Парашютное устройство для гашения энергии ударной волны взрыва

КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ продольном и поперечном направлении тросами,равнопрочно соединенными между собой сеткой. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутри купола из металлической сетки размещены вертикальные и горизонтальные карманы с водой,состоящие из противопожарных рукавов нижние и верхние концы которых заглушены и равнопрочно соединены по периметру с тросами обрамления купола перемычки. Устройство по п. 1.2, отличающееся тем, что внутри купола симметрично по его площади равнопрочно закреплен противопожарный круговой рукав с клапаном-форсункой заполненный водой,который соединен с дополнительным рукавным отростком,заглушнным на конце и расположенным на почве выработки. Устройство по п.1, 2, 3 отличающееся тем, что на поверхности водяных карманов из противопожарных рукавов проделаны самозатягивающиеся отверстия диаметром 2-3 мм с шагом равным 0,2 м по длине противопожарных рукавов.(72) Плотников Валерий Михайлович Беляев Владимир Васильевич Мясников Николай Викторович Токарев Алексей Сергеевич Харьковский Виктор Сергеевич Федосин Андрей Игоревич(54) ПАРАШЮТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАШЕНИЯ ЭНЕРГИИ УДАРНОЙ ВОЛНЫ ВЗРЫВА(57) Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для гашения энергии ударной волны технологических и аварийных взрывов. Устройство для гашения ударной волны в горной выработке,включающая купол,эластичные подвески и, стропы, которые прикреплены через коуш и канатную траверсу к крепи горной выработки отличающаяся тем, что купол выполнен из металлической сетки равномерно усиленной в Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для защиты от поражающего и разрушающего действия воздушной ударной волны людей, коммуникаций и оснащения горных выработок при проведении массовых взрывов в рудниках и возникновении аварийных взрывов газа и пыли в шахтах. Известно устройство для гашения энергии ударной волны небольшой интенсивности,состоящее из эластичной преграды, перекрывающей поперечное сечение горной выработки и элементов крепления (С.К. Савенко и др. Ударные воздушные волны в подземных выработках. - М., 1973. - с.114116),которое обладает низкой несущей способностью. Наиболее близким к предложенному техническому решению является устройство для гашения энергии ударной волны в горной выработке, выполненное в виде парашютной преграды(Инновационный патент РК на изобретение 21943). Устройство для гашения энергии ударной волны взрыва в горной выработке состоит из купола,эластичных подвесок, строп, которые прикреплены через коуш и канатную траверсу к крепи горной выработки,причем,купол выполнен из металлической сетки, равномерно усиленной в продольном и поперечном направлении тросами,равнопрочно соединенными между собой и сеткой. Внутри купола из металлической сетки размещены вертикальные карманы с водой,состоящие из противопожарных рукавов, нижние концы закреплены к куполу и заглушены, а верхние открыты. Внутри купола симметрично по его площади равнопрочно закреплен противопожарный круговой рукав с форсункой, заполненный водой, который соединен с дополнительным рукавным отростком,заглушнным на конце и расположенным на почве выработки, на длину не менее трех высот выработки. Недостатком этого устройства является его не очень высокая несущая и гасящая способность,обусловленная конструктивными недостатками купола и строп преграды, которая не позволяет эффективно гасить взрыв. Конструктивные недостатки заключаются в том,что противопожарные рукава с водой из-за своего одностороннего закрепления по краям купола парашютной преграды не увеличивают ее несущую способность,кроме того возможность диспергирования воды только сверху снижает гасящую способность такой преграды, так как по основной части периметра горной выработки поступление воды для диспергирования не всегда достаточно. Задачей данного изобретения является разработка устройства парашютной преграды, в которой значительно осуществлено повышение устойчивой работы купола парашютной преграды,обладающей лучшими эксплуатационными показателями при гашении ударной волны. Техническим результатом изобретения предложенного устройства является повышение устойчивой работы купола парашютной преграды с увеличением его несущей и гасящей способности при взаимодействии с ударной волной взрыва. Это достигается тем, что купол преграды выполнен из прочного материала в виде квадрата или прямоугольника из металлической проволочной сетки с мелкими ячейками, например 0,5 х 0,5 см,которая усилена в продольном и поперечном направлениях металлическими тросами небольшого диаметра, примерно 4-6 мм, а элементы крепления выполнены в виде крепежных строп, одни концы которых закреплены по периметру купола к элементам усилении сетки, вторые концы строп собраны в пучок, равнопрочно соединены посредством коушной шайбы для крепления ее к элементам крепи горной выработки. По краям площади купола преграды из металлической сетки закреплен противопожарный рукав в виде герметичного пологого кольца с клапаномфорсункой,симметрично расположенного и закрепленного к сетке с внутренней стороны купола. Полое рукавное кольцо снабжено горизонтальным,заглушнным на конце рукавным отростком длинной не менее 2-3-х высот выработки,герметично и равнопрочно закрепленным к рукавному кольцу. Кроме того, по площади преграды с внутренней и внешней стороны смонтированы водяные карманы из отрезков противопожарных рукавов, наполненных водой,которые равномерно вертикально и горизонтально установлены по площади сетчатого купола преграды и равнопрочно закреплены к ней в местах пересечения вертикальных и горизонтальных тросов усиления, что увеличивает несущую способность купола перемычки. Анализ существующих устройств парашютных и других преград для гашения ударных волн в горных выработках показывает,что предложенное техническое решение отличается от известных аналогов тем,что из-за конструктивных особенностей гашение ударной волны происходит за счет комплексного воздействия на нее перфорированного купола преграды из металлической сетки и диспергированной воды,присутствие которой обеспечено самой ударной волной из водяных карманов, универсальным применением водяных карманов для увеличения несущей способности конструкции. Такое конструктивное решение соответствует критерию Новизна и Существенные отличия. На фиг.1 показано парашютное устройство для гашения ударной волны взрыва, которое состоит из парашютной преграды. На фиг.2 разрез А-А. На фиг.3 приведен общий вид усиления купола парашютной преграды металлическими тросами. На фиг.4 показан вид купола с монтированными противопожарными рукавами(водяными карманами) в раскрое. На фиг.5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 показаны узлы закрепления отдельных элементов парашютной преграды. Парашютная преграда состоит из купола 1,выполненного из металлической сетки, например с мелкими ячейками не более 0,5 х 0,5 см,представляющей в раскрое квадрат или прямоугольник,симметрично усиленный в продольной и поперечном направлениях тросами 2,которые закреплены между собой с одинаковым шагом. Тросы усиления 2 купола преграды,состоящей из металлической сетки аналогичным образом соединены как между собой, так и с куполом преграды при помощи вязальной проволоки 3. Периметр купола парашютной преграды в раскрое снабжен обрамляющим канатом 4, несущая способность которого превышает несущую способность каждого каната усиления 2 не менее чем в 1,5 раза. Канаты усиления 2 равнопрочно соединены к канату обрамления 4 специальными проволочными скрутками 3 или хомутами. По периметру купола фиг. 3 произведено его усиление по обрамляющим крайним ячейкам разновидностью троса 2, крепление которого в узлах осуществляется равнопрочно вязальной проволокой 3. По краям сетчатого купола парашютной преграды в раскрое фиг. 4 вмонтирован эластичный противопожарный рукав 5, изогнутый в виде окружности, вписанной по площади парашютной преграды, и закрепленной к сетке вязальной апроволокой 3. Концы изогнутого эластичного противопожарного рукава 5 равнопрочно соединены между собой при помощи металлического патрубка 6 (с клапаном распылителем) и закреплены друг к другу при помощи хомутов из вязальной проволоки 3. К изогнутому в виде окружности противопожарному рукаву 5 равнопрочно и герметично соединен отрезок противопожарного рукава 8 длиной не менее 3- 4-х высот выработки при помощи тройника 9 и хомутов из вязальной проволоки 3. Отрезок противопожарного рукава 8 на конце герметично заглушн за счет изгиба на 180 и зафиксирован накладками из резиновой конвейерной ленты 10 при помощи гвоздей или болтов 11, по аналогии с фиг.5. Противопожарный рукав 5 наполнен пламегасящей жидкостью (например, водой). Кроме того, по площади купола из сетки вмонтированы отрезки противопожарных рукавов 12, которые герметично заглушены с обоих концов и расположены параллельно тросам усиления 2 в продольном и поперечном направлении с противоположных сторон сетки купола парашютной преграды и соединены к ней при помощи вязальной проволоки 3 в местах пересечения вертикальных и горизонтальных тросов усиления 2. Причем отрезки противопожарных рукавов 12 равнопрочно соединены к канату обрамления 4 купола перемычки при помощи накладок из конвейерной ленты 10 и гвоздей (болтов) 11, равнопрочно фиксирующих изогнутые на 180 концы противоположных рукавов 12 к канату обрамления 4. Перед монтажом противопожарных рукавов 12 элементам купола перемычки в каждый отрезок рукавов вставлено металлическое кольцо 13,диаметр которых равен внутреннему диаметру противопожарных рукавов 12, а по торцам каждого металлического кольца 13 проделаны проточки 14 расположенные вплотную к отверстию 15 с резьбой в стеке кольца 13, для равнопрочного закрепления клапанов 16 в каждом отрезке противопожарных рукавов на их концах. Такое конструктивное решение с закреплением отрезков противопожарных рукавов 12 по периметру купола к канату обрамления 4, увеличивает несущую способность купола. Кроме того, на поверхности каждого противопожарного рукава 12 по всей длине и периметру делают самозатягивающиеся отверстия диаметром 3 мм, с шагом 0,2 м, которые позволяют удерживать пламегасящее вещество(воду) находящуюся внутри рукавов 12, как в герметичных сосудах, и только при действии нагрузок от ударной волны вода диспергируется через отверстия на поверхности рукавов и через клапана 16. Из-за наличия латекса с внутренней поверхности противопожарных рукавов осуществляется герметизация отверстий диаметром 2-3 мм(самозатягивающиеся отверстия на чертеже условно не показаны). Горизонтальные противопожарные рукава 12 монтируют на куполе парашютной перемычки располагают клапан 16 с противоположных сторон в каждом горизонтальном ряду, вертикальные рукава монтируют с клапанами расположенными только в верхней части купола парашютной преграды. Купол парашютной преграды 1 по периметру снабжен удерживающими стропами 17, которые равномерно распределены по периметру купола и являются продолжением тросов усиления 2 и равнопрочно соединены с ними при помощи петлей 18. Длина удерживающих строп составляет примерно, 1,25 диаметра купола в раскрое. Концы удерживающих строп симметрично и равнопрочно закреплен при помощи траверсы 20 к крепи горных выработок. Купол парашютной преграды закреплен тремя эластичными подвесками 21 со стороны строп так, чтобы он не менее чем на 50 перекрывал поперечное сечение горной выработки, где установлена преграда. Дополнительно у места монтажа преграды располагают легкоразрушаемые контейнеры с водой 22. Устройство работает следующим образом. При угрозе аварийного взрыва устройство устанавливают в горной выработке, закрепляют коуш строп к крепи, а купол на эластичных подвесках подвешивают в полураскрытом виде. После этого все элементы из противопожарных рукавов заполняют водой. При взаимодействии ударной волны с такой преградой согласно закону Паскаля давление от ударной волны действует через воду в рукаве 8 во все стороны, в том числе по круговому элементу 5 и расправляет купол преграды в рабочее раскрытое положение по сечению выработки, в течение всего времени действия ударной волны. Энергия ударной волны, проходя 3 через перфорированную преграду (сетка купола),частично гасится. Другая часть энергии расходуется на диспергирование и испарение воды из отверстий противопожарных рукавов водяных карманов и контейнеров с водой. Кроме того, из клапанов 16,которые смонтирована в верхней части купола противопожарного рукава (патрубок 6) возникает факел мелко дисперсной воды, который совместно с водой из отверстий противопожарных рукавов,расположенных на куполе перемычки, создает единый мелкодисперсный водяной заслон, гасящий энергию взрыва самой ударной волны. Опережение диспергирования воды осуществляется из-за разности распространения скорости звука по воде(1600 м/сек) и по воздуху (340 м/сек). Эти данные ориентировочно характеризуют скорость распространения ударной волны взрыва. Поэтому действие ударной волной по воде будет опережать действие волны по воздуху при прочих равных условиях е действия. Предложенное техническое решение выгодно отличается от существующих конструкций для гашения взрывов и имеет более высокий эксплуатационный показатель по гашению взрыва. Таким образом, в предложенной конструкции энергия взрыва гасится за счет прочностных свойств материала, из которого изготовлена преграда ее перфорации и отбора энергии диспергированной водой гасящей энергию взрыва. Эксперименты, проведенные на ударной трубе,полностью подтвердили эффективность работы предложенной конструкции преграды. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для гашения энергии ударной волны взрыва в горной выработке, включающее купол, выполненный из металлической сетки с ячейками не более 0,5 х 0,5 см, равномерно усиленной в продольном и поперечном направлении тросами, равнопрочно соединенными между собой сеткой и стропами, купол которого закреплен на эластичных подвесках, и стропы, которые прикреплены через коуш и канатную траверсу к крепи горной выработки, отличающееся тем, что продольные и поперечные тросы усиления по краям его периметра имеют дополнительные связи,которые придают куполу геометрическую неизменяемость при действии нагрузки. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутри и снаружи купола из металлической сетки размещены вертикальные и горизонтальные карманы с водой, состоящие из противопожарных рукавов, концы которых герметично заглушены,равнопрочно соединены с тросами обрамления купола перемычки. 3. Устройство по п.п. 1 и 2, отличающееся тем,что противопожарные рукава на одном из закрепленных концов имеют герметично вмонтированные клапана-разбрызгиватели, которые установлены на всех карманах из противопожарных рукавов, причем на вертикальных рукавах они смонтированы сверху, а на горизонтальных чередуются слева и справа. 4. Устройство по п.п. 1 и 2, отличающееся тем,что водяные карманы из противопожарных рукавов имеют на своей поверхности самозатягивающиеся отверстия диаметром 2-3 мм, проделанные по длине противопожарных рукавов равномерно, с шагом не более 0,2 метра по периметру рукава.