Устройство для вскрытия ледяного покрова

Изобретение относится к области взрывных работ, в частности к разрушению ледяного покрова на водной поверхности. Устройство включает заряд взрывчатого вещества, установленный под ледяным покровом, и систему подрыва. Заряд взрывчатого вещества снабжен поплавковой камерой обтекаемой формы, заполненной газом или иным материалом, плотность которого ниже плотности воды. Устройство выполнено с возможностью его фиксирования между ледяным покровом и зарядом ВВ на расстоянии L, определяемом по формуле. Заряд взрывчатого вещества соединен с поплавковой камерой через механический элемент, обеспечивающий в рабочем состоянии увеличение расстояния между ними. Поверхность заряда взрывчатого вещества, обращенная в сторону поплавковой камеры, выполнена выпуклой формы. Поплавковая камера снабжена узлом сцепления со льдом. Объем поплавковой камеры выбирается из условия. Изобретение позволяет повысить эффективность разрушения ледяного покрова, очистить зону разрушения от кусков льда направленным взрывом заряда взрывчатого вещества. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к ледотехнике, в частности к устройству, используемому в подводных взрывных работах с целью освобождения водной поверхности от образующихся в зимне-весеннее время ледяных заторов и зажоров.

Возможно применение устройства в других областях техники.

Ледяные заторы и зажоры на реках приводят к повышению в них уровня воды. Наводнения наносят ущерб сельскохозяйственным угодьям и жилищному фонду. Ледяные покровы в акваториях препятствуют проведению геологических разведок месторождений, находящихся под слоем воды, строительству надводных объектов.

Известно техническое решение вскрытия ледяных покровов взрывами зарядов взрывчатого вещества (ВВ), установленных на внешней поверхности льда (В.В.Богородский, В.П.Гаврило, О.А.Недошивин. Разрушение льда. - Л.: Гидрометиздат, 1983).

Недостаток связан с нерациональным использованием выделившейся на внешней поверхности льда энергии взрыва заряда ВВ из-за противодействия воды взрывной нагрузке, идущей на разрушение льда, и расходом большей части энергии взрыва в атмосферу.

Анализ технического уровня не выявил ближайший аналог, однако известно техническое решение, характеризующее общий уровень техники заявляемого изобретения.

Известно «взятое за прототип» техническое решение (Козин В.М. Устройство разрушения ледяного покрова, патент RU 2260171, опубликованный 10.09.2006 г.), в котором предлагается разрушать ледяной покров зарядами ВВ, расположенными поочередно над и под поверхностью льда за счет создаваемых при взрыве изгибо-гравитационных волн.

Недостатком указанного технического решения является сложность его технической реализации, связанная с установкой и удержанием подо льдом зарядов ВВ. Расположение зарядов ВВ над и подо льдом создают встречные взрывные нагрузки, которые не обеспечивают освобождение образованной зоны разрушения от кусков льда. Это служит помехой при проведении аварийно-спасательных и строительных работ на реках. В условиях реки куски льда, образующиеся при взрыве зарядов ВВ и увлекаемые течением, вновь образуют заторы.

Актуальность изобретения состоит в упрощении установки заряда ВВ подо льдом и направленном использовании энергии взрыва.

Задачей изобретения является создание устройства, устраняющего недостатки прототипа и аналогов за счет направленного выброса кусков льда из зоны разрушенного ледяного покрова.

Технический результат - снижение расхода ВВ, упрощение процесса разрушения ледяного покрова и создания направленного выброса кусков льда.

Это достигается тем, что устройство для вскрытия ледяного покрова включает систему подрыва и заряд взрывчатого вещества, расположенный под ледяным покровом и снабженный поплавковой камерой обтекаемой формы, заполненной газом или иным материалом, плотность которого ниже плотности воды, при этом оно выполнено с возможностью фиксирования расстояния L между ледяным покровом и зарядом ВВ, определяемого по формуле

,

где m_з - масса заряда взрывчатого вещества;

k - коэффициент, определяющий расход ВВ.

Общими признаками изобретения и прототипа является заряд ВВ, находящийся подо льдом, и система подрыва.

Поплавковая камера обеспечивает надежную установку и закрепление устройства подо льдом за счет малоплотного заполнения ее внутреннего объема и сцепляющего элемента.

Необходимый объем поплавковой камеры V_пк выбирается из условия

,

где М - масса устройства;

ρ_в - плотность воды;

V_з - объем заряда взрывчатого вещества,

а длина поплавковой камеры L_пк - из условия

,

где М_ВВ - масса заряда ВВ;

ρ_ВВ - плотность ВВ;

S - площадь миделева сечения заряда ВВ.

В преимущественном варианте исполнения устройства массой 25 кг и заряда ТНТ массой 20 кг, необходимой для разрушения и выброса льда толщиной 2 м (максимальная толщина льда в заторах и зажорах), объем поплавковой камеры должен превышать 0,015 м³, а ее длина составлять не менее 0,175 м.

При относительно тонких льдах расстояние L может быть выдержано длиной поплавковой камеры L_пк (когда L_пк≥L), а для заторов и зажоров толщиной 1…2 м, когда L>L_пк, расстояние L может быть выдержано совместной длиной L_пк+L_мэ поплавковой камеры и механического элемента L_мэ, расположенным между поплавковой камерой и зарядом ВВ с возможностью его раскрытия в рабочее состояние. Раскрытие механического элемента происходит при установке устройства под ледяным покровом (например, вытягивается штанга установленной длины L_мэ до упора).

Для исключения горизонтального смещения устройства вдоль нижней поверхности льда поплавковая камера имеет обтекаемую форму и зацепляется за нижнюю поверхность льда узлом сцепления, выполненным, например, в виде жестких шипов.

Выброс кусков льда из зоны разрушения обеспечивается направленным выпуклой поверхностью заряда ВВ в сторону льда взрывом.

Изобретение поясняется чертежом, где изображено устройство (схематично) в рабочем состоянии с раскрытым механическим элементом, сцепленное с нижней поверхностью льда.

Устройство состоит из корпуса 1, заряда ВВ 2, поплавковой камеры 3, механического элемента 4, узла сцепления 5 со льдом и системы подрыва 6.

Устройство работает следующим образом.

Погруженное в воду устройство, например, через лунку фиксируется подо льдом 7 в вертикальном положении действием выталкивающей силы, создаваемой конструкцией поплавковой камеры. Устройство прижимается поплавковой камерой к нижней поверхности льда и стыкуется с ней узлом сцепления, который удерживает устройство от его горизонтального перемещения.

При подаче команды (сигнала) на подрыв происходит инициирование заряда ВВ, под действием взрывной нагрузки разрушается ледяной покров, а расходящаяся в сторону поверхности ледяного покрова взрывная волна выбрасывает куски льда из зоны разрушения.

1. Устройство для вскрытия ледяного покрова, включающее заряд взрывчатого вещества, установленный под ледяным покровом, и систему подрыва, отличающееся тем, что заряд взрывчатого вещества снабжен поплавковой камерой обтекаемой формы, заполненной газом или иным материалом, плотность которого ниже плотности воды, при этом оно выполнено с возможностью фиксирования расстояния L между ледяным покровом и зарядом ВВ, определяемого по формуле

где m_з - масса заряда взрывчатого вещества;
k - коэффициент, определяющий расход ВВ.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что заряд взрывчатого вещества соединен с поплавковой камерой через механический элемент, обеспечивающий в рабочем состоянии увеличение расстояния между ними.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поверхность заряда взрывчатого вещества, обращенная в сторону поплавковой камеры, выполнена выпуклой формы.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поплавковая камера снабжена узлом сцепления со льдом.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что объем поплавковой камеры выбирается из условия

где М - масса устройства;
ρ_в - плотность воды;
V_з - объем заряда взрывчатого вещества.