МЕТОДЫ РАЗРУШЕНИЯ ГАБАРИТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.9

МЕТОДЫ РАЗРУШЕНИЯ ГАБАРИТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Е. М. Гриф Научный руководитель - А. В. Гуськов

Новосибирский государственный технический университет Российская Федерация, 630037, г. Новосибирск, просп. К. Маркса, 20 E-mail: [email protected].

Анализируются современные методы разрушения габаритных конструкций, а именно сложных конструкций и конструкций, требующих дальнейшей переработки. Предлагается новая модель кумулятивного заряда для симметричной резки габаритных конструкций.

Ключевые слова: габаритные конструкции, резка взрывом, кумулятивный заряд, кумулятивная выемка, кумулятивная облицовка, линзовый узел.

METHODS OF DESTRUCTION OF OVERALL CONSTRUCTIONS

E. M. Grif Scientific Supervisor - A. V. Guskov

Novosibirsk State Technical University 20, K. Marx Av., Novosibirsk, 630037, Russian Federation E-mail: [email protected]

The paper analyzes modern methods of destruction of overall structures, namely, complex structures and structures that require further processing. A new model of the cumulative charge for symmetrical cutting of overall structures is proposed.

Keywords: overall constructions, explosion cutting, cumulative charge, cumulative notch, cumulative lining, lens knot.

Жизненный цикл любой технической системы завершается утилизацией и (или) переработкой. При утилизации габаритных конструкций, задействованных в различных областях промышленности, возникают проблемы с их демонтажем и транспортировкой. Зачастую появляется потребность в предварительном разрушении конструкций, и данная потребность не всегда реализуема механически.

Механическое разрушение габаритных конструкций в некоторых случаях нецелесообразно как технологически, так и экономически, а также с точки зрения безопасности. В подобных ситуациях наиболее рациональным является так называемое разрушение взрывом - резка материала (ов) кумулятивной струей - тонкой длинной металлической проволокой (пеленой), движущейся с большой скоростью [1]. Принцип работы подобных зарядов состоит в следующем. После срабатывания средства инициирования, находящегося на противоположной по отношению к выемке стороне заряда, возникает сферическая детонационная волна, которая перемещается вдоль оси заряда. Волна, распространяясь к боковым образующим конуса облицовки, схлопывает её стенки друг навстречу другу, при этом в результате соударения стенок облицовки давление в её материале резко возрастает. Давление продуктов взрыва значительно превосходит предел текучести материала, поэтому движение металлической облицовки под действием продуктов взрыва подобно течению жидкости, однако обусловлено не плавлением, а пластической деформацией. Аналогично жидкости, металл облицовки формирует две зоны - большой по массе (порядка 70-90 %) медленно двигающийся «пест» и меньшую по массе (порядка 10-30 %) тонкую (порядка толщины облицовки) гиперзвуковую металлическую струю (пелену), перемещающуюся

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2018. Том 1

вдоль оси симметрии заряда, скорость которой зависит от скорости детонации взрывчатого вещества и геометрии воронки. При использовании воронок с малыми углами при вершине возможно получить крайне высокие скорости, но при этом возрастают требования к качеству изготовления облицовки, так как повышается вероятность преждевременного разрушения струи. В современных зарядах используются воронки со сложной геометрией (экспоненциальные, ступенчатые и др.) с углами в диапазоне 30-60 градусов; скорость кумулятивной струи при этом близка к 10 км/с. Поскольку при встрече кумулятивной струи с разрушаемым материалом развиваются очень высокие давления, на несколько порядков превосходящие предел прочности разрезаемых материалов, то струя взаимодействует с материалом в соответствии с законами гидродинамики, то есть при соударении они ведут себя как идеальные жидкости. Прочность материала в этом случае практически не играет роли, а на первое место выходят показатели плотности и толщины [2]. Схема резки материала стандартным кумулятивным зарядом представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схема резки материала взрывом: 1 - разрезаемый материал; 2 - контейнер заряда;

3 - заряд ВВ (взрывчатого вещества); 4 - кумулятивная облицовка; 5 - кумулятивная струя

Зачастую, например, в случаях последующей переработки или же в сложных типах соединений, конструкций, необходимо разрушение конструкции в местах ее креплений, на стыках деталей из разных типов материалов, а также симметричное какой-либо оси. В таких ситуациях использование продольных стандартных кумулятивных зарядов требует больших материальных затрат и четко отработанной технологии, что не всегда целесообразно. Для подобных случаев предлагается использование кумулятивного заряда, представленного на рис. 2.

Рис. 1. Кумулятивный заряд: 1 - средство инициирования; 2 - корпус; 3, 4, 5 - вспомогательные взрывчатые вещества; 6 - линзовый узел; 7 - основное взрывчатое вещество; 8 - кольцевая кумулятивная выемка;

9 - коническая кумулятивная выемка

Заряд содержит не продольную, а коническую и кольцевую кумулятивные выемки. Эффективное обжатие кумулятивных облицовок достигается за счет установки линзового узла с комбинацией дополнительных взрывчатых веществ [3], тем самым обеспечивая образование и кумулятивной струи, и кольцевой кумулятивной пелены. Теоретическое распространение детонационных волн представлено ниже (рис. 3).

Использование предлагаемого заряда позволяет:

1) безопасно и технологично проводить разделительные операции сложных конструкций космических аппаратов, например, отделяя места стыков различных друг от друга материалов, соединений с различной фурнитурой, при этом не нанося ущерб основному объекту;

2) в чрезвычайной ситуации мы можем отделить потенциально опасный объект;

3) проводить физические эксперименты по разделению материалов в вакууме.

1. Мишнев В. И., Гуськов А. В., Милевский К. Е., Тришин Ю. А. Кумулятивное струеобра-зование : лабораторный практикум. Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2003. С. 7

2. Сварка. Резка. Контроль : справ. В 2 т. / Н. П. Алешин, Г. Г. Чернышов, Э. А. Гладков и др. ; под общ. ред. Н. П. Алешина, Г. Г. Чернышова. М. : Машиностроение, 2004 Т. 1. 624 с.

3. Высокоэнергетические материалы : учеб. пособие / В. В. Андреев, А. В. Гуськов, К. Е. Милевский и др. Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2013. С. 135

Рис. 3 Детонация в кумулятивном заряде

Библиографические ссылки

© Гриф Е. М., 2018