ВЗРЫВОЗАЩИТНАЯ КАМЕРА
EXPLOSION-PROOF CHAMBER

Изобретение относится к области обеспечения безопасности при транспортировке, ликвидации и экспериментальной отработке взрывных устройств с энерговыделением до 70 кг ТЭ, в состав которых могут входить экологически опасные высокотоксичные вещества.
Известна взрывозащитная камера, предназначенная для локализации продуктов взрыва при проведении экспериментальных исследований с применением взрывчатых веществ (ВВ), хранении, транспортировке, разборке и уничтожении боеприпасов и террористических устройств, содержащих ВВ и вредные материалы (п. RU 2524064, МПК F42D 5/045, опубл. 27.07.2014 Бюл. №21).
Взрывозащитная камера содержит цилиндрический корпус с плоскими днищами, амортизаторы днищ, внутреннюю цилиндрическую оболочку, установленную коаксиально с зазором относительно корпуса и усиленную в центральной части, и загрузочную горловину с внутренней и герметичной наружной крышками. Загрузочная горловина размещена в корпусе и внутренней цилиндрической оболочке со смещением относительно геометрического центра камеры и закреплена в корпусе. Корпус и внутренняя цилиндрическая оболочка в зонах размещения горловины усилены соответственно наружной и внутренней накладками. Каждый амортизатор выполнен в виде массивной плиты, установленной с возможностью плоскопараллельного перемещения относительно днища и опирающейся на равномерно расположенные отрезки труб, закрепленные на пластине, соединенной с корпусом и установленной с зазором относительно днища. Внутренняя цилиндрическая оболочка камеры усилена в центральной части посредством рулона из стального листа. Вдоль оси камеры в днищах, пластинах и плитах амортизаторов выполнены отверстия, в которые установлены цилиндрические вводы, закрепленные в днищах, и закрываемые изнутри герметизирующими прочными крышками. В корпусе и внутренней цилиндрической оболочке камеры выполнено, по крайней мере, по одному отверстию для установки в них проходных элементов эксплуатационного назначения, при этом отверстия сосны между собой и смещены относительно центральной части.
Недостатками камеры являются:
- размещение загрузочной горловины сбоку корпуса и со смещением относительно геометрического центра камеры увеличивают габариты камеры в поперечном сечении, а также требуют специальной технологии загрузки и размещения в камере взрывного устройства;
- камера имеет один контур герметизации в зоне загрузочной горловины, что снижает надежность камеры по локализации в ней продуктов взрыва без попадания их в окружающую среду;
- усиление внутренней цилиндрической обечайки в центральной части посредством рулона из стального листа позволяет уменьшить уровень деформации наружной обечайки, но при этом внутренняя обечайка будет иметь достаточно высокий уровень деформации, что повышает вероятность потери целостности внутренней обечайки и, как следствие, снижение надежности герметичности камеры. Также наличие рулона из стального листа при сохранении зазора между обечайками уменьшает внутренний полезный диаметр камеры
Известна взрывозащитная камера для обеспечения безопасности при транспортировке, ликвидации и экспериментальной отработке взрывных устройств с энерговыделением до 60 кг ТЭ, в состав которых могут входить экологически опасные высокотоксичные вещества (п. RU 2273821, МПК F42D 5/04, F42D 39/14, опубл. 10.04.2006 Бюл. №10).
Камера содержит корпус, состоящий из цилиндрической части и двух плоских днищ с коническими переходами. Цилиндрическая часть корпуса состоит двух коаксиально расположенных металлических труб, при этом центральная часть внутренней трубы выполнена с утолщением, пространство между трубами в центральной части заполнена бетоном, а на периферийных участках - пенобетоном. Внутренняя труба подкреплена изнутри кольцами и конусами, между которыми расположены ребра. В каждом днище имеется загрузочное отверстие с горловиной. Днища состоят из внутренней и наружной плит, герметично жестко соединенных между собой, в которых имеются отверстия для установки проходных элементов эксплуатационного назначения. Каждое загрузочное отверстие герметично закрыто изнутри силовой металлической крышкой. Между внутренней плитой и крышкой установлен уплотнительный элемент. Силовая крышка шарнирно соединена с плитой с помощью кронштейна и в закрытом положении закреплена на плите болтами, установленными с наружной стороны плиты. Снаружи горловина закрыта герметично крышкой с помощью болтов, при этом уплотнительные элементы установлены в канавках крышки. На внутренней поверхности цилиндрической части и силовых крышках установлена противоосколочная защита, выполненная в виде слоев металлической сетки. На отверстия в цилиндрических вставках днищ изнутри установлены бронеколпаки. В верхней части полости камеры установлена продольная балка с кареткой.
Эта камера принимается за прототип, как наиболее близкая по технической сущности к заявляемой.
Недостатками этой камеры являются:
- недостаточна взрывостойкость камеры до 60 кг ТЭ, что сужает тип взрывных устройств, подлежащих транспортировке, ликвидации и экспериментальной отработке;
- при подрыве взрывного устройства в камере деформации внутренней обечайки камеры через слой бетона, расположенный между обечайками, передаются на наружную обечайку, что требует повышенного контроля состояния отработавшей камеры с целью определения технологии дальнейшего обращения с ней.
Техническим результатом является создание взрывозащитной камеры широкого диапазона применения, способной выдерживать взрыв в ней взрывных устройств с энерговыделением до 70 кг ТЭ, в состав которых могут входить экологически опасные высокотоксичные вещества, обеспечивая при этом надежную локализацию продуктов взрыва без попадания их в окружающую среду в опасных концентрациях.
Технический результат достигается тем, что взрывозащитная камера содержит цилиндрический корпус, состоящий из центральной секции и двух боковых секций, последние выполнены из двух коаксиально расположенных металлических труб, пространство между которыми в боковых секциях заполнено пенобетоном, внутренняя труба боковых секций подкреплена изнутри кольцами и конусами, между которыми расположены ребра; два плоских двухслойных днища с загрузочным отверстием в каждом, состоящих из внутренней и наружной плит, герметично соединенных между собой сваркой с помощью цилиндрических вставок, имеющих отверстия для установки проходных элементов эксплуатационного назначения, которые изнутри прикрыты бронеколпаками, каждое загрузочное отверстие с горловиной герметично закрыто изнутри выпуклой силовой металлической крышкой, при помощи уплотнительного элемента, расположенного между плитой днища и силовой крышкой, и в закрытом положении закреплена на ней болтами с наружной стороны плиты, снаружи загрузочное отверстие с горловиной закрыто герметично крышкой; противоосколочную защиту, выполненную в виде слоев сетки и расположенную на внутренней цилиндрической поверхности боковых секций и выпуклых силовых металлических крышках; продольную балку с кареткой, установленную продольно в верхней части полости камеры. Внутренняя труба центральной секции установлена с минимальным технологическим зазором между цилиндрическими поверхностями внутренней и наружной труб, внутренняя труба подкреплена перфорированными кольцами, в которые установлена и приварена к ним цилиндрическая вставка, состоящая из двух коаксиально расположенных металлических труб, пространство между которыми заполнено бетоном, трубы вставки соединены между собой кольцами, между внутренней трубой центральной секции корпуса и цилиндрической поверхностью вставки имеется зазор, минимальная величина которого превышает величину максимальной деформации вставки при воздействии на нее взрывной нагрузки, изнутри цилиндрическая поверхность вставки облицована противоосколочной защитой, выполненной в виде слоев сетки.
Размещение внутренней трубы центральной секции с минимальным технологическим зазором между внутренней и наружной трубами секции позволяет увеличить диаметр внутренней трубы и разместить внутри нее с требуемом зазором вставку, при этом наиболее рационально обеспечивается необходимый размер внутреннего диаметра центральной секции взрывозащитной камеры.
Установка в перфорированных кольцах внутренней трубы цилиндрической вставки, состоящей из двух коаксиально расположенных металлических труб, пространство между которыми заполнено бетоном, а также наличие между внутренней трубой центральной секции и цилиндрической поверхностью вставки зазора, минимальная величина которого превышает величину максимальной деформации вставки при воздействии на нее взрывной нагрузки, позволяет практически исключить воздействие осколков и взрывной динамической нагрузки на трубы центральной секции, при этом трубы работают в зоне незначительных упругих деформаций.
Наличие противоосколочной защиты на внутренней цилиндрической поверхности вставки повышает стойкость вставки к воздействию на нее осколочного поля, исключая сквозное пробитие вставки осколками.
На фиг. 1 изображена конструкция взрывозащитной камеры, на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.
Взрывозащитная камера выполнена в виде стальной сварной конструкции, содержащей цилиндрический корпус 1 с двумя плоскими днищами 2 и 3 с радиальными переходами.
Цилиндрический корпус 1 выполнен из трех секций - центральной секции 4 и двух боковых секций 5 и 6.
Боковые секции 5 и 6 выполнены из двух коаксиально расположенных металлических труб 7 и 8, пространство между которыми заполнено пенобетоном 9. Внутренняя труба 8 подкреплена изнутри кольцами 10 и конусами 11, между которыми установлены ребра 12.
Центральная секция 4 выполнена из двух коаксиально расположенных металлических труб 13 и 14 с минимальным технологическим зазором «а». Труба 14 подкреплена перфорированными кольцами 15. В кольца 15 установлена и приварена к ним цилиндрическая вставка 16, при этом между внутренней трубой 14 и наружной цилиндрической поверхностью вставки 16 имеется зазор «b». Вставка 16 выполнена из двух коаксиально расположенных металлических труб 17 и 18, пространство между которыми заполнено бетоном 19. Трубы 17 и 18 соединены между собой кольцами 20. Внутренняя цилиндрическая поверхность вставки 15 облицована противоосколочной защитой 21.
Днища 2 и 3 имеют загрузочное отверстие с горловиной 22, выполнены двухслойными и состоят из внутренней плиты 23, имеющей радиальный переход 24, и наружной плиты 25, которые герметично соединены между собой сваркой с помощью цилиндрических вставок 26, в большей части которых выполнены отверстия под установку проходных элементов эксплуатационного назначения.
Каждое загрузочное отверстие герметично закрыто изнутри выпуклой силовой металлической крышкой 27. Между внутренней плитой 23 и крышкой 27 установлен уплотнительный элемент 28, силовая крышка 27 шарнирно соединена с внутренней плитой 23 с помощью кронштейна 29, крепление силовой крышки 27 к внутренней плите 23 произведено болтами 30. Снаружи горловина 22 закрыта герметично стальной крышкой 31 с помощью болтов 32. В канавках крышки 31 установлены уплотнительные элементы 33.
Внутренние цилиндрические поверхности боковых секций 5 и 6, внутренняя поверхность силовых крышек 27 облицованы противоосколочной защитой 34.
На отверстия в плоских днищах 2 и 3 под проходные элементы эксплуатационного назначения изнутри установлены бронеколпаки 35.
В верхней части цилиндрического корпуса внутри продольно установлена балка 36 с кареткой 37.
Взрывозащитная камера используется следующим образом.
Взрывное устройство помещают в полость камеры и подвешивают к каретке 37, которую затем с подвешенным взрывным устройством перемещают по балке 36 в центр камеры и стопорят. Устанавливают внутри камеры измерительную аппаратуру, подсоединяют к взрывному устройству и измерительной аппаратуре кабели линии подрыва и измерительных методик, которые заводятся во внутрь камеры через отверстия в плитах плоских днищ 2 и 3 герметично с помощью проходных элементов. Проходные элементы прикрывают бронеколпаками 36. Часть отверстий в плитах плоских днищ 2 и 3 используют для установки элементов оборудования, обеспечивающих:
- возможность проверки камеры на герметичность;
- стравливание избыточного давления газообразных продуктов взрыва через фильтры после подрыва взрывного устройства и охлаждения продуктов взрыва;
- закачку при необходимости во внутрь камеры консервирующего раствора после стравливания газообразных продуктов взрыва.
После монтажа всех систем закрывают силовые крышки 27, затем устанавливают на горловины 22 крышки 31.
При подрыве взрывного устройства газообразные продукты взрыва и твердые фрагменты распространяются в осевом и радиальном направлениях. Энергия газообразных продуктов взрыва гасится за счет пластической деформации вставки 16, а также за счет упругой и незначительной пластической деформации основных силовых элементов камеры, при этом величина окружной деформация вставки 16 меньше величины зазора между вставкой 16 и трубой 14. Энергия осколков гасится слоями противоосколочной защиты 34 и 35, вставкой 16 и отдельными элементами конструкции камеры, например, кольцами 10, конусами 11 и бронеколпаками 36.
Разработана конструкция взрывозащитной камеры на взрывную нагрузку 70 кг ТЭ с коэффициентом запаса по взрывостойкости равным 1,5, при этом габаритные размеры камеры такие же, как у прототипа (прототип - взрывозащитная камера на взрывную нагрузку 60 кг ТЭ). Проведенные прочностные расчеты камеры показали, что камера сохраняет прочность и герметичность при подрыве в ней взрывного устройства с энерговыделением 105 кг ТЭ.