, или может включать в себя химические огнегасящие порошковые либо газообразные агенты. Эти дополнительные материалы хорошо известны в области изоляции и противопожарной защиты.

В соответствии с настоящим изобретением взрывосмягчающее устройство предусматривается в форме гибкого слоистого материала или сборочного узла, выполненного из первого слоя гибкого материала и второго слоя гибкого материала, имеющих сформированные в них карманы или впадины (ячейки), причем эти карманы или впадины заполнены материалом, который поглощает или ослабляет ударную нагрузку взрыва. Устройство согласно настоящему изобретению ослабляет волны давления всех типов, как акустические, так и ударные волны, во всех газообразных средах, в частности в окружающих атмосферных условиях. Более конкретно, в качестве одного из более серьезных примеров условий воздействия волны давления, будь то акустическая или ударная волна, отметим, что устройство согласно настоящему изобретению, по существу, подавляет или ослабляет эффекты взрывов в случае близких или далеких взрывов.

Конкретную важность имеет тот факт, что устройство согласно настоящему изобретению является гибким и может быть использовано для окружения любой конфигурации. Это важно, в частности, в защитных сооружениях, для которых требуются панели, не являющиеся плоскими, и для конструкций, которые не являются прямоугольными или кубическими по форме, таких как мусоросборники, почтовые ящики и т. п.

Таким образом, настоящее изобретение предусматривает помещение удароослабляющего материала в отдельных камерах, которые соединены друг с другом как часть гибкого листа. Гибкий лист можно резать в любом месте между камерами, формируя гибкий лист желательных размеров, причем потери удароослабляющего материала при резании листа не возникают.

Удароослабляющий материал согласно настоящему изобретению представляет собой текучее вещество, которое сопротивляется ударным нагрузкам. Внутри отдельных ячеек или впадин гибкого листа заключены материалы, которые обладают элементами с разным полным сопротивлением ударным нагрузкам, а также характеризуются присутствием границ фаз и способностью поглощать энергию за счет работы, совершаемой при создании необратимых изменений внутри материала. Гибкий лист, в котором заключен удароослабляющий материал, обладает достаточной пористостью применительно к акустической или ударной волне, чтобы обеспечить проникновение этой акустической или ударной волны в текучее ослабляющее вещество. Пористость используемых материалов обеспечивает быстрое прохождение ударной волны в материал, поглощающий энергию ударной волны. Это создает турбулентные зоны и большие количества миниатюрных ударных волн, когда энергия исходной ударной волны проходит в текучее ослабляющее вещество и через него. Пористый материал расположен на обеих сторонах ячеек или впадин, обеспечивая превосходное ослабление ударной нагрузки независимо от направления ударной волны. Это ослабляющее вещество поглощает значительную энергию ударной волны, а этот эффект усиливается заключением упомянутого вещества внутри ячеек или впадин.

В предпочтительном варианте текучим ослабляющим материалом является перлит, который, как известно, обладает значительными возможностями поглощения энергии. Вместе с тем, текучий ослабляющий материал может также состоять, например, из материала в форме твердых частиц, предпочтительно обладающего объемными механическими свойствами и свойствами текучести текучей среды. Поскольку твердые частицы содержатся внутри впадин или ячеек, имеет место малое относительное перемещение частиц в пределах материала как единого целого.

В контексте настоящего изобретения термин «механические свойства и свойства текучести текучей среды» относится к способности ослабляющего вещества воздействовать на характер жидкой массы, вызывая сопротивление относительному перемещению за счет поверхностного натяжения и сил внутреннего трения, а также к способности, по существу, рассеивать и рассредоточивать условия давления, передаваемые через упомянутое вещество, посредством многочисленных криволинейных поверхностей, разделяющих газообразную и твердую либо твердую и жидкую фазы, а также обеспечивающих формирование полей турбулентного течения путем передачи условий давления. Короче говоря, эти термины можно принять в качестве указания способности сопротивляться прикладываемым усилиям сдвига в соответствии с тем характером вязкости, которую проявляет жидкость. Ослабляющее вещество допускает наличие ячеек или впадин в некоторой форме, но в то же время и сопротивление прикладываемым усилиям сдвига в соответствии с тем характером вязкости, которую проявляет жидкость.

Ячейки или впадины в гибких листах могут принимать любую форму, при этом наиболее эффективной является сферическая.

Еще одним приложением удароослабляющего устройства согласно настоящему изобретению является помещение материала между некоторым сооружением и некоторым окружающим его жидким веществом, таким как морская вода, для защиты от подводных взрывов или сейсмической активности. В этом

- 3 010812 случае гибкий материал должен быть водонепроницаемым или можно нанести водонепроницаемое покрытие поверх гибкого материала. В этом случае текучим ослабляющим веществом предпочтительно является перлит.

В другом варианте осуществления ослабляющее вещество может быть образовано твердыми частицами, которые могут быть полыми или могут, в противном случае, включать в себя газообразную фазу, причем эти частицы предпочтительно являются макроскопическими, а в еще более предпочтительном варианте имеют диаметр примерно 1 мм.

Еще в одном варианте осуществления ослабляющее вещество представлено в форме аэрогеля очень легкого материала, подробнее описываемого ниже.

Дополнительные задачи и преимущества настоящего изобретения состоят в том, чтобы обеспечить совокупные надежность и эффективность, не используя подвижные или электрические компоненты и вне зависимости от материалов, которые не должны содержать недостатков, несовершенств или иных дефектов. В материале согласно настоящему изобретению возможно использование подходящих материалов любого типа, функция которых заключается в ослаблении ударных волн и которые могут заключать ослабляющий материал в своих ячейках или впадинах. Материал согласно настоящему изобретению обеспечивает дополнительное ослабление волн давления всех типов на сторонах источника, а также на удаленной стороне конструкции, ослабляющей волны давления.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показаны верхушки и днища устройства перед его сборкой;

на фиг. 2 представлен крупный план днищ устройства;

на фиг. 3 представлено устройство, установленное внутри круглого контейнера.

Подробное описание изобретения

На фиг. 1 показаны верхушки 10 и днища 11 ослабляющего устройства перед его сборкой. Сразу же после соединения этих ячеек ослабляющего материала друг с другом, например, с помощью клеевых средств для формирования швов устройство можно резать по этим швам, получая желательные размеры.

На фиг. 2 показан крупный план днищ 11 устройства. В этом случае ячейки заполнены перлитом.

На фиг. 3 показано устройство 20, установленное внутри объекта 21 в форме блюда, чтобы проиллюстрировать, как это устройство может принимать форму поверхности, которую оно должно защитить. Отдельные ячейки соединены в швах 22, а устройство можно резать по любым из этих швов для придания желательной формы или размера.

Хотя устройство проиллюстрировано с прямоугольными ячейками для заключения в них удароослабляющего материала на месте применения, ячейки могут иметь любую желательную форму, включая круглую, овальную, квадратную, прямоугольную, многоугольную и т.д. Размер ячеек не критичен более, чем в том смысле, что нужно сделать их достаточно малыми и обеспечить их использование в соответствии с формой объекта, который надо защитить. Например, ячейки могут иметь ширину от примерно 1 до примерно 4 дюймов и толщину от примерно 1 до примерно 5 дюймов, в зависимости от конечного применения устройства.

При осуществлении одного способа изготовления устройства обеспечивают гибкую панель с заглубленными чашами. Эти чаши заполняют ослабляющим материалом, а поверх панели помещают хрупкую крышку. Эту хрупкую крышку крепят швами вокруг каждой из чаш, создавая возможность резания устройства без утечки удароослабляющего материала из чаш.

Устройство может быть выполнено из любого материала, которому можно придать конфигурацию чаш для хранения в них удароослабляющего материала. Однако предпочтительным является использование гибкой водостойкой пластичной смолы, которая дает возможность изгибать устройство, получая желательную конфигурацию.

Ослабляющий волны давления материал, который помещен в ячейки или впадины слоистого материала, может быть пенопластом на водной основе, газосодержащей эмульсией (для получения которой газ захватывают и диспергируют через жидкую матрицу в форме пузырьков, а диаметры пузырьков газа, в общем случае, делают соизмеримыми с толщиной стенок пузырьков в жидкости), гелем (предпочтительно с захваченным в нем газом), либо гранулированными или иными твердыми частицами, которые обладают необходимыми характеристиками текучести. Предпочтительным ослабляющим волны давления материалом является перлит.

Когда в качестве текучего ослабляющего вещества используют пенопласты на водной основе, их можно получать из любых вспенивающихся агентов, предпочтительно из тех, которые обычно применяются при ликвидациях пожаров и которые в таком случае придают материалу некоторую огнестойкость. Эти агенты включают в себя гидролизованные белковые жидкости, полубелковые жидкости со фторполимерными добавками, а также большое количество комбинаций синтетических поверхностно-активных веществ и стабилизирующих химических веществ. Пенообразующий газ для использования в источнике газа может быть газом, также выбранным из широкого ассортимента, но в той мере, в какой этот газ не вступает в разрушительную химическую реакцию со стабилизирующими компонентами в жидкостях стенок пузырьков. Пенообразующие газы предпочтительно включают в себя инертные газы, такие как аргон, или огнегасящие газы, такие как диоксид углерода, гексафторид серы или галогенсодержащие

- 4 010812 соединения углерода (галогениды).

Твердые частицы для использования в качестве удароослабляющего вещества предпочтительно обладают и механическими свойствами, и свойствами текучести текучей среды. Предпочтительно также, чтобы твердые частицы включали в себя средства сопротивления относительному перемещению частиц с целью лучшего воспроизведения характеристик пенопласта на водной основе. Для достижения этой цели частицы можно снабдить покрытием, сопротивляющимся относительному движению между частицами, но допускающему течение в соответствии с настоящим изобретением. Например, покрытие может быть негустым клеем или может даже содержать крепежные детали в виде крючков и петель для сопротивления относительному движению между частицами.

Твердые частицы могут иметь любую форму, включая сферическую и неправильную формы. Наибольшие диаметры или наибольшие размеры поперечных сечений частиц, применяемых в настоящем изобретении, в общем случае, должны быть меньше, чем половина глубины или диаметра ячеек или впадин. Твердые частицы, в общем случае, должны быть макроскопическими. Эти частицы могут быть полыми, с твердыми поверхностями, могут представлять собой твердые оболочки или могут полностью состоять из твердого материала. Твердый материал может представлять собой твердый пенопласт, такой как полиуретан или другое эластомерное соединение, или, в противном случае, может быть губчатым веществом, в котором обе фазы - газа и твердых частиц - являются непрерывными, что и отличает губчатые вещества от пенопластов, где газообразная фаза целиком заключена внутри жидкой или твердой непрерывной фазы. В альтернативном варианте твердые частицы могут состоять из захваченных газовых фаз, например тех, которые похожи по своей природе на вулканическое пеностекло, а также перлита, вермикулита, пемзы или аналогичных веществ. Предпочтительными твердыми частицами являются перлитовые.

Любые из твердых частиц, используемых в настоящем изобретении, могут быть гибкими, или упругими, либо жесткими.

Когда в качестве ослабляющего давление материала используют пенопласты на водной основе, у падающей волны давления отбирается значительная энергия за счет рассеяния на многочисленных поверхностях раздела, которые представлены жидкостями стенок пузырьков и захваченным газом, которые являются основными составляющими структур пенопластов на водной основе, а также за счет перемещения жидкости в пенопласте на водной основе. Аналогичный эффект получается, когда применяются материалы в виде твердых шариков, в частности твердых частиц с захваченным газом, такие как вермикулит или органические твердые пенопласты. В случае пенопластов на водной основе значительная энергия также отбирается у волн давления, отражаемых обратно в ослабляющую текучую среду от гибкого пленочного покрытия благодаря полям турбулентного течения, устанавливающимся в результате прохождения исходной волны давления. В случае сплошных пенопластовых материалов это невозможно.

Дополнительная энергия, а, значит, и дополнительное ослабление передачи волн давления, достигаются за счет подавления (это подавление происходит только в определенных точках, обуславливаемых суперпозицией). Волна сама повторно заявляет о себе после этого положения. Спад волны связан с работой, совершаемой во время движения волны через вещества, и с тем, как долго она остается в веществах. Перлит и пенопластовые амортизирующие материалы резко уменьшают скорость звука при ударном воздействии - примерно на 150 м/с по сравнению с другими амортизирующими материалами, - когда совпадают рассеиваемая, замедленная и отраженная волны. Дополнительным фактором, вносящим вклад в отбор энергии в соответствии с изобретением, является то, что пути распространения волн давления через демпфирующие материалы значительно удлиняются за счет рассеяния и дисперсии эти волн. Вся энергия, накапливаемая за счет прерывистости, рассредоточивается на многочисленных поверхностях раздела. На каждой поверхности раздела имеются разные материалы с разными полными сопротивлениями ударной нагрузке, причем некоторая часть ударной нагрузки передается, а некоторая отражается. Это обуславливает отбор энергии, накапливаемой за счет прерывистости, и ее дисперсию внутри материала. Это само по себе недостаточно для снижения ударной нагрузки, потому что при выходе из веществ волна давления снова «подскочит» - с малыми потерями, приводя к возобновлению ударной нагрузки. Что необходимо, так это, по существу, необратимый механизм поглощения энергии, разрушения перлита или, например, лопания пузырьков. Доминирующим механизмом является быстрое ускорение материала посредством ударной нагрузки и последующее быстрое замедление посредством окружающих веществ.

Падающие ударные волны ослабляются за счет дополнительных явлений, создаваемых предлагаемым устройством согласно настоящему изобретению. Ударные и взрывные волны состоят из исходной фазы избыточного давления или положительного давления (превышающего исходное атмосферное давление) и последующей фазы отрицательного давления или разрежения. Фаза разрежения в типичном случае длится дольше, если ударная волна не подвергается отражениям.

Ударные волны перемещают пузырьки и ускоряют жидкости в стенках пузырьков пенопласта на водной основе, вызывая коробление пузырьков, вследствие чего многие пузырьки лопаются. Такое перемещение жидкости, разрушение стенок пузырьков под воздействием силы сцепления и ускорение капель жидкости, образующихся в результате разрушения стенок пузырьков, - все эти факторы будут вызывать

- 5 010812 поглощение энергии из передаваемой ударной волны. Значительные части передаваемой ударной волны отражаются обратно в пенопласт на водной основе на поверхности раздела между пенопластом и непрерывным газом или твердым веществом, причем этот процесс повторяется множество раз частью исходной ударной волны, в сущности, частью исходной падающей волны давления.

Еще одним существенным фактором, вносящим вклад в отбор энергии у падающей ударной волны, а, значит, и в ослабление таких волн, является то, что падающая волна внутри карманов предлагаемого устройства отражает часть падающей ударной волны. Таким образом, лишь доля энергии, переносимой падающей ударной волной, получает возможность пройти через первый встречающийся экран. Там, где передаваемая ударная нагрузка встречается с другим экраном, другая доля это ударной нагрузки отражается назад. Когда передаваемая ударная нагрузка встречается еще с одним экраном, еще одна доля этой ударной нагрузки отражается назад. Когда отраженная волна должна пройти через частицы перлита или дисперсию пенопласта на водной основе, ослабление волны значительно увеличивается за счет вышеописанных явлений.

Еще в одном варианте осуществления настоящего изобретения используются два слоя гибкого материала. Один слой содержит удароослабляющий материал, заключенный внутри ячеек или впадин, а второй слой содержит гибкий материал, обеспечивающий удаление воздуха из ячеек или впадин. Эта комбинация значительно увеличивает ослабление волн давления, потому что разреженные или вакуумированные пространства не будут передавать ударные волны.

Падающие ударные волны будут отражаться на твердой поверхности, которая ограждает вакуум, если упомянутые волны не окажутся достаточно мощными, чтобы разорвать ограждающую поверхность. Сразу же после разрыва ограждающей поверхности волна давления передается текучим ослабляющим веществом, ускорившимся за счет разрыва, а окружающий газ окажется способным затечь в ранее разреженное пространство. Вместе с тем, окажется возможной передача лишь малой части падающей волны давления таким образом ввиду малой массы и нерегулярной структуры ускоренного, свободного текучего ослабляющего вещества. При встрече с последующими слоями материала происходит дальнейшее отражение и рассеивание передаваемой волны давления.

Гибкие слоистые материалы согласно настоящему изобретению можно покрывать соединениями, которые поглощают тепловую энергию и энергию излучения. Химические вещества этих типов снижают энергию падающих взрывных волн благодаря математической зависимости между температурой, избыточным давлением и скоростью распространения падающих взрывных волн, что увеличивает ослабление падающей взрывной волны. Однако в некоторых приложениях ослабляющие материалы, поглощающие тепловую энергию, служат лишь для расширения возможностей ослабления.

Устройство для ослабления волн давления согласно настоящему изобретению можно использовать в случае волны давления любого типа, передаваемой в текучем веществе. Чтобы расширить возможности ослабления, можно без затруднений внести другие энергопоглотительные или защитные особенности, например те, которые предусматривают остановку осколков, возникающих в результате взрывов. В настоящем изобретении можно использовать и типичные агенты, обычно применяемые при тушении пожаров.

Ослабление акустических волн достигается вне зависимости от их интенсивности, направленности или частоты. Материал работает безотносительно ориентации атакующих ударных волн или, в случае, если они есть, ограждающих стенок, ограничивающих оболочку, в которой находится изобретение. Устройство согласно настоящему изобретению является легким по своему весу, а, значит, и легко переносимым по своим габаритам, что полезно для шумоподавления вокруг воздушных судов с реактивными или газотурбинными двигателями.

Одновременное ослабление волн давления всех типов делает возможным размещение взрывчатых веществ и средств артиллерийско-технического снабжения около сооружений или запретных зон. За счет смягчения воздействия энергии взрыва ослабляются шум и ударные волны. За счет совокупного эффекта уменьшенной кинетической энергии и многочисленных слоев возможного высокопрочного материала происходит остановка осколков бомб. Те же самые возможности обеспечивают использование этих устройств для обеспечения защиты артиллерийских расчетов, подвергающихся обстрелу вражеской артиллерии, а также воздействию военного снаряжения, поднятого в воздух в результате взрывного эффекта, и воздействию шума собственных пушек. Гибкость материала согласно настоящему изобретению делает возможным придание этому материалу множества форм, что обеспечивает улучшенную защиту сооружений.

Гибкость устройства согласно настоящему изобретению делает его полезным для защиты морских судов и береговых сооружений от взрывных эффектов, возникающих в результате подводных взрывов, когда в качестве текучего ослабляющего вещества используют перлит или пенопласты на водной основе. Гибкость устройства согласно настоящему изобретению делает возможной защиту всего корпуса морского судна или всего подводного сооружения. Устройство согласно настоящему изобретению можно аналогичным образом использовать для защиты береговых или находящихся на побережье сооружений от воздействий сейсмических ударных нагрузок, что важно, в частности, для подводных измерительных устройств.

Предпочтительными удароослабляющими агентами являются частицы перлита, которые нетоксичны и не создают токсичные соединения при использовании. Предлагаемое устройство мало весит и легко

- 6 010812 может быть переведено в походное положение во время транспортировки или в течение того времени, когда оно не нужно. Вместе с тем, в отличие от вентиляционных клапанов, устройство согласно настоящему изобретению можно использовать в закрытом пространстве. Эта последняя особенность важна на борту морских судов, внутрь которых нельзя впускать морскую воду, а также внутри сооружения, в котором дым и продукты горения должны быть локализованы во избежание причинения вреда находящимся внутри людям и для облегчения работ аварийно-спасательных команд.

Ослабляющим материалом также может быть аэрогель, который включает в себя множество малых полостей, заполненных газообразной фазой. Аэрогели можно приготавливать с исключительно малыми плотностями, почти доходящими до плотности атмосферного воздуха на уроне моря, и они уже давно известны специалистам в области материалов малой плотности.

Еще одной альтернативой для ослабляющего материала является пенопласт на водной основе, как описано выше. Подобно перлиту, такие пенопласты нетоксичны и не образуют токсичные соединения при использовании.

Еще в одном варианте осуществления изобретения предлагаемое устройство можно использовать в качестве внешнего броневого или ограждающего элемента для широкого диапазона сооружений. Поскольку предлагаемое устройство является гибким, его можно легко адаптировать к форме создаваемого сооружения.

Можно также заворачивать взрывное устройство в устройство согласно настоящему изобретению, чтобы защитить ближайшую окрестность. Гибкость предлагаемого устройства означает, что ему можно придать любую форму, желательную для максимальной защиты от ударных волн.

В альтернативном варианте предлагаемое устройство можно использовать для облицовки контейнера, а контейнер при этом может иметь любую форму, поскольку гибкость предлагаемого устройства допускает это.

Вышеизложенное описание конкретных вариантов осуществления обеспечивает настолько полное раскрытие общей природы изобретения, что другие люди, пользуясь полученной из него информацией, легко смогут модифицировать и/или адаптировать эти конкретные варианты осуществления для различных приложений в рамках общего изобретательского замысла. Поэтому такие адаптации и модификации следует считать находящимися в рамках смысла и диапазона эквивалентов раскрытых вариантов осуществления.

Следует понять, что фразеология или терминология, употребляемая в данном описании, имеет описательный, а не ограничительный характер. Средства и материалы для выполнения различных описанных функций могут принимать множество альтернативных форм в рамках притязаний изобретения.

Так, выражения «средство, предназначенное для ...» и «средство для ...», которые можно обнаружить в вышеизложенном описании и/или в нижеследующей формуле изобретения с последующим функциональным описанием следует считать определяющими и распространяющимися на любые структурные, физические, химические или электрические элементы или конструкции, которые могут существовать в настоящее время или в будущем для выполнения указываемой функции, независимо от того, описан ли точный эквивалент варианта или вариантов осуществления в вышеизложенном описании. Предполагается, что такие выражения надо рассматривать, интерпретируя их в самом широком смысле.

Claims (8)

1. Устройство для ослабления ударных волн, содержащее два гибких листа с углублениями, размещенных один поверх другого и соединенных множеством расположенных вокруг углублений швов так, что углубления образуют ячейки, при этом ячейки заполнены удароослабляющим материалом, способным поглощать или уменьшать энергию ударных волн, который представляет собой текучее вещество, обладающее сопротивлением к ударным нагрузкам, или материал в форме твердых частиц, имеющий объемные механические свойства и свойства текучести жидкости, а упомянутые листы выполнены из пористого материала, способного пропускать ударную волну в ячейки, и имеют гибкость, достаточную для того, чтобы устройство могло принять форму объекта, защищаемого от действия ударных волн или являющегося их источником.

2. Устройство по п.1, в котором удароослабляющим материалом является перлит.

3. Устройство по п.1, в котором удароослабляющим материалом является пенопласт на водной основе.

4. Устройство по п.1, в котором удароослабляющим материалом является аэрогель.

5. Устройство по п.1, дополнительно включающее огнезащитный состав внутри ячеек.

6. Устройство по п.1, дополнительно включающее полистирольные шарики внутри ячеек.

7. Устройство по п.1, дополнительно включающее по меньшей мере один материал внутри ячеек, выбранный из группы, состоящей из огнеупорных материалов, теплоизоляционных материалов, вздувающихся материалов и материалов, изолирующих от α-, β- и γ-излучения, а также от рентгеновского излучения.

8. Устройство по п.1, выполненное с возможностью разрезания листов вдоль швов для его дополнительной адаптации к форме указанного объекта таким образом, что удароослабляющий материал остается заключенным в ячейках.