Снаряд для ініціювання штучного сходу лавин, наприклад снігових

Винахід відноситься до метеорології, зокрема, до способів боротьби з сніговими лавинами та льодоставом на річках. Способи боротьби з сніговими лавинами шляхом їх штучного сходу відомі. В патенті США №5107765 описані спосіб та пристрій для штучного ініціювання сходу лавини. Пристрій, який охороняється цим патентом, є складним технічним комплексом, який встановлюється поблизу лавини. До комплексу входить ємність з високоміцного матеріалу. Ємність відкрита в бік лавини і монтується в напрямку нахилу передбачуваного сходу лавини. В ємність зі станції подається горючий газ (водень, нафтовий газ, ацетилен, метан) і окислювач. Ці компоненти змішуються у ємності та підпалюються. В ємності відбувається один або кілька вибухів, які спрямовані в бік лавини, після чого відбувається її схід. Пристрій, який описаний, є складним у виготовленні, потребує автономного живлення горючим газом і окислювачем і не гарантує (завдяки дії вибухової хвилі по поверхні лавини) сходу лавини навіть після кількох спрямованих вибухів. В патенті США №5872326 наданий опис пристрою для ініціювання сходу лавин шляхом одного або серії вибухів в зоні лавини. Пристрій представляє собою вибуховий заряд, який направляється із спеціального ложа. Заряд вибухає в деякому віддалені від трубчастого ложа і створює вибухову хвилю в тому місці лавини, яке потрібне. Власне ложе, а точніше, їх набір, може бути встановлено стаціонарно або перевозитися на санях. Недоліки такого пристрою очевидні. Для зсуву лавини в багатьох випадках необхідно, щоб декілька таких снарядів було випущено з різних позицій. Це зумовлює необхідність переміщення всього комплексу в нове місце. Крім того, будова снаряда і його система запуску доволі складні і потребують постійного контролю. А власне розрив снаряду (снарядів) зовсім не гарантує ефективної дії на лавину. В патенті США №6324982 описаний пристрій для дії на снігову лавину шляхом здійснення вибуху снаряду в обраній точці лавини. Згідно винаходу, заповнюють газом (або сумішшю газів) балон, в середині якого знаходиться зривник. Спрямований до потрібної точки лавини балон спричиняє вибух (вибухи). І цей винахід не позбавлений недоліків. Найкращою сумішшю газів є, по суті, гримучій газ-повітря і водень, що в будь якому випадку підвищує ризик вибуху в процесі підготовки. Крім того, точність розташування таких балонів є невисокою-найменший порив вітру (що доволі часто трапляється в зоні утворення снігових лавин) зносить балони з сумішшю з призначеного місця. Крім того, необхідні джерела вибухоутворюючих газів, які мають бути розташовані поблизу лавини, що робить спосіб і пристрій, які захищені патентом США №6324928, більш складними і дорогими. До того ж вибух має місце у поверхні сніжної лавини, вибухова хвиля розповсюджується в основному по її поверхні, що значно знижує її деформативну дію. Найбільш близьким до заявленого винаходу є пристрій, описаний в Міжнародній заявці WO 02/03014 (з пріоритетом Франції від 5.07.2000p.). Згідно з відомим рішенням пристрій для ініціювання сходу лавин представляє собою снаряд, в корпусі якого вмонтована загострена спереду головна частина і ряд послідовно розташованих секцій, відокремлених одна від одної перегородками. В трубчастий корпус снаряда вставлена трубчаста оболонка В головній частині розміщені частинки карбіду кальцію і вона має наскрізні отвори. В корпусі розміщений резервуар з водою, яка при необхідності входить в контакт з частинками карбіду кальцію. Ацетилен, який виділяється при цьому, підвищує тиск всередині оболонки. При контакті з поверхнею снігу оболонка вибухає і вибухова хвиля взаємодіє з деякою ділянкою лавини. До недоліків відомого снаряду відноситься, перш за все, необхідність створення у внутрішній порожнині оболонки підвищеного тиску, достатнього для її розриву. Для цього використовують газ з зовнішнього джерела, розміщеного автономно по відношенню до снаряду. Сама оболонка повинна бути виконана з міцного матеріалу. Запуск снаряда здійснюється з пускової труби за допомогою заряду, вмонтованого в сам снаряд. Все це значно ускладнює конструкцію снаряда. В основу винаходу поставлена задача в снаряді для ініціювання сходу лавини шляхом послідовного розміщення в його корпусі через водопроникні перегородки нової комбінації речовин створити на ґрунті під лавиною пінне середовище з ацетиленом, підрив якого визиває схід лавини. Для вирішення цієї задачі в снаряді для ініціювання штучного сходу лавин, наприклад сніжних, який включає корпус, загострену спереду головну частину, наступні секції, відокремлені одна від одної перегородками, причому в головній частині, яка має наскрізні отвори, розміщено порошок карбіду кальцію, новим є те, що в корпусі утворено принаймні чотири послідовно розташовані секції, причому в головній частині карбід кальцію взятий в суміші з частинками легкозаймистої при контакті з снігом і/або льодом речовини і піноутворювача, наступна за нею секція містить один піноутворювач для утворення пінного середовища, наступна секція-суміш порошків гідроперита, перманганата калію піноутворювача і карбіду кальцію, а в хвостовій частині розміщено запалювальний засіб для підпалювання ацетилену в пінній зоні, причому перегородки між секціями виконані з легкорозчинного в воді матеріалу. Крім того, компоненти в головній частині взято в такому співвідношенні (в% по вазі): речовина, яка легко займається при контакті з снігом і/або водоюметалічний натрій 0,5-1 піноутворювач 9¸20 карбід кальцію решта. В наступній за головною частиною секції піноутворювач взято в кількості 2-5% від ваги карбіду кальцію в головній частині снаряду. Кількісні співвідношення компонентів в третій (від головної частини снаряду) секції становлять (в% по вазі): гідроперіта - 10-17, перманганату калію - 05-1, піноутворювача - 10-17, карбіду кальцію-решта. В хвостовій частині снаряду розміщено засіб для підпалення ацетилену (в суміші з повітрям). Це може бути металічний натрій, який взято в кількості 2-6% від ваги вмісту попередньої секції. Причинно-наслідковий зв'язок між досягаємим технічним результатом-створення пінного середовища в зоні грунту з наповнювачем-ацетиленом і сукупністю суттєвих ознак полягає в послідовному розміщенні відповідних секцій з відповідним вмістом. В результаті вибух ініціюється в приґрунтовій зоні лавини, що забезпечує її схід у 80-90% випадків. Для сходу сніжної лавини необхідно утворення деяких умов, які мають навколокритичні величини. Так, необхідно скупчення необхідної маси снігу, коли зчеплення сніжної маси з поверхнею (грунта, скелі і т.і.) ослабне. Цей момент важко прогнозувати і тому лавина може зійти безконтрольно. Необхідно організувати керований схід лавини заздалегідь, до моменту утворення критичних умов для сходу, коли сніжна маса ще достатньо міцно зв'язана з поверхнею землі. Після холодних зим крижаний покрив на річках значно збільшує свою товщину. Для попередження паводку під час таненню снігу крижаний покрив необхідно зруйнувати. Для цього застосовують бомби (міни), або в кризі свердлять шпури, в які закладають вибухівку, і підривають. Недоліком такого способу є те, що для руйнування криги на великий площині необхідна велика кількість вибухівки. Оптимальним рішенням буде таке, яке обумовлює вибух під кригою. При цьому сила вибуху підніме кригу на великій площі, що приведе до ефективного руйнування маси криги. Даний винахід вирішує і цю задачу. Суть винаходу пояснюється Фігурою, де позицією 1 позначений корпус (оболонка), позицією 2 - головну частину снаряду, яка заповнена сумішшю порошків карбіду кальцію, металічного натрію і піноутворювача для утворення пінного середовища, позицією 3 - наступну секцію, яка заповнена піноутворювачем, позицією 4 секцію, яка заповнена сумішшю порошків гідропериту, перманганату калію, карбіду кальцію і піноутворювача, позицією 5-хвостову секцію, в середині якої вміщено засіб для підпалювання ацетилену. Головна частина 2 виконана з наскрізними отворами (на кресленні не зображені). При транспортировці головна частина щільно закривається ковпаком для запобігання проникнення вологи з зовнішньої атмосфери. Позиціями 6, 7, 8 і 9 позначені перегородки між секціями. Ініціювання сходу сніжної лавини за допомогою снаряду, який заявляється, здійснюється таким чином. Снаряд скидають в задану зону лавини з літака чи вертольота. При контакті снаряду з поверхнею сніжної лавини перегородка 9 руйнується чи розчинюється, карбід кальцію разом з піноутворювачем вступає в реакцію з снігом (водою), утворюючи ацетилен. Ацетилен разом з піноутворювачем утворює пінисту масу. В цій масі ацетилен підпалюється металічним натрієм, що приводить до танення снігу. Снаряд заглиблюється далі в сніжну масу, досягаючи поверхні ґрунту. За цей час карбід кальцію в головній частині снаряду повністю перетворюється в ацетилен (і оксид кальцію). Перегородка 6 розчиняється чи руйнується і піноутворювач входить в контакт з середовищем. Перегородка 7 також руйнується чи розчинюється в воді. Гідроперит розчинюється з утворенням перекису водню, якийкаталізується перманганатом калію і розкладається на кисень і воду. В той же час карбід кальцію реагує з водою з утворенням ацетилену. Починається активне ціноутворення. Піниста киснево-ацетиленова маса розповсюджується під снігом по поверхні ґрунту. Руйнується перегородка 8 і металічний натрій, реагуючи з водою (снігом, кригою) запалює ацетилен. Ацетилен вибухає і послаблює зчеплення сніжної маси з ґрунтом, піднімаючи і руйнуючи її. Відбувається схід лавини. При використанні снаряду для руйнування крижаного покрову річок дія снаряду аналогічна вищеописаному. Піниста киснево-ацетиленова маса накопичується під кригою і вибух ацетилену приводить до її руйнування. Для підвищення точності попадання снаряд може бути оснащений парашутом (на кресленні не показаний). Для виявлення оптимальних значень заявляємих співвідношень між компонентами секцій снаряду були проведені модельні випробування на сніжній ділянці розміром 50х50м. з товщиною сніжного пласту в середньому 10м. Після виявлення оптимальних значень складу компонентів в секціях випробування були проведені в реальних умовах гір Тянь-Шаню. При проведенні модельних випробувань вимірювалась спочатку площа утворення пінної зони, ацетилен якої підривався після зазначених вимірювань. Кількісні співвідношення визначались величиною площі пінної зони по відношенню до площі всієї ділянки при одній і тій же вазі снаряду. В таблиці наведено експериментальні дані по замірам площі пінної зони для головної секції. Аналогічні дослідження по визначенню оптимального складу компонентів були проведені і для інших секцій. При цьому склад компонентів в наступних за головною секціях визначався, виходячи з оптимального складу компонентів головної секції і залишаючи незмінною загальну вагу снаряду. Всього було проведено 28 досліджень, в яких мінявся склад компонентів в кожній секції. Проведені дослідження мають інтегральний характер-під час випробувань всі секції були заповнені відповідними компонентами, які брались у вигляді порошків з середнім розміром частинок 8мм. Вплив кількісного складу компонентів на величину пінної зони. Компоненти Na піноутворювач % 0,2 0,5 1,0 1,5 5 9 15 20 Величина пінної зони, Примітка % 20 Локалізація Na 90 96 100 Надлишок 29 Недостача 85 95 92 СаС2 22 94,8 90 85 80 75 96 98 95 92 89 80 Надлишок Надлишок Наведені результати експериментів свідчать про існування оптимального складу компонентів в головній секції, як і в інших (що було теж доведено експериментально в модельних випробуваннях). Наведений приклад, як і Фігура, є лише ілюстрацією конкретного здійснення винаходу і не обмежує всіх можливих варіантів його виконання.