Металлические взрывные камеры и их применение в научных исследованиях и технологиях

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ВЗРЫВНЫЕ КАМЕРЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ И ТЕХНОЛОГИЯХ

1,2*, 1, 1, 1

1Конструкторско-технологический филиал Института гидродинамики им. СО РАН, Новосибирск

2Институт гидродинамики им. СО РАН, Новосибирск ******@***ru

Проектирование и изготовление металлических взрывных камер (КВ) началось в ИГиЛ СО РАН в 60-х годах прошлого века, практически сразу после возникновения института. Создание КВ первоначально было вызвано необходимостью проведения исследовательских работ в области физики взрыва. Позднее работы по созданию КВ были продолжены в СКБ ГИТ СО РАН (сейчас КТФ ИГиЛ СО РАН), причем проектировались не только исследовательские установки, но и технологические камеры для обработки материалов взрывом. Проектирование сопровождались исследованиями напряженно-деформированного состояния корпусов камер в условиях импульсного нагружения [1-8]. Подробное описание различных КВ и особенностей их эксплуатации представлено в [9].

КВ создавались не только в ИГиЛ СО РАН, но и в других организациях, в том числе за рубежом. В частности, шведско-немецкая компания DYNASAFE и НПО Специальных материалов (г. Санкт-Петербург) в целях борьбы с терроризмом производят камеры для перемещения зарядов взрывчатых веществ (ВВ) от мест их обнаружения (вокзалы, аэропорты, улицы городов и т. д.) к месту уничтожения. Эти камеры не рассчитаны на многократное использование и выдерживают только один несанкционированный взрыв. Проектирование и изготовление металлических ВК на заряды ВВ до 50 кг осуществлялось в 80-е годы, например, в НПО АНИТИМ (г. Барнаул) [10]. В России и на Украине изготавливались крупногабаритные камеры на заряды ВВ свыше 100 кг [11, 12]. В Московском региональном взрывном центре коллективного пользования эксплуатируется сферическая взрывная камера 13Я3 диаметром 12м. Толщина стенки (броневая сталь) составляет 100 мм, камера рассчитана на взрыв заряда до 1 т ТНТ. Для обработки металлов взрывом в различных странах используют также горные выработки или железобетонные конструкции. Однако в них не достигается локализация сейсмического воздействия взрыва.

Главной отличительной особенностью КВ, создаваемых в ИГиЛ СО РАН является то, что они целиком металлические, имеют большой (10 тыс. подрывов и более) ресурс работы, полностью локализуют действие взрыва, устанавливаются в лабораторных и промышленных помещениях и в случае необходимости могут демонтироваться и перемещаться на новое место использования. В период с 1976 г. и по настоящее время в КТФ ИГиЛ изготовлено более 90 взрывных камер различной конструкции и назначения. Линейка КВ по величине рабочего заряда ВВ лежит в диапазоне от 150 г до 16 кг ТНТ.

Для достижения равнонагруженного состояния наилучшими являются сферические оболочки КВ. По технологичности изготовления более предпочтительны камеры с цилиндрическим корпусом и полусферическими, эллиптическими или другими днищами. Но в таких камерах напряжения на полюсах и в середине корпуса могут значительно отличаться. В настоящее время в КТФ ИГиЛ разрабатываются конструкции, в которых можно добиться почти равнонагруженного состояния корпуса, несмотря на не сферическую форму. На небольшие заряды уже созданы такие устройства (КИП-0,2 и КВ-0,15 на 200 и 150 г ТНТ соответственно). Исследования в этом направлении позволят повысить технологичность изготовления, снизить вес и, соответственно, стоимость КВ.

Изготовленные в КТФ ИГиЛ взрывные камеры находят самое различное применение. Например, КВ-0,15 и КВ-2 имеют специальные окна и позволяют вести оптическую съемку процессов, происходящих при детонации ВВ и металлообработке взрывом. Одно из направлений использования КВ – уничтожение боеприпасов. Так, в камере КВГ-16 поставленной в Чехию 2005 году производилось уничтожение армейской пиротехники. Установка работала в течение двух лет, за это время было сделано около 15 тысяч подрывов с уничтожением 16 кг воспламеняющихся составов в каждом цикле [13]. На камере КВ-7, установленной на ФКП НОЗИП (Новосибирская обл.), с 1991г сваркой взрывом изготовлено более 100 тысяч биметаллических заготовок подшипников скольжения дизельных двигателей [14]. Установки Альфа-2 применяются для производства наноразмерных алмазов.

Литература

1. Демчук метод расчета взрывных камер // ПМТФ. 1968. № 5. С. 47-50.

2. , К расчету оболочек взрывных камер // ФГВ. 1979. Т.15, № 6. С.108-114.

3. Бузуков , возникающие при взрывах в воздухонаполенной взрывной камере // ФГВ. 1980. Т.16, № 5. С. 87-93.

4. Ждан динамической нагрузки, действующей на стенку взрывной камеры // ФГВ. 1981. Т.17, № 2. С. 142-146.

5. , , Корнев исследование и анализ колебаний тонкостенной сферической оболочки при импульсном нагружении // ФГВ. 1984. Т. 20, № 2. С. 97-102.

6. , , Стояновский оболочки реальной взрывной камеры на внутреннее импульсное нагружение // ФГВ. 1994. Т.30, № 2. С. 95-102.

7. , , Стояновский максимальных напряжений в полюсах взрывной камеры для сварки взрывом при условиях реального взрывного нагружения // Изв. Волгогр. гос. техн. ун-та. 2010. № 5. С. 56-62.

8. , Стояновский экранирования части корпуса технологи-ческой взрывной камеры на его напряженное состояние // ПМТФ. 2013. Т. 54, № 2. С. 196-202.

9. , . Металлические взрывные камеры: монография. - Красноярский гос. университет – Красноярск: РИО КрасГУ, 20с.

10. , , Степанов эксплуатации, расчета и перспективы создания металлических взрывных камер // Сб. трудов 9-й Международ. конф. «Высокоэнергетическое воздействие на материалы» (Новосибирск, 18-22 авг. 1986г.), под ред. , . - Новосибирск: Институт гидродинамики им. , 1986. С.363-367.

11. , , Новиков технологии: Учебник для втузов / Под общей ред. . – М.: Изд-во МГТУ им. , 2008. – 648 с.: ил.

12. Даниленко : физика, техника, технология. – М.: Энергоатомиздат, 2010. – 784 с.

13. , , . Взрывные камеры – экологически безопасное оборудование // Нанотехнологии. Экология. Производство. 2010, № 2(4). С. 90-91.

14. , , . Использование взрывных технологий для производства подшипников скольжения дизельных двигателей // Известия Самарского научного центра РАН. 2011. Т.13, № 4. С. .