Материал: Миндели, Э. О. Разрушение горных пород учебное пособие

Подставляя значение и0 из выражения (XIX .6) в (XIX.4) и (XIX.5), получим скорость движения кумулятивной струи и песта:

На основании закона сохранения количества движения можно определить распределение массы облицовки между струей и пестом. Пусть тс — масса, идущая в струю, а тп — масса песта, тогда

тобп = тс + тп

Горизонтальная компонента количества движения до и после разделения песта и струи должна быть одинакова, следовательно, в подвижной системе координат, связанных с точкой А , будем иметь

Опыт показывает, что коническая форма кумулятивной выемки удачна в том смысле, что при взрыве образуется струя с необходи­ мым градиентом скорости, который обеспечивает как равномерное поступление массы вещества в струю, так и линейное распределение скорости в ней.

При ударе струп о преграду, материал преграды растекается от точки удара в радиальных направленпях с большой скоростью. Диаметр образующегося отверстия непосредственно не связан с диа­ метром струи, хотя между ее энергией и объемом образующегося отверстия в преграде имеется определенная зависимость.

Скорость п глубина пронпканпя струи в преграду практически не зависят от прочности матерпала преграды в связи с тем, что давление в струе в десятки раз превосходит предел прочности боль­ шинства материалов.

Взаимодействие струи и преграды можно рассматривать как взаимодействие двух несжимаемых жидкостей.

При ударе о преграду кумулятивной струи (см. рис. 146), имеющей плотность рс, длину I и скорость ис, точка контакта струи с преградой будет перемещаться в глубь преграды, а материал пре­ грады будет течь в обратном направлении. Процесс будет длиться до тех пор, пока струя не прекратится. Относительно точки А ма­ териал преграды движется влево со скоростью ии, а струя — направо со скоростью ис — им. Полагая, что давление по обе стороны поверх­ ности контакта струи и преграды одинаковы, из уравнения Бернулли

(XIX.1) получим

Рс (“с иы)- = рм1^м* (XIX.8)

306

Глубина отверстия в преграде

L0 — uat,

где t — время действия струи,

Г л а в а XX

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕЙСТВИЯ ВЗРЫВА

§ 77. Исследование ближней зоны действия взрыва в горных породах

Изучение ближней зоны взрывного действия представляет боль­ шой интерес, так как позволяет установить количество энергии, пере­ даваемой зарядом ВВ в среду, определить потери энергии в ближней зоне, подобрать наилучшее ВВ для эффективного разрушения данной породы. В настоящее время для исследования ближней зоны действия взрыва в горных породах применяют в основном два ме­ тода: импульсное рентгеновское просвечивание и электромагнитный метод.

Метод импульсного рентгеновского просвечивания. Рентгеновское

плотностью, по-разиому поглощают рентгеновские лучи, благодаря чему на регистрирующем экране появляется теневое изображение исследуемого объекта и его внутренняя структура.

Для регистрации быстропротекающих процессов применяют им­ пульсную съемку, при которой длительность действия рентгенов­ ских лучей составляет 0,1—0,5 мс, что позволяет изучать процессы при скоростях, достигающих 3000—5000 м/с,

С помощью рентгеноимпульсной съемки можно определять вели­ чину и скорости смещения границы раздела ВВ — среда при различ­ ных способах взрывания в ближней зоне взрыва, производить изме­ рения средней плотности вещества в ближней зоне взрыва, изучать характер развития трещин в образцах горных пород под действием взрывных и ударных нагрузок.

Для получения рентгеновских снимков за десятые доли микро­ секунды применяют специальные рентгеновские трубки с холодным

2500 кВ и более электроны, вырываясь из катода, разгоняются в электрическом поле до больших скоростей. Попадая на анод, электроны тормозятся и при этом излучают непрерывное рентгенов­ ское излучение большой мощности. Высокое напряжение в трубке получается при помощи нескольких блоков генераторов импульс­ ного напряжения, которые представляют собой батарею конденса­ торов, соединенных параллельно, заряжаемую до начального на­ пряжения 70—100 кВ. В момент подачи пускового сигнала проис­ ходит пробой разрядных промежутков на генераторе, благодаря чему конденсаторы в батарее соединяются последовательно, что при-

Рис. 147. Блок-схема рентгеновской импульсной установки ИГД им. А. А. Ско-

чннского:

1 — вакуумная взрывная камера; 2 — образец горной породы; з — кассеты с рентгеновской

пленкой; 4 — рентгеновские трубки; 5 — генераторы импульсного высокого напряжения; б — линии задержки срабатывания рентгеновских трубок; 7 — блок синхронизации; S — взрывная магистраль; 9 — высоковольтный выпрямитель; 1 0 — датчик для запуска установки;

1 1 — вольтметр; 1 2 — питание сети

водит к увеличению напряжения до 1000—2000 кВ. В некоторых случаях для получения высокого напряжения (например, на уста­ новках типа ИРА-1) используют разряд конденсатора через первич­ ную обмотку импульсного трансформатора.

Несколько снимков подряд получают, применяя несколько трубок, обычно три — шесть, направленных на исследуемый объект. Для создания задержки между срабатыванием каждой из трубок исполь­ зуют емкостно-индуктивную линию задержки на основе высоко­ вольтных конденсаторов емкостью 0,022 мкФ.

Синхронизация работы установки и исследуемого явления осу­ ществляется при помощи блока синхронизации, запускающего установку в нужный момент от датчика, помещенного в требуемой точке заряда ВВ. Взрывание осуществляется во взрывной камере, в которой предусмотрена защита рентгеновской регистрирующей пленки от осколков модели и продуктов детонации. Блок-схема

308

требуют специальных дополнительных устройств (датчиков), пре­ образующих механические параметры взрывного процесса в электри­ ческие величины, которые регистрируются на осциллографе.

Скоростная съемка действия взрыва. позволяет измерять вели­ чины смещений среды при взрыве, регистрировать интенсивность

меры первого вида позволяют осуществить прерывистую покадро­ вую регистрацию процесса. Камеры второго вида предназначены для непрерывной скоростной фоторегпстрацнп исследуемого процесса. С их помощью можно получить как развернутое изображение без деления на кадры, так и изображение в виде серии последовательных кадров.

Камеры первой группы имеют частоту съемки 12—15 тыс. кадров

плп стеклянной прпзмы в ту же сторону п с той же скоростью, что и пленка (оптпческая компенсация). К камерам этой группы отно­ сится скоростная киносъемочная камера СКС-1. Ко второй группе относятся многообъектпвные камеры, в которых изображение на пленке образуется с помощью ряда одинаковых оптических систем, работающих поочередно. Съемка производится на движущуюся

торах) СФР происходит непрерывное относительное перемещение изображения и фотослоя, в результате чего изображение получается развернутым (режим фоторегпстратора). Скорость развертки в этих камерах достигает 4000 м/с. Обычно эти камеры позволяют получать также изображение в виде последовательных кадров (режим лупы времени). К камерам этого типа относятся аппараты СФР, ЖФР, которые отличаются только режимом синхронизации момента взрыва и начала съемки. В камерах СФР устанавливается опре­ деленное расчетное опережение начала съемки. Более удобными с точки зрения синхронизации являются камеры типа ЖФР, имеющие ждущую развертку, запускаемую от самого исследуемого процесса.

Большой интерес представляют аппараты, в которых смещение кадрового изображения осуществляется электронно-оптическим пре­ образователем. Эти аппараты наиболее перспективны в отношении достижения чрезвычайно больших частот киносъемки. Принцип работы электронно-оптического преобразователя (ЭОП) заключается в следующем. С помощью объектива на фотокатод ЭОП проектиру­ ется изображение исследуемого объекта. Под действием света фото-

310

катод излучает электроны, которые ускоряются приложенным к ка­ мере ЭОП высоковольтным напряжением и фокусируется на люмине­ сцентный экран. На экране возникает оптическое изображение, име­ ющее большую яркость, чем яркость изображения на фотокатоде. При­ менение последовательно нескольких таких камер в ЭОП позволяет получить на его выходе изображение с необходимой яркостью. Выпускаемые отечественной промышленностью лупы времени ЛВ-01 и ЛВ-02 с ЭОП позволяют проводить работу как в режиме кадровой съемки, так и в режиме фоторегистрации. Регистрация изображения с экрана ЭОП производится фотокамерой «Ленинград».

Основные характеристики камер, применяемых для исследования взрывных процессов, приведены в табл. 65.

Светолучевые магнитоэлектрические осциллографы. Эти приборы применяют для регистрации электрических сигналов, поступающих от различных датчиков.

Принцип работы светолучевого осциллографа заключается в сле­ дующем. Луч от источника света попадает на магнитоэлектрический гальванометр. Свет, отражаясь от зеркальца гальванометра, попа­ дает в фотокассету и на экран визуального наблюдения. Если ток

311