Многоступенчатый взрывной ускоритель тела

 

Изобретение относится к области разгона тел взрывом. Многоступенчатый взрывной ускоритель содержит по меньшей мере два заряда взрывчатого вещества, расположенных с зазором относительно друг друга, при обеспечении общей оси симметрии, средство инициирования первого из указанных зарядов, метаемое тело и направляющую для метаемого тела. При этом каждый заряд взрывчатого вещества выполнен в виде полого тела вращения, имеющего основание и закрытого по меньшей мере с одной стороны металлической оболочкой, при этом каждый последующий расположен внутри предыдущего, а все заряды установлены своими основаниями на плиту, а направляющая для метаемого тела выполнена в виде отверстия в плите. Изобретение направлено на повышение скорости разгона металлического тела за счет меньшего количества взрывчатого вещества. 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к технике разгона тел взрывом и позволяет расширить диапазон использования ускорителя для проведения исследования быстропротекающих процессов, а также для отработки защиты космических аппаратов от металлических осколков в космосе ("космического мусора") и метеорных частиц.

Известны комплексы для взрывного метания тел, содержащие двухступенчатые взрывные ускорители металлических компактных тел (Н.А.Имховик, И.П.Мачнева, В. С. Соловьев. Химическая физика, т. 17, 1, 1998, с.83-96), обеспечивающие две ступени ускорения метаемого тела.

Известный ускоритель содержит первый цилиндрический заряд взрывчатого вещества, на торце которого находится металлическая пластина, метаемая продуктами взрыва, и второй заряд взрывчатого вещества, продукты детонации которого непосредственно воздействуют на метаемое тело. При детонации взрывчатого вещества первого заряда разгоняется металлическая пластина, которая пролетает по воздуху некоторое расстояние для набора максимальной скорости и ударяет по взрывчатому веществу второго заряда, возбуждая в нем пересжатую детонационную волну, которая отражается от поверхности метаемого тела и разгоняет его с помощью давления продуктов детонации.

Недостатком существующих двухступенчатых ускорителей, во-первых, являются боковые волны разрежения, распространяющиеся перпендикулярно оси взрывного устройства в продуктах детонации заряда второй ступени, что быстро уменьшает давление на поверхности метаемого тела и снижает скорость его метания. Во-вторых, использование плоских детонационных волн не позволяет увеличить уровень давления на метаемое тело за счет сходящихся волн. Недостатком известных ускорителей является также использование при метании плоских пластин, что не позволяет формировать из него компактную или удлиненную форму тела.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое устройство, является устранение этих недостатков, что позволяет при меньшей массе взрывчатого вещества разгонять металлические тела до более высоких скоростей.

Эта задача решается за счет того, что в многоступенчатом взрывном ускорителе, содержащем по меньшей мере два заряда взрывчатого вещества, многоступенчатый взрывной ускоритель, содержащий по меньшей мере два заряда взрывчатого вещества, расположенных с зазором относительно друг друга, при обеспечении общей оси симметрии, средство инициирования первого из указанных зарядов, метаемое тело и направляющую для метаемого тела, отличающийся тем, что каждый заряд взрывчатого вещества выполнен в виде полого тела вращения, имеющего основание и закрытого по меньшей мере с одной стороны металлической оболочкой, при этом каждый последующий расположен внутри предыдущего, а все заряды установлены своими основаниями на плиту, а направляющая для метаемого тела выполнена в виде отверстия в плите.

Средство инициирования первого заряда взрывчатого вещества может быть многоточечным или одноточечным.

Заряды взрывчатого вещества и их металлические оболочки имеют полусферическую форму, или коническую форму, или цилиндрическую форму с крышками или имеют форму параболоида вращения.

Между зарядами взрывчатого вещества и метаемым телом, а также плитой может быть размещен буфер из неметаллического материала плотностью 0,1-3 г/см³ для плавного разгона метаемого тела и предохранения его и отверстия в плите от разрушения.

В плите могут быть выполнены сквозные отверстия для выхода воздуха из зазоров между зарядами взрывчатого вещества или отверстия для вакуумирования зазоров между зарядами взрывчатого вещества.

Направляющее отверстие в плите постепенно сужается и затем оно может иметь цилиндрическую форму.

Метаемое тело может быть выполнено в форме тела вращения, опирающегося своим основанием на плиту.

Изобретения поясняются чертежами.

На фиг. 1 изображено продольное сечение двухступенчатого ускорителя для взрывного метания тела, с двумя полусферическими зарядами взрывчатого вещества и метаемое тело в виде конуса, ускоритель опирается на плиту с направляющим отверстием.

На фиг.2 изображено продольное сечение ускорителя для взрывного метания тела с двумя коническими зарядами взрывчатого вещества и метаемое тело в форме конуса, плиты с направляющим отверстием.

На фиг.3 изображено продольное сечение ускорителя для взрывного метания тела, включающего три цилиндрических заряда, метаемое тело вращения, плиту с направляющим отверстием.

На фиг.1 первая ступень взрывного ускорителя состоит из слоя взрывчатого вещества 1, заключенного в две полусферические металлические оболочки 2 и 3. Внешняя оболочка 2 может в первой ступени отсутствовать. Вторая ступень включает в себя металлическую полусферическую оболочку 5, взрывчатое вещество 6 и метаемое тело 7. Обе ступени расположены на металлической плите 8, в которой имеется направляющее отверстие 9 для ускорения и формирования метаемого тела. Между первой и второй ступенями имеется зазор 4, заполненный воздухом или вакуумом.

На фиг.2 изображен ускоритель. Первая ступень ускорителя состоит из конического слоя взрывчатого вещества 1, ограниченного металлическими коническими оболочками 2, 3. Вторая ступень состоит из слоя взрывчатого вещества 6, ограниченного конической оболочкой 5. Осесимметричное метаемое тело 7 опирается на плиту 8, при воздействии на него продуктов взрыва оно вылетает через канал 9. Если в зазоре 4 находится воздух, то для его выхода имеются отверстия 10 в плите 8. Предварительное вакуумирование зазора 4 создает лучшие условия для разгона оболочки 3.

На фиг. 3 в отличие от двухступенчатого взрывного ускорителя изображен трехступенчатый ускоритель. В этом случае первая ступень взрывного ускорителя состоит из взрывчатого вещества 1 и цилиндрических металлических оболочек 2, 3 с крышками 16, 17. Вторая ступень состоит из взрывчатого вещества 6 и цилиндрических металлических оболочек 5, 11 с крышками 18, 19. В третью ступень входят взрывчатое вещество 14 и цилиндрическая металлическая оболочка 13 с крышкой 20. Между первой и второй, а также второй и третьей ступенями взрывного ускорителя имеются зазоры 4, 12, заполненные воздухом или вакуумированные. Если в зазорах 4, 12 имеется воздух, то в плите между первой и второй, а также между второй и третьей ступенями должны быть отверстия 10 в плите для выхода воздуха для облегчения метании оболочек 3, 17 и 11, 19 взрывного ускорителя, который может быть отделен от плиты 8 буфером 15 из неметаллического материала для предохранения метаемого тела вращения 7 от разрушения в канале 9.

Рассмотрим функционирование многоступенчатого взрывного ускорителя на примере двухступенчатого ускорителя (фиг.1 и 2).

Детонация взрывчатого вещества первой ступени осуществляется во многих точках по сферической или плоской поверхности заряда 1, в одной точке А. Метаемое тело первоначально может представлять сферический сегмент, конус, цилиндр с крышкой или иметь параболическую, гиперболическую, эллиптическую формы.

При многоточечном инициировании взрывчатого вещества 1 по его поверхности или по окружности распространяется сходящаяся детонационная волна, которая отражается от оболочки 3, и затем она разгоняется продуктами детонации в зазоре 4 между оболочками 3 и 5. Чтобы разгон оболочки 3 не замедлялся, воздух удаляется из зазора 4, для чего имеются отверстия 10, либо зазоры вакуумируются. При ударе оболочки 3 по оболочке 5 возникает ударная волна, амплитуда которой должна быть достаточна для возбуждения пересжатой детонационной волны во взрывчатом веществе 6, продукты детонации которого разгоняют метаемое 7 в направляющем отверстии 9.

Скорость метаемого тела регулируется путем изменения массы взрывчатого вещества, его плотности и мощности в ускорителе, толщины и плотности материала буфера и оболочек зарядов взрывчатого вещества, а также длины и диаметра канала 9 на фиг.1-3. Наибольшее давление в продуктах детонации последней ступени возникает в том случае, когда после соударения оболочек последней и предпоследней ступеней возникает пересжатая детонация, и они вместе перемещаются в направлении метаемого тела и сжимают продукты детонации быстрее, чем происходит увеличение их объема за счет движения метаемого тела. Это позволяет увеличивать скорость метаемого тела.

Формула изобретения

1. Многоступенчатый взрывной ускоритель, содержащий по меньшей мере два заряда взрывчатого вещества, расположенных с зазором относительно друг друга, при обеспечении общей оси симметрии, средство инициирования первого из указанных зарядов, метаемое тело и направляющую для метаемого тела, отличающийся тем, что каждый заряд взрывчатого вещества выполнен в виде полого тела вращения, имеющего основание, и закрытого по меньшей мере с одной стороны металлической оболочкой, при этом каждый последующий расположен внутри предыдущего, а все заряды установлены своими основаниями на плиту, а направляющая для метаемого тела выполнена в виде отверстия в плите.

2. Ускоритель по п.1, отличающийся тем, что средство инициирования первого заряда взрывчатого вещества является многоточечным.

3. Ускоритель по п.1, отличающийся тем, что средство инициирования первого заряда взрывчатого вещества является одноточечным.

4. Ускоритель по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что заряды взрывчатого вещества и их металлические оболочки имеют полусферическую форму.

5. Ускоритель по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что заряды взрывчатого вещества и их металлические оболочки имеют коническую форму.

6. Ускоритель по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что заряды взрывчатого вещества и их металлические оболочки имеют цилиндрическую форму с крышками.

7. Ускоритель по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что заряды взрывчатого вещества и их металлические оболочки имеют форму параболоида вращения.

8. Ускоритель по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что между зарядами взрывчатого вещества и метаемым телом, а также плитой размещен буфер из неметаллического материала для плавного разгона метаемого тела и предохранения его и отверстия в плите от разрушения.

9. Ускоритель по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что в плите выполнены сквозные отверстия для выхода воздуха из зазоров между зарядами взрывчатого вещества.

10. Ускоритель по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что содержит отверстие для вакуумирования зазоров между зарядами взрывчатого вещества.

11. Ускоритель по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что отверстие в плите постепенно сужается и затем оно может иметь цилиндрическую форму.

12. Ускоритель по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что метаемое тело выполнено в форме тела вращения, опирающегося своим основанием на плиту.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3