Расчёт усилий в соединительных элементах укрытий при поскважинном взрывании блоков системой ИСКРА

В настоящее время все чаще при производстве массовых взрывов применяют взрывание зарядов с замедлением каждой скважины отдельно (по системе ИСКРА). Рассмотрим типовое укрытие, состоящее из трех рядов шин, уложенных над каждой скважиной соосно. Шины связаны между собой вдоль ряда, а также каждая шина в ряду связана с шинами соседних рядов. Таким образом, каждая шина из центральных рядов связана с четырьмя соседними, каждая шина из крайних рядов с тремя, угловые шины — с двумя. Схема укрытия показана на рис. 3.53.

Рис. 3.53. Схема соединения шин в укрытие, состоящего из трех рядов шин, расположенных над скважинами.

Взрывание каждой скважины отдельно производится системой инициирования ИСКРА с замедлением вдоль ряда на 0,25 с (25 мс) и скважин соседнего ряда на 0,42 с (42 мс). Взрывание начинается с угловой скважины (рис. 3.54). Каждая скважина обозначена прямоугольником. В верхней строчке очерёдность взрывания скважины (с 1 по 30), в нижней — замедление по отношению к первой взрываемой скважине в мс.

Рис. 3.54. Схема взрывания скважин системой инициирования ИСКРА.

При взрыве скважины 1 происходит натяжение двух связей, соединяющих шину 1 с шинами 2 и 3 (рис. 3.55). Силы натяжения при этом можно считать одинаковыми.

При взрыве скважины 2 шина 2 будет догонять шину /, т. к. движение шин замедленное под действием силы тяжести, поэтому силы натяжения будут возникать только в связях с шинами^и5и схема для определения сил натяжения такая же, как и для шины 1.

Рис. 3.55. Схемы для определения сил натяжения в связях укрытия. Слева вид сверху, справа — сбоку.

Таким образом, рассматривая движение каждой шины при взрыве очередной скважины, получаем одну и ту же схему (см. рис. 3.54), в которой силы натяжения возникают только в двух связях с ещё лежащими на поверхности блока шинами. В связях с шинами уже находящимися в воздухе силы натяжения не возникают, ибо подброшенная шина догоняет предыдущие и натяжение этих связей практически можно не учитывать.

Составив уравнение движения шины /, удерживаемой двумя связями в проекциях на ось Z, после преобразования получаем уравнение, аналогичное уравнению (3.45).

Отсюда сила натяжения.

Решение данного уравнения аналогично решению уравнения (3.50) и с учётом аппроксимирующих функций имеет вид.

Эта функция для определения силы натяжения применима только на малом промежутке времени подброса шины 1. Постоянные коэффициенты Р, находятся с помощью начальных и промежуточных значений высоты подброса шины, которые определяют по кадрам видеосъёмки взрыва.

Для укрытий, имеющих кроме основных шин расположенных над скважинами, дополнительные шины в качестве анкеров (см. рис. 3.41.) при взрыве скважин крайнего ряда с дополнительными шинами силы натяжения возникают в трёх связях. Например, у шины 1 происходит натяжение двух связей, соединяющих шину 1 с шинами 2, 5 и с дополнительной шиной по схеме, показанной на рис. 3.51. Силы натяжения при этом можно считать одинаковыми.

Рис. 3.56. Схемы для определения сил натяжения в связях укрытия.

Слева вид сверху, справа — сбоку Уравнение движения шины 7, удерживаемой тремя связями в проекциях на вертикальную ось Z имеет вид.

Отсюда сила натяжения.

Решение данного уравнения аналогично решению уравнения (3.53) и с учётом аппроксимирующих функций имеет вид.

Эта функция для определения силы натяжения применима только на малом промежутке времени подброса шины 1. Постоянные коэффициенты Р, находятся с помощью начальных и промежуточных значений высоты подброса шины, которые можно определить по кадрам видеосъёмки взрыва.

Силы натяжения по формулам (3.54) и (3.57) определяются для жёстких систем, когда связи натянуты, но согласно экспериментальным исследованиям, вначале система работает как упругая, и только когда выбраны зазоры и провисания связей система может стать жёсткой. Однако в связи с тем, что соединительные элементы (цепи, канаты, проволока) охватывают шины с зазором и имеют провисания, поэтому перепад высот при подлёте соседних автошин не позволяет выбрать зазоры, и связи между соседними шинами не работают на полную нагрузку, и укрытие не становится жёстким, а работает как упругая система. Если какая-нибудь из шин укрытия, вследствие случайных причин, например несоосного расположения, отклонится от вертикального перемещения, то всё укрытие, работая, как единая упругая система большой массы, удержит её за счёт перераспределения усилий и выбора провисаний через остальные связи. И даже в начале подброса, когда ускорения шин ещё велики, большие силы натяжения не развиваются, поскольку выбираются зазоры и провисания связей, деформируются шины, и сила натяжения в связях нарастает плавно до незначительных величин. После того как упругая система становится достаточно жёсткой и связи нагружаются полностью, силы натяжения при малых ускорениях уже незначительны и воспринимаются связями без разрывов.

Таким образом, применение в трансформируемых газопроницаемых эластичных укрытиях связей, позволяющих укрытию вначале подброса работать как упругой гибкой системе, даёт возможность избежать разрушающего воздействия ударного импульса от взрыва на соединительные элементы укрытия. Укрытие в этом случае работает как единая упругая система, не позволяющая усилиям в связях достигать больших величин.