Взрывозащитный контейнер

(1 З) А 1 19) ОЮЗ СОВЕТСКИХОЙИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИ ССР) г) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ скомуОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ С свидетельству то 1(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт экспериментальной физики(56) Савенко С,К и др. Ударные воздушные волны в подземных выработках М. Недра, 1973, с 112.Патент США й 4055247, кп Г 43 В 37/02, 1977.(54) ВЗРЫВОЗАЩИТНЫЙ КОНТЕЙНЕР (87) Изобретение относится к технике защиты объектов от воздействия воздушных ударных волн (ВУВ), в частности к устройствам дпя локализации взрывов. Цель изобретения - повышение надежности за счет ослабления воздействия воздушной 2ударной волны Контейнер содержит цилиндрическую оболочку, закрытую торцевыми элементами, перед каждым из которых к оболочке прикреплена перегородка с центральным отверстием Задача решается путем выбора радиуса отверстия в перегородке, ее удаления от геометрического центра оболочки и отторцевого элемента в соответствии с условиями, установленными экспериментально. Приближаясь к торцевому элементу, ВУВ взаимодействует с перегородкой. При этом часть энергии ВУВ затрачивается на деформацию перегородки. Проникнув за перегородку через отверстие в ней, ВУВ испытывает боковую разгрузку, теряет значительную часть энергии и преобразуется в плавный газодинамический поток не опасный дпя торцевого элемента 3 иа(г) (3) 8 й 1.гМ Целью изобретения является повыше ву ние надежности за счет ослабления воздействия ВУВ на вго торцевые элементы, ноСущность изобретения заключается в ма том, что во взрывозащищенном контейнере, . А- содержащем цилиндрическую оболочку, аа Изобретенйе относится к технике защиты объектов от воздействия воздушныхударных волн (ВУВ), в частности к устройствам для локализации взрывов,Известным аналогом устройства для 5смягчения действия ВУВ является буфернаяперемычка, Буферная перемычка сооружается поперек подземной выработки из бревен диаметром 180-250 мм или шпал,уложенных крест-накрест с промежутками 10200-250 мм. Длина перемычки, очевидно,определяется длиной этих элементов, нообычно не превышает 3 м. Для ослабленияочень сильной ВУВ.сооружаются две, аиногда и три перемычки. Ослабление ВУВ 15при этом происходит вследствие частичногоее отражения от элементов перемычки, ихобтекания и возникновения при этом вторичных продольных и поперечных волн давления; на что уходит часть энергии ВУВ; 20Основными недостатками буферной перемычки являются очевидная громоздкостьи материалоемкость конструкции (в против-ном-случаеона неэффективна), что делает весовершенно непригодной в экономичных по 25массе взрывозащитных контейнерах (ВК).Наиболее близким техническим реше- нием к изобретению является устройство.,:для локализаций взрыва, представляющее "собой цилиндрический ВК, торцевые элементы которого защйщены амортйзаторами", содержащими прикрепленные коболочке стальные перегородки (деформирующие элементы); а также сотовые и пенопластовые прослойки,(деформируемые 35элементы). Последние предназначены длязащиты торцевых элементов от разрушениявзрывом путем поглощения его энергии присжатии перегородками(если произойдет деФормация или отрыв перегородок от оболочки),Недостатками прототипа являются повышенная материалоемкость, сложность,конструкции й невозможность доступавнутрь ВК после взрыва, Кроме того, наличие громоздких амортизаторов, уменьшающих полезный объем ВК и образующихсяпри взрыве газообразных продуктов высокотемпературного разложения (сублимации) пенопластовых энергопоглотителей в 50амортизаторах, существенно повышает квазистэтическое давление внутри ВК, что сни-:жает вго надежность,крытую торцевыми элементами, перед каждым из которых к оболочке прикреплена пере",уородка с центральным круглым отверстием, радиус отверстия г в перегородке при ее удалении 3 от геометрического центра оболочки и- от торцевого элемента выбран из соотношений; гд и - толщина перегородки;В - радиус рабочей полости ВК;М - расчетное число Маха для воздухаза фронтом ВУВ,Перегородки, прикрепленные к оболочке ВК, находятся на пути ВУВ и, взаимодействуя с ней,вцйолняют роль своеобразных экранов, прикрывающих торцевые элементы, каждая из них, во-первых, отбирает часть энергии. ВУВ на собственную деформацию и, во-вторых, обуславливает полную разгрузку ВУВ и преобразование ее в плавный гэзодинамический поток. Последний, достигйув торцевого элемента, уже не представляет для него опасности, т.к. воздейст-вует на него значительно слабее и мягче, чем ВУВ. Следовательно, защита перегородками торцевых элементов ВК от прямого воздействия ВУВ исключает возможность их разрушения и таким образом повышает надежность ВК, При этом для того, чтобы разгрузка ВУВ была прийципиально возможна и эффективна, необходимо, чтобы параметры перегородки удовлетворяли условию (1, чтобы перегородка не испытывала опасного бризантного воздействия сдетонировавшего ВВ, необходимо выполнение условия (2), а чтобына пути от перегородки к торцевому элементу ВУВ успела преобразоваться в плавный газодинамический поток - выполнение условия (3). Использование перегородок . вместо амортикзаторов заметно упрощает конструкцию ВК и в нем отсутствуют материалоемкие, громоздкие и способные к сублимации элементы, приводящие к повышению квази- статического давления (и "загрязняющие" исследуемые продукты взрыва). Центральное отверстие в перегородках не препятстет доступу внутрь ВК после взрыва.На фиг. 1 схематично изображен стальй транспортабельный ВК; на фиг. 2 - схеработы перегородки; на фиг, 3 - сечениеА на фиг. 2.,ВК (фиг. 1) имеет цилиндрическую оболочку 1 с Вмм и плоские торцевые элементы; крышку 2 и дно 3, подключенные радиальными ребрами 4. На удалении 3=160 мм от центра взрыва и .-144 мм от днаи крышки к оболочке приварены перегородки 5 с Ьмм, имеющие центральное отверстие с гмм. Крышка ВК снабжена загрузочным люком, горловина 6 которого герметично закрывается заглушкой 7 на упорной резьбе, В центре оболочки расположен заряд В В 8, прикрепленный к раструбу 9 на конце полого стержня с находящимся внутри него подрывным кабелем, подклю,ченным к электродетонатору внутри заряда ВВ и к герметичному электроразъему 10 на заглушке. Противоположный конец стержня прикреплен к установочному диску 11, прижатому заглушкой к горловине. После герметизации ВК на электродетонатор через разъем подается импульс тока высокого напряжения, вызывающий детонацию 88. При необходимости открыть ВК после взрыва заглушка ослабляется и через зазоры в резьбе избыточное давление из ВК стравливается в атмосферу, после чего заглушка свинчивзется с горловины,Масса ВК при толщине оболочки 4 мм составляет 140 кг, взрывостойкость при однократном взрывном нагружении - до 228 г тротила (ТНТ) или 200 г ТГ 50/50 (сплав тротила с гексагеном),Ослабление воздействия ВУВ на торцевые элементы ВК, например на дно, происходит следующим образом (фиг, 2).После того, как произошла детонация сферического заряда ВВ, например, из ТГ 50/50 массой 200 г(его радиус составляет 31 мм), в полости ВК, в результате сложных газодинамических процессов, формируются первичные ВУВ 1, устремляющимся с высокой скоростью (несколько километров в секунду) к его торцевым элементам, в частности ко дну 2, Поскольку у оболочки ВК 3 акустический импеданс нз несколько порядков выше, чем у среды за фронтом ВУВ, она движется практически без боковой разгрузки, т,е, без существенных потерь энергии, На ее пути находится перегородка 4, которая, во избежание опасного бризантного воздействия взрыва, удалена от его центра согласно условию (2). Достигнув перегородки, в данном случае со скоростью 0=3200 м/с ВУВ взаимодействует с ней, как с преградой. При этом часть ВУВ деформирует (прогибает) перегородку, теряя энергию, а остальная часть ВУВ входит в отверстие в перегородке, так как выполнено условие (1). В противном случае ВУВ была заперта перегородкой, и, действуя как на сплошнуюпреграду, могла бы разрушить перегородку,в результате торцевой элемент подвергсябы не только ударно-волновому, но и опас-5 ному осколочному воздействию фрагментами перегородки.Часть ВУВ, прошедшая в отверстие, отрывается от перегородки, вследствие высокой скорости движения и, потеряв контакт с10 жесткой границей, испытывает интенсивную боковую разгрузку в полости между перегородкой и торцевым элементом ВК, Приэтом часть сжатого воздуха и продуктов детонации ВВ на фронтов ВУВ, расширяясь,15 разлетается в радиальном направлении отоси отверстия и нерзэгрузившаяся областьэа фронтом ВУВ принимает форму конуса 5,именуемого конусом Маха (его основаниемявляется отверстие, з вершина направлена20 к торцевому элементу). В результате ВУВтеряет значительную часть энергии и транс- .формируется в плавный гзэодинзмичвскийпоток, импульс которого имеет гораздоменьшую амплитуду и значительно более25 растянут во времени, чем импульс исходнойВУВ. Этот поток воздействует на торцевойэлемент значительно слабее и мягче, чемВУВ, Следовательно, для эффективной защиты торцевого элемента от ВУВ необходи-.30 мо, чтобы за перегородкой, на пути кторцевому элементу ВУВ успела разгрузиться, т.е, чтобы расстояние . между перегородкой и торцевым элементом былобольшим высоты конуса Маха, что и вы 35 ражает условие ащом случаеМ =(Уэ+1)l 2)Ъ(ув - 1) -2,65 (параметр уэ определяется потаблицам из справочника (Кузнецов Н.М. Термодинамические функции и ударные адиабзты возду 40 хз при высоких температурах. - М; Машиностроение, 1965) и высота конуса Махасоставляет не болев гМмм, что вполнеудовлетворяет условию (3).После разгрузки части ВУВ за перего 45 родками из их отраслей устремляются к центру ВК волны разрежения, частичноразгружающие сжатую среду перед перегородками, Затем в результате интерференции волн давления и разрежения в50 центральной области ВК формируются вторичные, уже существенно ослабленные волны давления, которые при взаимодействиис перегородками еще более ослабляются,Повторяясь в дальнейшем, эти процессы55 быстро затухают и ВК устанавливается некое квазистатическое давление, постепенноснижающееся вследствие остывания смесипродуктов детонации с воздухом, 17937907Ф о р м у л а и з о б р ет е н и я ческого центра оболочки и удаленииВЗРЫВОЗАЩИТНЫЙ КОНТЕЙНЕР,содержащий цилиндрическую оболочку,закрытую торцевыми элементами, перед7 пгякайдым из которых к оболочке изнутрипрйкреплена перегородка с централь-гМ,йым круглйМ отверстием, отличающийся где и толщина перегородки;тем, чго, с целью повышения надежно- й - радиус рабочей полости оболочсти за счет ослабления воздействия кивоздУшной Ударной волны на торцевые М - расчетное число Маха для воздуЭлементы РадиУС отвеРстиЯ г в пеРего- ха за фронтом воздушной ударнойродке при ее удалении 8 от геометриволны.П 67 71793790 Составитель А. ГнускинТехред М.Моргентал Редактор С,Савина орректор Л,Ливри Тираж Подписно НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж-ЗБ, Раушская наб., 4/5 каэ 1218 Пр ств здательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10