Защитное устройство для локализации взрыва

Изобретение относится к методам защиты от внезапного выделения энергии и может применяться при создании оболочек реакторов. Предлагается уменьшить нагруженность защитной оболочки преобразованием части энергии взрыва пироэлектрическим материалом оболочки в электрическую энергию с последующим отводом по высоковольтному проводу в варистор /на значительное расстояние от оболочки/, где электрическая энергия превращается в тепло. Такое уменьшение нагруженности оболочки приводит к повышению ее надежности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к средствам защиты от внезапного выделения энергии и может применяться при создании оболочек реакторов.

Известно защитное устройство для локализации взрыва, содержащее коаксиальные внутреннюю металлическую оболочку и внешнюю оболочку из армированного пластика, размещенные в непосредственном контакте [1]. При внутреннем импульсном нагружении стальная оболочка отбирает от стеклопластиковой оболочки кинетическую энергию на свое пластическое деформирование, что уменьшает вероятность разрушения стеклопластиковой оболочки.

Однако фронт детонационной волны содержит в себе /кроме упругой энергии/ также тепловую энергию, которая передается в защитную оболочку и снижает ее прочность.

Анализ патентной документации показал, что наиболее близким к предлагаемому является защитное устройство для локализации взрыва, содержащее внешнюю цилиндрическую стеклопластиковую оболочку и коаксиально размещенную внутри нее с непосредственным контактом металлическую оболочку, а также дополнительную стеклопластиковую оболочку, размещенную внутри металлической оболочки с непосредственным контактом с ней, причем толщины оболочек находятся в определенном соотношении [2].

Это устройство имеет недостаточную надежность, так как не позволяет отвести по крайней мере часть энергии взрыва от защитной оболочки.

В основу изобретения поставлена задача уменьшить нагруженность защитной оболочки путем преобразования части тепловой и упругой энергии взрыва в электрическую энергию пироэлектрическим материалом защитной оболочки с последующим отводом этой энергии по высоковольтному проводу в варистор, где электрическая энергия преобразуется в тепло.

Технический результат, которого можно достичь при осуществлении изобретения, состоит в повышении надежности защитной оболочки за счет отвода от нее части энергии детонационной волны.

Поставленная задача решается введением в защитное устройство для локализации взрыва, которое содержит стеклопластиковую оболочку и коаксиально размещенную внутри нее с непосредственным контактом металлическую оболочку, дополнительной металлической оболочки, размещенной снаружи стеклопластиковой оболочки с непосредственным контактом с ней, причем стеклопластиковая оболочка выполнена из пироэлектрического материала, а между металлическими оболочками высоковольтным проводом подключен варистор. Стеклопластиковая оболочка может быть изготовлена из армированного поливинилиденфторида или его сополимеров.

Введенные признаки позволяют уменьшить нагруженность защитной оболочки преобразованием части энергии взрыва пироэлектрическим материалом оболочки в электрическую энергию, а потом в варисторе /на значительном расстоянии от оболочки/ - в тепло.

На чертеже представлен общий вид защитного устройства для локализации взрыва.

Защитное устройство имеет стеклопластиковую оболочку 1, изготовленную из пироэлектрического материала /например, армированного поливинилиденфторида/, и коаксиальные внутреннюю 2 и внешнюю 3 металлические оболочки, размещенные в непосредственном контакте с пластиковой оболочкой 1. Между металлическими оболочками, которые одновременно служат электродами, с помощью высоковольтного провода 4 подключен варистор 5 /например, металлооксидный из нелинейных резисторов типа PHC - 60-1/. Варистор рассчитан из условия поглощения определенной части энергии взрыва с учетом пироэлектрического коэффициента и коэффициента электромеханической связи материала оболочки 1.

Функционирование защитного устройства для локализации взрыва происходит следующим образом.

При взрыве возникает детонационная волна, во фронте которой часть энергии находится в виде упругой энергии, а другая часть - в виде тепловой энергии /температура кратковременно достигает 5000°С/. Оболочка начинает расширяться, поглощая часть энергии на свое деформирование. Одновременно, вследствие пироэлектрического и пьезоэлектрического эффектов материала оболочки 1, на металлических оболочках 2 и 3 возникают электрические заряды и, соответственно, электродвижущая сила, величина которой пропорциональна скорости роста температуры и давления. Электрическая энергия отводится от оболочки по высоковольтному проводу 4 в варистор 5.

Когда волна высокого электрического напряжения достигает варистора 5, его электрическое сопротивление резко уменьшается, при этом через варистор течет большой импульсный ток. Варистор нагревается, а тепловая энергия от него поступает в окружающую среду.

Таким образом, в предложенном защитном устройстве определенная часть энергии взрыва преобразуется сначала пироэлектрическим материалом оболочки в электрическую энергию, а потом в варисторе /на безопасном расстоянии от защитной оболочки/ - в тепло.

Отвод определенной части разрушающей энергии из защитной оболочки в варистор приводит к уменьшению нагруженности оболочки, а значит, к повышению ее надежности.

Источники информации

1. SU 1077430, кл. F 42 D 5/00, 1982.

2. SU 1595165, кл. F 42 D 5/00, 1994.

1. Защитное устройство для локализации взрыва, содержащее цилиндрическую стеклопластиковую оболочку и коаксиально размещенную внутри нее с непосредственным контактом металлическую оболочку, которое отличается тем, что введена дополнительная металлическая оболочка, размещенная снаружи стеклопластиковой оболочки с непосредственным контактом с ней, причем стеклопластиковая оболочка выполнена из пироэлектрического материала, а между металлическими оболочками высоковольтным проводом подключен варистор.

2. Защитное устройство по п.1, которое отличается тем, что стеклопластиковая оболочка выполнена из армированного поливинилиденфторида или его сополимеров.