4.2. Организация участков со взрывными камерами
При сварке заготовок с использованием зарядов 15—20 кг экономически выгоднее применять участки со взрывными камерами, располагаемые непосредственно на заводе. Для такого участка строится отдельное помещение с толщиной кирпичных или бетонных стен не менее 25 см (45, с. 148). В здании должны быть предусмотрены помещения для взрывных камер и подготовки и хранения сменного заряда ВВ, отделенных от остальных помещений такой же капитальной стеной (рис. 19). Повышенные затраты на капитальное строительство быстро окупаются, так как такие участки не зависят от погодных условий и работают круглый год. Значительно сокращаются транспортные расходы. Кроме указанных отделений, на участке следует предусмотреть отделения для сборки пакетов, склад готовой продукции и заготовок.
Оболочка взрывной камеры гасит сейсмическое действие взрыва, действие ударной волны и шумовые эффекты. Она должна выдерживать многократное действие взрыва в количестве, предусмотренном технологией, и без пластических деформаций. Поэтому расчету толщины стенки Камеры уделяется основное внимание (57, 58).
Принципиальное устройство камеры цилиндрического типа приведено на рисунке 20, расчетная схема — на рис. 21. Формулы для расчета основных составляющих камеру элементов, заимствованные из (58), приведены в (38, с. 376— 380). Рассмотрим основные физические принципы расчета толщины стенки камеры. Предлагаемый расчет несколько отличается от литературного, предполагающего переход всей тепловой энергии в энергию движения стенки камеры. В данном расчете принято, что продукты взрыва, находящиеся в центре камеры, неподвижны, вследствие чего скорость движения ПВ изменяется от нуля (на оси заряда) до скорости детонации (на наружной его поверхности) (12, с. 122). Неизбежное уменьшение импульса компенсируется тем, что отражение ПВ от стенки камеры принимается по закону отражения от абсолютно жесткой поверхности. Вследствие этого полученный результат отличается от литературных рекомендаций только числовым коэффициентом. Импульс, получаемый камерой в этом приближении:
где 1ц — импульс продуктов взрыва, набегающих на стенку камеры, Rпр — приведенный радиус заряда ВВ, определяемый:
где Н и В соответственно высота и ширина заряда.
Соотношение (62) справедливо, если радиус камеры Rк не менее чем в 5 раз больше приведенного заряда (12, с. 480). На расстояниях 10 Rпр и больше можно считать, что продукты взрыва полностью отдадут свою энергию окружающему воздуху и практически остановятся.
Под действием указанного импульса стенка камеры приобретает энергию:
где Rк и δк соответственно толщина и радиус камеры.
Полученная камерой энергия должна быть погашена упругими силами. Полагая напряженное состояние в стенке камеры двухосным, имеем:
где [σУ] — допустимое напряжение, Е — модуль упругости, μ, — коэффициент Пуассона. Приравняв два последних выражения, получим:
А. Ф. Демчук получил аналогичную зависимость (58):
где Q — теплота взрыва, пропорциональная D2 (12, с. 119). Аналогичные рассуждения для сферической камеры приводят к следующим зависимостям:
