Модель для исследования разрушающего действия взрыва

Заявляемое техническое решение относится к горному делу, в частности, к области изучения действия взрыва в среде. Заявляемая полезная модель может быть использована в исследовательских организациях при изучении действия взрыва зарядов взрывчатых веществ (ВВ) на моделях из эквивалентных материалов.

Техническим результатом заявляемого технического решения является улучшение качества и точности эксперимента и получение результатов, соответствующих производственным условиям.

Указанный технический результат достигается тем, что модель для исследования разрушающего действия взрыва, включающая испытуемый образец с пространством для размещения заряда взрывчатого вещества, согласно полезной модели выполнена в виде блока изо льда, размером не менее 1000×1000×1000 мм, диаметр шпура и вес взрываемого заряда взрывчатого вещества соответствует параметрам взрывания в производственных условиях, а внутри и на поверхности модели установлены регистрирующие кольцевые датчики.

Заявляемое техническое решение относится к горному делу, в частности, к области изучения действия взрыва в среде. Заявляемая полезная модель может быть использована в исследовательских организациях при изучении действия взрыва зарядов взрывчатых веществ (ВВ) на моделях из эквивалентных материалов.

Известна модель из образца горной породы (размером 200х200х60 мм), например из мрамора (Комплексное исследование действия взрыва в горных породах/ Э.О.Миндели [и др.], - М.: Недра, 1978. с.143), в которой высверлено отверстие (шпур) диаметром 12 мм и размещен заряд аммонита 6ЖВ массой 4,0 г.

Недостатком известной модели является то, что разрушающее действие взрыва можно фиксировать лишь на поверхности модели в конечной стадии ее разрушения и не представляется возможности исследовать процесс разрушения внутри модели. В горной породе (модели) перед взрыванием уже имеется большое количество естественных и искусственных микротрещин различной длины и ориентации, что значительно искажает результаты исследований. Кроме того, малые масштабы модели предусматривают взрывание микрозарядов ВВ, что также искажает результаты исследований.

Известна также модель из плексигласа, принятая за прототип (Комплексное исследование действия взрыва в горных породах/ Э.О.Миндели [и др.], - М.: Недра, 1978. с.166), имеющая размеры 200х200х60 мм, в которой размещают микрозаряд пороха в отверстии глубиной 40 мм, а результаты взрыва фиксируют с помощью сверхскоростной киносъемки установкой СФР-2.

Недостатками указанной модели являются ее малые размеры, использование микрозарядов в шпурах малой глубины и диаметра, а так же невозможность размещения регистрирующих датчиков внутри малой модели.

Применение сверхскоростной фоторегистрации процесса позволяет получить на фотоснимках изображение развития трещин лишь в одной плоскости. В этом случае происходит наложение расходящихся в разных направлениях радиальных трещин на одно плоскостное изображение, что искажает характер разрушения и не позволяет получить истинную картину происходящих процессов.

Таким образом, недостатком рассмотренных моделей является невозможность размещения регистрирующих датчиков внутри модели, малые размеры шпуровых отверстий и взрываемых зарядов ВВ, что не обеспечивает достоверность полученных результатов.

Техническим результатом заявляемого технического решения является улучшение качества и точности эксперимента и получение результатов, соответствующих производственным условиям.

Указанный технический результат достигается тем, что модель для исследования разрушающего действия взрыва, включающая испытуемый образец с пространством для размещения заряда взрывчатого вещества, согласно полезной модели выполнена в виде блока изо льда, размером не менее 1000×1000×1000 мм, диаметр шпура и вес взрываемого заряда взрывчатого вещества соответствует параметрам взрывания в производственных условиях, а внутри и на поверхности модели установлены регистрирующие кольцевые датчики.

Заявляемая полезная модель поясняется чертежом, где 1 - ледяной блок (далее-блок); 2 - шпур; 3 - патрон взрывчатого вещества; 4 - внутренняя забойка; Д₁, Д₂, Д₃ , Д₄, Д₅ Д₆ - кольцевые датчики, регистрирующие процесс развития разрушения блока; Д₇ - ионизационный датчик начала детонации заряда ВВ; Д₈ - датчик начала вылета внутренней забойки из шпура.

Заявляемая модель состоит из ледяного блока 1 размером не менее 1000×1000×1000 мм, послойно намораживаемого в разъемной опалубке, в центральной части размещена металлическая труба, после извлечения которой из готовой модели образуется шпур 2 диаметром 42-43 мм, глубиной 0,5-0,6 м. В процессе намораживания блока 1 в необходимых местах модели размещают кольцевые датчики Д₁ Д₂, Д₃, Д₄, Д ₅, Д₆ соединяемые затем с осциллографом и фиксирующие последовательное развитие процесса разрушения блока 1.

После завершения намораживания блока 1, снимается опалубка и в готовый шпур 2 помещается заряд 3 промышленного ВВ, весом 50-150 г, в котором размещен ионизационный датчик начала детонации заряда ВВ Д₇, фиксирующий начало детонации в заряде ВВ. В свободную часть шпура 2 размещается внутренняя забойка 4, а в устье шпура 2 - датчик начала вылета внутренней забойки из шпура Д₈.

Фиксирование процесса разрушения модели производится с помощью осциллографа и скоростной киносъемки, позволяющей проследить в динамике процесс разрушения модели и разлета взорванной массы.

В рассмотренном аналоге (Комплексное исследование действия взрыва в горных породах/ Э.О.Миндели [и др.], - М.: Недра, 1978. с.143), модель выполнена в виде образца горной породы, внутри которой уже имеется большое количество естественных и искусственных трещин, искажающий истинный процесс разрушения, внутри модели невозможно разместить регистрирующие датчики, а взрываемый микрозаряд ВВ, размещаемый в шпуре диаметром 12 мм не соответствует параметрам взрывания в производственных условиях, что приводит к значительным неточностям эксперимента.

В прототипе (Комплексное исследование действия взрыва в горных породах/ Э.О.Миндели [и др.], - М.: Недра, 1978. с.166) внутри модели также нет возможности разместить регистрирующие датчики, а регистрация процесса развития трещин сверхскоростным фоторегистром не позволяет получить объемное изображение прорастания трещин в процессе взрыва по фотографиям, а получить лишь наложение трещин в одной плоскости.

Определяющие параметры модели для исследования разрушающего действия взрыва должны соответствовать параметрам взрывания в жесткость материала модели (произведение плотности на скорость продольных звуковых волн); диаметр и глубина шпура; линия наименьшего сопротивления; плотность, масса и диаметр заряда ВВ; теплота взрыва применяемого ВВ; материал и длина внутренней забойки; способ и средства инициирования заряда ВВ.

Преимущества заявляемого технического решения заключается в том, что модель выполнена в виде блока из льда размером не менее 1000×1000×1000 мм, акустическая жесткость которого соответствует породам слабым и средней крепости, диаметр шпура, его глубины и вес заряда ВВ соответствуют параметрам, применяемым в производственных условиях (натурным), а регистрирующие датчики располагают внутри и на поверхности модели в процессе намораживания блока.

Эффективность такой модели оценивается за счет:

- соответствия геометрических параметров натурным (размеры модели, диаметр и глубина шпура, линия наименьшего сопротивления);

- однородности среды и удобства размещения регистрирующих датчиков в любом месте внутри модели;

- возможности применения промышленных ВВ заводского изготовления массой 50-150 г и более;

- регистрации процесса разрушения с применением осциллографа и скоростной киносъемки одновременно.

Модель для исследования разрушающего действия взрыва, включающая испытуемый образец с пространством для размещения заряда взрывчатого вещества, отличающаяся тем, что выполнена в виде блока изо льда размером не менее 1000×1000×1000 мм, диаметр шпура и вес взрываемого заряда взрывчатого вещества соответствует параметрам взрывания в производственных условиях, а внутри и на поверхности модели установлены регистрирующие кольцевые датчики.