Пристрій для моделювання комбінованого ураження шахтним вибухом

Изобретение относится к экспериментальной медицине, в частности к устройствам моделирования комплексного поражающего воздействия взрыва в условиях угольной шахты. Известна экспериментальная камера для моделирования поражающих факторов взрыва рудничного газа в условиях угольной шахты, которая выполнена в виде цилиндра с полусферическим днищем, внутренняя полость которого соединена с источником метана (заполненный метаном баллон, соединенный с внутренней полостью камеры через понижающий давление редуктор). В камере установлен вентилятор и воспламенитель (инициатор взрыва). С внутренней полостью камеры соединен манометр для регистрации давления в камере. Подопытных животных подвешивают внутри камеры в металлических клетках. После размещения в камере животных, внутренний объем камеры заполненный метано-воздушной смесью, которую взрывают при помощи искрового воспламенителя. Подопытные животные при этом подвергаются комбинированному воздействию трех поражающих факторов взрыва: ударной волны, высокой температуры, отравляющему действию окиси углерода [Свидлер Р.Б. Прогнозирование и гипербарическая оксигинация комбинированного поражения от взрыва метана и угольной пыли. Канд.дис, Донецк, 1975, с.65-67]. Эксперименты в указанной камере не обеспечивают достаточной достоверности моделирования поражающих факторов взрыва рудничного газа в условиях угольной шахты, т.к. условия взрыва в камере не соответствуют специфике шахтного микроклимата (высокая влажность, запыленность, повышенная температура и давление в условиях ша хты), который существенно определяет поражающее воздействие взрыва на организм. Кроме того не учитывается тот факт, что характер поражения определяется не только параметрами взрыва и окружающей среды, но и соотношением момента взрыва с фазой цикла периодически работающих органов организма (кардиоцикл, дыхательный цикл). Указанные обстоятельства не позволяют в данной камере получить экспериментальные данные, достоверно отражающие особенности поражающего воздействия взрыва в условиях угольной шахты. В качестве прототипа выбрано устройство для моделирования комбинированного шахтного поражения [Авт.св. СССР № 1457902], которое состоит из взрывной камеры, соединенной через патрубок с источником рудничного газа, крышки с уплотнителями и пружинным механизмом прижатия крышки к корпусу взрывной камеры. Внутренние стенки взрывной камеры покрыты теплозащитным слоем. Внутри взрывной камеры расположены решетки для размещения подопытных животных, датчики температуры, влажности и давления, вентилятор, емкость для воды с нагревателем, контейнер с угольной пылью, запальник. Взрывная камера выполнена с дополнительным патрубком, через который имеется возможность отбора проб воздуха в камере и продувания камеры. Перед проведением эксперимента контейнер заполняют угольной пылью, в емкость для волы заливают воду, на решетках размещают подопытных животных, крышку камеры прижимают к корпусу камеры при помощи пружинного механизма. Камеру соединяют с вытяжной трубой, а также с источником рудничного газа. После вытеснения первичного объема воздуха из камеры через дополнительный патрубок, последний перекрывают и устанавливают необходимое давление в камере. Включают вентилятор и нагреватель. При этом происходит подогрев и испарение воды из емкости, взмучивание пыли, перемешивание и подогрев до заданного уровня компонентов газовой среды. Датчики сигнализируют о давлении, влажности и температуре в камере. При достижении заданного режима включают запальник, в камере происходит взрыв. Животные, находящиеся на решетке, подвергаются совокупности поражающих факторов взрыва. Общими с заявляемым решением признаками являются взрывная камера, соединенный с ней источник рудничного газа, средства имитации шахтного микроклимата и средства контроля параметров среды во внутреннем объеме взрывной камеры, а также инициатор взрыва и площадки для размещения подопытных животных в камере. Описанное устройство позволяет в лабораторных условиях воспроизвести поражающее действие на организм взрывной волны, пламени, ядовитых газов при взрыве рудничного газа и угольной пыли на фоне действия шахтного микроклимата, однако не позволяет учесть особенности поражающего воздействия взрыва, определяемые соотношением момента взрыва с фазой цикла периодически работающих органов, в частности с фазой кардиоцикла и дыхательного цикла. Экспериментальные данные свидетельствуют, что характер поражения существенным образом определяется указанным соотношением, без учета которого невозможно получить достоверные данные, отражающие поражающее воздействие взрыва. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования устройства для моделирования комбинированного поражения шахтным взрывом, в котором за счет введения связи между кардиоциклом или дыхательным циклом подопытного животного и инициатором взрыва обеспечивается возможность регулирования момента срабатывания инициатора взрыва в зависимости от фаз кардиоцикла и дыхательного цикла подопытного животного, благодаря чему расширяются возможности для более глубокого исследования поражающего воздействия шахтного взрыва и повышается достоверность результатов исследований. Поставленная задача решается тем, что в устройстве для моделирования комбинированного поражения шахтным взрывом, включающем взрывную камеру, соединенный с ней источник рудничного газа, средства имитации шахтного микроклимата и средства контроля параметров среды во внутреннем объеме взрывной камеры, а также инициатор взрыва и площадки для размещения подопытных животных, согласно изобретению на площадках размещения подопытных животных установлены датчики кардиоцикла и дыхательного цикла подопытных животных, которые соединены со входами регулируемого согласующего устройства, выход которого соединен с инициатором взрыва, при этом согласующее устройство выполнено с возможностью регулирования момента срабатывания инициатора взрыва в зависимости от фазы кардиоцикла и фазы дыхательного цикла подопытных животных. Перечисленные признаки составляют сущность изобретения. Введение в устройство датчиков кардиоциклов и дыхательных циклов животного, а также взаимосвязи указанных датчиков с инициатором взрыва через согласующее устройство, выполненное с возможностью регулирования момента срабатывания инициатора взрыва в зависимости от фаз кардиоцикла и дыхательного цикла животного, обеспечивают достижение технического результата - возможности регулирования момента взрыва в зависимости от фаз сердечного и дыхательного циклов подопытного животного. То есть, признаки, составляющие сущность изобретения, находятся в причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом. На чертеже схематически представлено заявляемое устройство. Устройство состоит из взрывной камеры 1, которая соединена с вытяжной трубой 2 и источником рудничного газа 3. Взрывная камера 1 содержит крышку 4 с уплотнителями 5 и пружинным механизмом прижатия крышки 4 к корпусу взрывной камеры 1. Внутренняя поверхность взрывной камеры 1 покрыта теплозащитным покрытием б. Внутри взрывной камеры 1 расположены средства имитации шахтного микроклимата, включающие контейнер с угольной пылью 7, вентилятор 8, емкость для воды 9 с нагревателем 10, а также средства контроля параметров среды во внутреннем объеме взрывной камеры 1, включающие датчик температуры 11, датчик влажности 12 и датчик давления 13. На корпусе взрывной камеры 1 установлен инициатор взрыва 14. Корпус взрывной камеры 1 выполнен с двумя патрубками 15 и 16. Через патрубок 15 внутренний объем взрывной камеры 1 соединен с источником рудничного газа 3, а патрубок 16 служит для отбора проб воздуха из взрывной камеры 1. Внутри взрывной камеры 1 установлены площадки 17 и 18 для размещения подопытных животных, Подопытных животных помещают в клетках 19, 20. Площадка 17 жестко соединена с корпусом взрывной камеры 1, а площадка 18 соединена при помощи трубы 21 с крышкой 4. Пружинный механизм прижатия крышки 4 содержит стержень 22, соединенный с корпусом взрывной камеры 1, гайку 23, расположенную на резьбовом участке стержня 22, и пружину сжатия 24, установленную между гайкой 23 и крышкой 4. Для индикации усилия прижатия крышки 4 служит шкала 25. На площадках 17 и 18 в месте размещения подопытных животных закреплены датчики кардиоцикла 26 и 27 и датчики дыхательного цикла 28 и 29. Расположение датчиков 26, 27, 28 и 29 выполнено с возможностью контактирования лапок подопытного животного с указанными датчиками. Датчики 26, 27, 28 и 29 соединены со входами согласующего устройства 30, выход которого соединен с инициатором взрыва 14. Согласующее устройство 30 выполнено с возможностью установки момента взрыва (момента срабатывания инициатора взрыва 14) в зависимости от фазы кардиоцикла или фазы дыхательного цикла. Согласующее устрой' ство 30 может быть выполнено на основе серийных кардиографа и реографа с регулируемым блоком согласования сигнала, управляющего инициатором взрыва, с фазами кардиоцикла и дыхательного цикла. Устройство работает следующим образом. Перед проведением эксперимента в контейнер 7 насыпают мелкодисперсную угольную пыль, в емкость 9 наливают воду. Подопытных животных размещают в клетке 19 или 20. Закрывают крышку 4 и прижимают ее пружинным механизмом к корпусу взрывной камеры 1, вращая гайку 23. Взрывную камеру 1 соединяют с вытяжной трубой, открывают патрубок 16 и через патрубок 15 во взрывную камеру 1 подают рудничный газ. После вытеснения первичного объема воздуха патрубок 16 перекрывают и устанавливают необходимое давление в камере 1. Включают вентилятор 8 и нагреватель 10. При этом происходит взмучивание угольной пыли, испарение воды из емкости 9, перемешивание и подогрев до заданного уровня компонентов газовой среды в камере 1. Датчики 11, 12 и 13 сигнализируют о давлении, влажности и температуре во внутреннем объеме камеры 1. При достижении заданного режима закрывают патрубок 15 и включают согласующее устройство 30, которое предварительно отрегулировано на срабатывание инициатора взрыва при заданной фазе кардиоцикла или дыхательного цикла подопытного животного. При этом сигналы с датчиков 26,27,28 и 29 поступают на входы согласующего устройства 30, которое вырабатывает сигнал управления инициатором взрыва 14 в заданной фазе кардиоцикла или дыхательного цикла подопытного животного в зависимости от целей эксперимента. Происходит взрыв рудничного газа в камере 1. В результате взрыва крышка 4 под действием взрывной волны сжимает пружину 24 и, перемещаясь вдоль стержня 22, увлекает за собой площадку 18, в результате чего подопытное животное, помещенное на площадке 18, подвергается механическому подбрасыванию для имитации механического травмирования организма. Подопытное животное, размещенное на площадке 17, подвергается поражающему воздействию взрыва без дополнительного механического подбрасывания. В течение эксперимента на организм животного действует совокупность факторов шахтного микроклимата. Устройство позволяет в лабораторных условиях воспроизвести поражающее действие взрыва рудничного газа на фоне действия шахтного микроклимата с учетом соотношения фаз кардиоцикла и дыхательного цикла с момента взрыва.