Управління детонаційним процесом в подовжених зарядах при руйнуванні породних масивів

Предмет:

Тип роботи:

Автореферат

К-сть сторінок:

Мова:

Українська

Оцінка:

маси. Встановлено, що на процес формування ініціюючого імпульсу впливають енергетичні та геометричні параметри бойовика, а саме, енергія активної частини ініціатора і співвідношення його діаметра й висоти. В експериментах збільшення діаметра бойовика, тобто поверхні його контакту з мішенню приводить до закономірного зростання силових та кінематичних параметрів ініціюючого імпульсу. На рис. 1 наведено залежність відносної активної частини енергії бойовика, переданої в осьовому напрямку, від співвідношення між висотою і діаметром бойовика, яка об’єднує всі експериментальні дані стосовно різних ВР (тротилу, гексогену і ін.) в одну криву. З ростом величини співвідношення h/d до 2,5…3 вона експоненційно знижується до значення ЕА/Е 0,23. При цьому незалежно від детонаційних і абсолютних геометричних параметрів бойовика максимум його енергії, яку можна передати в оточуючий масив, не перевищить 80%, а близько 20% енергії бойовика скеровується в осьовому напрямку на ініціювання. Базуючись на акустичному механізмі передачі енергії бойовика ініційованій ВР, належить встановити частину енергії активної маси бойовика, що перейде в ініційоване середовище. Для кожного типу ініціатора та його параметрів встановлено власні експоненційні залежності між швидкістю ударної хвилі в мішені та довжиною і діаметром бойовика. Для об'єднання та узагальнення цих залежностей необхідно встановити спільний критерій, що враховує вплив енергетичних і геометричних параметрів бойовиків з досліджуваних ВР на розвиток детонаційного процесу.

Як слідує із зведеного графіка на рис.2, приведена до квадрата імпедансу ВР асова швидкість у матеріалі мішені лінійно пов'язана з частиною енергії бойовика, переданою ініційованій мішені. В розвиток цього висновку на рис. 3 наведено залежність параметрів переломлення і відбиття на межі ініціатора з зарядом, що мають різний акустичний імпеданс сD. Ці дані свідчать про існування раціонального співвідношення акустичних імпедансів бойовика і заряду в межах 2,2…2, при якому досягається високий ефект передачі детонації.

Згідно з графіком на рис.3 максимальне значення коефіцієнта заломлення КП досягає одиниці при рівності імпедансів бойовика і заряда. Однак це прирівнювання не має сенсу, оскільки якщо імпеданс основного заряду піднімати до імпедансу бойовика, то зникає необхідність в бойовику. Якщо ж, навпаки, зменшувати імпеданс бойовика, чутливість його ВР не дозволить ініціювати бойовик звичайним методом (ЕД або ДШ). Отже, потрібно додатково враховувати енергетичний фактор.

Для цього побудовано залежність співвідношення імпедансів бойовика і заряду від комплексного показника , що включає енергетичні і геометричні параметри бойовика. Характер розташування точок на графіку свідчить про досягнення мінімального значення А1/А2 = 2,2 при величині аргумента 250. Отже, якщо мінімально необхідна енергія ініціювання складе 300КДж , співвідношення h/d повинно бути не менше одиниці.

Таким чином, при призначенні параметрів бойовика потрібно починати з задання його загальної енергії, а потім, спираючись на вищенаведені дані, вибрати його раціональну форму.

В практиці підривних робіт співвідношення А1/А2 може відрізнятись в меншу сторону. Наприклад, при А1/А2 = 1,3, що значно нижче енергетично раціонального, збільшити імпеданс бойовика можна або збільшенням щільності (що практично для сумішевої ВР недоцільне), або збільшенням швидкості детонації. Це можливо шляхом активизації детонаційного процесу через застосування прискорювача - спірального елемента в бойовику. При великих значеннях А1/А2 (більше 4-х) виникає потреба у збільшенні імпедансу частини заряду на контакті з бойовиком. Застосування спірального елемента в цьому випадку можливе, якщо заряд ВР має достатню чутливість до дії ДШ. В іншому випадку є потреба в покращенні детонаційних характеристик ВР в зоні розгону заряду додаванням до складу ВР підсилювачів – джерел “гарячих точок.”.

В розділі 3 розглянуто формування ініціюючого імпульсу в подовженому заряді вибухом спірального бойовика. Як виходить з досліджень, істотне розходження бойовика й мішені за акустичними параметрами призводить до зростання частки відбитої енергії бойовика і відповідно непередбачене падіння швидкості детонації в заряді. Компенсувати це падіння можна або збільшенням загальної маси бойовика, або шляхом регулювання процесу передачі енергії бойовика ініційованому зарядові за рахунок зміни імпедансу ініціатора, форми і величини активної частини ініціюючого заряду, а також введенням в заряд спірального активізатора з ДШ або шлангового заряду.

Довжина одного витка спіралі ДШ дорівнює:

, (1)

де – радіус витка спіралі, м; h– крок спіралі, м.

Виходячи із співвідношень параметрів спіралі і швидкостей детонації ДШ і ВР, отримаємо мінімальний крок спіралі, при якому детонаційна хвиля приходить до торця бойовика одночасно з приходом імпульса по витку ДШ:

. (2)

Залежності (1), (2) можуть бути використані для визначення параметрів спірального елемента бойовика при необхідності зміни швидкості його детонації і відповідно акустичного імпеданса. В цьому разі значення D приймається рівним потрібній швидкості детонації бойовика.

Так, використання спіралі ДШ для встановлення раціонального співвідношення імпедансів бойовика і основного заряду актуальне в разі застосування сумішевих ВР на масових вибухах. В цьому випадку система може складатись з колонки заряду сумішевої ВР і бойовика з ВР, чутливої до ДШ, наприклад, амоніту №6ЖВ, в який введено спіральний елемент ДШ. Позначаючи швидкості детонації штатної ВР, ВР бойовика і ДШ відповідно через DВР, Dб і DДШ, визначимо потрібні параметри бойовика із спіраллю ДШ у відповідності з раціональним співвідношенням акустичних характеристик, тобто приймаємо імпеданс бойовика сб•Dб = 2,2∙сВР•DВР.

Швидкість детонації бойовика в осьовому напрямку Dос буде залежати від швидкості