Устройство для формирования взрывной волны
Владельцы патента RU 2451895:
Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (RU)
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") (RU)
Изобретение относится к области взрывных работ, в частности к конструкции взрывных устройств. Устройство для формирования взрывной волны включает в себя источник инициирования, промежуточный детонатор, основной заряд из низкочувствительного к детонационному импульсу взрывчатого вещества, матрицу из инертного материала с сетью разветвленных детонационных каналов, концевые участки которых выполнены с расширением, заподлицо с поверхностью матрицы, примыкают к основному заряду и сгруппированы так, что расширенные части концевых участков, входящих в одну группу, примыкают друг к другу, образуя объединенную часть с возможностью непосредственного приема ей детонационного импульса от 2-4 ответвлений каналов матрицы. Детонационные каналы и промежуточный детонатор выполнены из более чувствительного к детонационному импульсу взрывчатого вещества, чем взрывчатого вещества основного заряда, при этом объединенные части разных групп отделены друг от друга перегородками из инертного материала, толщиной Δ от 0,9 до 1,1 мм, а толщина δ объединенной части выбрана из соотношения: , где dкр - критический диаметр взрывчатого вещества основного заряда. Повышается безопасность обращения с взрывным устройством. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Предлагаемое изобретение относится к области взрывной техники, в частности к конструкции взрывных устройств, предназначенных для формирования взрывной волны во взрывчатых веществах (ВВ) пониженной детонационной способности (низкочувствительных).
Одной из актуальных задач, стоящих в данной области техники, является создание надежных устройств инициирования, обладающих повышенными взрывобезопасностью и стойкостью, в частности, ударно-волновой к неблагоприятным внешним воздействиям (пули, осколки, удар, падение и т.д.).
Известно устройство для формирования взрывной волны (патент США №3430563 НКИ: 102-22), которое содержит источник инициирования, основной заряд взрывчатого вещества (ВВ), пластину гибкого инертного эластомера в форме матрицы с детонационными каналами, имеющими общее начало. Пластина расположена на основном заряде ВВ. Торец концевого участка каждого канала расположен заподлицо с поверхностью пластины, примыкающей к основному заряду ВВ, а концевые участки разнесены равномерно по ее поверхности. При подаче детонационного импульса на общее начало, заряд ВВ детонирует одновременно в большом количестве точек, при этом детонационные волны, распространяющиеся по основному заряду ВВ от концевых участков, сталкиваются в нем между проекциями концевых участков.
Недостатком известного устройства является то, что хотя каналы и концевые участки матрицы выполнены из достаточно чувствительного к воздействию детонационного импульса ВВ, однако для инициирования основного заряда из низкочувствительного ВВ такой детонационный импульс недостаточен. В связи с этим, чтобы избежать отказа в срабатывании, для надежности инициирования в конструкцию требуется включение дополнительных узлов, например относительно толстого слоя из чувствительного ВВ, что приводит к снижению взрывобезопасности устройства.
Известно другое устройство для формирования взрывной волны в основном заряде ВВ (патент РФ №2135935, описание опубликовано 27.08.1999 г.), содержащее источник инициирования, детонационную разводку с разветвленными концевыми участками, выполненную из сублимированного ВВ, основной заряд ВВ из низкочувствительного к детонационному импульсу ВВ (состав ТАТБ) и промежуточный детонатор, выполненный из более чувствительного пластичного ВВ в виде слоя, размещенного на основном заряде ВВ. Разводка выполнена без применения инертной матрицы и размещена на промежуточном детонаторе, при этом детонация, распространяясь по ней, через концевые участки задействует промежуточный детонатор, в котором детонационные волны сталкиваются друг с другом в зонах между проекциями концевых участков, что позволяет усилить инициирующий импульс, передаваемый на основной заряд из низкочувствительного ВВ.
Недостаток данного устройства связан с тем, что при отсутствии инертной матрицы подрыв детонационной разводки оказывает бризантный эффект на слой чувствительного ВВ, что снижает взрывобезопасность устройства, к тому же отсутствие инертного материала снижает ударно-волновую стойкость устройства.
Также известно устройство для формирования взрывной волны в заряде ВВ, (патент РФ №2296943, описание опубликовано 10.04.2007 г.), обеспечивающее многоточечное инициирование поверхности заряда ВВ от источника инициирования - нескольких электродетонаторов и предотвращающее его инициирование в случае подрыва одного из электродетонаторов в результате аварийных воздействий или неблагоприятных условий. Данное устройство выбрано в качестве прототипа по наибольшему количеству сходных признаков. Устройство для формирования взрывной волны включает в себя основной заряд ВВ, выполненный из низкочувствительного к детонационному импульсу ВВ (состав ТАТБ), и инертную матрицу с детонационными каналами, исходящими из общего участка и проходящими вдоль поверхности матрицы. Концевые участки каналов выполнены с расширением заподлицо с поверхностью матрицы, расположены под углом 90° к поверхности и выходят на поверхность основного заряда или промежуточного детонатора (в случае его применения), выполненного в виде относительно тонкого слоя ВВ. Детонационные каналы и промежуточный детонатор выполнены из более чувствительного к детонационному воздействию ВВ, по сравнению с ВВ основного заряда. Общий участок каналов является входным, и его задействуют посредством электродетонатора. Матрица поделена на зоны, каждая из которых имеет свою разводку каналов с общим участком. Согласно изобретению посредством электродетонатора производится подрыв входных участков детонационных каналов, от которых детонационные волны расходятся до концевых участков и подрывают основной заряд ВВ. При этом детонационные волны, распространяющиеся по основному заряду ВВ от концевых участков, сталкиваются друг с другом в промежуточном детонаторе или основном заряде ВВ (при отсутствии промежуточного детонатора) между проекциями концевых участков, формируя взрывную волну.
Недостаток данного известного устройства связан с повышенной взрывоопасностью из-за того, что основная масса чувствительного взрывчатого вещества содержится в расширяющихся частях концевых участков, которые имеют относительно большой поперечный размер, чтобы детонационный импульс, передаваемый на основной заряд ВВ, был достаточным для надежного инициирования заряда. Если концевые участки выполнить меньшей высотой, но примыкающими друг к другу со стороны основного заряда или промежуточного детонатора, то уменьшится ударно-волновая стойкость устройства.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение безопасности обращения с устройством повышения его взрывобезопасности и пожароопасности за счет уменьшения количества ВВ расширенной части концевых участков при обеспечении ударно-волновой стойкости.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в устройстве формирования взрывной волны, включающем в себя общие с прототипом признаки, а именно:
- источник инициирования;
- основной заряд из низкочувствительного к детонационному импульсу ВВ;
- промежуточный детонатор, выполненный в виде слоя ВВ;
- матрицу из инертного материала с сетью разветвленных детонационных каналов;
- концевые участки детонационных каналов выполнены с расширением заподлицо с поверхностью матрицы и примыкают к промежуточному детонатору;
- при этом промежуточный детонатор и детонационные каналы выполнены из более чувствительного к детонационному импульсу ВВ по сравнению с ВВ основного заряда;
содержатся отличительные признаки, а именно:
- концевые участки каналов сгруппированы так, что их расширенные части, входящие в одну группу, примыкают друг к другу, образуя объединенную часть;
- объединенная часть выполнена с возможностью непосредственного приема ей детонационного импульса от 2-4 ответвлений детонационных каналов;
- причем объединенные части разных групп отделены друг от друга перегородками из инертного материала (Δ);
- толщина δ объединенной части выбрана из следующего соотношения:
,
где dкр - критический диаметр ВВ основного заряда.
Толщина перегородки из инертного материала Δ может быть выбрана в пределах от 0,9 до 1,1 мм.
Наличие признаков, отличающих заявляемое изобретение от прототипа, позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию «новизна».
Рассмотрим влияние отличительных от прототипа признаков на технический результат изобретения.
Разбивка концевых участков по группам так, что расширенные части концевых участков, входящих в одну группу, примыкают друг к другу, образуя объединенную часть, позволяет уменьшить поперечный размер и количество чувствительного ВВ расширенной части за счет усиления инициирующего импульса, передаваемого промежуточному детонатору. В этом случае детонационные волны будут сталкиваться друг с другом в объединенной части в зонах между проекциями ответвлений каналов, увеличивая амплитуду давления, воздействующего на промежуточный детонатор, а следовательно, и на основной заряд ВВ. А так как ударно-волновая чувствительность взрывчатого вещества сильно зависит от размеров, применение такого принципа позволит повысить взрывобезопасность устройства.
Выполнение объединенной части с возможностью непосредственного приема ей детонационного импульса от 2-4 ответвлений каналов матрицы позволяет сформировать передаваемый основному заряду ВВ инициирующий импульс, достаточный для его надежного инициирования при уменьшенном количестве чувствительного ВВ в зоне расширения. Увеличение количества ответвлений в группе приведет к увеличению размеров, что в свою очередь снизит эффективность применения данного технического приема.
Отделение объединенных частей разных групп друг от друга перегородками из инертного материала обеспечивает ударно-волновую стойкость устройства, а следовательно, и безопасность обращения. Толщина перегородки из инертного материала Δ в пределах от 0,9 до 1,1 мм оптимальна при минимальной толщине δ.
Выбор толщины объединенной части δ из указанного выше соотношения связан с необходимостью создания оптимальных условий взаимодействия детонационных волн для увеличения амплитуды давления передаваемого основному заряду ВВ инициирующего импульса. Указанные соотношения получены экспериментальным путем.
Выполнение объединенных частей в форме дисков придает конструкции наиболее оптимальные габариты и эффективность.
Техническая сущность и принцип действия предложенного устройства поясняются чертежами, где на фиг.1, 2 представлен общий вид одного из вариантов выполнения заявляемого устройства для формирования взрывной волны; на фиг.3 - вид сверху.
Предложенное устройство включает в себя матрицу 1 из инертного материала 1, промежуточный детонатор 2, основной заряд взрывчатого вещества 3. Матрица 1 содержит сеть разветвленных детонационных каналов 4, которые отходят от общего входного участка (запальной шашки) 5 и расходятся до концевых участков 6. Концевые участки 6 объединены в группы, которые включают части, выполненные с расширением 7. Каналы 4 и концевые участки 6 заполняются пластичным ВВ.
Примером конкретного выполнения может служить устройство для формирования взрывной волны, включающее в себя матрицу из материала АБС-2020 ТУ2214-019-00203521-96 толщиной 5 мм, промежуточный детонатор, выполненный в виде слоя из пластичного ВВ толщиной 8 мм, и основной заряд взрывчатого вещества из ТАТБ. Детонационные каналы матрицы выполнены шириной 1,2 мм глубиной 1 мм, отходят от общего участка - запальной шашки, выполненной диаметром 5 мм глубиной 1,2 мм. Каналы выполнены из того же ВВ, что и промежуточный детонатор и заканчиваются концевыми участками, расположенными под углом 90° к поверхности матрицы (угол может быть и меньше), которые состоят из расширяющейся части. Концевые участки каналов объединены по 4 в группы, расширяющиеся части которых примыкают друг к другу, образуя объединенную часть, выполненную в виде диска толщиной 1,5 мм и диаметром до 10 мм. Диски отделены друг от друга перегородкой, толщина которой Δ равна 0,9 мм.
Предложенное устройство для формирования взрывной волны работает следующим образом. При инициировании шашки 5 детонационный импульс по детонационным каналам 4 распространяется к концевым участкам 6 и возбуждает детонацию в объединенных (расширяющихся) частях 7. Детонационные волны в объединенных частях сталкиваются друг с другом в зонах между проекциями участков, подводящих к ним детонационные импульсы, увеличивая амплитуду давления воздействующего импульса. Усиленный импульс передают на промежуточный детонатор 2 и далее на основной заряд ВВ 3.
Предложенное устройство для формирования взрывной волны обладает следующим техническим преимуществом перед устройством-прототипом.
1. Экспериментами установлено, что пожаробезопасность и взрывобезопасность заявляемого устройства выше, чем в прототипе.
2. Снижен риск подрыва устройства при аварийных воздействиях (пули, осколки, ударно-волновое нагружение). При схожих условиях аварийного воздействия на заявляемое устройство и прототип, возможен подрыв прототипа из-за наличия в концевых участках каналов матрицы большего количества чувствительного ВВ.
Описанное техническое преимущество направлено на то, чтобы использовать предложенное устройство для формирования взрывной волны в конструкциях систем с повышенной взрывобезопасностью и пожаробезопасностью. По предложенному техническому решению разработаны рабочие чертежи на опытный образец устройства.
1. Устройство для формирования взрывной волны, включающее источник инициирования, основной заряд из низкочувствительного к детонационному импульсу взрывчатого вещества, промежуточный детонатор, выполненный в виде слоя, матрицу из инертного материала с сетью разветвленных детонационных каналов, концевые участки которых выполнены с расширением заподлицо с поверхностью матрицы и примыкают к промежуточному детонатору, при этом промежуточный детонатор и детонационные каналы выполнены из более чувствительного к детонационному импульсу взрывчатого вещества, чем взрывчатого вещества основного заряда, отличающееся тем, что концевые участки каналов сгруппированы так, что расширяющиеся части концевых участков, входящих в одну группу, примыкают друг к другу, образуя объединенную часть с возможностью непосредственного приема ей детонационного импульса от 2-4 ответвлений каналов матрицы, причем объединенные части разных групп отделены друг от друга перегородками из инертного материала, а толщина δ объединенной части выбрана из следующего соотношения:
,
где dкр - критический диаметр взрывчатого вещества основного заряда.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что толщина перегородки Δ выбрана в пределах от 0,9 до 1,1 мм.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что объединенные части выполнены в форме дисков.
