Новости
09.05.2023
с Днём Победы!
07.03.2023
Поздравляем с Международным женским днем!
23.02.2023
Поздравляем с Днем защитника Отечества!
Оплата онлайн
При оплате онлайн будет
удержана комиссия 3,5-5,5%








Способ оплаты:

С банковской карты (3,5%)
Сбербанк онлайн (3,5%)
Со счета в Яндекс.Деньгах (5,5%)
Наличными через терминал (3,5%)

УСТРОЙСТВА ВЕДЕНИЯ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ И БУРОВЗРЫВНЫХ РАБОТ - ПЕРЕНОСНЫЕ ВЗРЫВОРЕАКТИВНЫЕ КОМПЛЕКСЫ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ И СРЕДСТВА ИХ ИНИЦИИРОВАНИЯ

Авторы:
Город:
Москва
ВУЗ:
Дата:
27 февраля 2016г.

В последние десятилетия ускорение развития научно-технического прогресса и увеличение объемов мирового промышленного производства выдвигает перед научным сообществом все более и более сложные задачи и жесткие требования к вновь разрабатываемому промышленному оборудованию и технике. Это относится и к горнодобывающей промышленности, в том числе и к буровому оборудованию.

В настоящее время возникла огромная потребность в буровых установках, сочетающих в себе целый ряд свойств в соответствии с современными требованиями: малогабаритность, энергоавтономность, высокая производительность, универсальность – способность разрабатывать или разрушать горные породы или искусственные материалы практически любой категории прочности, мобильность, экономичность, простоту и надежность конструкции, экологичность.

Идея создания устройств использующих для совершения полезной работы  энергию  взрывчатого превращения химических веществ имеет достаточно давнюю историю. Так, например, в СССР еще в 30-40-е годы Н.Н. Семеновым, А.П. Островским и М.И. Циферовым были предложены различные способы и конструкции устройств для образования скважин серией последовательных микровзрывов химических взрывчатых веществ (ВВ), что в дальнейшем, частично было реализовано на практике М.И. Циферовым. Однако, на практике данные устройства широкого применения не нашли в виду целого ряда имеющихся существенных недостатков: разработанные устройства были крупногабаритными из-за наличия в конструкции большого числа узлов и деталей, а также обладали низкой производительностью из-за сложности проводимого технологического процесса.

Повышенный интерес в России и за рубежом к работам по разработке и созданию микровзрывных устройств не случаен, так как в этих системах можно реализовать рабочие процессы, одновременно сочетающие в себе высокие показатели мощности и КПД, что практически невозможно получить для других современных процессов преобразования энергии.

В ИМАШ РАН им. А.А. Благонравова, в отличие от традиционной концепции создания многоразовых рабочих органов (РО) микровзрывных устройств (используемой в ракетостроении, самолетостроении, при создании буровой техники и т.д.) на основе жидких или газообразных ВВ, был предложен принципиально новый подход - создание многоцелевых одноразовых РО, использующих в качестве рабочего тела продукты взрыва ВВ в твердом агрегатном состоянии. Такие ВВ по сравнению с газообразными и жидкими обладают значительно более высокими детонационными характеристиками (скорость детонации и давление) и, как следствие, имеют более высокие показатели концентрации энергии в единице объема. Использованный в проводимых научно- исследовательских и опытно-конструкторских работах по разработке и созданию новых технологий, способов и машин комплексный подход к системе «человек-машина-среда» позволил по-новому подойти к проблеме разработки нового класса машин, использующих управляемые микровзрывные процессы, - к созданию переносных взрывореактивных комплексов (ПВРК). Кроме того, такой подход принципиально позволяет использовать практически все известные в настоящее время источники энергии: от химических до термоядерных, не изменяя координально конструкцию изделия в целом.

Полученные результаты исследований были реализованы в разработке взрывореактивных буровых комплексов малого класса с управляемыми волновыми процессами для разрушения горных пород и искусственных материалов различных категорий крепости [1-3].

Разработанный ПВРК включает в себя: автономный источник питания, дистанционный пульт управления, соединенный проводами с блоком электрического инициирования (все многоразового применения), который состыкован с РО, сгруппированными в три рабочих модуля по семь разрушаемых кассет в каждом (Рисунок 1).



Количество рабочих модулей, задействованных в одном пуске, зависит от физико-механических свойств разрушаемой породы или искусственного материала, а также от требований, предъявляемых к параметрам отверстия или полости. Кассеты в рабочих модулях расположены последовательно одна над другой. Каждая кассета оснащена основным (забойным) и реактивным (прижимным) зарядом ВВ для обеспечения безоткатной работы ПВРК и оснащена специальным электродетонатором (СЭД) повышенной безопасности.

Кассета и конструкция зарядов позволяет аккумулировать энергию ВВ на объект разрушения с высоким КПД. Высокий КПД работы в газодинамическом режиме объясняется принципиальным отличием данных установок от зарубежных и отечественных аналогов, так как разработанные комплексы оснащены подсистемой для безоткатной работы системы.

Повышенные требования к безопасности, выдвигаемые при разработке взрывореактивных комплексов, особенно, к средствам инициирования (СИ), потребовали проведения дополнительных теоретических и экспериментальных исследований работ по разработке специальных СИ, что привело к созданию принципиально новых высокобезопасных электродетонаторов – СЭД (Рисунок 2), используемых не только в разработанных ПВРК, но и имеющие самостоятельное применение при проведении взрывных работ в самых различных отраслях народного хозяйства [4-8].


Использование ПВРК отличается мобильностью, относительной простотой и высокой технологичностью, незначительной требовательностью к использованию дополнительного дорогостоящего крупногабаритного оборудования и механизмов, безопасностью проведения работ, а также более низкими трудозатратами на их проведение по сравнению с традиционными буровзрывными и, тем более, машинными технологиями [2, 9, 10].

В работах [11, 12] было убедительно показана целесообразность и перспективность использования ПВРК не только при проведении буровзрывных работ в горнодобывающей промышленности, но и при проведении инженерно- строительных работ в сложных горно-геологических условиях.

Перспективы дальнейшего развития данного направления, повышение эффективности работы импульсных взрывных устройств и живучести конструкции в целом, напрямую связано с необходимостью расширения наших познаний о характере периодических импульсных воздействий высокой мощности (с шириной пика в несколько наносекунд) на  преграды сложной структуры. Данные явления реализуются в энергонасыщенных системах, каковыми являются продукты взрыва химических ВВ в полузамкнутом пространстве. Процесс взаимодействия продуктов детонации в пристеночном слое и на границе раздела сред некоторых составляющих импульса протекает за времена порядка сотен наносекунд, в том числе в СИ с массой заряда не более 500 мг. Структура импульса на таких малых временах изучена недостаточно полно, в связи с чем, модели описания такого воздействия содержат значительное число априорных допущений и требуют проведения дальнейших исследований.

Кроме того, сам единичный импульс имеет сложную временную структуру, профилирование которой обусловлено условиями протекания микровзрыва, характерные времена которых составляют от десятков до сотен наносекунд.

Также не изучен в должной мере и принцип суперпозиции воздействий при работе таких устройств, что не позволяет проектировать такие конструкции  с заданным запасом надежности, и  не удается в полной мере обеспечить все их потенциальные возможности.

Таким образом, направление дальнейших исследований связано с возможностью качественного изменения характерных времен наблюдения объектов и переход к наносекундным измерениям. Это позволит, с одной стороны, проверить результаты, полученные на основе теоретических (модельных) представлений, а с другой, получить новую информацию, которая позволит подойти к объяснению явлений самоорганизации и структурирования в сложных физико-химических процессах. Результатом будет также получение информации, которая позволит наметить перспективные направления практического использования исследуемых явлений и создания теоретических основ технологий на их основе.

 

Список литературы

1.      Соловьѐв В.О., Устройство для взрывореактивного бурения // МКИ: 6 Е 21 В 7/00, Патент №2064040, РФ, приоритет от 29.12.1992 г., опубл. в бюллетене «Изобретения. Полезные модели» №20 от 20.07.1996г., ФИПС РОСПАТЕНТ.

2.      Кутузов Б.Н., Орлов Ю.Н., Соловьѐв В.О., Создание малогабаритного взрывореактивного комплекса и области его применения // Горный журнал, М., № 5, 2008, с.50-53.

3.      Соловьев В.О., Пацюк В.В. Экспериментальные исследования выбора оптимального режима разрушения отражателя микровзрывного устройства при направленном энерговыделении продуктов детонации // В сб.: «Сборник научных докладов II Международного совещания по использованию энергоаккумулирующих веществ (ЭАВ) в экологии, машиностроении, энергетике, транспорте и в космосе» под ред. акад. РАН В.И. Субботина, М.: ИМАШ РАН, 2001, С. 175-185.

4.      Соловьѐв В.О., Разработанные средства инициирования для твердотопливных пульсирующих детонационных ракетных двигателей и взрывореактивных установок // В сб.: Сборник научных докладов V-го международного совещания по проблемам энергоаккумулирования и экологии в машиностроении, энергетике и на транспорте, М., ИМАШ РАН, 2006, с. 431-443.

5.      Соловьѐв В.О., Средства инициирования для твердотопливных  пульсирующих взрывных  устройств // Боеприпасы и спецхимия, Научно-технический журнал, М., №3, 2007, с. 57-62.

6.      Соловьѐв В.О., Думенко В.И., Электродетонатор и электровоспламенитель для него // МКИ: 6 F 42 В 3/13, Патент №2056034, РФ, приоритет от 30.03.1992  г. Опубл. в Официальном бюллетене «Изобретения. Полезные модели» №7 от 10.03.1996 г., ФИПС РОСПАТЕНТ.

7.      Соловьѐв В.О., Капсюль-детонатор // МКИ: 6 F 42 В 3/10, Патент №2070708, РФ, приоритет от 17.08.1994 г. Опубл. в Официальном бюллетене. «Изобретения. Полезные модели» №35 от 20.12.1996 г., ФИПС РОСПАТЕНТ.

8.      Соловьев В.О., Пацюк В.В., Клочко Е.А., Замедляющие пиротехнические составы для новых средств инициирования // Проблемы машиностроения и автоматизации/ Международный журнал (ISSN 0234- 6206), М., ИМАШ РАН, №1, 2014, с. 136-142.

9.      Фролов К.В., Соловьѐв В.О., Пацюк В.В., Анализ преимуществ взрывореактивных комплексов малого класса для проведения буровых работ в сложных и экстремальных условиях // Проблемы машиностроения и автоматизации. Международный журнал (ISSN 0234-6206), М., № 2, 2001, с. 3-9.

10.   Фролов К.В., Соловьев В.О., Пацюк В.В., Об использовании взрывореактивных комплексов малого класса для разрушения горных пород и искусственных материалов // Проблемы машиностроения и надежности машин, М., № 5, 2001, с. 3-7.

11.   Соловьев В.О., Шведов И.М., Актуальность использования переносных взрывореактивных комплексов при освоении Дальнего Востока // Проблемы машиностроения и автоматизации. Международный  журнал (ISSN 0234-6206), М., №3, 2013, с.139-144.

12.   Соловьев В.О., Пацюк В.В., Шведов И.М., Эффективность применения переносных взрывореактивных комплексов при проведении инженерно-строительных работ в сложных горно-геологических условиях Дальнего Востока // Проблемы машиностроения и автоматизации. Международный журнал (ISSN 0234- 6206), М., №3, 2014, с.101-111.