Повышение безопасности взрывной резки металла в чрезвычайных ситуациях на основе минимизации действия взрыва и флегматизации химических составов взрывчатых веществ

• Автор: Чан Ван Зоань
• Шифр специальности: 05.26.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 135 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

1. Обзор состояния вопроса по резке конструкций в процессах утилизации металла

1.1. Резка металла в процессах утилизации конструкций и в чрезвычайных ситуациях

1.2. Действия взрыва на окружающие объекты.

1.2.1 .Фугасное действие

1.2.2. Осколочное действие

1.3. Методы резки взрывом металлоконструкций.

1.3.1. Кумулятивная резка металла.

1.3.2. Резка металла контактным взрывом.

Выводы.
2. Моделирование процесса резания металлов ударноволновым методом
2.1. Схема расчета резки металлов взрывом
2.2. Математические модели.
2.2.1. Математическая модель динамического нагружения
материала
2.2.2 Математическая модель взрывного нагружения.
2.3. Численный метод.
2.3.1. Эйлеров этап
2.3.2. Лагранжев этап
2.3.3. Устойчивость
2.3.4. Реализация граничных условий на поверхностях
2.4. Приближенный численный метод решения на персональном компьютере.
2.4.1 Дополнительная гипотеза
2.4.2 Одномерная задача
2.4.3 Результаты расчета по одномерной задаче
Выводы.
3. Оптимизация параметров ударноволновых зарядов с целью снижения воздействия взрыва на окружающие объекты.
ф 3.1. Нагружение железного образца.
3.1.1.Функция нагружения ленточных зарядов.
3.1.2. Нагружение, создаваемое ленточными зарядами.
3.1.3. Нагружение, создаваемое ударноволновым зарядом.
3.2. Исследование процесса резки металла контактным взрывом.
3.3. Влияние параметров УВЗ на процесс резки железа.
3.3.1. Параметры сечения зарядов.
3.3.2. Параметры сердечника
3.3.3. Параметры взрывчатых веществ
3.4. Расчет оптимальных параметров УВЗ
3.4.1. Расчет расхода ВВ и толщины сердечника
3.4.2. Определение ширины сердечника и геометрического
коэффициента заряда
ф 3.4.3. Расчет оптимальных параметров УВЗ
3.5. Схема оптимизации параметров зарядов.
4. Методы локализации действия взрыва
4.1. Обзор методов локализации действия взрыва.
4.1.1. Применение защитной оболочки
4.1.2. Применение экранов
4.1.3. Использование промежуточной среды.
4.2. Уменьшения фугасного действия взрыва легкими газами.
4.2.1.Начальные параметры УВ при взрыве в газовой среде
4.2.2. Начальные параметры ударной волны при взрыве в воде
4.2.3. Параметры ударной волны при переходе через разделы сред
4.2.4. Расчетные результаты параметры ударных волн.
4.3. Конструкция контактной защитной оболочки УВЗ
Выводы.
Общие выводы.
Ъ Литература.
Авторские публикации.
Приложения
Принятые сокращения
В В взрывчатое вещество .
КВВ конденсированное взрывчатое вещество
УВ ударная волна
УВЗ ударноволновой заряд
УКЗ удлиненный кумулятивный заряд
ЛЗ ленточкой заряд
ПД продукты детонации
ПП перфорированные перегородки
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Как показал опыт Министерства чрезвычайных ситуаций России, особую сложность представляет ликвидация конструкций с толщиной металла порядка десятков миллиметров, находящихся в непосредственной близости от охраняемых объектов. При обрушении крупногабаритных объектов масса кумулятивных зарядов достигает значительных величин, при которых требуется применение специальных, дорогостоящих методов защиты окружающей среды от действия осколков и ударных волн взрыва. В этой связи практическая задача локализации действия взрыва и минимизации массы заряда для резки и обрушения металлоконструкций на основе гибкого управления ударно-волновыми процессами является актуальной, как для России, так и для Вьетнама. Цель диссертационной работы: повышение безопасности работ при утилизации взрывом металлоконструкций в чрезвычайных ситуациях. Разработка алгоритма и программы математического моделирования процессов нагружения контактным взрывом материалов с полиморфными фазовыми переходами. Численное и экспериментальное исследование процесса резки листовой стали ударно-волновыми зарядами и определение их оптимальных параметров на основе минимизации действия взрыва на окружающие объекты. Оценка возможности применения флегматизированных конверсионных ВВ для ударно-волновой резки металла. Исследования защиты окружающих объектов от фугасного действия взрыва на основе комплексного применения инерционных оболочек и газовых экранов. В диссертационной работе использованы аналитические расчеты, методы математического моделирования на ЭВМ, методы экспериментальных исследований. Достоверность результатов исследований обусловлена корректной постановкой задач, применением математически обоснованных методов их решения, сравнением полученных результатов с опубликованными и экспериментальными данными. Разработана и обоснована математическая модель и численный метод исследования моделирования процессов нагружения взрывом материалов с фазовыми переходами, учитывающая двумерный разлет продуктов детонации и температуру материалов. Уточнена физическая картина разрушения стальных преград при контактном взрыве двух параллельных зарядов и предложен механизм разрушения металла при столкновении ударных волн. Определены изменения параметров ударных волн на границах слоев газов и конденсированных сред существенно отличающихся по акустической жесткости. Состоит в обосновании рекомендаций по взрывной резке металла, обеспечивающих значительное снижение расхода взрывчатого вещества (ВВ) и фугасного действия взрыва на окружающие объекты, а также возможность использования флегматизированных ВВ на основе гексогена, в том числе конверсионных, с низкой чувствительностью к внешним воздействиям, что значительно повышает безопасность взрывных работ. VII всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы защиты и безопасности», Санкт Петербург, г. VI международной научно-технической конференции «Комплексная утилизация обычных видов боеприпасов», Москва, г. XXXIII научно-технической конференции МГТУ им. Баумана «Проектирование систем», Москва, г. По материалам диссертационной работы опубликовано 7 работ. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, общих выводов по работе, списка использованной литературы, приложений. Диссертация изложена на 4 страницах, содержит рисунка, таблицу, список литературы из источников, 2 приложения. Глава 1 посвящена рассмотрению влияний взрыва на окружающую среду, выбору типа заряда резки и методов локализации вредного действия взрыва. В п. В п. В п. УВЗ) как рациональный тип заряда для резки. Глава 2 посвящена моделированию процесса резки взрывом твердых сред, в частности, способных претерпевать полиморфные фазовые переходы. В п. П.2. П.2. В п. Глава 3 посвящена процессу оптимизации параметров ударно-волновых зарядов с целью снижения вредного воздействия на окружающую среду. П.3. УВЗ. В п. УВЗ. В п. УВЗ на резку железа, откуда определена расчетная область параметров УВЗ. П.3. В п. Глава 4 посвящена методы локализации действия взрыва УВЗ. В п. УВЗ. В п. УВЗ при создании легкой газовой среды вокруг заряда. В п. УВЗ. Основные выводы диссертации сформулированы в Заключении.