Способ и устройство формирования компактного элемента

Изобретение относится к области экспериментальной физики. Преимущественная область использования - исследование высокоскоростного взаимодействия твердых тел. Устройство метания маховской детонационной волной состоит из взрывчатого вещества, стальной облицовки кумулятивной выемки цилиндро-сферической формы, металлического корпуса, в который заключен заряд взрывчатого вещества, детонационной разводки на торце или боковой поверхности заряда. Согласно изобретению при помощи детонационной разводки по периферийной кольцевой поверхности подрывается заряд ВВ. При столкновении падающих детонационных волн образуется маховская волна, диаметр которой не менее 0.52-0.53d, где d - внутренний диаметр полусферической части облицовки. Давление в маховской волне существенно выше, чем за фронтом падающей стационарной волны. Это явление и используется для увеличения скорости метания компактного элемента. Технический результат от реализации изобретения заключается в простоте формирования высокоскоростного стального компактного элемента. 2 н.п.ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области экспериментальной физики. Может быть использовано при исследовании высокоскоростного взаимодействия твердых тел из стали, например, при моделировании воздействия космического мусора искусственного происхождения на защиту космических объектов.

Для решения данной задачи требуется разработка специальных метающих устройств, позволяющих получать стальные компактные высокоскоростные элементы (КЭ). К таким устройствам относятся взрывные метающие устройства кумулятивного типа.

Известны способ метания и устройство (см. книгу под ред. Л.П.Орленко "Физика взрыва", т.2, М., изд-во "Физматлит", 2002 г., стр.37), основанные на использовании кумулятивного заряда. Это метательное устройство состоит из детонационного устройства, взрывчатого вещества, кумулятивного конуса, вкладыша и отсекающего механизма, состоящего из металлической пластины, взрывчатого вещества, детонирующего шнура. При инициировании взрывчатого вещества и нагружении детонационной волной из части кумулятивной воронки образуется кумулятивная струя, от которой отсекается элемент с помощью метания пластины сбоку на струю, или же для отсекания струи используется детонация бокового заряда.

Экспериментальные данные по формированию КЭ показали, что сформированный элемент имеет малую массу. К тому же могут возникнуть трудности по определению времени запуска отсекающего устройства. В источнике нет данных о сформированных КЭ из стали.

Наиболее близким к заявленным способу и устройству является схема двухступенчатого разгона элемента, состоящая из баллистической установки (БУ) и кумулятивного заряда (КЗ), который выстреливается из БУ (см. книгу под ред. Л.П.Орленко "Физика взрыва", т.2, М., изд-во "Физматлит", 2002 г., стр.40). Сначала кумулятивный заряд с металлической облицовкой в поддоне разгоняется с помощью легкогазовой или пороховой баллистической установки, затем, с помощью взрывательного устройства, детонирует ВВ кумулятивного заряда, в результате чего образуется компактный элемент, летящий со скоростью V₀.

Основными недостатками этого способа и метающего устройства являются громоздкая экспериментальная отработка двухступенчатой схемы метания и недостаточная скорость КЭ.

Решаемой технической задачей является создание способа и устройства, формирующих, при общем упрощении экспериментальной отработки, стальной компактный элемент с повышенной по сравнению с прототипом скоростью КЭ.

Ожидаемый технический результат - проведение экспериментальных исследований высокоскоростного взаимодействия КЭ с преградами в расширенном диапазоне скоростей.

Как известно, при столкновении детонационных волн возможен режим, при котором, помимо падающей и отраженной волн, формируется так называемая маховская волна. Размеры области, сжимаемой маховской волной, зависят от угла столкновения падающих волн, их амплитуды и сжимаемости среды, в которой происходит взаимодействие волн. Амплитуда маховской волны всегда выше амплитуды падающей волны. Таким образом, для решения поставленной задачи предлагается способ формирования КЭ, заключающийся в инициировании кумулятивного заряда ВВ и воздействии генерируемой при этом детонационной волной на металлическую облицовку кумулятивной выемки цилиндро-сферической формы, отличающийся тем, что воздействие на облицовку осуществляют падающей детонационной волной Маха.

Для реализации указанного способа на опыте предлагается устройство формирования компактного элемента, содержащее корпус с заключенным в нем кумулятивным зарядом ВВ с выемкой цилиндро-сферической формы и ее металлической облицовкой и устройство инициирования заряда, отличающееся тем, что устройство инициирования размещено на торце или боковой поверхности заряда и выполнено с кольцевым расположением точек инициирования, позволяющим создать условия для возникновения маховской детонационной волны. Давление в области маховской волны существенно выше, чем за фронтом падающей стационарной детонационной волны, что используется для увеличения скорости метания КЭ.

На фиг.1 изображено заявленное устройство в разрезе, на фиг.2 - сформированный компактный элемент.

Устройство метания маховской детонационной волной (см. фиг.1) состоит из заряда ВВ 1 с выемкой цилиндро-сферической формы с металлической облицовкой 2. ВВ заключено в металлический корпус 3. Устройство инициирования 4 размещено на торце или боковой поверхности заряда ВВ и выполнено с кольцевым расположением точек инициирования.

Заявленный способ реализуется с помощью указанного устройства следующим образом. При помощи детонационной разводки 4 по периферийной кольцевой поверхности подрывается заряд ВВ 1. При столкновении падающих детонационных волн на оси устройства образуется маховская детонационная волна, давление в которой существенно выше, чем за фронтом падающей стационарной волны. В КЭ идет материал из области вершины полусферической части облицовки диаметром 0,52-0,53d, где d - внутренний диаметр полусферической части облицовки. Из этих соображений в предлагаемом устройстве длина заряда выбиралась из условия: диаметр диска Маха при подходе к облицовке 2 должен быть не меньше, чем диаметр зоны, из которой формируется КЭ.

Таким образом, решается задача формирования стального КЭ с повышенным значением скорости элемента.

1. Способ формирования высокоскоростного компактного элемента, включающий инициирование кумулятивного заряда взрывчатого вещества (ВВ) и воздействие генерируемой при этом детонационной волной на металлическую облицовку кумулятивной выемки цилиндро-сферической формы, отличающийся тем, что воздействие на облицовку осуществляют падающей детонационной волной Маха.

2. Устройство формирования высокоскоростного компактного элемента, содержащее корпус с заключенным в нем кумулятивным зарядом ВВ с выемкой цилиндро-сферической формы и ее металлической облицовкой и устройство инициирования заряда, отличающееся тем, что устройство инициирования размещено на торце или боковой поверхности заряда и выполнено с кольцевым расположением точек инициирования.