Результат интеллектуальной деятельности: ВЗРЫВОЗАЩИТНАЯ КАМЕРА

Изобретение относится к взрывной технике и может быть использовано для обеспечения безопасности при транспортировке, ликвидации и экспериментальной отработке взрывных устройств с энерговыделением до 40 кг ТЭ, в состав которых могут входить экологически опасные высокотоксичные вещества.

Известна взрывная камера с защитным экраном, предназначенная для взрывной обработки изделий (а.с. СССР №1064740, кл. F42D 5/00, опубл. 20.01.95, БИ №2).

Камера содержит силовую оболочку, включающую подвижный цилиндрический корпус с днищем, крышку с замком, механизм перемещения, обеспечивающий стыковое фланцевое соединение (разъединение) крышки с корпусом, уплотнительный элемент между сопрягаемыми поверхностями фланцев крышки и корпуса, съемные секции защитного экрана, рабочий стол, расположенный внутри цилиндрического корпуса. Каждая секция защитного экрана набрана из пластин с разной акустической жесткостью и закреплена амортизационно-демпфирующими узлами к внутренней поверхности силовой оболочки.

Недостатками этой камеры являются:

1) ненадежный способ герметизации фланцевого соединения крышки с корпусом. При воздействии взрывной динамической нагрузки происходят деформации составных частей оболочки, при этом может произойти раскрытие стыка, что ухудшает условия работы уплотнительного элемента и, как следствие, возможен прорыв продуктов взрыва в окружающую среду, что не позволяет использовать данную камеру для подрыва в ней взрывных устройств, в состав которых входят экологически опасные высокотоксичные вещества;

2) ограничен диапазон применения камеры, она не может быть использована для проведения экспериментальной отработки взрывных устройств, требующих в оболочке камеры наличия значительного количества проходных элементов для передачи информации о работе взрывного устройства. Наличие проходных элементов приведет к изменению формы камеры, конструкций секций защитного экрана и характера работы основных частей камеры при воздействии на них взрывной динамической нагрузки;

3) сложен способ соединения (разъединения) крышки с корпусом, требующий специального механизма перемещения и замка, при этом загрузка взрывного устройства на рабочий стол возможна только сверху или с боковых сторон камеры, что не всегда приемлемо в условиях ограниченного доступа к камере.

Известна также взрывозащитная камера, предназначенная для обеспечения безопасности при транспортировке, ликвидации и экспериментальной отработке взрывных устройств с энерговыделением до 25 кг ТНТ, в состав которых могут входить экологически опасные высокотоксичные вещества (патент RU №2228515 С2, F42D 5/04, F42В 39/00, опубл. 10.05.2004, Бюл. №13).

Взрывозащитная камера содержит цилиндрический металлический многослойный корпус с двумя днищами, одно из которых имеет загрузочное отверстие с горловиной. Цилиндрический металлический корпус выполнен из двух коаксиально расположенных труб, пространство между которыми заполнено бетоном. Днище с загрузочным отверстием и горловиной выполнено плоским в виде оребренной с обеих сторон металлической плиты с отверстиями между ребрами для проходных элементов эксплуатационного назначения. Загрузочное отверстие с горловиной герметично закрыто изнутри выпуклой силовой металлической крышкой с помощью уплотнительного элемента, расположенного между плитой и силовой крышкой. Силовая крышка соединена с плитой днища шарнирно с помощью кронштейна и в закрытом положении закреплена на ней болтами с наружной стороны плиты. Снаружи загрузочное отверстие с горловиной закрыто герметично крышкой с помощью болтов и уплотнительных элементов, размещенных в выполненных в крышке канавках. Отверстия под проходные элементы эксплуатационного назначения изнутри закрыты бронеколпаками. Второе днище также выполнено плоским в виде оребренной с обеих сторон металлической плиты и подкреплено изнутри слоем бетона и металлическим листом. На внутренней трубе цилиндрического корпуса со стороны днища с загрузочным отверстием и горловиной установлено кольцо и косынки, размещенные между кольцом и днищем. Наружная труба корпуса имеет кольца и ребра. На внутренних поверхностях корпуса, металлического листа днища и силовой крышки расположена противоосколочная защита, выполненная в виде слоев металлической сетки. В верхней части цилиндрического корпуса внутри продольно установлена балка с кареткой.

Эта камера принимается за прототип, как наиболее близкая по технической сущности к заявляемой.

Недостатками этой камеры являются:

1) недостаточная взрывостойкость камеры до 25 кг ТНТ, что сужает тип взрывных устройств, подлежащих транспортировке, ликвидации и экспериментальной отработке;

2) наличие глухого заднего днища снижает функциональное назначение камеры, например, значительно усложняется монтаж и контроль взаимного расположения взрывного устройства и оборудования, размещаемых в камере по отношению к оборудованию, размещаемому снаружи камеры, что, в частности, при экспериментальной отработке взрывных устройств приводит к снижению точности проводимых измерений;

3) наличие плоских днищ, подкрепленных ребрами, требует большого количества сварных швов и особой технологии проведения сварочных работ, при этом снижаются надежность конструкции и удельная несущая способность камеры, определяемая как отношение величины взрывостойкости к массе камеры.

Решаемой технической задачей является создание взрывостойкой камеры широкого диапазона применения, в частности упрощение монтажа и контроля взаимного расположения взрывного устройства и оборудования, размещаемых в камере по отношению к оборудованию, размещаемому снаружи камеры, обладающей повышенной удельной несущей способностью, способной выдерживать взрыв в ней взрывных устройств с энерговыделением до 40 кг ТНТ, 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.

Поставленная техническая задача решается тем, что во взрывозащитной камере, содержащей цилиндрический металлический многослойный корпус, выполненный из двух коаксиально расположенных труб, пространство между которыми заполнено бетоном; два днища, одно из которых имеет загрузочное отверстие с горловиной, герметично закрытое изнутри выпуклой силовой металлической крышкой при помощи уплотнительного элемента, расположенного между плитой и силовой крышкой, при этом силовая крышка соединена с плитой днища шарнирно с помощью кронштейна и в закрытом положении закреплена на ней болтами с наружной стороны плиты, снаружи загрузочное отверстие с горловиной закрыто герметично крышкой с помощью болтов и уплотнительных элементов, размещенных в выполненных в крышке канавках, также в днище выполнены отверстия под проходные элементы эксплуатационного назначения, которые изнутри закрыты бронеколпаками, второе, заднее, днище подкреплено изнутри слоем бетона и металлическим листом; противоосколочную защиту, выполненную из слоев металлической сетки и установленную на внутренней поверхности цилиндрической части корпуса, металлическом листе днища и выпуклой силовой металлической крышке; балки с кареткой, установленной в верхней части цилиндрического корпуса внутри продольно, - внутренняя труба корпуса со стороны полости подкреплена кольцами и ребрами, днища камеры выполнены эллиптической формы с наружной высотой выпуклой части днища Н=0,25D, где D - наружный диаметр днища, и отношением толщины стенки к D, равным от 0,04 до 0,06, в заднем днище по оси камеры выполнено отверстие с горловиной, закрытое герметично изнутри силовой металлической заглушкой при помощи болтов и уплотнительных элементов, расположенных в канавках заглушки, снаружи - крышкой при помощи болтов и уплотнительных элементов, расположенных в канавках крышки, также в зоне днища, не подкрепленной слоем бетона и металлическим листом, выполнены отверстия под проходные элементы эксплуатационного назначения, прикрытые изнутри бронеколпаками.

Подкрепление внутренней трубы камеры со стороны полости кольцами и ребрами, а также выполнение днищ камеры эллиптической формы с высотой эллиптической части Н=0,25D и отношением толщины стенки к D, равным от 0,04 до 0,06, позволяет повысить надежность конструкции и величину удельной несущей способности камеры.

Выполнение в заднем днище по оси камеры отверстия с горловиной, закрытого герметично изнутри силовой металлической заглушкой, а снаружи крышкой, позволяет улучшить условия эксплуатации камеры при ее использовании по назначению, а именно:

- обеспечивается визуальная юстировка и контроль взаимного расположения камеры и размещаемых внутри и снаружи камеры изделий;

- упрощается процесс монтажа изделий, размещаемых в камере;

- увеличивается точность проводимых измерений.

Выполнение в заднем днище необходимого количества отверстий под проходные элементы эксплуатационного назначения, прикрытых изнутри бронеколпаками, позволяет разместить внутри камеры требуемое количество эксплуатационного оборудования, управляемого снаружи, что повышает информативность эксперимента.

На фиг.1 изображена конструкция взрывозащитной камеры, на фиг.2 - поперечное сечение.

Камера имеет корпус 1, состоящий из цилиндрической части и двух эллиптических днищ 2 и 3. Цилиндрическая часть корпуса состоит из двух коаксиально расположенных металлических труб 4 и 5, пространство между которыми заполнено бетоном 6. Труба 5 изнутри подкреплена кольцами 7 и ребрами 8. Днище 2 подкреплено изнутри камеры слоем бетона 9 и металлическим листом 10. Днище 2 имеет по оси камеры отверстие с горловиной 11. Отверстие герметично закрыто изнутри камеры силовой металлической заглушкой 12 с помощью болтов 13 и уплотнительных элементов 14, установленных в трех канавках заглушки 12. Снаружи горловина 11 герметично закрыта крышкой 15 с помощью болтов 16 и уплотнительных элементов 17, установленных в двух канавках крышки 15. В зоне днища 2, не подкрепленной слоем бетона 9 и металлическим листом 10, выполнены отверстия под проходные элементы эксплуатационного назначения, прикрытые изнутри бронеколпаками 18. Днище 3 имеет загрузочное отверстие с горловиной 19. Загрузочное отверстие закрыто герметично изнутри выпуклой силовой металлической крышкой 20. Между крышкой 20 и плитой 21 днища 3 установлен уплотнительный элемент 22. Крышка 20 шарнирно соединена с плитой 21 с помощью кронштейна 23. Крепление крышки 20 к плите 21 произведено болтами 24. Снаружи горловина 19 закрыта герметично крышкой 25 с помощью болтов 26. В двух канавках крышки 25 установлены уплотнительные элементы 27. В днище 3 выполнены отверстия под проходные элементы эксплуатационного назначения, прикрытые изнутри бронеколпаками 18. Внутренние поверхности цилиндрической части корпуса 1, металлического листа 10 и крышки 12 облицованы противоосколочной защитой 28, выполненной в виде слоев металлической сетки. Камера имеет продольно установленную в верхней части полости балку 29 с кареткой 30.

Для взрывозащитной камеры на 40 кг ТНТ на основе взрывных экспериментов по исследованию поведения основных силовых элементов конструкции была рекомендована толщина эллиптических днищ из стали 09Г2С, при этом наружный диаметр D эллиптических днищ был выбран равным 1660 мм, соответственно высота эллиптической части Н равна 415 мм. При соотношении толщины стенки к D, равном 0,51, толщина стенки равна 85 мм. Использование толщины более 100 мм приводит при взрывном динамическом нагружении к практически хрупкому разрушению материала, использование толщины менее 65 мм - к увеличению пластических деформаций материала и снижению взрывонесущей способности. Взрывозащитная камера используется следующим образом:

- камеру устанавливают в рабочую позицию, юстируя ее с помощью отверстия с горловиной 11 в днище 2 и загрузочного отверстия с горловиной 19 в днище 3;

- взрывное устройство помещают в полость камеры и подвешивают к каретке 30, которую затем с подвешенным устройством перемещают по балке в требуемую позицию, производят юстировку устройства и его фиксацию;

- устанавливают в требуемую позицию внутри камеры измерительную аппаратуру и другое оборудование, подсоединяют к взрывному устройству и аппаратуре кабели линии подрыва и измерительных методик, которые заводятся вовнутрь камеры через отверстия в днищах 2 и 3 герметично с помощью проходных элементов. Проходные элементы прикрывают бронеколпаками 18. Часть отверстий в днищах 2 и 3 используют для установки элементов оборудования, обеспечивающих возможность проверки камеры на герметичность, стравливание давления газообразных продуктов взрыва и консервации камеры при необходимости после проведения эксперимента;

- устанавливают снаружи камеры в требуемую позицию по отношению к изделиям, установленным внутри камеры, аппаратуру и оборудование;

- после монтажа всех систем камеру закрывают герметично заглушкой 12 и крышками 15, 20 и 25;

- производят подрыв взрывного устройства. Газообразные продукты взрыва и твердые фрагменты взрывного устройства распространяются в осевом и радиальном направлениях. Энергия осколков гасится слоями противоосколочной защиты, окончательное задержание осколков происходит при столкновении с внутренними конструктивными элементами камеры. Энергия газообразных продуктов взрыва гасится за счет упругой и незначительной пластической деформации основных силовых элементов камеры.

Были проведены испытания опытных образцов камеры. Попадания продуктов взрыва в окружающую среду при использовании известных методик и средств регистрации не было зафиксировано.