ПРОТИВООСКОЛОЧНЫЙ ВЗРЫВНОЙ ЗАТВОР

Полезная модель относится к области техники взрывных работ и исследования взрывных быстропротекающих процессов, в частности к проведению радиографических исследований физических и механических свойств материалов, подвергаемых воздействию интенсивных динамических нагрузок, создаваемых нагружающими устройствами с использованием взрывчатых веществ. Локализующие термокамеры, применяемые для исследования свойств токсичных радиоактивных материалов, имеют каналы регистрации. Для локализации радиоактивных аэрозолей каналы регистрации перекрываются взрывными локализующими устройствами - затворами.
Известно устройство для аварийного перекрытия трубопроводов, включающее соединенный с трубопроводом корпус с каналом, перпендикулярным трубопроводу, в котором размещен снабженный взрывным приводом запорный орган, с возможностью поступательного перемещения в канале под действием продуктов взрыва, образующихся при подрыве заряда взрывчатого вещества (патент RU 2599213 C1, 10.10.2016, МПК F16K 17/40). Запорный орган выполнен с внутренней полостью цилиндрической формы, канал в зоне пересечения с трубопроводом - конической формы, а запорный орган - в форме усеченного конуса, при этом угол конусности канала соответствует углу конусности запорного органа и составляет 5-10°, диаметр меньшего основания запорного органа соответствует поперечному сечению канала в зоне пересечения с трубопроводом на высоте 0,6-0,8 от высоты канала в этой зоне. В качестве взрывного привода используют установленный в полости запорного органа газодинамический источник давления, диаметр наружной поверхности которого совпадает с размером полости запорного органа, а в его корпусе, со стороны зоны пересечения канала с трубопроводом, выполнено отверстие, закрытое разрушаемой мембраной, напротив которой установлен заряд взрывчатого вещества, детонационно связанный с источником инициирования, размещенным вне корпуса газодинамического источника давления. При этом запорный орган и газодинамический источник давления закреплены на корпусе устройства с формированием свободного объема между внутренней стенкой запорного органа и мембраной.
Данное техническое решение относится к запорным устройствам одноразового (взрывного) действия, предназначено для аварийной отсечки каналов, через которые возможен выход в окружающую среду продуктов аварии и обеспечивает быстрое и герметичное перекрытие трубопровода. Применение этого устройства позволяет предотвращать катастрофическое развитие аварийной ситуации при нарушении целостности трубопровода и свести к минимуму материальный и экологический ущерб от аварии.
Однако при работе возможен перекос запорного органа из-за малой площади его контакта с корпусом во время движения и одностороннего действия потока через трубопровод, вследствие чего обеспечивает низкую герметичность.
-1
Известен локализатор взрыва рентгенопрозрачный (патент RU 2208222 C1, 10.07.2003, МПК F42D 5/04), который включает одну или более заполненных диспергентом камер с оболочкой из эластичного материала и полость для размещения локализуемого взрывного устройства. Оболочка выполнена из материала с линейным коэффициентом ослабления рентгеновского излучения не более 20 м.
Данное устройство пригодно для локализации токсичных материалов, образующихся в ходе исследования, и его применение позволяет применять портативные рентгеновские аппараты. Однако недостатком данного устройства является отсутствие защиты от осколков, образующихся при взрыве нагружающего устройства, что может привести к разгерметизации локализующего устройства и загрязнению окружающего пространства опасными веществами. Также наличие сплошной оболочки из материала, ослабляющего рентгеновское излучение, снижает информативность результата рентгенографии.
Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является динамический затвор, известный из изобретения под названием «Локализующее устройство для радиографических исследований взрывных процессов» (патент RU 2367899 С1, 20.09.2009, МПК F42D 5/04), в корпусе которого расположен заряд взрывчатого вещества (ВВ), охватывающий канал регистрации, выступающий за пределы корпуса и соединенный с корпусом локализующего устройства.
Локализующее устройство содержит взрывную камеру, в корпусе которой выполнены два диаметрально противоположных отверстия для прохождения потока радиографического излучения, и заглушки, включающие элементы, чувствительные к указанному излучению. В отверстия корпуса введены выступающие за его пределы демпфирующие устройства (каналы регистрации) для снижения взрывной нагрузки, на наружном торце каждого из которых установлена заглушка. В состав заглушки входят элемент, чувствительный к излучению, и закрывающий отверстие в корпусе локализующего устройства, и другие элементы для герметичного крепления указанного элемента к демпфирующему устройству. Демпфирующее устройство содержит ввод, закрепленный одним концом в отверстии локализующего устройства. К наружному фланцу ввода крепится цилиндрическая оболочка демпфирующего устройства. Оболочка может быть заполнена пористым материалом. Динамический затвор, устанавливаемый перед заглушкой, включает цилиндрическую оболочку демпфирующего устройства. Стенки оболочки имеют демпфирующую прокладку. Корпус динамического затвора локализует продукты взрыва за счет используемого в нем кольцевого заряда ВВ.
Когда при взрыве исследуемого динамического макета образуются высокоскоростные осколки, обладающие большой пробивной способностью, которые не удается затормозить, для быстрого перекрытия полости оболочки демпфирующего устройства в течение промежутка времени (~100 мкс) после прохождения потока излучения до подлета осколков используется динамический затвор.
После его срабатывания за счет схождения стенок оболочки к центру полость перекрывается, осколки улавливаются стальными стенками пережатой оболочки и не достигают тонкостенных элементов заглушки.
Корпус динамического затвора защищает окружающую среду от продуктов взрыва используемого в нем заряда взрывчатого вещества.
Однако, принцип крепления динамического затвора к локализующему устройству ненадежен, что создает динамическое воздействие в месте крепления; при проведении исследований возможно образование сквозных пор при сжатии канала, что приводит к снижению герметичности, а наличие преграды уменьшает информативность опытов.
Технический результат, получаемый при использовании предлагаемого технического решения - повышение герметичности и информативности при проведении взрывных исследований токсичных и радиоактивных веществ.
Указанный технический результат достигается тем, что противоосколочный взрывной затвор, в корпусе которого расположены заряд взрывчатого вещества (ВВ) и канал регистрации, выступающий за пределы корпуса и соединенный с корпусом локализующего устройства, согласно предлагаемому техническому решению снабжен демпфером, охватывающем канал регистрации, элементом передачи детонации с электродетонатором и распределителем, охватывающем демпфер и контактирующим с зарядом взрывчатого вещества, центральная часть которого выполнена с большим диаметром, на внутреннюю поверхность канала регистрации нанесено легкоплавкое покрытие, распределитель снабжен детонационной цепью, расположенной на его внешней поверхности симметрично относительно элемента передачи детонации и связанной с ним, и равномерно распределенной по всему торцу распределителя, контактирующему с зарядом взрывчатого вещества, который охватывает демпфер.
Всей совокупностью перечисленных признаков достигается повышение герметичности и информативности при проведении взрывных исследований. Этого добились за счет следующего. Заряд, контактирующий с детонационной цепью распределителя, которая расположена на его поверхности симметрично относительно элемента передачи детонации, оказывает, соответственно, равномерное воздействие на канал регистрации при его сжатии, а образующиеся микрополости в канале регистрации заполняются материалом легкоплавкого покрытия внутренней поверхности канала. Благодаря равномерному обжатию канала, воздействие на элементы крепления взрывного затвора к локализующему устройству также равномерно, что сводит к минимуму воздействие затвора на локализующее устройство. При этом, канал регистрации выполнен открытым для излучения, что обеспечивает поток рентгеновского излучения неизменным, а, следовательно, и достоверной снимаемую информацию во время радиографической регистрации объекта исследования, что улучшает детализацию радиографических снимков. Все это повышает надежность герметичного перекрытия канала при работе, позволяет проводить работы в безаварийном режиме и дает возможность безбарьерной регистрации быстропротекающих процессов в объекте исследования.
При анализе уровня техники не обнаружено аналогов, характеризующихся признаками, тождественными всем существенным признакам данной полезной модели. А также не выявлено факта известности влияния признаков, включенных в формулу, на технический результат заявляемого технического решения. Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию «новизна».
На фиг. 1 представлено локализующее устройство.
На фиг. 2 представлен предлагаемый взрывной затвор.
На фиг. 3 изображен распределитель.
На фиг. 4 представлен взрывной затвор после срабатывания.
Противоосколочный взрывной затвор 1 используется в локализующем устройстве 2 при исследованиях быстропротекающих процессов в токсичных и радиоактивных материалах при взрывном воздействии (фиг. 1). Взрывной затвор содержит: корпус 3, заряд ВВ 4, демпфер 5, канал регистрации 6, распределитель 7 и элемент передачи детонации 8 с электродетонатором 9 (фиг. 2). Канал регистрации 6 расположен в корпусе 3 затвора 1, выступает за его пределы и соединен с корпусом локализующего устройства 2 фланцем. Канал 6 охватывает демпфер 5, выполненный в виде втулки, который в свою очередь охватывает заряд ВВ 4, выполненный ступенчато. При этом центральная часть заряда ВВ выполнена с большим диаметром, достаточным для полного смыкания стенок канала регистрации. Требуемый диаметр центральной части заряда рассчитывают перед экспериментом.
Распределитель 7 выполнен в виде втулки, которая охватывает демпфер 5 и контактирует с зарядом ВВ 4. Распределитель 7 снабжен детонационной цепью 10, расположенной на его внешней поверхности симметрично относительно элемента передачи детонации 8 и связанной с ним (фиг. 3). При этом, детонационная цепь 10 равномерно распределена по всему торцу распределителя 7, который контактирует с зарядом ВВ 4. Детонационная цепь 10 выполнена в виде пазов прямоугольной формы, которые расположены перпендикулярно и параллельно оси распределителя. В местах пересечения параллельного и перпендикулярного пазов (точках инициирования) происходит разветвление детонационной цепи. Таким образом, точки инициирования, примыкающие к заряду 4, расположены равноудаленно по окружности.
На внутреннюю поверхность канала регистрации 6 нанесено легкоплавкое покрытие, которое позволяет заполнить микропустоты при схождении канала, тем самым обеспечивается надежная герметизация.
Противоосколочный взрывной затвор работает следующим образом.
Внутри локализующего устройства 2 устанавливаются парами друг напротив друга взрывные затворы 1. По центральной оси локализующего устройства на уровне центральной оси взрывного затвора размещается объект исследования 11 с нагружающим взрывным устройством. После подрыва нагружающего устройства, через некоторое время, выполняется рентгенографическая регистрация исследуемого процесса в объекте. В этот момент подается инициирующий импульс на электродетонаторы 9 взрывных затворов 1.
При подаче высоковольтного импульса на электродетонатор 9, происходит инициирование детонации столбика взрывчатого вещества в элементе передачи детонации 8. От взрывчатого вещества в элементе передачи детонации 8 детонация передается детонационной цепи 10 распределителя 7. Выполнение детонационной цепи равномерно распределенной по всей внешней поверхности распределителя обеспечивает инициирование детонации заряда 4 с его торца симметрично по кольцу. В режиме скользящей детонации происходит сжатие канала регистрации 6. Движение детонационной волны по заряду 4 от слоев меньшей толщины к слою максимальной толщины, а затем к слоям меньшей толщины, обеспечивает плавное нарастание воздействия на канал регистрации 6 и плавное уменьшение при переходе детонации через центральное сечение заряда 4. Таким образом, предотвращается резкий переход от несжатой части канала регистрации 6 к сжатой, предотвращая ее излом. Канал регистрации 6 симметрично обжимается детонирующим по кольцу взрывчатым веществом заряда 4. При симметричном сжатии не возникает изгибающего момента, действующего на крепление канала регистрации 6 к корпусу локализующего устройства 2.
Покрытие внутренней поверхности канала регистрации 6 легкоплавким покрытием позволяет заполнить микропустоты при схождении оболочки канала, тем самым обеспечивается надежная герметизация. Инициирование многоточечным распределителем 7 заряда 4 и ступенчатое расположение взрывчатого вещества создают равномерное сжатие канала регистрации 6. Расположение затвора внутри корпуса локализующего устройства 2 не требует наличия собственного взрывозащитного устройства для затвора. Конструкция затвора не имеет элементов, перекрывающих канал регистрации 6, что улучшает четкость снимков рентгенографической или протонографической регистрации, а также позволяет проводить скоростную видеорегистрацию объекта.
Таким образом, представленные данные свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемой полезной модели следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в различных отраслях промышленности (в технологических системах исследовательских, испытательных и производственных комплексов, связанных с перемещением газовых и жидких рабочих сред, включая агрессивные и (или) радиоактивные среды);
- для заявляемого устройства в том виде, в котором оно охарактеризовано в формуле полезной модели, подтверждена возможность его осуществления.
Следовательно, заявляемая полезная модель соответствует условию «промышленная применимость».