RU2094754C1

RU2094754C1 - Gear localizing explosion

Info

Publication number: RU2094754C1
Application number: RU95114809/02A
Authority: RU
Inventors: А.И. Абакумов; Д.В. Григорьев; О.Б. Дреннов; В.П. Жогин; А.В. Ивкин; В.Ю. Мельцас; П.Н. Низовцев; Р.С. Осипов; А.В. Певницкий; В.П. Соловьев; Н.Я. Сысоев; А.П. Христолюбов
Original assignee: Министерство РФ по атомной энергии
Priority date: 1995-08-16
Filing date: 1995-08-16
Publication date: 1997-10-27

Abstract

FIELD: experimental equipment, design of blast chambers of various types, protective structures used for work with explosive objects including those with radioactive components localizing explosion products for protection of environment in case of emergency blasting of object. SUBSTANCE: gear localizing explosion products has outer metal cylindrical housing with ribbed flat bottoms, shock absorbers manufactured in the form of set of metal cylindrical shells and plates, positioned in parallel to bottoms and separated by filling agent. Plates rest freely against frames attached to inner surface of outer cylindrical housing. Flow ducts made in the form of holes are used for flow of gas from internal working space of gear into space between bottom and nearest shock-absorbing plate preventing impact of plate against bottom. One of bottoms has leak-tight inlet into internal space of gear which walls are coated by layer of anti-fragmentation net. EFFECT: expanded application field, increased operational safety and reliability. 3 cl, 2 dwg

Description

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. The invention relates to experimental equipment and can be used to create various types of protective shells, explosive chambers and structures intended for the sealed localization of explosion products in an emergency during construction, containing explosive and toxic substances.

Известно, что наиболее мощным и относительно доступным первичным источником энергии в экспериментальной практике является заряд взрывчатого вещества. It is known that the most powerful and relatively affordable primary energy source in experimental practice is the explosive charge.

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. Currently, after the creation of methods for calculating and designing explosive chambers, a wide range of devices has been created that are used both in experimental physics and in industry for explosion welding, hardening of metals, stamping, and so on.

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. The work (Voitenko A.E. Demchuk A.F. Isakov V.P. Explosive chamber for working with explosive magnetic generators and explosive plasma sources. FGV, 1979, N6, 130-135,) describes an explosive chamber that allows for fragmentation experiments with total weight of fragments up to 10 kg. The main element of the chamber is a metal cylinder, the bottoms of the chamber are connected tightly with threaded connections. To protect against fragments, an additional cylindrical shell is mounted inside the chamber. A layer of wood impregnated with a composition that protects against fire is laid between the main and additional protective shells. In addition to the camera bottoms, removable anti-splinter protection sheets are additionally placed.

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. The disadvantage of the analogue is the low strength of the device associated with the absence of energy-absorbing elements in it, which reduce the amplitude of the load pulse. This leads to the need to increase the structural strength due to the thickening of the bearing elements: the cylinder and the bottom when conducting experimental studies with significant masses of explosives.

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. The closest in technical essence to the present invention is a device for the localization of the explosion (US Patent N 4055247, CL F 42 B 37/02, publ. 25.10.77) containing an external metal cylindrical body with flat strong bottoms, shock absorbers made in the form inner metal cylindrical shells and plates located parallel to the bottoms, separated by a filler. The filler is foam and cellular layers. Shock absorbers are designed to protect the device from destruction by reducing the level of explosive load during plastic deformation of cylindrical shells and plates.

Устройство позволяет производить транспортировку взрывоопасного объекта, обеспечивая защиту окружающей среды при его аварийном подрыве, путем герметичной локализации продуктов взрыва. The device allows for the transportation of explosive objects, providing environmental protection during emergency blasting, by hermetically localizing the explosion products.

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. The disadvantage of this device is the technological complexity of manufacturing, increased material consumption, low usable working volume, limited by bulky shock absorbers. In addition, the energy-absorbing properties of the plates during their deformation are not fully used. In places of rigid connection of plates with cylindrical shells, local destruction (separation) is possible, leading to the exclusion of the plate from the role of the energy-absorbing element, which reduces the reliability of the structure.

Цель изобретения защита окружающей среды при аварийном подрыве в устройстве взрывоопасного объекта путем полной локализации продуктов взрыва; повышение несущей способности и надежности устройства. The purpose of the invention is the protection of the environment during emergency blasting in the device of an explosive facility by completely localizing the products of the explosion; increase the bearing capacity and reliability of the device.

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. The goal is achieved by mitigating the effects of the air shock wave and explosion products and fragments on structural elements to a safe level, carried out by redistributing the effects of the explosive load from the outer sealed enclosure to the internal elements.

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. The specified technical result is achieved in that the device for localization of explosion products, designed for work with explosive objects, containing a metal outer cylindrical body with flat bottoms, shock absorbers made in the form of metallic inner cylindrical shells and plates located parallel to the bottoms, separated by a filler. New is that the device is equipped with frames mounted on the inner surface of the outer casing, on which the plates are freely supported. The internal working cavity of the device is connected with the cavity located between the bottom and the nearest plate, using channels to ensure the flow of gas. The bottoms of the device have stiffeners. In one of the bottoms there is a hatch with a hermetically closing lid. The hermetic center of the explosive object is shifted to the opposite side from the hatch relative to the geometric center of the device. The inner surface of the device for protection against fragments is covered with a layer of metal mesh. The frames mounted on the outer casing serve as a support for the shock absorbing plates. Providing free support allows you to exclude the transfer of bending moment to the outer casing of the device, the action of which can lead to its local bending and possible destruction.

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. The passage channels, made in the form of holes, serve to flow gas from the internal working cavity of the device into the cavity between the bottom and the nearest shock-absorbing plate, which prevents the plate from hitting the bottom.

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. Stiffeners increase the flexural strength of the bottoms. The hatch with a hermetically closing lid is designed to enter the internal working cavity of the device. Moreover, to reduce the level of the current load on the attachment points of the cover, the explosive object is shifted in the opposite direction from the hatch relative to the geometric center of the device.

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. A layer of metal mesh covering the surface of the internal cavity of the device provides splinter protection and, thanks to its well-developed heat-absorbing surface, allows to reduce the residual pressure of gases in the device after the explosion.

На фиг. 1 дана схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows a diagram of the proposed device; in FIG. 2, section AA in FIG. one.

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. In FIG. 1.2 numbers indicate: 1 outer cylindrical body; 2 - finned bottoms; 3 and 4 are shock absorbers, where 3 are metal plates, and 4 are internal cylindrical shells; 5 placeholder; 6 frames; 7 - passage channels; 8 internal working cavity of the device; 9 - shock-absorbing cavity. An explosive object and a hatch with a hermetically sealed lid located in one of the bottoms are not shown.

Устройство для локализации взрыва работает следующим образом. A device for localization of the explosion works as follows.

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. In case of an accidental explosion of the object, plastic deformation of the plates 3 and cylindrical shells 4, separated by a filler 5, and gas flow from the working cavity 8 to the cavity 9 through the channels 7 located in the abutment zone of the flat diaphragms 3 onto the frames 6. The lateral size of the channels is selected based on from the requirement of smooth alignment in cavities 8 and 9 at the time of the onset of stationary gas-dynamic processes in the working cavity 9. In the process of deformation of flat and cylindrical diaphragms as a result of reduction The volume of the cavity 9 adiabatically compresses the gas, which leads to an increase in pressure in the cavity 9 compared with the cavity 8 and, as a result, to prevent the damper diaphragms from hitting the walls of the cylindrical chamber 1 and 2. The number of damper diaphragms is selected depending on the level of the maximum allowable load , providing the conversion of explosion energy into plastic deformation energy.

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. At the enterprise, using calculation and theoretical methods, the possibility of implementing the claimed device is shown. The scale model of the device was tested. The validity of the proposed approach when creating devices for geometric localization of explosion products is shown.

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. According to the results of the work carried out at the enterprise, it is shown that the invention can be used to create highly reliable devices that provide a tight localization of explosion products, and can be used in experimental work with explosive objects, as well as in industry, in particular, for disassembling nuclear charges using manipulators.

Claims

1. The device for the localization of the explosion, designed for work with explosive objects, containing a metal outer cylindrical body with flat finned bottoms, shock absorbers made in the form of metal shells and plates located parallel to the bottoms, separated by a filler, characterized in that the plates are freely supported on frames attached to the inner surface of the outer cylindrical body.

2. The device according to claim 1, characterized in that the internal working cavity of the device is connected with the cavity located between the bottom and the nearest plate, using channels to ensure the flow of gas.

3. The device according to claim 1 or 2, characterized in that in one of the bottoms there is a sealed entrance to the internal cavity of the device for placing an explosive object with a displacement of its geometric center in the opposite direction from the entrance relative to the geometric center of the device.

4. The device according to claim 1, characterized in that the surface of the internal cavity of the device is covered with a layer of metal mesh.