на с крышкой, в котором размещен эластичный стакан .с образцом, а в крьшке выполнено отверстие. Дл исследовани методов интенсификации процесса лазерного разрушени примен ют испытательный Б в виде герметической камеры с иллюминатором и рамой с направл ющими, на которых установлен с возможностью перемещени в вертикальном и горизонтальном направлени х предметный столик. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.on with a lid in which an elastic cup is placed. with a sample, and a hole is made in the cap. In order to investigate the methods of intensifying the laser destruction process, test B is used in the form of a hermetic chamber with a porthole and a frame with guides, on which the stage is mounted with the possibility of moving in the vertical and horizontal directions. 2 hp f-ly, 7 ill.
Изобретение относитс к устройст вам дл исследовани процессов лазерного разрушени горных пород и может быть использовано дл экспериментального решени различных задач , св занных с исследованием процессов взаимодействи лазерного луча с различными веществами, а также при разработке различных устройств на базе лазерной техники, примен емой в горнодобывающей промьшленности , машиностроении, строительстве и других отрасл х народного хоз йства Цель изобретени - р асширение функциональных возможностей моделировани естественных условий залегани пород при использовании методов интенсификации лазерного воздействи На фиг. 1 показан стенд, общий вид; на фиг. 2 - схема стенда, вид сбоку; на фиг. 3 - то же, вид сверху на фиг. 4 - приборный стол, общий вид; на фиг. 5 - модульный блок приборного стола;на фиг. 6 - испытатель ный стол; на фиг. 7 - испытательный блок. Стенд дл исследовани процессов лазерного разрушени горных пород включает основной лазер 1, блок 2 ввода лазерного луча, испытательный стол 3 с держател ми породного образца 4, систему газового поддува 5 и приборный стол 6 с платформами 7 дл оптических элементов с закреп ленными на них блоком 8 визуализации , оптическа ось которого перпен дикул рна оси основного лазерного луча, блоками разделени 9 и сканировани 10 лазерного луча по облуча емой поверхности породного образца. Блок 2 ввода лазерного луча вклю чает систему отражающих пластин 11, установленных на стойке 12 и имеющи возможность перемещатьс в трех взаимно перпендикул рных направлени х. Блок В визуализации, служащий дл указани места непосредственного воздействи основного лазерного луча на облучаемую поверхность породного образца и приведени размеров вспомогательного визуализирующего лазерного луча к размерам основного лазерного луча, содержит малогабаритный, например гелий-неоновый, лазер 13, оптическа ось которого перпендикул рна оси основного лазерного луча, отражающую пластину 14, фокусирующую линзу 15 и каллиматор 16, представл ющий собой систему линз, ось которых совпадает с оптической осью основного лазерного луча. Блок 9 разделени лазерного луча, предназначенный дл получени параллельных лучей и одновременных параллельных резов, включает систему отражающих пластин 17. Блок 10 сканировани лазерного :луча по облучаемой.поверхности пред1назначен дл образовани резов на породном образце путем многократного перемещени лазерного луча в одном направлении по облучаемой поверхности порода. Система газового поддува 5 предназначена дл уменьшени отрицательного вли ни лазерного факела на эффективность процесса разрушени и реализуетс с помощью газового поддува трех видов: осевого (действует соосно с лазерным лучом), сдувающего (действует параллельно облучаемой поверхности в лазерных факелах) и вьщувающего (действует под углом к облучаемой поверхности в зону воздействи лазерного луча). Така же система газового поддува установлена в 3 испытательном блоке 18 кольцевой обечайки 19. Приборный стол 6 снабжен опорной платформой 20, выполненной в виде модульных блоков 21с полост ми 22, заполненных демпфирующим материалом например песком, каждый блок содержит верхнюю юстировочную плиту 23 с монтажными гнездами 24 с закрепле ными в них платформами 7 дл оптиче ких элементов. Рассто ние между гнездами 24 и пор док их расположени на юстирово ных плитах 23 выбраны из услови возможности размещени оптических элементов практически в любой точке юстировочных плит 23 с учетом перем щений платформ 7. Дл юстировки пли 23 стол снабжен узлами 25 регулиров ки. Платформа 26 с установленным на ней блоком 10 сканировани снабжена каретками 2/ с размещенными в них отражающими пластинами и фокусирующи ми линзами с приводом 28 возвратнопоступательного движени , который обеспечивает перемещение лазерного луча относительно поверхности породного образца с заданной скоростью. Испытательный стол 3 снабжен испытательным блоком 29 или испытатель ным блоком 18 (фиг. 6) и опорной рамой 30 с закрепленным на ней ударником 31 с механизмом 32 поворота и фиксировани его под заданным углом к породному образцу. Испытательньй блок 29 дл обеспечени сложнонапр женного состо ни породного образца выполнен в виде ци линдрического корпуса 33 с концентрично расположенным эластичным стаканом 34 и крышкой 35 с отверстием 36. Эластичный стакан 34 имеет фланец 37. В эластичном стакане 34 размещен породный образец. Отверстие 36 служит дл проникновени лазерного луча к поверхности породного образца . Дл возможности исследовани вли ни атмосферы на процесс разрушени лазерным лучом горных пород испытательный блок 18 выполнен в виде герметичной камеры 38, снабженной иллюминатором 39 и рамой 40 с направл ющими 41 и 42,. на которой установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещени в вертикальном и горизонтальном направлени х предметный столик 43 с породным об854 разцом, при этом приводы 44 и 45 дл перемещени столика оперативно св заны между собой. В герметичной камере 38 установлены зонды 46 дл возможности автономного контрол за процессом разрушени , система газового поддува 5, смотровые окна 47, штуцера 48 подвода и откачки газа, а также разъем 49 подвода энергопитани . Стенд работает следующим образом. При помощи блока 8 визуализации производ т визуализацию оптической оси основного лазерного луча. Затем черезблок 2 ввода ввод т в стенд основной лазерный луч, который, проход через блок 9 разделени , раздел етс на два полулуча и при помощи блока 10 сканировани фокусируетс на поверхности породного образца 50 или породных образцов 51 и 52, образу при этом параллельные резы. Дл разрушени межрезного целика в стенде используютс ударные волны, генерируемые лазером с импульсным излучением , или ударник 31, позвол ющий обеспечить импульсные механические нагрузки с энергией удара 10-100 Дж. Ударник 31 с механизмом 32 поворота и фиксировани позвол ет производить механическое воздействие под углом 45-90 к облучаемой поверхности. Дл моделировани напр женного состо ни , в котором находитс порода в естественных услови х залегани , примен етс испытательный блок 29. При подаче рабочей жидкости в полость , образованную корпусом 33 и концентрично расположенным эластичным стаканом 34, породный образец 52 обжимаетс , при этом в нем создаютс заданные необходимые внутренние напр жени . Дл исследовани методов интенсификации процесса лазерного разрушени горной породы примен етс испытательный блок 18. При необходимости размещени оптических элементов по определенной тра- ектории в различных точках пространства (к примеру по П-образной траектории ) предложенное конструктивное выполнение приборного стола позвол ет без дополнительных доработок при инимальной трудоемкости перейти, например, от пр моугольной формы стоа к П-образной. Кроме того, выполнеие модульных отсеков с полост ми.The invention relates to devices for studying the processes of laser destruction of rocks and can be used to experimentally solve various problems related to the study of the interaction of a laser beam with various substances, as well as in the development of various devices based on laser technology used in the mining industry. , engineering, construction and other sectors of the national economy. The purpose of the invention is to expand the functionality of the simulation of natural x sawmills burial conditions by using the methods of intensification of laser exposure FIG. 1 shows the stand, a general view; in fig. 2 is a side view of the stand; in fig. 3 is the same, top view in FIG. 4 - instrument table, general view; in fig. 5 is a modular unit of the instrument table; FIG. 6 - test table; in fig. 7 - test block. The bench for studying the processes of laser destruction of rocks includes a main laser 1, a laser beam injection unit 2, a test table 3 with specimen holders 4, a gas blowing system 5 and an instrument table 6 with platforms 7 for optical elements with block 8 fixed on them. visualization, the optical axis of which is perpendicular to the axis of the main laser beam, by means of separation units 9 and scanning 10 of the laser beam along the irradiated surface of the rock sample. The laser beam entry unit 2 includes a system of reflecting plates 11 mounted on a rack 12 and capable of moving in three mutually perpendicular directions. The visualization unit B, which serves to indicate the location of the direct action of the main laser beam on the irradiated surface of the rock sample and reduce the size of the auxiliary visualizing laser beam to the size of the main laser beam, contains a compact, for example helium-neon, laser 13 whose optical axis is perpendicular to the axis of the main laser a beam, a reflecting plate 14, a focusing lens 15 and a calligator 16, which is a system of lenses whose axis coincides with the optical axis of the main beam ernogo beam. The laser beam separation unit 9 for receiving parallel beams and simultaneous parallel cuts includes a system of reflective plates 17. Laser scanning unit 10: the beam along the irradiated surface is intended to form cuts on the specimen by repeatedly moving the laser beam in one direction along the irradiated surface breed. The gas blowing system 5 is designed to reduce the negative effect of the laser torch on the efficiency of the destruction process and is implemented using three types of gas blowing: axial (acting coaxially with the laser beam), blowing (acting parallel to the irradiated surface in the laser torches) and sweeping (acting at an angle to the irradiated surface in the area affected by the laser beam) The same gas blowing system is installed in the 3 test block 18 of the annular shell 19. Instrument table 6 is equipped with a support platform 20, made in the form of modular blocks 21 with cavities 22 filled with damping material such as sand, each block contains an upper alignment plate 23 with mounting slots 24 with platforms 7 fixed for them for optical elements. The distance between the sockets 24 and the order of their location on the alignment plates 23 are selected because of the possibility of placing optical elements at almost any point on the alignment plates 23, taking into account the movements of the platforms 7. For the alignment 23 or the table is equipped with adjustment nodes 25. The platform 26 with the scanning unit 10 mounted on it is equipped with carriages 2 / with reflecting plates placed in them and focusing lenses with a drive of 28 reciprocating motion, which ensures the movement of the laser beam relative to the surface of the rock specimen at a given speed. The test table 3 is equipped with a test unit 29 or a test unit 18 (Fig. 6) and a support frame 30 with a drummer 31 mounted on it with a turning mechanism 32 and fixing it at a given angle to the breed sample. The test unit 29 for ensuring the complex stress state of the rock specimen is made in the form of a cylindrical body 33 with a concentrically arranged elastic cup 34 and a lid 35 with an opening 36. The elastic cup 34 has a flange 37. A breed specimen is placed in the elastic cup 34. Hole 36 serves to penetrate the laser beam to the surface of the rock sample. In order to study the influence of the atmosphere on the process of destruction by the laser beam of rocks, the test unit 18 is made in the form of a sealed chamber 38 provided with a porthole 39 and a frame 40 with guides 41 and 42. On which the sample table 43 is mounted with a reciprocating movement in the vertical and horizontal directions with a pedigree pattern, and the drives 44 and 45 for moving the table are operatively interconnected. Probes 46 are installed in the hermetic chamber 38 to allow autonomous monitoring of the destruction process, a gas inflator system 5, observation windows 47, gas inlet 48 and gas discharge nozzles 48, as well as power supply connector 49. The stand works as follows. Using the imaging unit 8, the optical axis of the main laser beam is visualized. Then, through the input unit 2, the main laser beam is introduced into the stand, which, passing through the separation unit 9, is divided into two half-rays and using the scanning unit 10 is focused on the surface of the rock sample 50 or rock samples 51 and 52, thus creating parallel cuts. Shock waves generated by a pulsed-emission laser or drummer 31 are used to destroy the intercut pillar in the test bench, which allows to provide pulsed mechanical loads with a strike energy of 10-100 J. -90 to the irradiated surface. A test block 29 is used to simulate the stress state in which the rock is in natural conditions. When the working fluid is fed into the cavity formed by the housing 33 and the concentricly arranged elastic cup 34, the rock sample 52 is compressed, thus creating specified internal voltages required. A test block 18 is used to investigate methods of intensifying the process of laser destruction of rock. If optical elements are to be placed along a specific trajectory at various points in space (for example, by a U-shaped trajectory), the proposed constructive design of the instrument table allows labor input, for example, to move from a rectangular shape to a U-shaped one. In addition, modular compartments with cavities are made.
заполненными демпфирующим материалом , позвол ет обеспечить демпфирование колебаний, что особенно важно при проведении экспериментов с применением оптических элементов.filled with damping material, it allows to provide vibration damping, which is especially important when conducting experiments using optical elements.