Взрывозащитная камера. Взрывозащитная камера


Взрывозащитная камера — Энциклопедия нашего транспорта

Материал из Энциклопедия нашего транспорта

Взрывозащитная камера (ВЗК) — часть системы безопасности метрополитена. Представляет собой цилиндрический ящик, изготовленный из толстой броневой стали, со шлицевым соединением одного из торцов. Окрашивается в тёмно-серый цвет. Чаще всего имеет плоскую поверхность в верхней части.

Согласно инструкциям внутренней безопасности метрополитена, в случае обнаружения взрывного устройства или подозрительного предмета сотрудник службы безопасности или сапёр должен поместить его в этот контейнер. Далее камеру вывозят на полигон, где её освобождают от опасного содержимого.

Города

Москва

Взрывозащитные камеры установлены на всех станциях Московского метрополитена. Являются бесколёсными, по результатам испытаний выдерживают взрыв силой до 3 кг в тротиловом эквиваленте.

Санкт-Петербург

Камеры ставятся на тележку, система запирания гораздо сложнее, но, по заявлениям создателей, этот тип камер может защитить не только от бомб, но и от химического оружия. В отличие от Москвы, в Петербурге взрывозащитные камеры расположены в служебных помещениях, за исключением станции «Купчино», где она стоит на платформе для высадки и закреплена на велосипедном замке.

Новосибирск

Взрывозащитные камеры Новосибирского метрополитена также снабжены колёсами, но, в отличие от других типов, имеют вертикальную загрузку, что ещё больше улучшает безопасность — все осколки при возможном взрыве уходят вверх.

wiki.nashtransport.ru

Взрывозащитная камера

Изобретение относится к области техники взрывных работ, защиты окружающей среды от взрывного воздействия и разработки средств локализации продуктов взрыва. Взрывозащитная камера содержит металлический цилиндрический корпус с плоскими днищами, к которым изнутри жестко присоединены равномерно распределенные по всей поверхности днищ радиальные ребра жесткости. Ребра жестко соединены с корпусом, а также между собой посредством пластин, закрепленных на внешних кромках ребер, при этом на корпусе в зонах соединения с ним ребер и днищ дополнительно установлены наружные цилиндрические оболочки. В центральной зоне корпуса камеры в контакте с ним может быть установлена дополнительная цилиндрическая оболочка. Каждое ребро может быть выполнено в виде трапеции, большее основание которой жестко соединено с корпусом, а меньшее - с дополнительно введенным кольцевым элементом, закрепленным в центре днища. Изобретение позволяет повысить удельную несущую способность взрывозащитной камеры, обеспечить надежную и безопасную изоляцию поражающих воздействий для окружающей среды с возможным многократным подрывом внутри нее взрывных устройств любого вида. 4 з.п. ф-лы. 2 ил.

 

Изобретение относится к области техники взрывных работ, защиты окружающей среды от взрывного воздействия и разработки средств локализации продуктов взрыва. Преимущественная область его использования - проведение экспериментальных исследований взрывоопасных объектов, хранение, транспортировка, разборка и уничтожение аварийных боеприпасов и террористических устройств, содержащих наряду с взрывчатыми веществами радиоактивные и вредные материалы, промышленные технологии с использованием взрывчатых веществ.

Известно "Устройство для локализации взрыва", патент РФ №2094754 С1, МКИ F42D 5/04, опубл. 27.10.1997, БИ №30. Указанное устройство содержит наружный металлический цилиндрический корпус с плоскими днищами, имеющими наружные ребра жесткости, амортизаторы в виде набора металлических цилиндрических оболочек, расположенных соосно с оболочкой корпуса, и пластин, расположенных параллельно днищам и разъединенных заполнителем, причем пластины свободно оперты на шпангоуты, закрепленные на внутренней поверхности наружного цилиндрического корпуса. Внутренняя рабочая полость устройства связана с полостью между днищем и ближайшей к нему амортизирующей пластиной каналами для обеспечения перетекания продуктов взрыва и выравнивания давлений между полостями с целью уменьшения деформаций пластин.

Недостатками устройства являются технологическая сложность изготовления и одноразовость применения. Кроме того, устройство имеет ограничение по прочности, т.к. при нагружении пластин, усилия от них передаются через жестко закрепленные шпангоуты на локальные зоны наружного корпуса, что создает в этих зонах дополнительные нагрузки, которые могут привести к разрушению корпуса. За счет перетекания газа через проходные каналы из внутренней рабочей полости в полость перед днищем происходит достаточно быстрое возрастание давления, которое действует на днище, что вызывает необходимость увеличения жесткости днища за счет введения наружных ребер жесткости. В данном устройстве существует проблема создания на днище равнопрочного с другими его силовыми элементами герметичного ввода во внутреннюю полость. В совокупности перечисленные факты приводят к ограничению несущей способности и функциональных возможностей устройства.

Наиболее близким к изобретению техническим решением (прототипом) является "Контейнер для локализации взрыва", патент РФ №2244253 С1, F42D 5/045, F42B 39/14, опубл. 10.01.2005, БИ №1). Контейнер содержит наружный металлический цилиндрический корпус с плоскими днищами, в одном из которых выполнен герметичный вход во внутреннюю полость, закрываемый прочной крышкой, и внутренний амортизирующий нагрузки контур, выполненный в виде внутренней цилиндрической оболочки, установленной коаксиально с зазором относительно корпуса и прикрепленной к днищам, и пластин, расположенных параллельно днищам и закрепленных на внутренней оболочке, в контакте с которой закреплена дополнительная оболочка, перекрывающая центральную зону полости.

Элементы амортизирующего контура предохраняют цилиндрический корпус и днища контейнера от разрушения за счет снижения уровня взрывной нагрузки при их пластическом деформировании. Цилиндрический корпус контейнера имеет утолщенные торцы, которые служат опорой для внутренней цилиндрической оболочки и днищ, препятствуют раскрытию и разрушению оболочки в этой зоне при возможном прогибе днищ. Пластины выполнены кольцевыми, соединены с равномерно расположенными по окружности ребрами, которые крепятся к внутренней оболочке и днищам, служат опорой для плит, закрывающих отверстия в пластинах. Все эти элементы за счет пластического деформирования имеют возможность поглощать часть энергии взрыва, тем самым снижая нагрузки на днища.

Недостатками устройства являются технологическая сложность изготовления и повышенная материалоемкость, которые связаны с выполнением днищ большей толщины, чем остальные элементы контейнера, утолщением торцов цилиндрического корпуса для повышения их жесткости. Однако увеличение толщины указанных элементов повышает вероятность их разрушения от динамических нагрузок при возникновении незначительных пластических (и даже в области упругих) деформаций. Это снижает несущую способность и прочностную надежность контейнера. При прогибе днища может произойти разрушение оболочки наружного корпуса в зоне ее углового стыка с днищем, где реализуется сложное напряженное состояние.

Совокупность приведенных недостатков свидетельствует о снижении прочности и надежности контейнера.

Решаемой технической задачей является разработка взрывозащитной камеры, способной локализовать внутри своей внутренней полости продукты взрыва взрывоопасного объекта и обеспечить проведение в ней многократных подрывов при уменьшении ее материалоемкости. Задача решается за счет ослабления совокупного действия импульсных нагрузок от воздушной ударной волны, продуктов взрыва и осколков на плоские днища и цилиндрическую оболочку корпуса в зоне их крепления и, соответственно, снижение в этих элементах напряжений и деформаций.

Ожидаемыми техническими результатами от реализации заявленного изобретения являются повышенная удельная несущая способность (отношение массы заряда к массе камеры) взрывозащитной камеры, надежная и безопасная для окружающей среды изоляция поражающих воздействий с возможным многократным подрывом внутри нее взрывных устройств любого вида, в том числе имеющих в составе инертный корпус, вредные и токсичные материалы, а также обеспечение малогабаритности и транспортабельности таких камер.

Указанные технические результаты достигаются взрывозащитной камерой, содержащей металлический цилиндрический корпус с плоскими днищами, к которым изнутри жестко присоединены равномерно распределенные по всей поверхности днищ радиальные ребра жесткости. Новым является то, что указанные ребра жестко соединены с корпусом, а также между собой - посредством пластин, закрепленных на внешних кромках ребер, при этом на корпусе в зонах соединения с ним ребер и днищ дополнительно установлены наружные цилиндрические оболочки.

Жесткое соединение ребер с корпусом, создающее протяженную область их контакта, позволяет перераспределить нагрузку по всей этой области (соизмеримой с длиной стороны ребра), а в совокупности с введенными дополнительными наружными цилиндрическими оболочками - исключить локальные изгибы и уменьшить вероятность разрушения торцевых зон корпуса при прогибе днищ. Соединение ребер между собой посредством пластин позволяет повысить их жесткость и применять ребра с длиной, перекрывающей практически всю площадь днищ. Такие скрепленные пластинами ребра могут сохранять работоспособность без потери устойчивости при значительных прогибах днищ, за счет чего повышается несущая способность камеры. Наряду с этим, пластины, соединяющие ребра, образуют дополнительный слой, защищающий днища от осколочного воздействия. Все эти элементы образуют единый замкнутый силовой контур, увеличивающий жесткость и прочность камеры в зонах соединения цилиндрического корпуса и плоских днищ, что позволяет использовать более тонкостенные детали, а значит, снизить материалоемкость конструкции.

В центральной зоне корпуса камеры в контакте с ним может быть установлена дополнительная цилиндрическая оболочка, которая снижает нагрузки на наиболее нагруженную часть корпуса и является защитным слоем от воздействия осколков.

Для формирования обтекаемой формы полости камеры с целью снижения импульсного давления от взрыва на днища камеры каждое ребро может быть выполнено в виде трапеции, большее основание которой жестко соединено с корпусом, а меньшее - с дополнительно введенным кольцевым элементом, закрепленным в центре днища. Причем, по крайней мере, на одном кольцевом элементе со стороны внутренней полости камеры может быть установлен газодинамический отражатель обтекаемой формы. Установленные под углом к днищу пластины, соединяющие ребра, и отражатель образуют внутри камеры поверхность без явно выраженных угловых зон, формирующую практически равномерное распределение газодинамического течения отраженных от стенок продуктов взрыва. Такая конфигурация полости камеры не создает усиления импульса давления, которое может реализоваться в угловых зонах за счет столкновений потоков газообразных продуктов взрыва, движущихся вдоль стенок навстречу друг другу со стороны днища и со стороны корпуса камеры.

По крайней мере, на одном кольцевом элементе камеры может быть выполнен (установлен) герметичный вход во внутреннюю полость камеры, соединение которого с днищем усиливается за счет жесткого соединения с ним одного основания ребра.

На фиг.1 изображен вариант выполнения взрывозащитной камеры. На фиг.2 - то же, сечение А-А.

Взрывная камера имеет металлический корпус в виде цилиндрической оболочки 1 с плоскими днищами 2. На днищах 2 изнутри со стороны полости камеры расположены равномерно распределенные по окружности днища радиальные ребра жесткости 3, жестко скрепленные с помощью сварных соединений с днищами 2 и оболочкой корпуса 1, а также между собой - посредством пластин 4, приваренных к внешним кромкам ребер 3. Металлический корпус 1 в зонах крепления к нему днищ 2 и ребер 3 усилен дополнительными наружными цилиндрическими оболочками 5.

В приведенном варианте исполнения ребра 3 выполнены в виде трапеций, большие основания которых крепятся сваркой к корпусу 1, а меньшие - жестко соединены с одной стороны с кольцевым элементом 6, прикрепленным сваркой к одному из днищ 2, и с другой стороны - с кольцевым элементом, выполненным в виде горловины 7 с отверстием, также прикрепленной сваркой к другому днищу 2. Горловина 7, отверстие которой герметично закрывается прочной крышкой 8, является герметичным входом во внутреннюю полость камеры.

На кольцевом элементе 6 со стороны внутренней полости установлен отражатель 9 обтекаемой (выпуклой в сторону полости) формы, закрепленный по фланцу сварным (либо болтовым) соединением.

Центральная часть камеры в зоне расположения взрывоопасного объекта также может быть дополнительно усилена изнутри установленной без зазора дополнительной цилиндрической оболочкой 10, соединенной по торцам сварным соединением с корпусом 1.

Плоские днища 2 камеры могут также иметь и наружные ребра жесткости 11, выполненные и закрепленные по аналогии с внутренними ребрами 4.

Взрывозащитная камера работает следующим образом.

Взрывоопасный объект, содержащий взрывчатые вещества, через горловину 7 вводится в полость камеры и устанавливается примерно в ее геометрическом центре, после чего отверстие горловины 7 герметично закрывается крышкой 8. Создаваемые при взрыве объекта газодинамические нагрузки (от импульса давления ударной волны, газообразных и твердых (осколков) продуктов взрыва) воздействуют на: корпус 1, пластины 4, опирающиеся на ребра 3, скрепленные с оболочкой 1 и днищами 2, отражатель 9, установленный на кольцевом элементе 6, и горловину 7 с крышкой 8. Ребра 3, на которые опираются соединяющие их между собой пластины 4, передают усилия на торцевые области корпуса 1, которые усилены дополнительными наружными оболочками 5, и днища 2. При этом нагрузка равномерно распределяется по оболочке корпуса 1 в зонах контакта с ней ребер 3 и по поверхностям днищ 2, контактирующих с ребрами 3. Ребра 3, жестко связанные с оболочкой корпуса 1, а также дополнительные наружные оболочки 5 препятствуют раскрытию торцов при возможном прогибе днищ 2. Ребра 3, жестко связанные с днищами 2, повышают их жесткость и уменьшают вероятность их прогиба. При этом если воздействие передающихся на днища 2 нагрузок приводит к их прогибу, то ребра 3 сохраняют работоспособность до тех пор, пока не наступит потеря устойчивости, чему противодействуют соединяющие их по наружным кромкам пластины 4. Пластины 4 не дают ребрам терять устойчивость даже при достаточно больших прогибах днищ 2.

В центральной зоне, где располагается взрывоопасный объект, нагрузка при взрыве больше, поэтому корпус 1 усиливается изнутри за счет введения цилиндрической оболочки 10, находящейся в контакте с корпусом 1. Данная оболочка 10, пластины 4 и отражатель 9 выполняют также роль противоосколочной защиты корпуса 1 и днищ 2. Разлетающиеся при взрыве высокоскоростные осколки взаимодействуют с указанными элементами, внедряются в них, теряя при этом свою энергию, скорость и, соответственно, пробивную способность, не повреждая оболочку корпуса 1 и днища 2 камеры.

Выполнение ребер 3 трапецеидальными позволяет создать внутри камеры такую форму полости, при которой не происходит образование угловых зон повышенного давления при взаимодействии отраженных от стенок и днищ встречных потоков газообразных продуктов взрыва.

Кольцевой элемент 6 и горловина 7, установленные в центре днищ 2, позволяют соединить с ними одним основанием все ребра жесткости 3, равномерно распределенные по окружности днищ 2, и тем самым повысить жесткость днищ 2.

Газодинамический отражатель 9 снижает импульс давления, действующий на центр плоского днища 2, за счет перераспределения и частичного отражения продуктов взрыва, что существенно уменьшает прогиб днища 2.

Кольцевой элемент 7, представляющий собой горловину с отверстием, которое закрывается крышкой 8 с герметичным уплотнением, дает возможность установить взрывоопасный объект во внутреннюю полость камеры.

На действующем экспериментальном образце взрывозащитной камеры показана возможность реализации заявленного изобретения. Проведенные взрывные эксперименты подтвердили достижение заявленных технических результатов, заключающихся в повышении несущей способности (взрывостойкости) и надежности конструкции, в обеспечении малогабаритности и транспортабельности камеры. Взрывозащитная камера прошла экспериментальную отработку как конструкция многократного применения с двукратным запасом по несущей способности.

1. Взрывозащитная камера, содержащая металлический цилиндрический корпус с плоскими днищами, усиленными жестко соединенными с ними и равномерно распределенными по всей поверхности днищ внутренними радиальными ребрами жесткости, отличающаяся тем, что указанные ребра жестко соединены с корпусом, а между собой - посредством пластин, закрепленных на внешних кромках ребер, при этом на корпусе в зонах соединения с ним ребер и днищ дополнительно установлены наружные цилиндрические оболочки.

2. Камера по п.1, отличающаяся тем, что на корпусе в центральной зоне установлена внутренняя цилиндрическая оболочка.

3. Камера по п.1, отличающаяся тем, что каждое ребро выполнено в виде трапеции, большее основание которой жестко соединено с корпусом, а меньшее - с дополнительно введенным кольцевым элементом, закрепленным в центре днища.

4. Камера по п.3, отличающаяся тем, что по крайней мере на одном кольцевом элементе со стороны внутренней полости камеры установлен газодинамический отражатель обтекаемой формы.

5. Камера по п.3, отличающаяся тем, что по крайней мере на одном кольцевом элементе установлен герметичный вход во внутреннюю полость камеры.

www.findpatent.ru

взрывозащитная камера - патент РФ 2447398

Изобретение относится к средствам обеспечения безопасности взрывных работ и может быть использовано при создании взрывных камер и сооружений, предназначенных для герметичной локализации продуктов взрыва при испытательных работах и в аварийных ситуациях. Взрывозащитная камера содержит цилиндрический металлический корпус, два днища выпуклой формы, многослойную металлическую противоосколочную защиту и балку с кареткой. Металлический корпус выполнен из двух коаксиально расположенных труб, разделенных зазором и герметизированных по концам. Защита установлена на внутренней поверхности корпуса и днищ и выполнена со стороны днищ в виде сетчатых демпферов. Балка с кареткой установлена внутри камеры продольно в верхней части. В камере выполнены отверстия под элементы эксплуатационного назначения, прикрытые изнутри бронеколпаками. Камера снабжена кольцевыми фланцами, соединяющими корпус с днищами. Внутренние диаметры корпуса, фланцев и днищ равны по величине, отверстия под элементы эксплуатационного назначения выполнены в каждом из фланцев корпуса. Отверстия, расположенные по вертикальной оси фланца, снабжены запорными устройствами. Балка с кареткой установлена во вставке. Противоосколочная защита со стороны корпуса выполнена в виде установленной в нем соосно и с зазором полой цилиндрической вставки с фланцами, опирающимися на внутреннюю поверхность фланцев корпуса. Каждый слой вставки разделен заполнителем. Достигается обеспечение надежной локализации продуктов взрыва, отвечающей требованиям экологической безопасности. 2 ил. взрывозащитная камера, патент № 2447398

Рисунки к патенту РФ 2447398

Изобретение относится к средствам обеспечения безопасности взрывных работ и может быть использовано при создании взрывных камер и сооружений, предназначенных для герметичной локализации продуктов взрыва при испытательных работах и в аварийных ситуациях, в частности при транспортировке, ликвидации и экспериментальной отработке взрывных устройств, в состав которых могут входить экологически опасные высокотоксичные вещества, без попадания их в окружающую среду в опасных концентрациях.

Известен контейнер для взрывного устройства (патент РФ № 2087848, МПК6 F42D 5/04, F42B 39/00, опуб. 20.08.1997 г.). Контейнер содержит цилиндрический металлический корпус, два днища выпуклой формы, противоосколочную защиту, установленную на внутренней поверхности цилиндрической части корпуса и днищ, при этом в полости контейнера установлен опорный элемент для фиксации взрывного устройства.

Противоосколочная защита представлена в виде установленной соосно в корпусе цилиндрической многослойной гильзы. Внутренний слой гильзы выполнен из легкого металла, промежуточные - из гофрированного листа пластичного металла и ряда параллельных протяженных элементов, наружный - из бронированного листа металла. Такой же набор слоев составляет дно гильзы. Свободный объем между слоями стенки и дном гильзы, а также между гильзой и корпусом заполнен пористым разрушаемым материалом. Одно из днищ имеет горловину, закрытую крышкой. Фланец гильзы соединен с горловиной тонкостенной, пластически деформируемой оболочкой. В горловине корпуса выполнен паз, а во фланце - кольцевая полость. Крышка горловины снабжена двумя группами последовательно расположенных вдоль продольной оси кольцевых элементов, установленных с возможностью радиального перемещения.

Данный контейнер предназначен для обеспечения безопасности при изоляции, транспортировке и ликвидации взрывных устройств, содержащих заряд взрывчатого вещества до 5 кг ТНТ.

Однако недостатком данного контейнера является его негерметичность из-за конструктивных особенностей крышки и способа ее крепления в горловине камеры. Поэтому его нельзя использовать для ликвидации взрывных устройств, в состав которых входят экологически опасные высокотоксичные вещества, т.е. он не отвечает требованиям экологической безопасности при подрыве в нем таких взрывных устройств.

Кроме того ограничен диапазон применения контейнера. Его конструкция не предусматривает проведения экспериментальных отработок взрывных устройств, так как для передачи информации о работе взрывного устройства требуется значительное количество проходных элементов в стенках контейнера. Выполнение проходных элементов в данном контейнере изменит его форму, что приведет к иному характеру работы его основных составных частей при воздействии на них взрывной динамической нагрузки.

Известна взрывозащитная камера (патент РФ. № 2273821, МПК8 F42D 5/04, F42B 39/14, опуб. 10.04.2006 г.). Камера содержит цилиндрический металлический корпус, выполненный из двух коаксиально расположенных труб, разделенных зазором, два днища, противоосколочную защиту, установленную на внутренней поверхности цилиндрической части корпуса и днищ, и выполненную со стороны днищ в виде сетчатых демпферов, балку с кареткой, установленную внутри камеры продольно в верхней части, при этом в камере выполнены отверстия под элементы эксплуатационного назначения, изнутри прикрытые бронеколпаками.

Пространство между трубами в центральной ее части заполнено бетоном, а на периферийных участках пенобетоном. Внутренняя труба подкреплена изнутри кольцами и конусами, между которыми установлены ребра. Днища камеры выполнены плоскими с коническими переходами. В каждом днище имеется загрузочное отверстие с горловиной, закрытой крышкой. Днища состоят из внутренней и наружной плит, герметично жестко соединенных между собой, в которых имеются отверстия для установки проходных элементов эксплуатационного назначения. Противоосколочная защита со стороны полости цилиндрической части корпуса выполнена в виде слоев металлической сетки.

Указанные в вышеупомянутом аналоге недостатки частично устранены в данной конструкции камеры.

Однако выполнение днищ плоской формы, подкрепление внутренней трубы корпуса изнутри кольцами и конусами, между которыми установлены ребра, являющимися сварной конструкцией, снижает надежность камеры, так как наличие сварных швов приводит к образованию концентраторов напряжений и изменению структуры металла, снижая его прочностные характеристики, приводящие к возникновению трещин и в, конечном итоге, к разгерметизации камеры.

Наличие в каждом днище загрузочного отверстия с горловиной, закрытой крышкой, и расположение в днищах отверстий для установки проходных элементов эксплуатационного назначения (в зоне прямого воздействия продуктов взрыва и ударной волны) также влияет на герметичность и в итоге ограничивает область применения данной камеры для взрывных устройств, содержащих вредные вещества, таких как радиоактивные, химические, биологические.

Динамическое воздействие осколков может разрушить бронеколпаки и расположенные в отверстиях приборы и датчики, что приведет к потере информации о проводимых измерениях.

При необходимости проведения операции дезактивации камеры после применения ее для взрывных устройств, содержащих экологически опасные высокотоксичные вещества, останутся зоны, из которых дезактивационная жидкость полностью не удалится, что снижает область применения и приводит к невозможности использования камеры вторично.

Известна взрывозащитная камера (патент РФ № 2337311, МПК8 F42D 5/00, F42B 39/00, опуб. 27.10.2008 г.). Камера содержит цилиндрический металлический корпус, выполненный из двух коаксиально расположенных труб, разделенных зазором и герметизированых по концам, два днища выпуклой (эллиптической) формы, противоосколочную защиту, установленную на внутренней поверхности цилиндрической части корпуса и днищ, и выполненную со стороны полости днищ в виде сетчатых демпферов, балку с кареткой, установленную внутри камеры продольно в верхней части, при этом в камере выполнены отверстия под элементы эксплуатационного назначения, изнутри прикрытые бронеколпаками.

Пространство между трубами заполнено бетоном, а внутренняя труба корпуса со стороны полости укреплена кольцами и ребрами и защищена противоосколочной защитой, выполненной в виде сетчатых демпферов (слоев металлической сетки). Одно днище имеет загрузочное отверстие с горловиной, герметично закрытой изнутри выпуклой силовой металлической крышкой, шарнирно соединенной с плитой, приваренной к горловине. А второе (заднее) днище для обеспечения визуальной юстировки и контроля изделий внутри и снаружи имеет по оси камеры отверстие с горловиной, закрытое герметично изнутри заглушкой. Второе днище изнутри подкреплено слоем бетона и металлическим листом.

Данная взрывозащитная камера принимается за прототип как наиболее близкая по технической сущности к заявляемой.

Выполнение днищ в данной камере выпуклой (эллиптической) формы с наружной высотой выпуклой части днища H=0,25D, где D - наружный диаметр днища, и отношением толщины стенки к D, равным от 0,04 до 0,06 позволило повысить величину удельной несущей способности камеры и надежность конструкции по сравнению с вышеупомянутым аналогом.

Однако недостатками данной камеры являются:

1. Наличие большого количества сварных соединений (соединение труб корпуса с днищами, укрепление внутренней трубы корпуса элементами (кольцами, ребрами), приварка плиты горловины к загрузочному отверстию в днище), являющихся концентраторами напряжений, приводит к увеличению вероятности возникновения трещин после воздействия взрывной динамической нагрузки, что может привести к разгерметизации камеры и прорыву продуктов взрыва в окружающую среду, что особенно важно при транспортировке, ликвидации и экспериментальной отработке взрывных устройств, в состав которых могут входить экологически опасные высокотоксичные вещества.

2. Наличие большого количества отверстий, расположенных в зоне прямого динамического воздействия ударной волны и осколков (в эллиптических днищах), может привести к образованию трещин между отверстиями и снизить надежность днищ и привести к разгерметизации всей камеры. А закрытие отверстий бронеколпаками не снижает воздействия ударной волны на днища, а защищает лишь сами проходные элементы эксплуатационного назначения. Кроме того, разрушение бронеколпаков и самих проходных элементов может привести к потере информации о проводимых измерениях.

3. Выполнение загрузочной горловины со стороны одного из днищ затрудняет доступ и установку оборудования в дальнюю зону камеры и повышает вероятность случайного обрыва кабеля линий измерительных методик, повреждение оборудования, установленного внутри камеры. Все это может привести к потере информации о проводимых испытаниях.

4. В данной конструкции камеры отверстия в области днищ расположены таким образом, что после проведения операций дезактивации (нейтрализации или флегматизации) экологически опасных высокотоксичных веществ остается полость в нижней части корпуса и днищ, из которой могут не удалиться остатки продуктов переработки, что затрудняет повторное применение камеры.

5. Кроме того, наличие бетона в межтрубном пространстве центральной части камеры значительно утяжеляет конструкцию, влияя на условия транспортирования камеры и ограничивая ее область применения.

Техническим результатом, который может быть получен от реализации предлагаемого изобретения, является расширение арсенала технических средств, предназначенных для создания взрывозащитной камеры широкого диапазона применения, обеспечивающей надежную локализацию продуктов взрыва, отвечающей требованиям экологической безопасности.

Технический результат достигается тем, что во взрывозащитной камере, содержащей цилиндрический металлический корпус, выполненный из двух коаксиально расположенных труб, разделенных зазором и герметизированных по концам, два днища выпуклой формы, многослойную металлическую противоосколочную защиту, установленную на внутренней поверхности корпуса и днищ, и выполненную со стороны днищ в виде сетчатых демпферов, балку с кареткой, установленную внутри камеры продольно в верхней части, причем в камере выполнены отверстия под элементы эксплуатационного назначения, изнутри прикрытые бронеколпаками, согласно изобретению она снабжена кольцевыми фланцами, соединяющими корпус с днищами, при этом внутренние диаметры корпуса, фланцев и днищ равны по величине, отверстия под элементы эксплуатационного назначения выполнены в каждом из фланцев корпуса, при этом отверстия, расположенные по вертикальной оси фланца, снабжены запорными устройствами, балка с кареткой установлена во вставке, противоосколочная защита со стороны корпуса выполнена в виде установленной в нем соосно и с зазором полой цилиндрической вставки с фланцами, опирающимися на внутреннюю поверхность фланцев корпуса, каждый слой вставки разделен заполнителем, а длина L вставки выбрана из условия обеспечения образования теневой зоны от воздействия взрыва и определяется следующим соотношением: L=2взрывозащитная камера, патент № 2447398 L/(D/d-1), где L - длина вставки, взрывозащитная камера, патент № 2447398 L - ширина «теневой зоны» от воздействия взрыва, D - внутренний диаметр корпуса, d - внутренний диаметр вставки.

Выполнение противоосколочной защиты со стороны полости корпуса в виде установленной в нем соосно и с зазором полой цилиндрической вставки с фланцами, опирающимися на внутреннюю поверхность фланцев корпуса, каждый слой вставки разделен заполнителем, и выполнение днищ выпуклой формы с расположенной в их полости противоосколочной защитой в виде сетчатых демпферов, снабжение камеры кольцевыми фланцами, соединяющими корпус с днищами, установка балки с кареткой во вставке позволяет повысить надежность конструкции и величину удельной несущей способности камеры за счет достижения снижения воздействия взрывной ударной волны, продуктов взрыва и осколков на элементы конструкции до безопасного уровня за счет выравнивания давления при подрыве и перераспределения действий взрывной нагрузки на наружный герметичный корпус камеры и на элементы внутри нее, обеспечив также надежную локализацию продуктов взрыва, отвечающей требованиям экологической безопасности. Кроме того, все вышеизложенное дает возможность исключить заполнение бетоном воздушный зазор между трубами корпуса (по сравнению с прототипом), что упрощает технологию изготовления камеры.

Выполнение многослойной цилиндрической вставки необходимой длины (согласно математическому соотношению) с обеспечением образования теневой зоны от ударного воздействия (под теневой зоной понимается область внутренней поверхности кольцевого фланца корпуса, которая защищается от прямого воздействия фланцами вставки) и выполнение отверстий под элементы эксплуатационного назначения в данной зоне дает возможность осуществить технологические операции безопасно для конструкций измерительных приборов и датчиков, обеспечив получение информации как до проведения взрывного воздействия, так и после.

Выполнение камеры с кольцевыми фланцами, соединяющими корпус с днищами, выполнение в каждом из фланцев корпуса значительного количества отверстий под элементы эксплуатационного назначения для передачи информации о работе взрывного устройства позволяет улучшить условия эксплуатации камеры при ее использовании по назначению, а именно: обеспечивается монтаж, визуальная юстировка и контроль взаимного расположения камеры и размещаемых внутри и снаружи камеры устройств; повышается удобство работы при прокладывании внутри камеры подрывных и измерительных линий, влияющих на точность проводимых измерений и информативность эксперимента.

За счет того, что внутренние диаметры корпуса, фланцев и днищ равны по величине, а отверстия, содержащие запорные устройства, расположены по вертикальной оси фланца корпуса обеспечивается возможность при проведении операций дезактивации, нейтрализации или флегматизации подавать и извлекать из камеры дезактивирующие, нейтрализующие, флегматизирующие вещества (например, через систему фильтров), обработать внутреннюю полость камеры и полностью избавиться от продуктов переработки, так как полости, где могли бы задержаться продукты переработки, отсутствуют. Это отвечает требованиям экологической безопасности, особенно при транспортировке, ликвидации и экспериментальной отработке взрывных устройств, в состав которых могут входить экологически опасные высокотоксичные вещества, расширяя тем самым область применения камеры с многократным ее использованием.

Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».

Новые признаки (камера снабжена кольцевыми фланцами, соединяющими корпус с днищами, при этом внутренние диаметры корпуса, фланцев и днищ равны по величине, отверстия под элементы эксплуатационного назначения выполнены в каждом из фланцев корпуса, при этом отверстия, расположенные по вертикальной оси фланца, снабжены запорными устройствами, балка с кареткой установлена во вставке, противоосколочная защита со стороны корпуса выполнена в виде установленной в нем соосно и с зазором полой цилиндрической вставки с фланцами, опирающимися на внутреннюю поверхность фланцев корпуса, каждый слой вставки разделен заполнителем, а длина L вставки выбрана из условия обеспечения образования теневой зоны от воздействия взрыва и определяется следующим соотношением) не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».

Изобретение поясняется чертежами:

Фиг.1 - общий вид взрывозащитной камеры;

Фиг.2 - поперечное сечение А-А фланца корпуса.

Устройство выполнено следующим образом.

Взрывозащитная камера состоит из цилиндрического металлического корпуса 1 и двух днищ 2 выпуклой формы. Камера жестко установлена на основании 3. Корпус 1 выполнен из двух коаксиально расположенных металлических труб 4 и 5, разделенных зазором 6, к концам которых приварены кольцевые фланцы 7. На днищах 2 имеются фланцы 8. Фланцы 7 соединены с фланцами 8 при помощи крепежных элементов 9, равномерно попарно распределенных по радиусу фланца 7. На внутренней поверхности корпуса 1 и днищ 2 установлена многослойная металлическая противоосколочная защита. Противоосколочная защита состоит из установленных в полостях днищ 2 сетчатых демпферов 10 (свернутой рулоном сетки) и установленной с зазором 11 в трубе 5 соосно ей полой цилиндрической вставки 12 с фланцами 13, выступы которых опираются на внутреннюю поверхность фланцев 7. Слоями вставки 11 являются коаксиально расположенные трубы 14, заполненные между собой слоями песка 15. Длина L вставки 12 выбирается из условия обеспечения образования теневой зоны от воздействия взрыва и определяется следующим соотношением:

L=2взрывозащитная камера, патент № 2447398 L/(D/d-1), где взрывозащитная камера, патент № 2447398 L - ширина теневой зоны от воздействия взрыва, D - внутренний диаметр трубы 5, d - внутренний диаметр вставки 12. Внутренние диаметры трубы 5, фланцев 7 и днищ 2 равны по величине, что дает возможность полностью избавиться от продуктов переработки при проведении операций дезактивации, нейтрализации или флегматизации, так как полости, где могли бы задержаться продукты переработки, отсутствуют. В кольцевых фланцах 7 перпендикулярно оси камеры выполнены проходные отверстия 16 под элементы эксплуатационного назначения 17, разнесенные по цилиндрической поверхности каждого из фланцев 7. Каждое из отверстий 16 изнутри прикрыто бронеколпаком 18. Отверстия, расположенные сверху и снизу по вертикальной оси фланца 7, снабжены запорными устройствами 19 для закачки и запорными устройствами 20 для стравливания и очистки продуктов взрыва. Камера имеет установленную внутри продольно в верхней части полости приваренную сваркой ко вставке 12 балку 21 с кареткой 22.

Взрывозащитная камера работает следующим образом.

Камеру устанавливают в рабочую позицию и, отсоединив при помощи крепежных элементов 9 корпус 1 от днищ 2, выполняют юстировку центрального корпуса 1. Взрывное устройство помещают в полость вставки 12 и подвешивают к каретке 22, которую затем с подвешенным взрывным устройством перемещают по балке 21 в требуемую позицию. Взрывное устройство юстируют относительно центра вставки 12, обеспечивая условие образования теневой зоны от воздействия взрыва. Внутри камеры устанавливают измерительную аппаратуру, подсоединяют к ней и взрывному устройству кабели линии подрыва и измерительных приборов, которые заводят внутрь камеры через отверстия 16 герметично с помощью проходных элементов эксплуатационного назначения 17. Отверстия 16 прикрывают изнутри камеры бронеколпаками 18. В отверстия 16, расположенные по вертикальной оси фланца 7, устанавливают запорные устройства 19 для закачки и запорные устройства 20 для стравливания продуктов взрыва. Производят при помощи крепежных элементов 9 герметично стыковку корпуса 1 с днищами 2 с уложенными в их полости сетчатыми демпферами 10.

Производят подрыв взрывного устройства.

При срабатывании взрывного устройства газообразные продукты взрыва и твердые фрагменты (осколки) распространяются в осевом и радиальном направлениях, при этом:

- летящие в радиальном направлении продукты взрыва и осколки воздействуют на внутреннюю поверхность многослойной вставки 12, в результате возникающей упругопластической деформации ее слоев происходит значительное поглощение энергии взрыва и частичное отражение возникающего потока осколков от внутренней поверхности корпуса и направление его на сетчатые демпферы 10, где происходит окончательное их задержание, снижая тем самым воздействие на корпус камеры;

- осколочное поле распределяется вдоль поверхности многослойной вставки 12 таким образом, что за ее торцевыми поверхностями образуются теневые зоны - зоны, куда осколки прямого воздействия не попадают;

- при этом продукты взрыва, летящие в осевом направлении, воздействуют на сетчатые демпферы 10, которые снижают ударно-волновое воздействие газообразных продуктов взрыва в несколько раз, а осколки внедряются, не достигая внутренней поверхности днищ 2.

Многослойная вставка 12 и сетчатые демпферы 10 снижают воздействие продуктов взрыва на корпус камеры, повышая тем самым ее надежность, гарантируя герметичность.

Процессы, происходящие после подрыва, регистрируются. Производят стравливание и очистку продуктов взрыва. При этом запорные устройства 19 и 20 позволяют заполнить внутреннюю полость камеры дезактивирующими, нейтрализующими или флегматизирующими веществами и после завершения химических реакций извлечь переработанные вещества для дальнейшей их утилизации. При обеспечении безопасного уровня концентрации токсичных веществ в камере ее можно использовать повторно.

Были проведены испытания опытных образцов камеры. Попадания продуктов взрыва в окружающую среду при использовании известных методик и средств регистрации не было зафиксировано. Кроме того, проведенные испытания показали, что установленные в теневой зоне регистрирующие приборы сохраняют свою работоспособность и после взрывного воздействия, а проходные элементы эксплуатационного назначения сохраняют не только герметичность, но и электрические характеристики.

Итак, представленные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:

- обеспечение надежной герметичной локализации продуктов взрыва при испытательных работах и в аварийных ситуациях, отвечающей требованиям экологической безопасности, особенно при транспортировке, ликвидации и экспериментальной отработке взрывных устройств, в состав которых могут входить экологически опасные высокотоксичные вещества;

- повышение удобства и уровня безопасности работы при прокладывании внутри камеры подрывных и измерительных линий;

- повышение точности проводимых измерений и информативности эксперимента;

- расширение области применения камеры с многократным ее использованием после проведения операций дезактивации, нейтрализации или флегматизации внутренней полости камеры и полного избавления от продуктов переработки с целью дальнейшей их утилизации;

- для заявляемого устройства в том виде, в котором оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Взрывозащитная камера, содержащая цилиндрический металлический корпус, выполненный из двух коаксиально расположенных труб, разделенных зазором и герметизированных по концам, два днища выпуклой формы, многослойную металлическую противоосколочную защиту, установленную на внутренней поверхности корпуса и днищ и выполненную со стороны днищ в виде сетчатых демпферов, балку с кареткой, установленную внутри камеры продольно в верхней части, причем в камере выполнены отверстия под элементы эксплуатационного назначения, изнутри прикрытые бронеколпаками, отличающаяся тем, что она снабжена кольцевыми фланцами, соединяющими корпус с днищами, при этом внутренние диаметры корпуса, фланцев и днищ равны по величине, отверстия под элементы эксплуатационного назначения выполнены в каждом из фланцев корпуса, при этом отверстия, расположенные по вертикальной оси фланца, снабжены запорными устройствами, балка с кареткой установлена во вставке, противоосколочная защита со стороны корпуса выполнена в виде установленной в нем соосно и с зазором полой цилиндрической вставки с фланцами, опирающимися на внутреннюю поверхность фланцев корпуса, каждый слой вставки разделен заполнителем, а длина L вставки выбрана из условия обеспечения образования теневой зоны от воздействия взрыва и определяется следующим соотношением:L=2взрывозащитная камера, патент № 2447398 L/(D/d-1),где взрывозащитная камера, патент № 2447398 L - ширина теневой зоны от воздействия взрыва;D - внутренний диаметр корпуса;d - внутренний диаметр вставки.

www.freepatent.ru

взрывозащитная камера - патент РФ 2450243

Изобретение относится к средствам обеспечения безопасности взрывных работ и может быть использовано при создании взрывных камер и сооружений, предназначенных для герметичной локализации продуктов взрыва при испытательных работах и в аварийных ситуациях. Взрывозащитная камера содержит цилиндрический металлический корпус, состоящий из скрепленных между собой фланцами центральной части и двух крышек с демпфирующими устройствами, и защитный противоосколочный модуль. Модуль установлен соосно на внутренней поверхности центральной части корпуса с зазором, минимальная величина которого превышает величину его деформации. В полости модуля установлен загрузочный элемент для взрывного устройства. Центральная часть корпуса состоит из двух коаксиально расположенных труб, разделенных зазором и герметизированных по концам фланцами, а каждая из крышек выполнена цельнометаллической с днищем выпуклой формы. Защитный противоосколочный модуль выполнен в виде полой слоеной цилиндрической вставки с фланцами, упирающимися во внутреннюю поверхность корпуса, каждый слой которой разделен заполнителем. Каждое демпфирующее устройство выполнено в виде металлического сетчатого блока. Взрывозащитная камера позволяет многократно локализовать в своей внутренней полости продукты аварийного или санкционированного подрыва взрывоопасного объекта, обеспечивая повышение несущей способности и надежности. 2 ил. взрывозащитная камера, патент № 2450243

Рисунки к патенту РФ 2450243

Изобретение относится к средствам обеспечения безопасности взрывных работ и может быть использовано при создании взрывных камер и сооружений, предназначенных для герметичной локализации продуктов взрыва при испытательных работах и в аварийных ситуациях.

Известна взрывная камера с защитным экраном (авторское свидетельство СССР № 1064740, МКИ F42D 5/00, опуб. 20.01.1995 г.). Камера содержит цилиндрический металлический корпус с днищем и горловиной, закрытой крышкой, и защитный противоосколочный модуль (защитный экран), установленный на внутренней поверхности корпуса с зазором, а в полости модуля установлен загрузочный элемент (рабочий стол с механизмом его перемещения) для установки взрывного устройства. Противоосколочный модуль выполнен многослойным из съемных секций, состоящих из набора пластин с различной акустической жесткостью.

В данной камере выполнение противоосколочного модуля из съемных секций позволяет проводить ремонт (замену) поврежденных участков, улучшая условия эксплуатации камеры.

Однако недостатком является то, что после внутреннего взрыва в полости камеры воздействие на пластины модуля осколков будет приводить к деформации самих пластин и, как следствие, к изменению зазора между пластинами и внутренней поверхностью камеры, что в итоге приведет к быстрому выходу их из строя и дальнейшему нагружению и возможному повреждению оболочки самой камеры, что снижает ее надежность при локализации взрыва. Из-за наличия узкого разъема корпуса замена внутренних элементов модуля затруднена ввиду сильной деформации элементов крепления и секций.

Известна взрывная камера (патент РФ № 2280234, F42В 39/00, F42D 5/04, опуб. 20.07.2006 г.). Данное устройство наиболее близко по технической сущности и поэтому принято за прототип.

Камера содержит цилиндрический металлический корпус, состоящий из скрепленных между собой фланцами центральной части и двух крышек с демпфирующими устройствами, и защитный противоосколочный модуль, установленный с зазором на внутренней поверхности центральной части корпуса, минимальная величина которого превышает величину его деформации, при этом в полости модуля установлен загрузочный модуль для взрывного устройства. Соединение фланцев корпуса и крышек осуществляется с помощью разрезных кольцевых бугелей и удерживается в радиальном направлении гидроприводом.

Защитный противоосколочный модуль представляет собой цилиндрическую металлическую оболочку, в которой соосно закреплены соединенные между собой в пакет чередующиеся кольца разного диаметра, образующие кольцевые каналы для прохождения газообразных продуктов взрыва. Пакет центрируется в металлической оболочке с помощью трех полых центрирующих цилиндров. Внутри каждой крышки закреплена цилиндрическая оболочка с основанием, на котором крепится демпфирующее устройство. На каждом демпфирующем устройстве закреплены массивные конические элементы, на одном из которых установлен ложемент для взрывного устройства. Пакет чередующихся колец является сменным противоосколочным экраном, закрывающим в радиальном направлении центральную часть корпуса, а массивные конические элементы являются противоосколочным экраном, защищающим торцы камеры.

Данная взрывная камера имеет более высокую надежность, чем вышеупомянутый аналог.

Однако недостатком этой конструкции является то, что при наличии во взрывной камере защитных элементов (противоосколочного модуля, демпфирующего устройства крышек) данного типа после взрывного нагружения повторное использование камеры может оказаться невозможным.

При воздействии взрыва на противоосколочный модуль деформации, возникающие в пакетах колец, могут привести к образованию дополнительного динамического воздействия на камеру из осколков самих же колец, при этом импульс передается на центрирующие полые цилиндры и на цилиндрическую металлическую оболочку. Кроме этого, осколки могут повредить корпус, гидропривод, нарушить герметичность камеры.

Выполнение крышек плоской формы, подкрепленных ребрами с размещенными демпфирующими устройствами, являющимися сварной конструкцией, состоящей из колец, ребер, листов и конических элементов, требует большого количества сварных швов. Это снижает надежность защиты в данной зоне, так как наличие сварки приводит к образованию концентраторов напряжений и изменению структуры металла, снижая его прочностные характеристики. Размещение ложемента для взрывного устройства на коническом элементе крышки приводит к тому, что воздействие от взрыва передается непосредственно на саму крышку, что может привести к ее разрушению.

Соединение фланцев центральной части корпуса и крышек, осуществляющееся с помощью разрезных кольцевых бугелей и удерживающееся в радиальном направлении гидроприводом, приводит к использованию дополнительного оборудования (насосов, трубопровода и т.п.), работа которого также может влиять на надежность камеры по обеспечению герметичности. А отсутствие требований по обеспечению герметичности после взрывного нагружения снижает область применения данной камеры для взрывных устройств, содержащих вредные вещества, таких как радиоактивные, химические, биологические.

Все вышеизложенное приводит к снижению надежности и удельной несущей способности камеры и в итоге - к ограничению области применения.

Кроме того, расположение противоосколочного модуля на внутренних фланцах корпуса приводит к тому, что при прогибе его металлической оболочки в результате деформации будет затруднительно извлечь модуль из камеры. Конструкция и деформация противоосколочного модуля и крышек вызывает сомнение в многоразовости использования самой камеры.

Задачей данного изобретения является разработка камеры, способной многократно локализовать в своей внутренней полости продукты аварийного или санкционированного подрыва взрывоопасного объекта, обеспечение повышения несущей способности и надежности.

Техническим результатом, который может быть получен от реализации предлагаемого изобретения, является достижение снижения воздействия воздушной ударной волны, продуктов взрыва и осколков на элементы конструкции до безопасного уровня за счет выравнивания давления при подрыве и перераспределении действий взрывной нагрузки на наружный герметичный корпус камеры и на элементы внутри нее.

Технический результат достигается тем, что во взрывозащитной камере, содержащей цилиндрический металлический корпус, состоящий из скрепленных между собой фланцами центральной части и двух крышек с демпфирующими устройствами, и защитный противоосколочный модуль, установленный соосно на внутренней поверхности центральной части корпуса с зазором, минимальная величина которого превышает величину его деформации, при этом в полости модуля установлен загрузочный элемент для взрывного устройства, согласно изобретению, центральная часть корпуса состоит из двух коаксиально расположенных труб, разделенных зазором и герметизированных по концам фланцами, а каждая из крышек выполнена цельнометаллической с днищем выпуклой формы, причем защитный противоосколочный модуль выполнен в виде полой слоеной цилиндрической вставки с фланцами, упирающимися во внутреннюю поверхность корпуса, каждый слой которой разделен заполнителем, а каждое демпфирующее устройство выполнено в виде металлического сетчатого блока.

При взрывном нагружении происходит деформация элементов защиты (противоосколочного модуля и сетчатых блоков), что обеспечивает снижение нагрузки на камеру до квазистатической (т.е. корпус камеры работает в упругой области), что повышает ее надежность, гарантируя герметичность и возможность многоразового использования.

Выполнение защитного противоосколочного модуля в виде полой слоеной цилиндрической вставки с фланцами, упирающимися во внутреннюю поверхность корпуса, каждый слой которой разделен заполнителем, позволяет при подрыве взрывного устройства защитить внутреннюю поверхность корпуса. Модуль, прогибаясь в своей центральной части, поглощает энергию взрыва и, приобретая форму «бочки», позволяет отражать возникающий поток осколков, летящих в радиальном направлении, от внутренней поверхности корпуса и направлять его на сетчатые блоки, снижая тем самым воздействие на внешний контур камеры, повышая тем самым несущую способность и надежность. Величина прогиба модуля не превышает величину зазора между наружной поверхностью противоосколочного модуля и внутренней поверхностью центральной части корпуса. Монорельс с кареткой для взрывного устройства позволяет не только размещать взрывное устройство, но и выполнять защитную функцию модуля по снижению воздействия взрывной волны за счет деформации самого монорельса.

Выполнение каждой из крышек цельнометаллической с днищем выпуклой формы позволяет уйти в зоне сопряжения днища крышки с ее фланцем от возникающих при локализации взрыва больших изгибных напряжений, от концентраторов напряжений, которые возникают при использовании сварки, и от дополнительных элементов в виде ребер и т.п., что повышает несущую способность и надежность камеры.

В случае аварийной ситуации, при которой величина прогиба модуля может превысить величину зазора между наружной его поверхностью и внутренней поверхностью центральной части корпуса, т.е. в случае разгерметизации внутреннего контура центральной части камеры, внешний контур выполнит функцию дополнительной защиты от попадания продуктов взрыва в окружающую среду.

Кроме того, выполнение камеры разъемной, состоящей из центральной части корпуса и крышек, скрепленных между собой фланцами при помощи крепежных элементов, облегчает замену внутренних элементов защиты. Конструктивное исполнение противоосколочного модуля дает возможность легкого извлечения его из камеры при замене. А выполнение демпфирующих устройств в виде сменных металлических сетчатых блоков также обеспечивает легкую замену их, наряду с дешевизной и простотой изготовления. Выполнение вышеперечисленных признаков в конструкции взрывозащитной камеры позволяет использовать камеру многократно, не требуя дополнительных сложных устройств и систем для обеспечения надежности, а также расширяет область при применении взрывных устройств, содержащих вредные для окружающей среды вещества (радиоактивные, химические, биологические).

Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».

Новые признаки (выполнение центральной части корпуса из двух коаксиально расположенных труб, разделенных зазором и герметизированных по концам фланцами, выполнение каждой крышки цельнометаллической с днищем выпуклой формы, а защитного противоосколочного модуля в виде полой слоеной цилиндрической вставки с фланцами, упирающимися во внутреннюю поверхность корпуса, каждый слой которой разделен заполнителем, выполнение каждого демпфирующего устройства в виде металлического сетчатого блока) не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».

Изобретение поясняется чертежами:

фиг.1 - общий вид взрывозащитной камеры;

фиг.2 - сечение А-А камеры.

Устройство выполнено следующим образом.

Взрывозащитная камера состоит из цилиндрического металлического корпуса 1 и двух крышек 2 (фиг.1). Центральная часть корпуса 1 состоит из двух коаксиально расположенных труб 3, 4, разделенных воздушным зазором 5 и герметично соединенных по концам фланцами 6. Каждая крышка 2 выполнена цельнометаллической с днищем 7 выпуклой формы и фланцем 8 с ребрами жесткости 9. Фланцы 6 и 8 скрепляются между собой при помощи крепежных элементов 10. Внутри центральной части корпуса 1 соосно установлен защитный противоосколочный модуль 11 с воздушным зазором 12. Минимальная величина зазора 12 превышает величину деформации модуля 11. Модуль 11 представляет собой полую слоеную цилиндрическую вставку. Слоями вставки являются коаксиально расположенные трубы 13, заполненные между собой слоями песка 14 (фиг.2). К торцам вставки привариваются фланцы 15, исключающие возможность высыпания песка 14. Фланцы 15 упираются во внутреннюю поверхность корпуса (фланцев 6). В полости модуля 11 без зазора закреплен загрузочный элемент в виде металлического монорельса 16 и каретки 17 для размещения взрывного устройства (не показано). Полости каждой из крышек 2 изнутри заполнены демпфирующим устройством, каждое из которых выполнено в виде сменного металлического сетчатого блока 18 (сетки, смотанной рулоном).

Взрывозащитная камера работает следующим образом.

От корпуса 1 открепляются крышки 2. Взрывное устройство помещают в полость камеры при помощи каретки 17, закатывая по монорельсу 16 в требуемую позицию - в центральную зону камеры. После чего крышки 2 скрепляют с корпусом 1 при помощи крепежных элементов 10. Производят подрыв взрывного устройства. Газообразные продукты взрыва и твердые фрагменты (осколки) взрывного устройства распространяются в осевом и радиальном направлениях.

Под воздействием продуктов взрыва происходит упругопластическая деформация слоев 13 модуля 11. Деформация монорельса 16 снижает величину прогиба модуля 11 и тем самым поглощает энергию взрыва, не передавая воздействие на корпус 1. Воздушный зазор 12 между модулем 11 и внутренней трубой 4 уменьшается, но взаимодействия между ними не происходит. Течение газов через сетчатые блоки 18 сопровождается рассеиванием энергии на преодоление гидравлического сопротивления, что приводит к ослаблению удельного импульса избыточного давления фазы сжатия ударной волны. При этом сетчатые блоки 18 улавливают осколки, образующиеся при взрыве, которые, проникая в сетку, не достигают внутренней поверхности крышки 2. Сетчатые блоки 18 и модуль 11 являются эффективным средством защиты. Эти элементы по мере выработки прочностного ресурса или при накоплении на их поверхностях недопустимых по существующим нормам уровней загрязнения могут заменяться целиком или частично по мере разрушения или загрязнения.

Взрывозащитная камера выполнена разъемной и в открытом состоянии позволяет легко и просто устанавливать в ее полость взрывоопасный груз, а в закрытом состоянии обеспечивает герметичное удержание давления продуктов взрыва. Все элементы внутри камеры за счет упругопластического деформирования поглощают часть выделяемой при взрыве энергии, снижая тем самым нагрузки на внешнюю поверхность камеры, повышая ее несущую способность и надежность. При аварийной ситуации в случае разгерметизации внутреннего контура внешний контур камеры выполнит функцию дополнительной защиты от попадания продуктов взрыва в окружающую среду.

Предлагаемая камера может быть использована многократно для разборки и уничтожения взрывных устройств путем подрыва, проведения испытаний взрывоопасных объектов, хранения и транспортирования аварийного взрывного устройства или террористического объекта, содержащего наряду с взрывчатыми веществами материалы, вредные для окружающей среды. Для этого деформированные противоосколочный модуль 11 и сеточные блоки 18 заменяются новыми. Камера готова к повторному применению.

На предприятии было изготовлено устройство для локализации взрыва, проведены испытания, результаты которых подтверждают его надежность. Попадание продуктов взрыва в окружающую среду при использовании известных методик и средств регистрации не было зафиксировано.

Итак, представленные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:

- обеспечение повышения несущей способности и надежности камеры;

- обеспечение герметичной многократной локализации продуктов взрыва при испытательных работах и в аварийных ситуациях;

- обеспечение безопасности при уничтожении аварийных взрывоопасных устройств, содержащих вредные для окружающей среды вещества;

- повышение удобства эксплуатации при замене внутренних элементов защиты;

- для заявляемого устройства в том виде, в котором оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Взрывозащитная камера, содержащая цилиндрический металлический корпус, состоящий из скрепленных между собой фланцами центральной части и двух крышек с демпфирующими устройствами, и защитный противоосколочный модуль, установленный соосно на внутренней поверхности центральной части корпуса с зазором, минимальная величина которого превышает величину его деформации, при этом в полости модуля установлен загрузочный элемент для взрывного устройства, отличающаяся тем, что центральная часть корпуса состоит из двух коаксиально расположенных труб, разделенных зазором и герметизированных по концам фланцами, а каждая из крышек выполнена цельнометаллической с днищем выпуклой формы, причем защитный противоосколочный модуль выполнен в виде полой слоеной цилиндрической вставки с фланцами, упирающимися во внутреннюю поверхность корпуса, каждый слой которой разделен заполнителем, а каждое демпфирующее устройство выполнено в виде металлического сетчатого блока.

www.freepatent.ru

Взрывозащитная камера | Банк патентов

Изобретение относится к военной технике, в частности к обеспечению безопасности при транспортировке, ликвидации взрывных устройств. Взрывозащитная камера содержит цилиндрический металлический многослойный корпус с двумя днищами, одно из которых имеет загрузочное отверстие с горловиной, герметично закрытое снаружи крышкой, и противоосколочную защиту. 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 и подкреплено изнутри слоем бетона и металлическим листом. На внутренних поверхностях корпуса расположена противоосколочная защита. Использование изобретения обеспечивает создание камеры, способной выдержать взрыв с энерговыделением до 25 кг ТЭ. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к взрывной технике и может быть использовано для обеспечения безопасности при транспортировке, ликвидации и экспериментальной отработке взрывных устройств с энерговыделением да 25 кг ТЭ, в состав которых могут входить экологически опасные высокотоксичные вещества.Известна также взрывная камера с защитным экраном, предназначенная для взрывной обработки изделий (а.с. СССР № 1064740, кл. F 42 D 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. Все секции установлены так, что образуют собой незамкнутый защитный экран как на цилиндрической, так и на торцевых поверхностях оболочки камеры.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 составных 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.Известен контейнер для взрывного устройства, который предназначен для обеспечения безопасности при изоляции, транспортировке и ликвидации взрывных устройств, содержащих заряд взрывчатого вещества до 5 кг ТНТ (патент РФ № 2087848, кл. F 42 D 5/04, F 42 В 39/00, опубл. 20.08.97, БИ № 23).Контейнер содержит цилиндрический корпус с выпуклыми днищами, горловиной, закрытой крышкой; установленную в корпусе цилиндрическую гильзу со стенкой, состоящей из слоев: внутреннего - из легкого металла, промежуточных - из гофрированного листа пластичного металла и ряда параллельных протяженных элементов, наружного - из бронированного листа металла. Такой же набор слоев составляет дно гильзы. Фланец гильзы соединен с горловиной тонкостенной, пластически деформируемой оболочкой. В горловине корпуса выполнен паз, а во фланце - кольцевая полость. Крышка снабжена двумя группами последовательно расположенных вдоль продольной оси кольцевых элементов, установленных с возможностью радиального перемещения, при этом одна группа элементов установлена с возможностью размещения в кольцевом пазе горловины корпуса, а другая подвижно соединена с защитным экраном и установлена с возможностью размещения в кольцевой полости фланца. Свободный объем между слоями стенки и дна гильзы, а также между гильзой и корпусом заполнен пористым разрушаемым материалом. Эта камера принимается за прототип как наиболее близкая по технической сущности к заявляемой.Недостатками этого контейнера являются:1) контейнер негерметичен, поэтому его нельзя использовать для изоляции, транспортировки и ликвидации взрывных устройств, в состав которых входят экологически опасные высокотоксичные вещества, т.е. он не отвечает требованиям экологической безопасности при подрыве в нем таких взрывных устройств;2) недостаточна взрывостойкость контейнера, до 5 кг ТНТ, что резко сужает тип взрывных устройств, подлежащих изоляции, транспортировке и ликвидации;3) ограничен диапазон применения контейнера, его конструкция не предусматривает проведения экспериментальных отработок взрывных устройств, так как это требует значительного количества проходных элементов в стенках контейнера для передачи информации о работе взрывного устройства. Выполнение проходных элементов в существующей конструкции контейнера изменит его форму, что приведет к иному, чем предполагалось изначально, характеру работы его основных составных частей при воздействии на них взрывной динамической нагрузки.Решаемой технической задачей является создание взрывозащитной камеры широкого диапазона применения, способной выдерживать взрыв внутри нее устройств с энерговыделением до 25 кг ТЭ, 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 с двумя днищами, одно из которых имеет загрузочное отверстие с горловиной, герметично закрытое снаружи крышкой, и противоосколочную защиту, 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 герметично закрыто изнутри выпуклой силовой металлической крышкой при помощи уплотнительного элемента, расположенного между плитой и силовой крышкой, 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 в зонах днищ имеет кольца и ребра, противоосколочная защита выполнена в виде слоев металлической сетки и расположена на внутренних поверхностях корпуса, металлического листа днища и силовой крышки, а в верхней части цилиндрического корпуса внутри продольно установлена балка с кареткой.Выполнение цилиндрической части корпуса многослойной, состоящей из двух коаксиально расположенных металлических труб, пространство между которыми заполнено бетоном; днищ корпуса - плоскими, одно из которых глухое и состоит из оребренной с обеих сторон металлической плиты, подкрепленной изнутри слоем бетона и металлическим листом, а другое с люком и состоит из оребренной с обеих сторон металлической плиты с загрузочным отверстием, подкрепленным снаружи плиты горловиной и закрытым изнутри выпуклой силовой металлической крышкой с помощью болтов; закрытие горловины снаружи крышкой с помощью болтов, подкрепление внутренней трубы со стороны днища с люком кольцом и косынками, расположенными между кольцом и плитой днища, а также подкрепление наружной трубы корпуса в зонах днищ кольцами и ребрами - обеспечивает устойчивость стенок камеры при воздействии внутренней взрывной динамической нагрузки, при этом деформация основных силовых элементов камеры находится примерно на одном уровне, что говорит о равнопрочности конструкции во всех направлениях.Установка на внутренние поверхности цилиндрической части корпуса глухого днища и силовой крышки противоосколочной защиты, выполненной в виде слоев металлической сетки, а также установка бронеколпаков на отверстия плиты днища с люком обеспечивает надежную защиту основных элементов камеры от воздействия осколков, образующихся при подрыве взрывного устройства.Установка силовой крышки на плиту с загрузочным отверстием изнутри камеры обеспечивает поджим крышки к плите при воздействии на них в начальный момент взрывной динамической нагрузки, что позволяет произвести крепление крышки к плите с помощью болтов относительно небольшого диаметра, при этом раскрытие стыка до величины, ухудшающей условия работы уплотнительного элемента, установленного между плитой и крышкой, не происходит, что обеспечивает надежную герметизацию стыка.Установка на горловину снаружи с помощью болтов герметично крышки создает второй контур герметизации загрузочного отверстия, при этом уплотнительные элементы, установленные в канавках крышки, обеспечивают надежную герметизацию стыка.Шарнирное крепление силовой крышки с помощью кронштейна к плите днища, а также размещение крепежных болтов силовой крышки с наружной стороны плиты позволяет легко производить открытие (закрытие) загрузочного отверстия.Выполнение необходимого количества отверстий между ребер плиты днища с люком под проходные элементы эксплуатационного назначения позволяет производить экспериментальную отработку взрывного устройства с выводом необходимой информации о его работе.Наличие в верхней части полости камеры продольно установленной балки с кареткой позволяет разместить в требуемой позиции по высоте и длине камеры взрывное устройство.На фиг.1 изображена конструкция взрывозащитной камеры, на фиг.2. - поперечное сечение.Камера имеет корпус 1, состоящий из цилиндрической части и двух днищ 2 и 3. Цилиндрическая часть корпуса состоит из двух коаксиально расположенных металлических труб 4 и 5, пространство между которыми заполнено бетоном 6. Днище 2 состоит из металлической плиты 7 с ребрами 8 и 9, слоя бетона 10 и металлического листа 11. Днище 3 состоит из металлической плиты 12 с загрузочным отверстием, ребер 13 и 14, горловины 15. Между ребер 14 в плите 12 днища 3 выполнены отверстия под установку проходных элементов эксплуатационного назначения. Загрузочное отверстие закрыто изнутри выпуклой силовой металлической крышкой 16. Между плитой 12 и крышкой 16 установлен уплотнительный элемент 17. Крышка 16 шарнирно соединена с плитой 12 с помощью кронштейна 18. Крепление крышки 16 к плите произведено болтами 19. Снаружи горловина 15 закрыта крышкой 20 с помощью болтов 21. В двух канавках крышки 20 установлены уплотнительные элементы 22. На трубе 4 корпуса установлены два кольца 23 и ребра 24. На трубе 5 корпуса установлены кольцо 25 и косынки 26. Отверстия в плите 12 днища 3 под переходные элементы эксплуатационного назначения изнутри прикрыты бронеколпаками 27. Внутренние поверхности цилиндрической части корпуса 1, днища 2 и крышки 16 облицованы противоосколочной защитой 28, выполненной в виде слоев металлической сетки. Камера имеет продольно установленную в верхней части полости балку 29 с кареткой 30.Взрывозащитная камера используется следующим образом.Взрывное устройство помещают в полость камеры и подвешивают к каретке 30, которую затем с подвешенным взрывным устройством перемещают по балке 29 в требуемую позицию и стопорят.Устанавливают внутри камеры измерительную аппаратуру, подсоединяют к взрывному устройству и измерительной аппаратуре кабели линии подрыва и измерительных методик, которые заводятся внутрь камеры через отверстия в плите 12 днища 3 герметично с помощью проходных элементов. Проходные элементы прикрываются бронеколпаками 27. Часть отверстий в плите 12 днища 3 используют для установки элементов оборудования, обеспечивающих:- возможность проверки камеры на герметичность;- стравливание избыточного давления газообразных продуктов взрыва через фильтры после подрыва взрывного устройства и охлаждения продуктов взрыва;- закачку при необходимости внутрь камеры консервирующего раствора после стравливания газообразных продуктов взрыва.После монтажа всех систем закрывают силовую крышку 16, затем устанавливают на горловину 15 крышку 20.При подрыве взрывного устройства газообразные продукты взрыва и твердые фрагменты 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 деформаций 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.

Формула изобретения

1. Взрывозащитная камера, содержащая цилиндрический металлический многослойный корпус с двумя днищами, одно из которых имеет загрузочное отверстие с горловиной, герметично закрытое снаружи крышкой, и противоосколочную защиту, отличающаяся тем, что 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 герметично закрыто изнутри выпуклой силовой металлической крышкой при помощи уплотнительного элемента, расположенного между плитой и силовой крышкой, 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 в зонах днищ имеет кольца и ребра, противоосколочная защита выполнена в виде слоев металлической сетки и расположена на внутренних поверхностях корпуса, металлического листа днища и силовой крышки, а в верхней части цилиндрического корпуса внутри продольно установлена балка с кареткой.2. Взрывозащитная камера по п.1, отличающаяся тем, что силовая крышка соединена с плитой днища шарнирно с помощью кронштейна и в закрытом положении закреплена на ней болтами с наружной стороны плиты.3. Взрывозащитная камера по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что крышка на горловине закреплена болтами, а уплотнительные элементы размещены в выполненных в крышке канавках.4. Взрывозащитная камера по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что отверстия между ребрами плиты днища проходных элементов эксплуатационного назначения изнутри закрыты бронеколпаками.

bankpatentov.ru

взрывозащитная камера - патент РФ 2404407

Изобретение относится к области техники взрывных работ, защиты окружающей среды от взрывного воздействия и разработки средств локализации продуктов взрыва. Взрывозащитная камера содержит металлический цилиндрический корпус с плоскими днищами, к которым изнутри жестко присоединены равномерно распределенные по всей поверхности днищ радиальные ребра жесткости. Ребра жестко соединены с корпусом, а также между собой посредством пластин, закрепленных на внешних кромках ребер, при этом на корпусе в зонах соединения с ним ребер и днищ дополнительно установлены наружные цилиндрические оболочки. В центральной зоне корпуса камеры в контакте с ним может быть установлена дополнительная цилиндрическая оболочка. Каждое ребро может быть выполнено в виде трапеции, большее основание которой жестко соединено с корпусом, а меньшее - с дополнительно введенным кольцевым элементом, закрепленным в центре днища. Изобретение позволяет повысить удельную несущую способность взрывозащитной камеры, обеспечить надежную и безопасную изоляцию поражающих воздействий для окружающей среды с возможным многократным подрывом внутри нее взрывных устройств любого вида. 4 з.п. ф-лы. 2 ил.

Рисунки к патенту РФ 2404407

Изобретение относится к области техники взрывных работ, защиты окружающей среды от взрывного воздействия и разработки средств локализации продуктов взрыва. Преимущественная область его использования - проведение экспериментальных исследований взрывоопасных объектов, хранение, транспортировка, разборка и уничтожение аварийных боеприпасов и террористических устройств, содержащих наряду с взрывчатыми веществами радиоактивные и вредные материалы, промышленные технологии с использованием взрывчатых веществ.

Известно "Устройство для локализации взрыва", патент РФ № 2094754 С1, МКИ F42D 5/04, опубл. 27.10.1997, БИ № 30. Указанное устройство содержит наружный металлический цилиндрический корпус с плоскими днищами, имеющими наружные ребра жесткости, амортизаторы в виде набора металлических цилиндрических оболочек, расположенных соосно с оболочкой корпуса, и пластин, расположенных параллельно днищам и разъединенных заполнителем, причем пластины свободно оперты на шпангоуты, закрепленные на внутренней поверхности наружного цилиндрического корпуса. Внутренняя рабочая полость устройства связана с полостью между днищем и ближайшей к нему амортизирующей пластиной каналами для обеспечения перетекания продуктов взрыва и выравнивания давлений между полостями с целью уменьшения деформаций пластин.

Недостатками устройства являются технологическая сложность изготовления и одноразовость применения. Кроме того, устройство имеет ограничение по прочности, т.к. при нагружении пластин, усилия от них передаются через жестко закрепленные шпангоуты на локальные зоны наружного корпуса, что создает в этих зонах дополнительные нагрузки, которые могут привести к разрушению корпуса. За счет перетекания газа через проходные каналы из внутренней рабочей полости в полость перед днищем происходит достаточно быстрое возрастание давления, которое действует на днище, что вызывает необходимость увеличения жесткости днища за счет введения наружных ребер жесткости. В данном устройстве существует проблема создания на днище равнопрочного с другими его силовыми элементами герметичного ввода во внутреннюю полость. В совокупности перечисленные факты приводят к ограничению несущей способности и функциональных возможностей устройства.

Наиболее близким к изобретению техническим решением (прототипом) является "Контейнер для локализации взрыва", патент РФ № 2244253 С1, F42D 5/045, F42B 39/14, опубл. 10.01.2005, БИ № 1). Контейнер содержит наружный металлический цилиндрический корпус с плоскими днищами, в одном из которых выполнен герметичный вход во внутреннюю полость, закрываемый прочной крышкой, и внутренний амортизирующий нагрузки контур, выполненный в виде внутренней цилиндрической оболочки, установленной коаксиально с зазором относительно корпуса и прикрепленной к днищам, и пластин, расположенных параллельно днищам и закрепленных на внутренней оболочке, в контакте с которой закреплена дополнительная оболочка, перекрывающая центральную зону полости.

Элементы амортизирующего контура предохраняют цилиндрический корпус и днища контейнера от разрушения за счет снижения уровня взрывной нагрузки при их пластическом деформировании. Цилиндрический корпус контейнера имеет утолщенные торцы, которые служат опорой для внутренней цилиндрической оболочки и днищ, препятствуют раскрытию и разрушению оболочки в этой зоне при возможном прогибе днищ. Пластины выполнены кольцевыми, соединены с равномерно расположенными по окружности ребрами, которые крепятся к внутренней оболочке и днищам, служат опорой для плит, закрывающих отверстия в пластинах. Все эти элементы за счет пластического деформирования имеют возможность поглощать часть энергии взрыва, тем самым снижая нагрузки на днища.

Недостатками устройства являются технологическая сложность изготовления и повышенная материалоемкость, которые связаны с выполнением днищ большей толщины, чем остальные элементы контейнера, утолщением торцов цилиндрического корпуса для повышения их жесткости. Однако увеличение толщины указанных элементов повышает вероятность их разрушения от динамических нагрузок при возникновении незначительных пластических (и даже в области упругих) деформаций. Это снижает несущую способность и прочностную надежность контейнера. При прогибе днища может произойти разрушение оболочки наружного корпуса в зоне ее углового стыка с днищем, где реализуется сложное напряженное состояние.

Совокупность приведенных недостатков свидетельствует о снижении прочности и надежности контейнера.

Решаемой технической задачей является разработка взрывозащитной камеры, способной локализовать внутри своей внутренней полости продукты взрыва взрывоопасного объекта и обеспечить проведение в ней многократных подрывов при уменьшении ее материалоемкости. Задача решается за счет ослабления совокупного действия импульсных нагрузок от воздушной ударной волны, продуктов взрыва и осколков на плоские днища и цилиндрическую оболочку корпуса в зоне их крепления и, соответственно, снижение в этих элементах напряжений и деформаций.

Ожидаемыми техническими результатами от реализации заявленного изобретения являются повышенная удельная несущая способность (отношение массы заряда к массе камеры) взрывозащитной камеры, надежная и безопасная для окружающей среды изоляция поражающих воздействий с возможным многократным подрывом внутри нее взрывных устройств любого вида, в том числе имеющих в составе инертный корпус, вредные и токсичные материалы, а также обеспечение малогабаритности и транспортабельности таких камер.

Указанные технические результаты достигаются взрывозащитной камерой, содержащей металлический цилиндрический корпус с плоскими днищами, к которым изнутри жестко присоединены равномерно распределенные по всей поверхности днищ радиальные ребра жесткости. Новым является то, что указанные ребра жестко соединены с корпусом, а также между собой - посредством пластин, закрепленных на внешних кромках ребер, при этом на корпусе в зонах соединения с ним ребер и днищ дополнительно установлены наружные цилиндрические оболочки.

Жесткое соединение ребер с корпусом, создающее протяженную область их контакта, позволяет перераспределить нагрузку по всей этой области (соизмеримой с длиной стороны ребра), а в совокупности с введенными дополнительными наружными цилиндрическими оболочками - исключить локальные изгибы и уменьшить вероятность разрушения торцевых зон корпуса при прогибе днищ. Соединение ребер между собой посредством пластин позволяет повысить их жесткость и применять ребра с длиной, перекрывающей практически всю площадь днищ. Такие скрепленные пластинами ребра могут сохранять работоспособность без потери устойчивости при значительных прогибах днищ, за счет чего повышается несущая способность камеры. Наряду с этим, пластины, соединяющие ребра, образуют дополнительный слой, защищающий днища от осколочного воздействия. Все эти элементы образуют единый замкнутый силовой контур, увеличивающий жесткость и прочность камеры в зонах соединения цилиндрического корпуса и плоских днищ, что позволяет использовать более тонкостенные детали, а значит, снизить материалоемкость конструкции.

В центральной зоне корпуса камеры в контакте с ним может быть установлена дополнительная цилиндрическая оболочка, которая снижает нагрузки на наиболее нагруженную часть корпуса и является защитным слоем от воздействия осколков.

Для формирования обтекаемой формы полости камеры с целью снижения импульсного давления от взрыва на днища камеры каждое ребро может быть выполнено в виде трапеции, большее основание которой жестко соединено с корпусом, а меньшее - с дополнительно введенным кольцевым элементом, закрепленным в центре днища. Причем, по крайней мере, на одном кольцевом элементе со стороны внутренней полости камеры может быть установлен газодинамический отражатель обтекаемой формы. Установленные под углом к днищу пластины, соединяющие ребра, и отражатель образуют внутри камеры поверхность без явно выраженных угловых зон, формирующую практически равномерное распределение газодинамического течения отраженных от стенок продуктов взрыва. Такая конфигурация полости камеры не создает усиления импульса давления, которое может реализоваться в угловых зонах за счет столкновений потоков газообразных продуктов взрыва, движущихся вдоль стенок навстречу друг другу со стороны днища и со стороны корпуса камеры.

По крайней мере, на одном кольцевом элементе камеры может быть выполнен (установлен) герметичный вход во внутреннюю полость камеры, соединение которого с днищем усиливается за счет жесткого соединения с ним одного основания ребра.

На фиг.1 изображен вариант выполнения взрывозащитной камеры. На фиг.2 - то же, сечение А-А.

Взрывная камера имеет металлический корпус в виде цилиндрической оболочки 1 с плоскими днищами 2. На днищах 2 изнутри со стороны полости камеры расположены равномерно распределенные по окружности днища радиальные ребра жесткости 3, жестко скрепленные с помощью сварных соединений с днищами 2 и оболочкой корпуса 1, а также между собой - посредством пластин 4, приваренных к внешним кромкам ребер 3. Металлический корпус 1 в зонах крепления к нему днищ 2 и ребер 3 усилен дополнительными наружными цилиндрическими оболочками 5.

В приведенном варианте исполнения ребра 3 выполнены в виде трапеций, большие основания которых крепятся сваркой к корпусу 1, а меньшие - жестко соединены с одной стороны с кольцевым элементом 6, прикрепленным сваркой к одному из днищ 2, и с другой стороны - с кольцевым элементом, выполненным в виде горловины 7 с отверстием, также прикрепленной сваркой к другому днищу 2. Горловина 7, отверстие которой герметично закрывается прочной крышкой 8, является герметичным входом во внутреннюю полость камеры.

На кольцевом элементе 6 со стороны внутренней полости установлен отражатель 9 обтекаемой (выпуклой в сторону полости) формы, закрепленный по фланцу сварным (либо болтовым) соединением.

Центральная часть камеры в зоне расположения взрывоопасного объекта также может быть дополнительно усилена изнутри установленной без зазора дополнительной цилиндрической оболочкой 10, соединенной по торцам сварным соединением с корпусом 1.

Плоские днища 2 камеры могут также иметь и наружные ребра жесткости 11, выполненные и закрепленные по аналогии с внутренними ребрами 4.

Взрывозащитная камера работает следующим образом.

Взрывоопасный объект, содержащий взрывчатые вещества, через горловину 7 вводится в полость камеры и устанавливается примерно в ее геометрическом центре, после чего отверстие горловины 7 герметично закрывается крышкой 8. Создаваемые при взрыве объекта газодинамические нагрузки (от импульса давления ударной волны, газообразных и твердых (осколков) продуктов взрыва) воздействуют на: корпус 1, пластины 4, опирающиеся на ребра 3, скрепленные с оболочкой 1 и днищами 2, отражатель 9, установленный на кольцевом элементе 6, и горловину 7 с крышкой 8. Ребра 3, на которые опираются соединяющие их между собой пластины 4, передают усилия на торцевые области корпуса 1, которые усилены дополнительными наружными оболочками 5, и днища 2. При этом нагрузка равномерно распределяется по оболочке корпуса 1 в зонах контакта с ней ребер 3 и по поверхностям днищ 2, контактирующих с ребрами 3. Ребра 3, жестко связанные с оболочкой корпуса 1, а также дополнительные наружные оболочки 5 препятствуют раскрытию торцов при возможном прогибе днищ 2. Ребра 3, жестко связанные с днищами 2, повышают их жесткость и уменьшают вероятность их прогиба. При этом если воздействие передающихся на днища 2 нагрузок приводит к их прогибу, то ребра 3 сохраняют работоспособность до тех пор, пока не наступит потеря устойчивости, чему противодействуют соединяющие их по наружным кромкам пластины 4. Пластины 4 не дают ребрам терять устойчивость даже при достаточно больших прогибах днищ 2.

В центральной зоне, где располагается взрывоопасный объект, нагрузка при взрыве больше, поэтому корпус 1 усиливается изнутри за счет введения цилиндрической оболочки 10, находящейся в контакте с корпусом 1. Данная оболочка 10, пластины 4 и отражатель 9 выполняют также роль противоосколочной защиты корпуса 1 и днищ 2. Разлетающиеся при взрыве высокоскоростные осколки взаимодействуют с указанными элементами, внедряются в них, теряя при этом свою энергию, скорость и, соответственно, пробивную способность, не повреждая оболочку корпуса 1 и днища 2 камеры.

Выполнение ребер 3 трапецеидальными позволяет создать внутри камеры такую форму полости, при которой не происходит образование угловых зон повышенного давления при взаимодействии отраженных от стенок и днищ встречных потоков газообразных продуктов взрыва.

Кольцевой элемент 6 и горловина 7, установленные в центре днищ 2, позволяют соединить с ними одним основанием все ребра жесткости 3, равномерно распределенные по окружности днищ 2, и тем самым повысить жесткость днищ 2.

Газодинамический отражатель 9 снижает импульс давления, действующий на центр плоского днища 2, за счет перераспределения и частичного отражения продуктов взрыва, что существенно уменьшает прогиб днища 2.

Кольцевой элемент 7, представляющий собой горловину с отверстием, которое закрывается крышкой 8 с герметичным уплотнением, дает возможность установить взрывоопасный объект во внутреннюю полость камеры.

На действующем экспериментальном образце взрывозащитной камеры показана возможность реализации заявленного изобретения. Проведенные взрывные эксперименты подтвердили достижение заявленных технических результатов, заключающихся в повышении несущей способности (взрывостойкости) и надежности конструкции, в обеспечении малогабаритности и транспортабельности камеры. Взрывозащитная камера прошла экспериментальную отработку как конструкция многократного применения с двукратным запасом по несущей способности.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Взрывозащитная камера, содержащая металлический цилиндрический корпус с плоскими днищами, усиленными жестко соединенными с ними и равномерно распределенными по всей поверхности днищ внутренними радиальными ребрами жесткости, отличающаяся тем, что указанные ребра жестко соединены с корпусом, а между собой - посредством пластин, закрепленных на внешних кромках ребер, при этом на корпусе в зонах соединения с ним ребер и днищ дополнительно установлены наружные цилиндрические оболочки.

2. Камера по п.1, отличающаяся тем, что на корпусе в центральной зоне установлена внутренняя цилиндрическая оболочка.

3. Камера по п.1, отличающаяся тем, что каждое ребро выполнено в виде трапеции, большее основание которой жестко соединено с корпусом, а меньшее - с дополнительно введенным кольцевым элементом, закрепленным в центре днища.

4. Камера по п.3, отличающаяся тем, что по крайней мере на одном кольцевом элементе со стороны внутренней полости камеры установлен газодинамический отражатель обтекаемой формы.

5. Камера по п.3, отличающаяся тем, что по крайней мере на одном кольцевом элементе установлен герметичный вход во внутреннюю полость камеры.

www.freepatent.ru

взрывозащитная камера - патент РФ 2507472

Изобретение относится к области техники взрывных работ. Взрывозащитная камера содержит наружный и съемный внутренний контуры, каждый из которых выполнен разъемным и образован цилиндрической частью и плоскими днищами. Цилиндрические части обоих контуров установлены коаксиально и с зазором друг относительно друга. Днища наружного контура усилены радиальными ребрами жесткости. Цилиндрическая часть внутреннего контура выполнена составной и разъемной с утолщением в центральной зоне в виде газодинамического отражателя. Со стороны одного из торцов камеры в днищах обоих контуров установлена цилиндрическая горловина, закрепленная в днище наружного контура, внутри и на наружном торце которой размещены крышки с запорными устройствами. При этом ребра жесткости указанного днища соединены с горловиной, а между собой - пластинами, закрепленными на горловине. Внутри камеры в местах соединения днищ внутреннего контура с его цилиндрической частью установлены кольцевые газодинамические отражатели. Для проведения исследований в камере гидродинамических процессов с применением невозмущающих методов измерений в центральной зоне цилиндрических частей обоих контуров выполнены, по крайней мере, два диаметрально противоположных отверстия, в каждом из которых в наружном контуре закреплен патрубок с крышкой, а во внутреннем - толстостенная цилиндрическая вставка, усиленная продольными ребрами жесткости. Изобретение позволяет упростить технологию изготовления и эксплуатации с обеспечением повышенных несущей способности, надежности и эксплуатационного ресурса в заданных габаритах камеры. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Рисунки к патенту РФ 2507472

Изобретение относится к области техники взрывных работ, защиты окружающей среды от взрывного воздействия и разработки технических устройств для локализации продуктов взрыва.

Преимущественная область его использования - проведение экспериментальных исследований с применением взрывчатых веществ (ВВ), хранение, транспортировка, разборка и уничтожение боеприпасов и террористических устройств, содержащих ВВ, радиоактивные и вредные материалы; промышленные технологии с использованием ВВ.

Известна «Взрывозащитная камера», патент РФ № 2404407 С1 МПК F42D 5/045, опубл. 20.11.2010, бюл. № 32. Взрывозащитная камера содержит металлический цилиндрический корпус с плоскими днищами, усиленными наружными и внутренними ребрами жесткости, причем на одном из днищ со стороны полости камеры может быть выполнен газодинамический отражатель, а на другом - герметичный вход во внутреннюю полость камеры. На корпусе в зонах соединения с ним ребер и днищ дополнительно установлены наружные цилиндрические оболочки, а в центральной зоне корпуса - внутренняя цилиндрическая оболочка.

Недостатком устройства является его низкая прочностная надежность при локализации взрыва осколочных боеприпасов. При взрыве в такой одноконтурной камере ее многослойный силовой корпус после воздействия на него динамических нагрузок воспринимает также и квазистатические нагрузки. В результате, повреждения, появившиеся в элементах корпуса в ходе реакции на динамическое воздействие, могут стать причиной последующего разрушения или потери герметичности конструкции при действии избыточного давления локализованных в объеме полости камеры газообразных продуктов взрыва, что снижает прочностную надежность камеры. Таким образом, в описываемой камере необходимо ограничивать допускаемые уровни повреждений силовых элементов: величину пластических деформаций, длину и глубину трещин, размеры и глубину кратеров и т.п., а, следовательно, не превышать определенные уровни нагрузок, которые вызывают такие повреждения. Камера не предусматривает замены отдельных силовых элементов, поэтому при последующем нагружении повреждения выше допустимых уровней могут привести к разрушению камеры.

Наиболее близким к изобретению техническим решением (прототипом) является «Контейнер для локализации взрыва», патент РФ № 2257537 С1, МПК F42B 39/00, F42D 5/04, опубл. 27.07.2005, бюл. № 21.

Контейнер содержит корпус из соосных внутренней и внешней камер, разделенных зазором. Внешняя камера выполнена разъемной и состоит из соединенных между собой фланцами центрального отсека и крышек. Каждая крышка выполнена в виде цилиндрической оболочки с плоским днищем. К днищу закреплен крешер, состоящий из цилиндрической оболочки, подкрепленной радиальными ребрами жесткости, и пластины, параллельной днищу, выполненной с центральным отверстием, закрытым со стороны центральной зоны съемной деформируемой мембраной. Внутренняя камера выполнена съемной и установлена в полости внешней камеры на фиксаторы положения с опиранием ее торцов на пластину крешера. Во внутренней камере размещен сменный противоосколочный экран, выполненный из набора продольных плоских или криволинейных пластин, а на поверхности мембраны установлен противоосколочный экран в виде пластины. Фланцевые соединения центрального отсека выполнены клиновидной формы, и их крепление осуществляется охватывающим разрезным кольцевым бугелем.

Недостатками устройства являются сложность изготовления и эксплуатации его крупногабаритных элементов, повышенная материалоемкость. Кроме того, известный контейнер имеет недостаточные прочность и надежность, что ограничивает ресурс его несущей способности как конструкции многократного применения. Это связано с тем, что при динамической реакции контейнера в продольном направлении на фланцы соединений центральной части с крышками и кольцевые бугели передаются значительные усилия, которые могут вызывать деформирование бугелей, расхождение их поверхностей, охватывающих фланцы, раскрытие стыка фланцев и разгерметизацию контейнера. При этом сами фланцы могут пластически деформироваться и разгибаться, что приводит к образованию зазора между ними и невозможности последующего герметичного соединения без их механической доработки. Увеличение толщины сечения фланцев и бугеля позволяет повысить жесткость соединения. Но при этом возрастает масса конструкции и повышается вероятность разрушения при незначительных пластических деформациях и даже в области упругих деформаций в зонах угловых стыков фланцев с цилиндрическими оболочками корпуса (крышек) и угловых зонах П-образного сечения бугеля, где реализуется сложное напряженное состояние.

Решаемой технической задачей является разработка взрывной камеры, способной многократно локализовать внутри своего объема взрыв заряда ВВ, или боеприпаса, или другого объекта, содержащего заряд ВВ и осколкообразующие материалы. Кроме того, камера должна обеспечить безопасную загрузку в нее взрывоопасных объектов, возможность замены поврежденных силовых элементов, удобство эксплуатации и транспортабельность. При использовании камеры в качестве взрывозащитного устройства для исследования взрывных физических процессов ее конструкция без снижения несущей способности должна позволять проводить измерения невозмущающими методами регистрации с требуемым разрешением по мощности импульса излучения сигнала для каждого измерительного метода.

Ожидаемыми техническими результатами от реализации заявленного изобретения являются упрощение технологии изготовления и эксплуатации с обеспечением повышенных несущей способности, надежности и эксплуатационного ресурса в заданных габаритах камеры.

Указанные технические результаты достигаются взрывозащитной камерой, содержащей наружный и съемный внутренний контуры, каждый из которых выполнен разъемным и образован цилиндрической частью и плоскими днищами, причем цилиндрические части обоих контуров установлены коаксиально и с зазором друг относительно друга, а днища наружного контура усилены радиальными ребрами жесткости.

Новым является то, что цилиндрическая часть внутреннего контура выполнена составной и разъемной с утолщением в центральной зоне в виде газодинамического отражателя, со стороны одного из торцов камеры в днищах обоих контуров установлена цилиндрическая горловина, закрепленная в днище наружного контура, внутри и на наружном торце которой размещены крышки с запорными устройствами, при этом ребра жесткости указанного днища соединены с горловиной, а между собой - пластинами, закрепленными на горловине, внутри камеры в местах соединения днищ внутреннего контура с его цилиндрической частью установлены кольцевые газодинамические отражатели.

Для проведения исследований в камере гидродинамических процессов с применением невозмущающих методов измерений в центральной зоне цилиндрических частей обоих контуров выполнены, по крайней мере, два диаметрально противоположных отверстия, в каждом из которых в наружном контуре закреплен патрубок с крышкой, а во внутреннем - толстостенная цилиндрическая вставка, усиленная продольными ребрами жесткости.

Выполнение цилиндрической части внутреннего контура составной и разъемной позволяет изготавливать отдельно каждый из ее элементов и затем заменять только один центральный элемент, который быстрее выработает прочностной ресурс, т.к. получает наибольшие повреждения при взрыве. При этом торцевые части, нагружаемые и повреждаемые в меньшей степени, имеют больший ресурс и могут выполняться с меньшей толщиной стенок.

Взрывоопасный объект располагается в центральном сечении камеры, поэтому при его взрыве это сечение подвергается максимальным импульсным нагрузкам. Газодинамический отражатель, расположенный в центральной зоне внутреннего контура, перераспределяет импульс давления ударной волны и продуктов взрыва, тем самым уменьшая нагрузки, а, следовательно, и вызываемые ими деформации этой зоны контура. Осколки, летящие по нормали к центральной зоне, обладают максимальной пробивной способностью и могут наносить наибольшие повреждения контуру. Отдельные осколки, внедряясь в отражатель, улавливаются им, а основная их часть, взаимодействуя с поверхностью отражателя не по нормали, за счет рикошета меняет направление движения, тем самым уменьшая степень повреждаемости и увеличивая прочностной ресурс центрального элемента.

Цилиндрическая горловина, установленная со стороны одного из торцов камеры, позволяет помещать взрывоопасный объект в полость камеры без открывания верхнего разъемного днища ее наружного контура. При этом трудоемкие технологические операции, связанные с открыванием и закрыванием массивного разъемного днища, требующие специальных приспособлений, выполняются только по мере необходимости, например, для замены или ремонта выработавших ресурс разъемных элементов внутреннего контура, что существенно упрощает эксплуатацию камеры и повышает безопасность при установке в нее взрывоопасного объекта.

Для обеспечения герметичного закрывания отверстия в загрузочной цилиндрической горловине и последующего герметичного удержания продуктов взрыва, создающих в полости камеры повышенное давление, внутри горловины и на ее наружном торце устанавливаются крышки, которые крепятся к горловине запорными устройствами. Внутренняя крышка воспринимает импульсные взрывные нагрузки, а со стороны полости от пробития осколками она защищена дополнительным слоем. Наружная крышка рассчитана на нагрузки от квазистатического давления продуктов взрыва и обеспечивает герметизацию камеры.

Для повышения прочности крепления горловины в днище наружного контура за счет увеличения площади контакта свариваемых поверхностей и их жесткости горловина соединяется с установленными на днище ребрами жесткости. Эти ребра соединены между собой пластинами, которые закреплены на горловине, что позволяет сохранять работоспособность ребер без потери устойчивости, ограничивает прогиб днища и повышает прочность соединения днища с горловиной, в результате чего повышается несущая способность камеры. Все вышеперечисленные элементы образуют единый силовой контур, увеличивающий прочность и жесткость днища с горловиной, что позволяет использовать более тонкостенные детали, а, значит, снизить материалоемкость конструкции.

В местах соединения днищ внутреннего контура с его цилиндрической частью установлены газодинамические отражатели, которые формируют конфигурацию полости, не создающую усиления импульса давления, которое может реализоваться в угловых зонах за счет столкновения потоков газообразных продуктов взрыва, движущихся вдоль стенок навстречу друг другу со стороны днища и со стороны корпуса камеры. Эти газодинамические отражатели также выполняют роль подкрепляющего цилиндрическую часть кольца в зоне повышенных нагрузок, что позволяет избежать заклинивания при разборе внутреннего контура и несколько уменьшить толщину указанной части.

Для возможности применения невозмущающих методов измерений (рентгенография, протонография, нейтронография, светооптические методы) при проведении исследований в камере гидродинамических (взрывных) процессов и уменьшения эффектов ослабления влияния толщины стенок камеры на энергию проходящего сканирующего пучка излучения в центральной зоне цилиндрических частей обоих контуров камеры выполняются, по крайней мере, два диаметрально противоположных отверстия.

В наружном контуре в каждом отверстии закреплены патрубки с крышкой для обеспечения герметичного закрывания камеры. В отверстия цилиндрической части внутреннего контура, которые при нагружении могут инициировать разрушение, устанавливаются толстостенные цилиндрические вставки, усиленные продольными ребрами, что позволяет увеличить жесткость центрального сечения в ослабленной отверстием зоне, снизить уровни напряжений, а, значит, и уменьшить вероятность появления трещины и начала разрушения зоны вблизи отверстия.

На фиг.1 изображена заявляемая взрывозащитная камера. На фиг.2 то же, вид А. На фиг.3 изображен фрагмент центральной зоны цилиндрических частей обоих контуров взрывозащитной камеры для проведения исследований гидродинамических процессов.

Заявляемая взрывозащитная камера состоит из наружного и съемного внутреннего разъемных контуров. Оба контура имеют цилиндрическую часть и плоские днища, причем цилиндрические части обоих контуров установлены коаксиально и с зазором друг относительно друга (см. фиг.1).

Наружный контур камеры имеет корпус 1 в виде цилиндрической оболочки и плоские днища - разъемное 2 и неразъемное 3, усиленные радиальными ребрами жесткости 4, 5, соответственно. Разъемное днище 2 крепится к корпусу 1 за фланцы с помощью кольцевого бандажного соединения 6, состоящего из 4-х частей П-образного сечения, скрепляемых посредством болтов. В этом же днище 2 крепится сварным швом цилиндрическая горловина 7. Ребра жесткости 4 соединены с горловиной 7, а между собой - посредством пластин 8, также закрепленных на горловине 7 (см. фиг.2). Отверстие горловины 7, которое служит для загрузки взрывоопасного объекта, закрывается крышками 9, 10 с запорными устройствами. Одна крышка 10 крепится при помощи разрезного кольца 11 и опорного кольца 12 внутри горловины 7, а со стороны полости ее закрывает противоосколочный экран в виде диска 13. Другая крышка 9 крепится на наружном торце горловины 7 за фланцы при помощи бугельного соединения 14 П-образного сечения, состоящего из двух частей, скрепленных болтами.

Внутренний контур имеет цилиндрическую часть, состоящую из трех разъемных кольцевых элементов 15, 16 и 17, и плоские днища в виде дисков 18, 19. На центральном кольцевом элементе 15 выполнен газодинамический отражатель переменного клиновидного сечения.

Диски 18, 19 установлены на кольцах 20, опирающихся на днища 2 и 3. За счет толщины кольца 20 сформирован зазор между дисками 18, 19 и днищами 2. 3. Диск 18 имеет отверстие для горловины 7.

В местах соединения днищ внутреннего контура с его цилиндрической частью на дисках 18, 19 закреплены кольцевые газодинамические отражатели 21, имеющие форму сечения в виде прямоугольного треугольника.

Для проведения исследований гидродинамических процессов с применением невозмущающих методов измерений в центральной зоне цилиндрических частей обоих контуров камеры выполнены два диаметрально противоположных отверстия (см. фиг.3). В каждом отверстии на наружном контуре размещен патрубок 22, на наружном торце которого имеется фланец. К фланцу при помощи бугельного соединения 23, аналогичного 14, крепится крышка 24. Крышка может быть выполнена толщиной меньше, чем толщина стенки камеры, из материала с плотностью меньше плотности железа (например, алюминий, бериллий, карбид бора, пластики на основе угольных, органических, стеклянных волокон и др.), что позволяет уменьшить потери энергии проходящего пучка сканирующего излучения. В каждом отверстии кольцевого элемента 15 внутреннего контура закреплена толстостенная цилиндрическая вставка 25, усиленная продольными ребрами жесткости 26.

Взрывозащитная камера работает следующим образом.

Взрывозащитная камера предварительно собирается при снятом верхнем днище 2 путем последовательной установки в корпус 1 с днищем 3 элементов внутреннего контура: диска 19 и кольцевых элементов 17, 15, 16, соответственно. После этого устанавливается диск 18 и днище 2, которое по фланцам герметично соединяется с корпусом 1 наружного контура при помощи бугельного соединения 6.

Объект, содержащий заряд ВВ, через горловину 7 устанавливается примерно в геометрический центр камеры, после чего отверстие горловины 7 закрывается внутренней крышкой 10, которая крепится болтами к диску 12 с противоосколочным слоем 13, а к горловине 7 - разрезным кольцом 11. Со стороны наружного торца горловина 7 закрывается наружной крышкой 9 с герметизирующими прокладками и закрепляется бугелем на фланцах горловины.

При взрыве заряда ВВ объекта в полости камеры происходит динамическое нагружение элементов внутреннего контура, на которые действует суммарный импульс давления воздушной ударной волны, газообразных и твердых (осколков) продуктов взрыва. Вследствие этого элементы деформируются, и на их поверхности со стороны полости появляются повреждения (вмятины, кратеры) от осколочного воздействия. В центральной зоне, где взрывоопасный объект расположен ближе всего к стенкам цилиндрической части камеры, и, следовательно, нагрузки на стенки больше, форма газодинамического отражателя задает направление движения продуктам взрыва под некоторым углом к поверхности стенки, что перераспределяет импульс давления отражения и снижает уровни нагрузок. Основная часть разлетающихся осколков также взаимодействует с поверхностью отражателя под некоторым углом, поэтому в направлении их внедрения в стенку «увеличивается» толщина материала или изменяется направление движения осколков, что приводит к их рикошету от стенки. В центральном сечении, где осколки внедряются по нормали к поверхности стенки, отражатель, выполняющий роль противоосколочной защиты, имеет максимальную толщину.

Наибольшие повреждения обычно получает центральный кольцевой элемент 15, а так как он выполнен разъемным с элементами 16 и 17, то может заменяться и ремонтироваться отдельно от них. Извлекать кольцевые элементы 16, 15, 17 гораздо легче по отдельности, когда после нагружения произошли изменения их размеров и формы.

Практически по всей поверхности между наружным и внутренним контурами камеры имеется конструктивный зазор, который сохраняется и в процессе реакции на взрывное нагружение, а, значит, наружный контур не подвергается прямому динамическому воздействию. В связи с этим горловина 7 крепится в наружном днище 2, которое менее нагружено.

Усиление днища 2 с закрепленной в нем горловиной 7 ребрами жесткости 4 и пластинами 8 повышает жесткость и прочность замкнутого контура «днище - горловина» при воздействии на него нагрузок, а пластины 8 препятствуют потере устойчивости ребер 4 и раскрытию горловины 7 при прогибе днища 2.

Кольцевые газодинамические отражатели 21 треугольного сечения, установленные в местах соединения днищ 18, 19 внутреннего контура с его цилиндрической частью, позволяют создать такую форму полости, при которой не происходит образование угловых зон повышенного давления при взаимодействии отраженных от стенок и днищ встречных потоков газообразных продуктов взрыва.

В варианте исполнения взрывозащитной камеры с двумя диаметрально противоположными отверстиями в центральной зоне патрубок 22 с крышкой закреплен в наружном контуре, где уровни взрывных нагрузок снижены внутренним контуром. Закрепленная в отверстии внутреннего контура толстостенная цилиндрическая вставка 25, усиленная ребрами жесткости 26, повышает жесткость кольцевого элемента 15 в зоне, ослабленной отверстием, что снижает деформации и препятствует развитию разрушения.

На действующем экспериментальном образце взрывозащитной камеры показана возможность реализации заявленного изобретения. Проведенные взрывные эксперименты подтвердили достижение заявленных технических результатов, заключающихся в упрощении технологии изготовления и эксплуатации с обеспечением повышенных несущей способности, надежности и эксплуатационного ресурса в заданных габаритах камеры.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Взрывозащитная камера, содержащая наружный и съемный внутренний контуры, каждый из которых выполнен разъемным и образован цилиндрической частью и плоскими днищами, причем цилиндрические части обоих контуров установлены коаксиально и с зазором друг относительно друга, а днища наружного контура усилены радиальными ребрами жесткости, отличающаяся тем, что цилиндрическая часть внутреннего контура выполнена составной и разъемной с утолщением в центральной зоне в виде газодинамического отражателя, со стороны одного из торцов камеры в днищах обоих контуров установлена цилиндрическая горловина, закрепленная в днище наружного контура, внутри и на наружном торце которой размещены крышки с запорными устройствами, при этом ребра жесткости указанного днища соединены с горловиной, а между собой - пластинами, закрепленными на горловине, внутри камеры в местах соединения днищ внутреннего контура с его цилиндрической частью установлены кольцевые газодинамические отражатели.

2. Взрывозащитная камера по п.1, отличающаяся тем, что для проведения в ней исследований гидродинамических процессов с применением невозмущающих методов измерений в центральной зоне цилиндрических частей обоих контуров выполнены, по крайней мере, два диаметрально противоположных отверстия, в каждом из которых в наружном контуре закреплен патрубок с крышкой, а во внутреннем - толстостенная цилиндрическая вставка, усиленная продольными ребрами жесткости.

www.freepatent.ru