взрывное устройство высокой производительности

Формула изобретения

Взрывное устройство, содержащее корпус, взрыватель, заряд, преобразователь, лазер, световоды, источник электропитания и пульт управления, отличающееся тем, что, с целью увеличения производительности устройства - отношения мощности взрыва к объему взрывного устройства, взрыватель выполнен в виде пяти твердотельных конусов, наполненных газом гелий-3, имеющих отверстие в вершине каждого конуса, при этом четыре конуса расположены с попарно взаимно перпендикулярными осями и перпендикулярно оси корпуса, а пятый - вдоль оси корпуса, примыкая к вершине заряда, заряд выполнен в виде шарового сектора, заключенного в полимерную оболочку и наполненного газом гелий-3 под давлением, преобразователь выполнен в виде шарового слоя из волокнистого композита и примыкает к шаровой поверхности заряда, при этом волокна ориентированы под различными углами, а лазер выполнен в виде решетки инжекционных полупроводниковых лазеров с накачкой импульсным током.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к таким областям техники, как горное дело и строительство, более конкретно - к взрывным устройствам для дробления и выброса любого земного грунта.

Взрывные устройства находят широкое применение в различных отраслях народного хозяйства, в том числе: в горнодобывающей промышленности (особенно при создании карьеров для открытой добычи полезных ископаемых), в гидротехническом, дорожном и ирригационном строительстве, в строительстве нефте- и газопроводов и др.

В настоящее время применяются взрывные устройства в виде сетей нескольких десятков (сотен) зарядов взрывчатых веществ, в основном на основе тринитротолуола. Однако эти взрывные устройства имеют малую производительность (отношение мощности взрыва к объему взрывного устройства). Кроме того, при применении указанных устройств возникают трудности в согласовании направлений воздействия взрывных волн и последовательности подрыва отдельных зарядов.

Основной целью данного изобретения является значительное повышение производительности взрывного устройства. Достижение этой цели возможно при использовании одиночного ядерного заряда. Опыты по разрушению и выбросу большого объема грунта в скальных породах проводились в США и СССР (Новиков С. А. Полезные взрывы. Труды ученых ядерных центров России. Саров, 2000). В США в 1957-58 г. была сформулирована обширная программа проведения ядерных взрывов в научных и промышленных целях. При этом в 60-е годы были осуществлены в мирных целях такие проекты ядерных взрывов, как Глаушер, Гэсбаги, Рулисон. Однако описание устройства ядерных зарядов не было опубликовано в открытой печати. Лишь было сообщено, что при этих взрывах имело место радиоактивное заражение грунта. В СССР первый опытный ядерный взрыв для промышленных целей был произведен в 1965 г. около Семипалатинска. На основе этого взрыва и последующих было объявлено, что ядерные взрывы для промышленных целей малоперспективны, и опыты были прекращены.

К взрывному устройству высокой производительности (ВУ) предъявляются следующие основные требования:

- большая мощность взрыва,

- малые габариты или малый объем,

- экологически безопасные взрывные составы.

Приведем конкретные характеристики указанных требований для наиболее неблагоприятных условий создания открытого карьера: дробление и выброс грунта должны производиться с глубины порядка h=100-150 м, из воронки с углом раствора откосов порядка =120-140^o. Порода грунта - скального типа. При этом объем вынимаемого грунта равен



где R - радиус воронки карьера,



Удельный расход взрывчатого вещества для дробления и выброса различных видов пород грунта и размеров кусков дробления колеблется в пределах q= 0,21,5 кг/м. Справочник взрывника. Москва, Недра, 1988 (здесь и ниже масса взрывчатого вещества измеряется в тринитротолуоловом эквиваленте). Отсюда требуемая мощность равна

Q = vq = 26,7 10⁶ 1,5 = 40 10⁶ кг = 40 кт. (2)

Таким образом, мощность взрыва применительно к созданию карьера должна быть не менее 40 кт.

Взрывное устройство целесообразно опускать в типовых бурильных трубах нефтяных скважин диаметром 15 см. Отсюда, для того, чтобы взрывное устройство могло перемещаться в указанной трубе, его диаметр должен быть меньше 15 см, например 10 см. Если высоту устройства также считать равной 10 см, то его объем равен

v₀ = r²h₀ = 5²10 = 785 см³.

В этом случае производительность ВУ должна быть не менее



Для того чтобы ВУ было экологически безопасным, оно не должно содержать радиоактивных исходных веществ и продуктов реакции, не создавать в результате взрыва наведенной радиоактивности на окружающих предметах. Ниже показано, как это требование выполняется.

Прототипом предлагаемого взрывного устройства является толкатель устройства запуска объектов в космос, описание которого приведено в описании изобретения к патенту РФ 2035025 "Способ безракетного запуска объектов в космос и устройство для его осуществления" (приоритет 07.05.1988 г., автор - Ванин В. Н. ). Указанный прототип содержит корпус, взрыватель, преобразователь (переходной слой), лазер, световоды, устройство управления. Принцип действия прототипа и предлагаемого устройства одинаков: импульс лазерного излучения, падающий на ядерное вещество взрывателя, инициирует термоядерную реакцию, которая в виде тепловой волны распространяется вдоль заряда взрывателя; в результате реакции вылетают высокоэнергетические частицы, которые направляются на преобразователь и образуют в нем множество трещин; акустическая эмиссия трещин создает ударные волны, воздействующие на окружающую среду. Однако указанный прототип имеет ряд недостатков, которые не позволяют прототипу удовлетворить приведенным выше требованиям к ВУ и реализовать его непосредственно в ВУ. Эти недостатки прототипа связаны с его габаритами, формой и составом заряда, конструкцией преобразователя.

Для уменьшения габаритов и, следовательно, объема (а также массы) ВУ применена новая конструкция взрывателя и миниатюрный лазер. Если в прототипе взрыватель представляет собой сферическую оболочечную мишень, то в ВУ он состоит из двух пар твердотельных конусов, заполненных ядерным веществом и имеющих отверстие на вершине, с попарно взаимно перпендикулярными осями. При воздействии импульса лазерного излучения на ядерное вещество конуса вблизи его вершины образуется сгусток низкотемпературной плазмы (температура порядка 10^{3 o}С), который через отверстие в вершине вылетает в пространство между вершинами четырех конусов. Так как сгустки двух конусов на одной оси вылетают навстречу друг другу, то происходит их схлопывание. Схлопывание двух пар сгустков ведет к такому сжатию вещества, при котором образуется сгусток высокотемпературной плазмы (температура порядка 10^{9 o}С). Этот сгусток инициирует тепловую волну в заряде. Таким образом в ВУ осуществляется двухэтапное сжатие: сжатие ядерного вещества в каждом конусе в режиме термоядерной вспышки - "лазерной искры" и сжатие (схлопывание) четырех сгустков плазмы в режиме "зажигания". При этом для получения "лазерной искры" в конусе затрачивается сравнительно малая энергия, а выделившаяся в результате термоядерной реакции энергия в сгустке используется для последующего схлопывания и получения режима "зажигания". Указанный принцип использования полученной на первом этапе внутриядерной энергии для последующего зажигания принципиально отличается от распространенного и детально изученного принципа непосредственного воздействия лазерного излучения на сферическую мишень для получения ее зажигания. Этот принцип непосредственного воздействия требует от лазера энергию в 10³-10⁵ Дж, которую получить весьма трудно. Указанная конструкция взрывателя и его способ действия имеют аналог в виде конструкции и способа действия конической мишени устройства, приведенного в описании изобретения к патенту РФ 2113524 "Устройство для искусственного получения золота и платины" (приоритет 03.06.1997 г. , автор - Ванин В.Н.). В этом описании подтверждена работоспособность рассматриваемого взрывателя выполнением критерия Лоусона (столбцы 7, 8 описания).

Малогабаритность лазера достигается уменьшением требуемой суммарной выходной мощности, применением полупроводниковых инжекционных лазеров и использованием в них сверхпорогового режима генерации. Уменьшение требуемой выходной мощности лазера основано на применении двухэтапного сжатия, при котором на первом этапе осуществляется лишь режим "лазерной искры". Экспериментально определено, что для осуществления режима "лазерной искры" требуется энергия в импульсе 30-40 Дж (Взаимодействие лазерного излучения с термоядерными мишенями. Труды ФИАН. Том 133, М., Наука, 1988, стр. 4). При этом для длительности лазерного импульса =1 мс мощность в импульсе должна быть 40/10^-3=40 кВт.

В настоящее время отечественной промышленностью выпускаются полупроводниковые инжекционные лазеры серии ИЛПН с мощностью в импульсе до 1000 Вт (с охлаждением) и с длиной волны 0,7-0,9 мкм. Отсюда, каждый лазерный канал должен бы состоять из 40 лазеров. Однако если учесть, что ВУ является устройством одноразового действия, то в лазерах может быть применен режим сверхпороговой генерации, при котором путем увеличения тока накачки мощность в импульсе увеличивается примерно в 5 раз (при этом лазер погибает). Тогда число лазеров для одного конуса может быть уменьшено до восьми.

Кроме указанных четырех конусов, для зажигания в ВУ используется еще пятый конус: для направления вылетевших протонов на преобразователь, увеличения их скорости и, следовательно, их кинетической энергии. Пятый конус расположен вдоль оси заряда и примыкает к его вершине. Таким образом, в ВУ применяются 40 полупроводниковых лазеров. Указанные лазеры составляют решетку (линейку), в которой накачка лазеров производится импульсом тока (разрядом через лазеры) параллельно для всех лазеров. Размеры лазера с двойной гетероструктурой: длина - 130 мкм, ширина - 100200 мкм, толщина - 150 мкм. Расходимость лазерного луча - 1-2^o (Илларионов В,Е., Ларюшин А.И. Оптикоэлектронные устройства для медицины. Казань, 2000, стр.57, 58). К излучающему выходу лазера прикрепляется плоской стороной половинка стеклянной "бусинки" диаметром 1 мм для согласования выхода лазера со световодом. Отсюда, размеры решетки лазеров 0,13x0,28x15=(0,13x1,6x5) мм.

В прототипе используется форма заряда в виде цилиндра и состав ядерного вещества из смеси дейтерия с тритием. В ВУ используется форма заряда в виде шарового сектора с отростком квадратного сечения (такое сечение обусловлено взаимно перпендикулярным схлопыванием сгустков).В ВУ в качестве ядерного вещества выбран изотоп гелия - гелий-3, так как реакция синтеза ядер гелия-3 имеет однозначный характер и является экологически безопасной по исходным продуктам:

³₂He+³₂He _ ⁴₂He+2¹₁p+12,86 МэВ. (4)

В этой реакции образующиеся протоны обладают кинетической анергией в 12,86 МэВ. Они направляются на преобразователь под действием сгустка плазмы пятого конуса, а такте вследствие наличия спин-поляризации ядерного вещества заряда (при этом протоны вылетают в одну сторону), действия электрического поля между корпусом и преобразователем и поляризации в этом поле диэлектрического раструба. Кроме того, под действием указанного сгустка плазмы и электрического поля увеличивается скорость протонов примерно в 10³ раз, а их кинетическая энергия 12,86 МэВ - в 10⁶ раз. При падении протонов на преобразователь эта энергия преобразуется в энергию упругих волн, а сами протоны теряют скорость и нейтрализуются отрицательным зарядом преобразователя. Таким образом, ВУ является экологически безопасным в части продуктов реакции и для окружающей среды.

Гелий-3 почти не распространен в земной природе. Он может быть получен путем облучения лития протонами

(⁶₃Li+¹₁p _ ⁴₂He+³₂He),

а затем - разделением изотопов лазерными методами. Кроме того, гелий-3 входит в состав смеси газов некоторых природных газоконденсатных месторождений. Следует отметить, что гелий-3 содержится в лунной пыли. Организация его добычи на Луне и доставка на Землю в достаточном количестве - задача вполне выполнимая средствами отечественной космической техники.

В прототипе используется переходной слой в виде круглой пластинки из волокнистого композита, причем в описании не уточняется вид композита и порядок укладки волокон. В ВУ преобразователь выполняется из сложного волокнистого композита (полимерная матрица, стеклянные волокна в три ряда) в виде шарового слоя с ориентацией волокон под углами ^o, 45^o и 90^o в каждом ряду. Преобразователь крепится к корпусу устройства. Каждый удар протона вызывает в матрице или в волокнах появление новых трещин, или увеличение их длины, или на последней стадии - появление разрывов. Трещины и разрывы являются источниками упругих волн в окружающем воздухе. Таким образом, при падении протонов имеет место явление акустической эмиссии. Следует отметить, что, если в машиностроительных конструкциях из композитов стремятся увеличить прочность и трещиностойкость, то для целей взрывного устройства целесообразно увеличить хрупкость и трещиноспособность. Трещины и разрывы обусловлены в основном микродефектами материала. На количество микродефектов влияет технология приготовления материала матрицы и волокон, а также степень адгезии (степень сцепления волокна с матрицею). Количество трещин и разрывов в десятки тысяч раз возрастает при ориентации волокон под различными углами и при ослабленной адгезии.

Процесс преобразования кинетической энергии частиц в энергию упругих волн акустической эмиссии (AЭ) подтвержден экспериментально и проанализирован во многих публикациях. Например, в статье Гладкова С.О., Никольского В.Т. "К вопросу множественного образования микро трещин при механической нагрузке на полимеры. " (Письма в ЖТФ, 1997 г., том 23, 24). В статье Березина А.В., Козинкиной А.И. "Особенности диагностики повреждений и оценка прочности композитов" (Механика композиционных материалов и конструкций, 1999 г., том 5, 1, стр.102) сказано, что "каждому акту повреждения материала (появлению, росту, слиянию микротрещин и др.) соответствует упругий импульс, называемый актом акустической эмиссии". В кандидатской диссертации Станчица С.А. "Изучение упругих волн растущими трещинами" (Физико-технический институт им. акад. А. Ф. Иоффе, Ленинград, 1990) приведено, что один акт АЭ (трещина длиной до 6 мм) сопровождается энергией (830)10^-5 Дж. Для дальнейших расчетов примем энергию акта АЭ при падении протона 10^-6 Дж.

Для обоснования возможности осуществления малогабаритного ВУ рассчитаем размеры заряда из гелия-3 для эквивалента Q=40 кт. Так как 20 кт тротила эквивалентна энергия 2510⁶ кВтч (Кухлинг X., Справочник по физике, М., Мир, 1992, стр.443) или 1 т эквивалентна 2510⁶10³3600/20=4,510¹² Дж, то 40 кт соответствует: 4010³4,510¹²=18010¹⁵ Дж. Указанная энергия должна быть получена в результате акустической эмиссии преобразователя. При этом на преобразователь должно упасть 18010¹⁵/10^-6=1,810²³ протонов, которые должны быть получены в результате реакции 0,910²³ атомов гелия-3 [см. (4)]. Так как один моль идеального газа содержит 6,0210²³ атомов (число Авогадро) и занимает объем в 22,4 л при нормальных условиях, то объем заряда равен



Полученный объем заряда неприемлем. Для уменьшения этого объема следует увеличить давление газа. Согласно уравнению Клайперона



при T= const увеличение давления в n раз вызовет уменьшение объема в n раз. Опыты по сжимаемости гелия проводились при давлении до 1000 бар (Церберг И.В. и др. Экспериментальное исследование сжимаемости гелия в интервале температур от 77 К до 273 К и давлении до 1000 бар. Труды Московского энергетического института, 1975 г, вып. 234). Если давление увеличить с одного бара (нормальные условия) до 200 бар, то объем уменьшится до 3350/200= 16,8 см³.

Объем шарового сектора равен



где R - радиус шара,

- - угол раствора сектора.

Отсюда R равен



Радиус конуса заряда равен:



Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, который представляет собой структурную схему ВУ. На фиг.1 корпус, взрыватель, заряд, преобразователь и фокусирующие линзы показаны в разрезе, в масштабе 1:1.

Взрывное устройство высокой производительности состоит из следующих частей:

1. Корпус.

2. Взрыватель.

3. Заряд.

4. Преобразователь.

5. Лазер.

6. Световоды.

7. Источник электропитания.

8. Пульт управления.

Корпус (1) состоит из металлической полушаровой части (1.1) и из диэлектрической (из корунда) конической части (раструба) (1.2). К раструбу крепятся пять конусов взрывателя и преобразователь. Корпус имеет пять патрубков для размещения фокусирующих линз; четыре патрубка расположены попарно на взаимно перпендикулярных осях, а пятый - вдоль оси корпуса, около вершины сектора заряда. Каждая фокусирующая линза представляет собой двухкомпонентную оптическую систему и служит для концентрации лазерного излучения на поверхность ядерного вещества конуса. Диаметр пятна ядерного луча - 0,5 мм. Диаметр корпуса - 6,5 см, высота корпуса - 5,8 см. Угол раствора конического раструба - 140^o (равен углу раствора откосов карьера).

Взрыватель (2) состоит из пяти твердотельных конусов из тугоплавкого металла с небольшим отверстием в вершине каждого конуса. Оси двух пар конусов взаимно перпендикулярны и перпендикулярны к оси корпуса. Четыре конуса служат для схлопывания низкотемпературных сгустков и создания высокотемпературного сгустка плазмы. Пятый конус, расположенный вдоль оси корпуса с примыканием к вершине сектора заряда, служит для направления вылетевших протонов на преобразователь. Лазерный импульс на этот конус подается с небольшой задержкой относительно других конусов. Система указанных конусов является по существу импульсном плазмотроном. Каждый конус заполняется ядерным веществом - газом гелием-3, который заключается в полимерную оболочку толщиной 1 мм. Эта оболочка в основании конуса имеет сферическую поверхность и покрывается следами тяжелых металлов. При падении лазерного луча сферическая оболонка прогибается и совместно с тяжелыми металлами увеличивает давление на ядерное вещество, что позволяет уменьшить требуемую мощность лазера, для получения "лазерной искры". Диаметр основания конуса - 6 мм, высота конуса - 7 мм, диаметр отверстия в вершине конуса - 2 мм. Расстояние между отверстиями противоположных конусов - 4 мм.

Заряд (3) является источником протонов и состоит из газа гелия-3 в полимерной оболочке толщиной 1,5 мм, в части отростка - 1 мм. По форме заряд представляет собой шаровой сектор с квадратным отростком в вершине. Сектор размещается в диэлектрическом раструбе корпуса, а отросток - в пространстве между вершинами конусов. Диаметр основания конуса заряда - 6,5 см, угол раствора конуса - 140^o. Сечение отростка имеет размеры 4x4 мм.

Преобразователь (4) является источником упругих волн акустической эмиссии и представляет собой шаровой слой из волокнистого композита. Матрица композита изготовляется из полимерного материала, волокна - из стекла в виде трех слоев с ориентацией волокон 0^o, 45^o, 90^o. Внутренний радиус шарового слоя равен радиусу шарового сектора заряда - 3,25 мм, толщина парового слоя - 10 мм.

Лазер (5) является источником энергии для инициирования режима "лазерной искры" в конусах взрывателя, создания и вылета сгустка низкотемпературной плазмы. Лазер представляет собой решетку из 48 полупроводниковых инжекционных лазеров с накачкой импульсом тока. Лазеры решетки по цепи накачки соединены параллельно, вследствие чего обеспечивается синхронность падения лазерных лучей на четыре конуса. В лазерах используется режим сверхпороговой генерации, благодаря чему выходная мощность увеличивается. В этом режиме лазер погибает (одноразовое действие). Излучение каждого лазера сжимается для ввода в апертуру световода с помощью половинки стеклянной "бусинки" диаметром 1 мм. Затем для создания лазерного канала излучение суммируется с помощью парных объединителей (мультиплексора), включенных в цепи световодов. Суммарная мощность в импульсе полупроводниковой решетки 401000=40 кВт. Длительность лазерного импульса - 1 мс.

Световоды (6) служат для передачи лазерного излучения от последнего объединителя к фокусирующей линзе и изготовляются из специального стекла. Количество световодов - пять (6.1, 6.2, 6.3, 6,4, 6.5). Один из световодов (6.5) имеет большую длину для создания задержки лазерного импульса, пятого конуса. Диаметр световодов - 2 мм.

Источник электропитания (7) обеспечивает постоянным током лазер и напряжением для создания электрического поля между корпусом и преобразователем, причем плюс источника подключается к корпусу, а минус - к преобразователю (см. фиг.1). Это поле поляризует диэлектрический раструб и совместно с полем поляризации сжимает поток протонов и направляет его на преобразователь. Так как КПД полупроводниковых лазеров очень высокий (до 50%), то для питания решетки лазеров требуется импульсная мощность источника порядка 100 кВт. Эта мощность может быть получена от малогабаритных электрохимических батареек.

Пульт управления (8) представляет собой переключатель, осуществляющий подачу питания лазера и напряжения на корпус-преобразователь. Пульт имеет фиксированную защиту.

Рассмотрим работу предлагаемого взрывного устройства в динамике. При включении питания с пульта управления срабатывает блок накачки лазера и устанавливается электрическое поле между корпусом и преобразователем. При подаче импульса тока накачки генерируется лазерное излучение. Излучение каждого лазера с помощью половинки стеклянной "бусинки" вводится в световод. Затем излучение от 8 лазеров с помощью парных объединителей суммируется в один канал и направляется световодом на фокусирующую линзу корпуса. Линза концентрирует лазерное излучение на поверхность основания конуса. При падении излучения на конус происходит адсорбция излучения, оболочка конуса прогибается; оболочка, а затем и ядерное вещество испаряются. При этом испарении возникает реактивная сила, которая создает ударные волны сжатия. Эти волны, отражаясь от боковых стенок конуса, двигаются к его вершине и сходятся в ней. При этом ядерное вещество в вершине сжимается и локально нагревается до температура 10^{3 o}С. Таким образом, в результате режима "лазерной искры" образуется в вершине каждого конуса первичный сгусток плазмы. Под действием реактивной силы этот сгусток через отверстие в вершине вылетает наружу конуса. Процесс образования плотного сгустка плазмы и вылет его из отверстия подтвержден экспериментально в ряде публикаций. Например, в статье "Импульсное сжатие и нагрев газа в конических мишенях". Труды Института общей физики РАН 36, 1996.

Вылетевшие из отверстий в вершинах конусов сгустки плазмы попарно сталкиваются в квадратном отростке заряда. При этом сильно увеличивается степень сжатия плазмы и ее температура возрастает до 10^{9 o}С. Возникает режим "зажигания" плазмы. При "зажигании" плазмы образуется тепловая волна (волна термоядерной реакции), которая распространяется в раструбе заряда со скоростью 10⁷ см/с. Процесс образования тепловой волны подтвержден экспериментально во многих публикациях. Например, Алиханов С.Г., Конкашбаев И.К. Термоядерная волна горения. Препринт 633.951. Новосибирск, 1970.

Протоны, вылетевшие в результате термоядерной реакции, направляются на преобразователь вследствие действия проведенной при изготовлении заряда спин-поляризации ядерного вещества заряда, действия электрического поля между корпусом и преобразователем и поляризации в этом поле диэлектрического раструба. При этом на внутренней поверхности раструба, прилегающей к заряду, возникают положительные электрические заряды, которые дополнительно отталкивают протоны в направлении на преобразователь. Кроме того, протоны подталкиваются сгустком плазмы, созданным пятым конусом, размещенным вдоль оси заряда. Действие этого сгустка задерживается на небольшое время каналом пятого конуса.

Падение каждого протона на преобразователь сопровождается актом акустической эмиссии. При этом в композите появляются новые трещины, или растут и сливаются старые, или появляются разрывы матрицы и волокон. Энергия актов AЭ, складывалось, образует ударные волны. Процесс образования ударных волн при возникновении и развитии микротрещин экспериментально подтвержден и проанализирован во многих публикациях (примеры публикаций приведены выше). Образованные ударные волны воздействуют на окружающую среду - земляной (скальный) грунт.

При создании карьера взрывное устройство опускают на глубину в типовых бурильных трубах нефтяных скважин. После опускания ВУ часть труби цементируется на несколько ветров от ВУ (Басаргин Ю.М. и др. Заканчивание скважин. М., Недра. 2000).

В заключение приведем технические характеристики рассмотренного ВУ. Габариты этого ВУ определяются в радиальном направлении диаметром выступа корпуса (7,5 см) и в осевом направлении - радиусом нижней части корпуса (3,5 см), плюс радиусом конуса заряда (4,0 см), плюс толщиной преобразователя (1,0 см), плюс высотой лазера (0,5 см) и высотой источника электропитания (1 см). Итого 10 см. Отсюда объем ВУ равен

v₀=3,75²10=442 см³.

Таким образом, производительность ВУ для создания карьера равна



Указанная производительность ВУ в сотни раз больше производительности взрывных устройств, применяющих в настоящее время заряды взрывчатого вещества из толуола.

В качестве примера реализации ВУ был выбран карьер с глубиной h=150 м и углом откосов == 140^o. На практике имеется необходимость в карьерах с различными характеристиками. Например, в Якутии сооружен карьер 3 с h=600 м и == 83^o (Андросов А.Д., Куприянов Г.О. Определение контуров и этапов отработки карьеров. Институт региональной экономики АН республики САХА (Якутия). Якутск. 2001, стр.10). Для этого карьера по формуле (I) объем равен



При q=0,7 кг/м мощность взрыва равна

Q = VQ = 176 10⁶ 0,7 = 123 кт.

Для сохранения габаритов заряда можно увеличить давление газа в 123/40= 3,07 раза. При этом давление газа равно 2003,07=614 бар.

Следует отметить, что мощность взрыва может быть изменена за счет изменения габаритов заряда в осевом направлении и изменения давления газа в заряде от нескольких грамм до нескольких тонн. При зарядах малой мощности минимальный осевой размер ВУ будет определяться расстоянием между основаниями конусов взрывателя (1,8 см).

Кроме повышения производительности, предлагаемое ВУ позволяет сократить сроки буровзрывных работ, снизить трудоемкость и стоимость работ.