§ 4.4. Камера в граните

Обустройство взрывной камеры в полости, вырубленной в граните, представляется более выполнимой задачей. Такую камеру в некоторых вариантах концепции PNE [32, 56] предлагают выполнять в виде тонкостенной оболочки, закрепляемой на анкерах, вмонтированных в гранит.

Преимущества такой камеры, по сравнению с подводной, связаны с большей

жесткостью гранита: для него рс = 18 10кг/(м^ с) вместо 1,5-10кг/(м^-с)

для воды. -

Поэтому минимум в 10 раз уменьшаются длина торможения и постоянная времени торможения. Материалоемкость камеры в этом варианте может быть сравнительно малой, десяток тысяч тонн.

Вместе с тем надежность такой камеры гарантировать трудно по следующим причинам:

будучи закрепленной в горном массиве, в котором могзт быть трещины и разломы, оболочка камеры может быть срезана при сдвиге слоев земной коры;

если между оболочкой (частью оболочки) и гранитом образуется зазор в несколько миллиметров, то при каждом взрыве оболочка будет, как молотом, крошить слои гранита. На месте выкрошенного гранита зазор увеличится, скорость подлета оболочки возрастет, толщина разбиваемого слоя также возрастет и т. д.

начальное отслоение облицовки от гранита почти неизбежно из-за тепловых расширений стали при запуске камеры;

давление от теплового расширения как стенки, так и гранита может превзойти прочность горных пород, особенно в местах трещин, границ слоев и т. п.

Отметим, что часть из перечисленных явлений американскими специалистами исследовалась, в частности вопрос передачи энергии от объема камеры горным породам [57]. Авторы концепции PNE предложили также гофрированную облицовку камеры для сглаживания ударных нагрузок на грунт [32-34]. Гофрированную поверхность облицовки камеры упоминал и А.Д. Сахаров [3].

§ 4.5. Смягчение удара защитной стенки

4.5.1. Удар по гофрированной оболочке

Пусть по гофрированному корпусу котла ударяет жидкий теплоноситель, имеющий удельную массу = Рт и удельный импульс i (рис. 4.2).

Скорость теплоносителя будет = /М^т импульс будет передан корпусу

за время т^орм =-

Рис. 4.2. С

Нетрудно оцй на высоте энергоза

вания -25 см и тол жения окажется ок глубина гофрирова снизить до 100...If За счет гофр

до величин, меньц ния при этом мог (-500 атм). Напрю стью v 100 м/с, л прочность гранита

где с = 2500 м/с - Есть и другие с поверхности теп; щитной стенкой и Для гарантирс считаем рациональ ее так, чтобы она такой стенки. Возм Подробнее многое;

4.5.2. Наклони Разделим защ)

Среднее давление торможения окажется:

торм 2Z>j.QpJ.x

(4.14)

Одну из стене рую разобьем на i

лом а (tga = Li.(3pi

енной в граните, пред-3 некоторых вариантах онкостенной оболочки,

ной, связаны с большей lecTO 1,5-10кг/(м2-с)

можения и постоянная [ варианте может быть

ать трудно по следую-

I могут быть трещины ire слоев земной коры; итом образуется зазор ка будет, как молотом, )р увеличится, скорость же возрастет и т. д. £избежно из-за тепло-

и гранита может пре-н, границ слоев и т. п. эиканскими специали--ии от объема камеры ли также гофрирован-юк на грунт [32-34]. ал и А.Д. Сахаров [3].

идкий теплоноситель, : (рис. 4.2).

удет передан корпусу

Сталь

Рис. 4.2. Снижение давления торможения гофрированной оболочкой

Нетрудно оценить, что для приведенных в § 3.5 параметров взрывной волны на высоте энергозаряда (см. рис. 3.8, / = 1 атм с = 10Па) при глубине гофриро-

вания -25 см и толщине защитной стенки 1ш{\у^= 2000 кг/м ) давление торможения окажется около 200 атм. Для камеры в концепции PNE предлагается [32] глубина гофрирования 30...60 см, то есть давление торможения можно было бы снизить до 100... 150 атм при времени действия этого давления -10 мс.

За счет гофр с Z-opm - м среднее давление торможения можно снизить

до величин, меньших предела прочности материалов. Однако локальные давления при этом могут превышать предел прочности горных пород или бетона (-500 атм). Например, при плоском ударе натриевой стенки, летящей со скоростью V = 100 м/с, локальные давления могут достигать величины, превышающей прочность гранита:

лок max

pvc 2500 атм.

где с = 2500 м/с - скорость звука в натрии.

Есть и другие механизмы передачи давления, например, с помощью отколов с поверхности теплоносителя (см. п. 4.6.1), либо ударной волной газа между защитной стенкой и корпусом.

Для гарантированного снижения давления защитной стенки на корпус мы считаем рациональным применять многослойную защитную стенку и располагать ее так, чтобы она ударялась о корпус наклонно. Ниже рассматривается модель такой стенки. Возможные варианты ее реализации уже представлялись на рис. 3.2. Подробнее многослойные защитные стенки будут рассмотрены в гл. 5.

4.5.2. Наклонная защитная стенка ,

Разделим защитную стенку на две с удельными массами

pdi =рб?2 ЮООкг/м^.

Одну из стенок по-прежнему поместим вплотную на корпусе КВС, а вторую разобьем на несколько участков с высотой Н^ и установим их под углом а (tga = LropM/topm) к корпусу (рис. 4.3).

. ; Рис. 4.3. Наклонная защитная стенка.

Пунктиром показано начальное положение ЗС

Пусть наклонному участку защитной стенки передан импульс i. При столкновении стенок на участке высотой Я^орм будет существовать среднее давление, которое, как и прежде, может быть оценено следующим выражением:

(4.15)

ормР2 xopmtga-prf2

Это давление будет в каждый момент существовать на некоторых ограниченных участках Hp, входящих в каждый участок Я^орм При этом фактическое давление на таком участке будет приблизительно равным

Я

Р ~ Р торм торм

/2 я.

1+2 Яторм18а-р^2(1+2)

Нетрудно оценить скорость перемещения зоны давления по корпусу

pd2 tga

время существования локального давления на определенной высоте Z

di+d2 {di+d2)d2ptga

и время существования давления на участке Я^р^,

/тормР^2 tga

(4.16)

(4.17)

(4.18)

Так, для случа имеем:

/ / /

то есть не только ваются ниже пред

§4.6.Д1

В предыдущи: бить действие взр1 времени воздейств даем корпусу не вс разрушение защит) щитной стенки, пр вом газа и т. д.

В этом naparf стенки и распьшен]

4.6.1. Отколы

Полная диссиг с большой скорое: в том случае, если ческий слой аргон;

ростью -10 м/с, с натрия с противопс упрощенно.

Поместим сил

от центра КВС25. i резко тормозится, i спадает. Скачок д;

к скорости звука в

ния =10 атм (] Будем считать трия имеет вид

где Т 10~с - ха] Дальнейшие ц