Вестник Кольского научного центра РАН. 2012, №4.

Максимальный прогиб силовой линии (глубина внедрения): h = хв=0- хв=л =l/ 2п-(Cos в - Cos n )= l / n * 0.321. Длина канала разряда в твердом теле: п ls = 2 J l / 2 п -у/2(1 - C o s e )d e = 41/п •Cose/2\n0= 4 l/n= 1.271. 0 Потенциальный объем откольной воронки, если принять его за половину объема эллипсоида с полуосями, равными l /2 , l / п и l / 2п будет: Vo =2 /3n -l/2-l/n-l/2n= l3/ 6 n * 0.053l3. Результаты данного аналитического рассмотрения задачи о глубине внедрения разряда частично подтверждаются моделированием поля в электролитической ванне по методике полной проводимости электролитов [14]. Различными авторами выполнены представительные экспериментальные исследования, ставившие целью выявить зависимость глубины внедрения и параметров разрушения от таких контролируемых факторов пробоя, как межэлектродное расстояние, амплитуда и форма импульса напряжения, диэлектрические и прочностные свойства жидкой среды и твердого тела. Эти исследования выполнены на большой гамме горных пород (более 100 разновидностей) при пробое их в трансформаторном масле, дизельном топливе, растворах на нефтяной основе, воде. Оказалось, что в реальных условиях h находится в значительной зависимости от вещественного состава, структуры и текстуры горных пород; для однородного диэлектрического материала фторопласта, в котором канал разряда легко визуализируется обуглероженным следом, коэффициент пропорциональности в соотношении h(l) близок к 0.3, но для горных пород он изменяется в достаточно широких пределах - от 0.1 до 0.6, Все это делает попытки разработать для практических целей расчета показателей разрушения более усовершенствованную расчетную модель пробоя не имеющими особого смысла. Для практики использования способа особо важно следующее: увеличение разрядных промежутков l является наиболее эффективным способом повышения производительности V и снижения энергоемкости W электроимпульсного разрушения. Удельные энергетические затраты на разрушение W при увеличении разрядного промежутка l снижаются пропорционально степени 1.5^2.0, а степенной показатель в соотношении V(l) варьируется в пределах 1.5^2.7. В прогнозных же оценках показателей для конкретных горных пород и конструкций породоразрушающих устройств при выборе численных значений коэффициентов в зависимостях h(l) и V(l) следует опираться на экспериментальные данные с учетом вероятности пробоя. Критериальные условия и вероятность пробоя Критериальный параметр Ak , соответствующий равновероятности пробоя в параллельной системе сред и выражаемый крутизной фронта косоугольного импульса напряжения (см. рис. 1а), в значительной степени определяется тремя главными факторами - типом горной породы, типом окружающей частицу разрушаемого материала внешней среды, формой импульса напряжения. В меньшей степени Ak зависит от геометрии электродов, величины разрядного промежутка и соотношения размеров разрядного промежутка и разрушаемого твердого тела. Наиболее существенно A k зависит от вида среды. При пробое крепких горных пород в диэлектрических жидкостях Ак= 200-500 кВ/мкс и 2000-3000 кВ/мкс при пробое в технической воде. Применение данного критерия правомочно в достаточно широком диапазоне разрядных промежутков 10-2 - 10-1 м и для геометрии электродов, свойственных технологическим устройствам разрушения пород. На прямоугольных импульсах напряжения вольт-временные характеристики имеют подобный вид, но абсолютные значения электрической прочности сред на 10-15 % ниже. При иных промежуточных формах импульса напряжения требуется и возможно введение корректирующих коэффициентов. Показана возможность аналитической оценки вероятности пробоя в параллельной системе диэлектриков, для чего требуется лишь задать описание В.С.Х. отдельных сред и функции распределения напряжения пробоя (И.И. Каляцкий, см. в [12]). В качественном отношении результаты таких оценок достаточно верно отражают экспериментально наблюдаемую картину 171