RU155943U1 - Защитное устройство для исследования взрывных процессов - Google Patents

Abstract

1. Защитное устройство для исследования взрывных процессов, включающее силовую оболочку, ограничивающую область, в которой установлены опорные элементы для размещения устройства динамического нагружения и формирующую направление разлета продуктов взрыва, отличающееся тем, что в силовой оболочке выполнены, по крайней мере, два диаметрально противоположных отверстия для прохождения потока радиографического излучения, в которых установлены патрубки, выполненные из того же материала, что и оболочка, при этом патрубки со стороны внутренней полости силовой оболочки закрыты крышками конической формы из материала с низким коэффициентом поглощения зондирующего излучения.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что силовую оболочку окружают, по крайней мере, одной дополнительной оболочкой с отверстиями, которую устанавливают по отношению к ней с зазором, заполненным демпфирующим материалом, в случае применения нескольких дополнительных оболочек, каждую последующую устанавливают по отношению к предыдущей с зазором, заполненным демпфирующим материалом, при этом количество дополнительных оболочек выбирают в зависимости от требуемой интенсивности динамической нагрузки, создаваемой нагружающим устройством.3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что патрубки приварены только к внутренней оболочке.4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что силовая оболочка в зоне отверстий усилена стальным кольцом.5. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что нижний торец оболочек усилен по периметру стальным кольцом.

Description

Полезная модель относится к области взрывных работ и исследования взрывных быстропротекающих процессов, в частности к радиографическим исследованиям физических и механических свойств материалов, подвергаемых воздействию интенсивных динамических нагрузок, создаваемых нагружающими устройствами с использованием взрывчатых веществ (ВВ). При проведении данных исследований на рабочем поле испытательного полигона, источники рентгеновского излучения и регистраторы устанавливают вблизи точки подрыва, соответственно в бронеказемате и специальных защитных устройствах (бронеколпаках), которые обеспечивают их защиту при взрыве. Однако, при использовании в нагружающем устройстве значительного количества ВВ, а также инертных материалов, при разрушении которых при взрыве образуются высокоскоростные осколки, импульсные нагрузки на бронеказемат и бронеколпаки существенно возрастают, что может привести к их повреждению или разрушению. Поэтому для защиты бронеказемата и бронеколпаков от чрезмерных ударно-волновых и осколочных нагрузок необходимо использовать дополнительные защитные устройства.

Известна конструкция защитного устройства, с помощью которого можно снизить импульсное воздействие от продуктов взрыва (ПВ), осколков и ударной волны (УВ), возникающих от детонации ВВ, внутри замкнутого объема, являющееся наиболее близким аналогом (патент US 3804017, МПК: F42D 5/00, публик. 1974). Устройство включает силовую оболочку, ограничивающую область, в которой установлены опорные элементы для размещения устройства динамического нагружения и формирующую направление разлета продуктов взрыва, при этом сформированный силовой оболочкой объем заполнен малоплотной, сыпучей энергопоглощающей средой, имеющий низкие характеристики передачи удара. При создании вакуума в объеме, содержащем сыпучую среду, достижимо большее уменьшение интенсивности УВ.

Недостатками известного устройства являются: существенное возрастание габаритов защитного устройства и объема, заполняемого малоплотной средой при возрастании нагрузок от взрыва, что ограничивает область его применения, т.к. защитное устройство должно вписываться в габариты существующего исследовательского комплекса; при увеличении заполняемого энергопоглощающей средой объема происходит ослабление пучка излучения, что приводит к снижению качества регистрируемого изображения; при разрушении защитного устройства от взрыва, его материал в виде осколков и аэрозолей разлетается на значительные расстояния, а при наличии в продуктах взрыва вредных материалов происходит загрязнение больших площадей испытательного полигона, что требует существенных затрат на его рекультивацию.

Задачей заявляемой полезной модели является создание устройства широкого диапазона применения, обеспечивающего проведение радиографических измерений исследуемых быстропротекающих (взрывных) процессов.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является расширение функциональной возможности устройства путем обеспечения возможности проведения импульсной радиографической съемки взрывных процессов.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в защитном устройстве для исследования взрывных процессов, включающем силовую оболочку, ограничивающую область, в которой установлены опорные элементы для размещения устройства динамического нагружения и формирующую направление разлета продуктов взрыва, новым является то, что в силовой оболочке выполнены, по крайней мере, два диаметрально противоположных отверстия для прохождения потока радиографического излучения, в которых установлены патрубки, выполненные из того же материала, что и оболочка, при этом патрубки со стороны внутренней полости силовой оболочки закрыты крышками конической формы из материала с низким коэффициентом поглощения радиографического излучения.

Силовая оболочка может быть окружена, по крайней мере, одной дополнительной оболочкой с отверстиями, которую устанавливают по отношению к ней с зазором, заполненным демпфирующим материалом, а в случае применения нескольких

дополнительных оболочек, каждую последующую устанавливают по отношению к предыдущей с зазором, заполненным демпфирующим материалом, при этом количество дополнительных оболочек выбирают в зависимости от требуемой интенсивности динамической нагрузки, создаваемой нагружающим устройством.

Патрубки могут быть приварены только к внутренней оболочке.

Силовая оболочка в зоне отверстий может быть усилена стальным кольцом.

Нижний торец оболочек может быть усилен по периметру стальным кольцом.

Выполнение в силовой оболочке, по крайней мере, двух диаметрально противоположных отверстий для прохождения потока радиографического излучения, дает возможность обеспечить проведение радиографических исследований, в том числе импульсной радиографической съемки взрывных процессов.

Установка в отверстиях силовой оболочки патрубков, выполненных из того же материала, что и оболочка, закрытых со стороны внутренней полости силовой оболочки крышками конической формы, незначительно ослабляющими пучок излучения, позволяет не снижая несущей способности конструкции, обеспечить проведение радиографических исследований с требуемым качеством.

Выполнение дополнительной силовой оболочки цельной с отверстиями, идентичными отверстиям силовой оболочки, и установка ее по отношению к силовой оболочке с зазором, заполненным демпфирующим материалом, дает возможность повысить несущую способность конструкции.

Выбор количества дополнительных силовых оболочек в зависимости от требуемой интенсивности динамической нагрузки, создаваемой нагружающим устройством, связан с обеспечением возможности проведения экспериментов в широком диапазоне интенсивности динамической нагрузки.

Усиление силовой оболочки в зоне отверстий стальным кольцом увеличивает прочность конструкции в ее наиболее нагруженном сечении и способствует увеличению работоспособности всей конструкции в целом.

На фиг. 1 изображена схема защитного устройства, поясняющая заявляемую полезную модель, на фиг. 2 - зона установки патрубков в отверстия оболочки, на фиг. 3 - соединение нижних торцов оболочек со стальным кольцом, где:

1 - силовая оболочка; 2 - дополнительная силовая оболочка; 3 - стальное кольцо, усиливающее торцы оболочек; 4 - ребра жесткости, усиливающие

стальное кольцо 3; 5 - бандажное кольцо; 6 - ребра жесткости, усиливающие патрубки; 7 - патрубки; 8 - накладка; 9 - сальник; 10 - поджимающее кольцо.

Примером конкретного выполнения заявляемой полезной модели может служить устройство защиты исследовательского комплекса при проведении радиографических экспериментов. Устройство состоит из силовой 1 и дополнительной 2 стальных оболочек равной толщины, установленных соосно с зазором 85 мм друг относительно друга. Для повышения жесткости к нижнему торцу обеих оболочек по всему периметру приваривается стальное кольцо 3, усиленное ребрами жесткости 4 треугольной формы. Это кольцо не позволяет продуктам взрыва (ПВ) нагружающего устройства проникать в зазор между оболочками. Внутренняя сторона силовой оболочки 1 в наиболее нагруженном сечении, совпадающем с центром нагружающего устройства, усилена бандажным кольцом 5, выполненным большей толщиной, чем силовая оболочка. В оболочках для проведения импульсной радиографической съемки выполнены по два идентичных диаметрально противоположных отверстия диаметром 200 мм под радиографические окна. Блоки радиографических окон, состоящие из патрубков 7, усиленные ребрами жесткости 6 прямоугольной формы, приварены к бандажному кольцу 5 и проходят через дополнительную оболочку 2, а также накладки 8 без силового замыкания. Для обеспечения герметичности стыка патрубка 7 с накладкой 8, установлен сальник 9, поджимаемый кольцом 10. Окна закрываются коническими крышками (см. фиг. 2) из алюминиевого сплава АМг6.

Работа заявляемого устройства заключается в следующем.

Защитное устройство предварительно устанавливают на рабочем поле (на землю) испытательного полигона и ориентируют таким образом, чтобы радиографические окна были расположены напротив регистрирующей аппаратуры радиографического комплекса. Нагружающее устройство, содержащее заряд ВВ, помещают, примерно, в геометрический центр защитного устройства, который совпадает с точкой пересечения пучков зондирующего излучения радиографического комплекса, после чего осуществляют подрыв заряда ВВ.

При взрыве заряда ВВ в полости защитного устройства происходит динамическое нагружение силовой оболочки 1, на которую действует

суммарный импульс давления воздушной ударной волны, газообразных и твердых (осколков) ПВ. Вследствие этого оболочка деформируется, и на ее поверхности со стороны внутренней полости появляются повреждения (вмятины, кратеры) от осколочного воздействия. При этом за счет отражения ПВ от стенок происходит перераспределение направления их движения и формирование направленного вдоль оси защитного устройства газодинамического потока, что позволяет значительно снизить импульс давления на оборудование радиографического комплекса и защитные сооружения регистраторов. В зоне, где объект с ВВ расположен ближе всего к стенкам цилиндрической части защитного устройства, и, следовательно, нагрузки на стенки больше, за счет наличия бандажного кольца 5 обеспечена прочность конструкции и противоосколочная защита силовой оболочки в этой области. За счет того, что патрубки 7 блоков радиографических окон приварены только к бандажному кольцу 5 и не имеют жесткой связи с дополнительной оболочкой 2, они могут проскальзывать в ее отверстиях при деформировании силовой оболочки 1, не оказывая на оболочку 2 прямого динамического воздействия вместе с элементами крепления 8, 9, 10 патрубков 7.

За счет конической формы крышек радиографических окон основная часть разлетающихся осколков подлетает к поверхности крышек не по нормали, а по касательной, поэтому в направлении внедрения осколков увеличивается толщина материала, что приводит к повышению несущей способности крышек и сохранению их конструкционной целостности в опыте, в результате чего исключено прямое осколочное воздействие на регистрирующую аппаратуру радиографического комплекса, которая размещена в непосредственной близости. Выполнение крышек из алюминиевого сплава, в меньшей степени ослабляющих поток излучения, чем стальные стенки защитного устройства, позволяет поднять качество изображений быстропротекающего процесса и уменьшить погрешность обработки результатов.

В варианте исполнения конструкции с дополнительной оболочкой 2 за счет конструктивного зазора, заполненного демпфирующим материалом, дополнительная оболочка 2 подвергается опосредованному динамическому

воздействию. В связи с чем, дополнительная оболочка дольше сохраняет свою прочность, что приводит к увеличению работоспособности конструкции в целом.

При отражении ПВ от земли и усилении суммарного импульса давления на нижний торец защитного устройства за счет кольца 3, приваренного к нижнем торцам оболочек 1, 2, происходит перераспределение импульса нагрузки между оболочками и не происходит затекания ПВ в зазор между ними.

На действующих экспериментальных образцах защитных устройств показана возможность реализации заявленной полезной модели. Проведенные взрывные эксперименты подтвердили достижение заявленного технического результата.

Т.о. заявляемая полезная модель обеспечивает расширение функциональной возможности устройства, т.к. позволяет проводить импульсную радиографическую съему с использованием регистрирующей аппаратуры, устанавливая защитное устройство таким образом, чтобы окна были напротив этой аппаратуры и получать качественные радиографические изображения.

Claims (5)

1. Защитное устройство для исследования взрывных процессов, включающее силовую оболочку, ограничивающую область, в которой установлены опорные элементы для размещения устройства динамического нагружения и формирующую направление разлета продуктов взрыва, отличающееся тем, что в силовой оболочке выполнены, по крайней мере, два диаметрально противоположных отверстия для прохождения потока радиографического излучения, в которых установлены патрубки, выполненные из того же материала, что и оболочка, при этом патрубки со стороны внутренней полости силовой оболочки закрыты крышками конической формы из материала с низким коэффициентом поглощения зондирующего излучения.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что силовую оболочку окружают, по крайней мере, одной дополнительной оболочкой с отверстиями, которую устанавливают по отношению к ней с зазором, заполненным демпфирующим материалом, в случае применения нескольких дополнительных оболочек, каждую последующую устанавливают по отношению к предыдущей с зазором, заполненным демпфирующим материалом, при этом количество дополнительных оболочек выбирают в зависимости от требуемой интенсивности динамической нагрузки, создаваемой нагружающим устройством.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что патрубки приварены только к внутренней оболочке.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что силовая оболочка в зоне отверстий усилена стальным кольцом.

5. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что нижний торец оболочек усилен по периметру стальным кольцом.

Images