Газоструминний пристрій для руйнування блокових масивів

Газоструминний пристрій для руйнування блокових масивів, що являє собою вибухову камеру з зарядом, який відрізняється тим, що внутрішня поверхня вибухової камери складається з трьох секцій - верхньої сферичної, середньої циліндричної, нижньої конічної, яка звужується донизу під заданим кутом і закінчується циліндричним патрубком, що вводиться в шпур, заповнений водою, при цьому, заряд розміщено в геометричному центрі верхнього сферичного відсіку вибухового пристрою, в заряд занурені кінці електричних проводів із спіраллю розжарювання, покритою наважкою екзотермічної суміші. (19) (21) u200711230 (22) 10.10.2007 (24) 10.01.2008 (72) КРАВЕЦЬ ВІКТОР ГЕОРГІЙОВИЧ, UA, ЛУГОВИЙ ПЕТРО ЗАХАРОВИЧ, UA, БАРАНОВСЬКИЙ ЗБІГНЄВ, ГАН АНАТОЛІЙ ЛЕОНІДОВИЧ, UA, ТОЛКАЧ ОЛЕКСІЙ ПЕТРОВИЧ, UA, ЗАГОРУЙКО ЄВГЕН АНАТОЛІЙОВИЧ, UA (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ "КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ", UA (56) 3 29481 вибухових газів і рух рідини в рівнемірі не підлягає скеруванню. В основу корисної моделі поставлено задача спрямування ударної хвилі і розширюваних вибухових газів в нижню частину газоструминного пристрою, вставлену в шпур, заповнений водою, що є робочим тілом, яке сприймає тиск ударної хвилі і розширюваних газів, перетворюючи його на роботу по утворенню поверхні відриву по лінії шпурів. Поставлена задача вирішується тим, що газоструминний пристрій, що містить вибухову камеру з зарядом, новим є те, що внутрішня камера складається з трьох секцій - верхньої сферичної, середньої циліндричної, нижньої конічної, яка звужується до низу під заданим кутом і закінчується циліндричним патрубком, що вводиться в шпур. Заряд розміщено в геометричному центрі верхнього сферичного відсіку вибухового пристрою, в заряд занурені кінці електричних проводів із спіраллю розжарення, покритою екзотермічною сумішшю. Завдяки геометрії внутрішньої поверхні камери пристрою ударна хвиля та масовий потік спрямовується в нижню конічну частину пристрою і далі - в шпур, заповнений водою. На фігурі схематично наведено загальний вигляд газоструминного пристрою, що складається з вибухової камери 1, внутрішня поверхня якої складається з трьох секцій - верхньої сферичної 9, середньої циліндричної 10, нижньої конічної 11, яка звужується до низу під заданим кутом, в центрі сферичної частини якого розміщений заряд 2 із спіраллю розжарення 3, покритою екзотермічною сумішшю 4. Проводи 5 від спіралі виведено через отвір у верхній частині камери 6. Циліндричний патрубок газоструминного пристрою 7 встановлюється в шпур 8, заповнений водою. Вихідні параметри газоструминного пристрою, розраховано за пропонованою методикою. Навантаження від вибуху сферичного заряду масою 0,1кг у повітрі визначається за формулою: 1. 5 æ3Q ö ÷ (1) DP = (5,3 ± 2.4) × 105 × ç ç R ÷ è ø , Приймемо щільність r0 насипного тротилу 1,4т/м3. Звідси об'єм сферичного заряду вагою 100г буде рівним: v0 = 0,1кг = 0,7143 × 10 - 4 м3 = 71,43см3 (2) , Звідси визначаємо радіус г о, який буде рівним: 1400 кг / м3 4n (3) r0 = 3 0 = 3,12см 3p , При відносному радіусі сфери г/r0 = 6 радіус сфери R складе 18,7см. Тоді на поверхню сфери від вибуху в її центрі сферичного заряду з тротилу масою 0,1кг буде діяти тиск Р = 2072,6кг/см. Тиск такої ж амплітуди буде діяти і на циліндричний відсік вибухового пристрою. Оскільки вибуховий пристрій виконано зі сталі, то кут повного внутрішнього відбиття буде рівним: 4 a b = arccos 0 (4) n0 , де a0 = 340м/с - швидкість звуку у повітрі, u0 = 4500м/с - швидкість звуку в сталі. Таким чином, кут повного відбиття b » 86°. Висота циліндричного відсіку l = R ctgb або l » 0,07R. І » 1,3см. Приймемо для сталі [s] = 5000кг/см. Для розрахунків приймемо IV теорію міцності. Згідно її для сфери з внутрішнім тиском Р межа міцності: PR [s] ³ (5) 2h , Для циліндричного відсіку: PR [s] ³ (6) h . Для конічного відсіку: P × tg a [s] ³ (7) h , де h - товщина стінки пристрою. Згідно формул (5 - 7) отримуємо (при куті нахилу конічної частини газоструминного пристрою a = 30°): для сфери h = 3,87см; для циліндра h = 7,74см; для конуса h = 0,25м. Слід зазначити, що при розрахунку на міцність не вводиться коефіцієнт динамічності, оскільки імпульс вибухового тиску діє короткочасно, а умови міцності записані для статичних навантажень. З урахуванням динамічності процесу величина h для сфери, циліндра і конуса відповідно складе 1,94см; 3,87см і 0,13см. Робота газоструминного пристрою полягає в тому, що заряд 2 розміщується в геометричному центрі верхнього сферичного відсіку вибухової камери 1, в заряд занурені кінці електричних проводів 6 із спіраллю розжарення 3, покритою екзотермічною сумішшю 4. За внутрішньою будовою вибухової камери 1, що складається з трьох секцій -верхньої сферичної 9, середньої циліндричної 10, нижньої конічної 11, яка звужується до низу під заданим кутом, газоструминного пристрою після вибуху заряду 2 ударна хвиля та газовий потік при дотриманні кута повного внутрішнього відбиття для сталі спрямовується в циліндричний патрубок 7 і далі в шпур 8, заповнений водою. 1. Nitro Nobel. Product catalogue. 1995. 2. Ю.Г. Карасев, Н.Т. Бакка. Природный камень. Добыча блочного и стенового камня. Санкт- Петербургский горный институт. СПб: 1997.- 428 с. 3. Спосіб визначення енергетичних характеристик вибухових речовин і пристрій для його здійснення. Деклараційний патент UA 52238 А 16.12.2002. Бюл.№12,2002. 5 29481 6