Устройство управления формой фронта детонационной волны

Авторы патента:

F42B1/02 - Заряды, например для взрывных работ; пиротехника; боеприпасы (взрывчатые составы C06B; взрыватели F42C; взрывные работы F42D)

Владельцы патента RU 2554711:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет геоситем и технологий" (ФГБОУ ВО "СГУГиТ") (RU)

Изобретение относится к вооружению и может быть использовано в кумулятивных боеприпасах. Устройство управления формой фронта детонационной волны содержит осесимметричные промежуточный заряд взрывчатого вещества с детонатором и основной заряд взрывчатого вещества с кумулятивной выемкой, инертную линзу в форме полого цилиндра с дном. Линза выполнена из металла с низкой скоростью распространения звука и содержит прокладку из оргстекла, внешний диаметр цилиндрической части линзы равен внутреннему диаметру корпуса устройства. Изобретение позволяет повысить эффективность и надёжность кумулятивного боеприпаса. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к конструкциям кумулятивных боевых частей боеприпасов, включая конструкции сдвоенных кумулятивных зарядов, к кумулятивным перфораторам, применяемых для перфорации нефтяных и газовых скважин, в частности к устройствам управления формой фронта детонационной волны.

Известны устройства управления формой фронта детонационной волны в кумулятивных зарядах, выполненные в виде специальных профилированных вставок (линз), выполненных из инертных или экзотермических реагирующих материалов, устанавливаемых в заряде взрывчатого вещества (ВВ) между инициатором и кумулятивной облицовкой по оси симметрии заряда. Геометрические параметры линзовых узлов определяются типом ВВ, материалом и формой линзы. Экранирующие линзы из инертных материалов изготавливают из пластмассы, пористых порошковых и керамических материалов, парафина, полиэтилена и металлов т.п. Активные линзы из экзотермических материалов изготавливаются из ВВ, скорость детонации которой меньше, чем скорость детонации основного заряда, пиротехнических составов, металлополимеров, содержащие в качестве порошкового наполнителя реакционноспособного металла - титана, магния, цинка и т.д. Линзовый узел выполняет функцию преобразования первоначально расходящийся детонационной волны в сходящуюся с тороидальной формой фронта. Процесс перехода ударной волны в детонацию через материал линзы является существенно нестационарным и даже малые изменения плотности, дисперсности у компонентного состава ВВ, пористых и керамических материалов, дефектности кристаллов ВВ и т.д. могут вызвать существенные искажения фронта генерируемой в конечном счете детонационной волны. Такие устройства управления формой фронта детонационной волны широко представлены в технической литературе [Физика взрыва/ Под ред. Л.П. Орленко. - М.: Физматлит, 2002. -т.2, - 656 с, с.296-299; Кобылкин И.Ф., Селиванов В.В., Сысоев Н.Н. Ударные и детонационные волны. Методы исследования. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. - 376 с. с.301; Физика быстро протекающих процессов/ под ред. Н.А. Златина М.: Мир, 1971, т.2, с.252, с.291-293].

Недостатком данных устройств является наличие в конструкции кумулятивных зарядов, линз, расположенных внутри основного заряда ВВ, снижающего эффективность кумулятивного заряда, а также наличие непосредственной связи промежуточного и основного зарядов ВВ.

Ближайшим техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство управления формой фронта детонационной волны, содержащее осесимметричные промежуточный заряд взрывчатого вещества с детонатором, с противоположной стороны которого примыкает инертная линза, выполненная из материала с низкой скоростью распространения звука, например из свинца или обедненного урана, имеющий в основном плоскую поверхность, расположенную в непосредственной близости от детонатора вещества, и выпуклую поверхность, противоположную упомянутой плоской поверхности или выпукло-выпуклую форму поверхности, основной заряд взрывчатого вещества с кумулятивной выемкой, примыкающий к линзе с обратной стороны, и расположенные в едином корпусе (патент РФ №2160880, кл. МПК F42B 1/00).

Недостатком такой конструкции является сложность ее изготовления, трудности обеспечения сносности отдельных компонентов кумулятивного заряда, т.к. конструкция не обеспечивает центровку узла управления детонационным фронтом, что приводит к существенному снижению кумулятивного действия. Наличие непосредственной связи промежуточного и основного зарядов ВВ. Наличие такой связи может усложнить как саму конструкцию изделия, так и сильно увеличить трудоемкость его изготовления. Кроме того, инертная линза должна иметь значительную толщину, чтобы обеспечить поглощение и задержку ударной волны от предварительного заряда к основному по оси симметрии заряда.

Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства управления формой фронта детонационной волны, отличающегося простотой конструкции и повышенной эффективностью и надежностью действия.

Технический результат выражается в том, что в формировании тороидального фронта детонационной волны, с помощью металлической линзы стаканообразной формы, с размещением основного заряда ВВ с кумулятивной выемкой внутри цилиндрической части линзы и с внешним диаметром цилиндрической части линзы, равным внутреннему диаметру корпуса устройства, выполнение линзы и сплошного корпуса боеприпаса раздельными, исключив непосредственную связь промежуточного и основного заряда, тем самым упрощает устройство и повышает его надежность, улучшает качество сборки изделия в целом. А конструкция устройства управления формой детонационного фронта обладает повышенной центровкой и соосностью всех узлов, за счет его формы.

В ряде случаев при использовании чувствительных ВВ в качестве шашки основного заряда, например, ВВ на основе октогена или гексогена, с целью предотвращения преждевременного инициирования основного заряда ВВ и повышения надежности осуществления кольцевого инициирования на внутренней стенки дна линзы или на внешней стороне стенки дна линзы может размещаться прокладка из инертного материала с низкими значениями акустического импеданса, например из оргстекла, полистирола, полиэтилена и т.д.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве управления формой фронта детонационной волны, включающем осесимметричные промежуточный заряд взрывчатого вещества с детонатором, с противоположной стороны которого примыкает инертная линза, выполненная из материала с низкой скоростью распространения звука, основной заряд взрывчатого вещества с кумулятивной выемкой, примыкающий к линзе с обратной стороны, расположенные в едином корпусе, согласно изобретению линза выполнена из металла, имеет форму полого цилиндра с дном, с размещением основного заряда взрывчатого вещества с кумулятивной выемкой внутри цилиндра, внешний диаметр цилиндрической части линзы равен внутреннему диаметру корпуса устройства, линза и корпус выполнены раздельными. При этом на внутренней стенке дна линзы или на внешней стороне стенки дна линзы может размещаться прокладка из инертного материала с низкими значениями акустического импеданса, менее величины акустического импеданса материала линзы, для предотвращения преждевременного инициирования основного заряда ВВ, диаметр прокладки может быть равным или меньше диаметра дна линзы.

При использовании устройства управления детонационным фронтом в боеприпасах с толстым корпусом изделия возможны отказы в работе изделия. Такая ситуация возможна, если корпус и линза выполнены сплошными из одной детали. Это связано с тем, что при детонации предварительного заряда, расширяющийся корпус создает в материале линзы волны разрежения, уменьшающие давление в ударной волне. Это приводит к тому, что давление становится недостаточным для инициирования основного заряда ВВ. Применение отдельного корпуса основного заряда ВВ (цилиндрическая часть линзы) не допускает проникновение волн разрежения в дно линзы. Этим обеспечивается устойчивая кольцевая детонация основного заряда ВВ.

Наличие признаков, отличающих изобретение от прототипа, позволяет сделать вывод о соответствии его критерию «новизна».

На фиг.1 и фиг.2 представлен общий вид устройства, на фиг.3 - приведен пример процесса преобразования детонационной волны со сферически расходящимся волновым фронтом в тороидальную сходящуюся детонационную волну во времени. Устройство содержит (см. фиг. 1-2) инициатор 1, общий сплошной корпус боеприпаса 2, металлическая линза «стаканообразной» формы 3, промежуточный заряд ВВ 4, основной заряд ВВ 5 с кумулятивной выемкой 6, прокладка из инертного материала 7.

Работает устройство следующим образом. Инициатор 1 (электродетонатор, детонирующий шнур, капсюль детонатор) возбуждает симметричную детонационную волну в промежуточном заряде ВВ 4 с формой формы волны детонации близкой к сферически расходящейся. Детонационная волна падает на «стаканообразную» линзу 3, возбуждая тороидальную сходящуюся детонационную волну в основном заряде ВВ 5, за счет выполнения линзы 3 и общего сплошного корпуса изделия 2 раздельными. При этом инициирование основного заряда ВВ 5 в его центральной части исключается, т.к. на давление во фронте детонационной волны уменьшается ниже критического за счет уменьшения его в материале дна линзы 3 и прокладки из инертного материала 7. Под действием продуктов детонации промежуточного заряда ВВ, дно линзы 3 и прокладка 7 начинают выгибаться и сжиматься по оси симметрии устройства, подпрессовывая слой основного заряда ВВ 5. Но вследствие снижения амплитуды давления в ударной волне в этой слоистой системе, детонации по центру заряда 5 не происходит. Ударная волна распространяясь по материалу линзы 3 увеличивает свою амплитуду в угловой области линзы 3 и переходит в сжатое ВВ основного заряда 5, вызывая кольцевой нагрев ВВ основного заряда 5, повышению давления в этой области и детонацию заряда с тороидальным (кольцевым) волновым фронтом детонации. Далее волна детонации распространяется по основному заряду ВВ 5, обеспечивая тем самым требуемый режим нагружения кумулятивной облицовки. Подобрав параметры промежуточного заряда ВВ 4, основного заряда ВВ 5, линзы 3 (толщину стенки дна, материал), прокладки 7 (плотность и скорость звука материала, толщину и диаметр) можно получить симметричную тороидальную сходящуюся детонационную волну из сферической расходящейся детонационной волны.

Предлагаемое устройство управления детонационным фронтом прошло экспериментальную проверку и доступно для методов вычислительного эксперимента. Таким образом решается задача создания устройства управления формой фронта детонационной волны, с простой конструкцией и повышенной эффективностью и надежностью действия.

1. Устройство управления формой фронта детонационной волны, содержащее осесимметричные промежуточный заряд взрывчатого вещества с детонатором, с противоположной стороны которого примыкает инертная линза, выполненная из материала с низкой скоростью распространения звука, основной заряд взрывчатого вещества с кумулятивной выемкой, примыкающий к линзе с обратной стороны, расположенные в едином корпусе, отличающееся тем, что линза выполнена из металла, имеет форму полого цилиндра с дном, с размещением основного заряда взрывчатого вещества с кумулятивной выемкой внутри цилиндрической части линзы, внешний диаметр цилиндрической части линзы равен внутреннему диаметру корпуса устройства, линза и корпус выполнены раздельными.

2. Устройство управления формой фронта детонационной волны по п.1, отличающееся тем, что на внутренней или на внешней стенке дна линзы размещается прокладка из инертного материала с низкими значениями акустического импеданса, например из оргстекла.

Изобретение относится к области экспериментальной физики, в частности к способу формирования металлического компактного элемента. Способ формирования металлического компактного элемента заключается в инициировании осесимметричного основного заряда взрывчатого вещества, разгоне металлической облицовки кумулятивной выемки под действием продуктов взрыва основного заряда, выполнении каждого металлического вкладыша в форме, аналогичной форме металлической облицовки, покрытии вкладыша со стороны облицовки слоем дополнительного заряда взрывчатого вещества, производстве ударного инициирования разогнанной металлической облицовкой примыкающего к ней дополнительного заряда взрывчатого вещества, размещенного на первом по направлению метания металлическом вкладыше.

Комбинированная кумулятивная облицовка для формирования высокоскоростных компактных элементов // 2549505

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к комбинированной кумулятивной облицовке для формирования высокоскоростных компактных элементов. Комбинированная кумулятивная облицовка для формирования высокоскоростных компактных элементов содержит струеобразующую часть в форме полусферы и сопряженную с ней отсекающую часть в форме цилиндра.

Разрезающее устройство // 2539021

Изобретение относится к области военной техники, более конкретно к устройствам для разрезки стальных стержней, трубопроводов, электрических жгутов и т.п. с помощью удлиненных кумулятивных зарядов (УКЗ), и может быть использовано в ракетно-космической технике.

Кумулятивный заряд // 2534661

Изобретение раскрывает устройство кумулятивного заряда скважинного перфоратора, создающего при вскрытии продуктивного пласта расширяющийся кумулятивный канал.

Устройство для формирования компактного элемента // 2525330

Изобретение относится к области высокоскоростного соударения твердых тел и может быть применено в промышленности и военной технике, использующей заряды взрывчатых веществ для высокоскоростного метания компактных элементов.

Облицовка снарядоформирующего заряда // 2522717

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к конструкциям облицовок снарядоформирующих зарядов, и может использоваться в устройствах формирования поражающих элементов (ПЭ) для пробития бронированных целей.

Способ обработки снарядоформирующего заряда // 2522701

Cпособ включает управление процессом формирования поражающего элемента путем инициирования и формирования фронта детонационной волны в заряде взрывчатого вещества, обеспечивающего разгон облицовки с предварительно подобранной геометрией.

Шашка-детонатор для промышленного взрывания // 2522534

Шашка-детонатор для промышленного взрывания содержит один или два сквозных канала и гнездо под капсюль, изготавливается заливкой из смесевого взрывчатого вещества, содержащего 50-70 мас.% тротила и 50-30 мас.% пентаэритрита тетранитрат, не прошедшего стадию перекристаллизации, в цилиндрическую оболочку из полимерного материала или многослойной бумаги толщиной 0,5-3,0 мм.

Удлиненный кумулятивный заряд (краснов-заряд) // 2513337

Изобретение относится к области военной техники, в частности к устройству кумулятивных зарядов. Удлиненный кумулятивный заряд взрывчатого вещества с облицованной металлом продольной выемкой снабжен двумя промежуточными детонаторами и двумя слоями взрывчатого вещества с высокой скоростью детонации.

Шашка-детонатор // 2507186

Изобретение относится к промышленным средствам взрывания, а именно шашке-детонатору, предназначенной для инициирования скважинных зарядов при буровзрывных работах на горнодобывающих предприятиях.

Ленточный заряд из листового взрывчатого вещества // 2557298

Изобретение относится к технике взрыва площадных зарядов из листовых взрывчатых веществ (ВВ) и может быть использовано в практике динамических испытаний преград (материалов и конструкций), а также в ряде импульсных технологических операций (штамповка и сварка взрывом). Заряд содержит секции из лент листового ВВ, наклеенных на внешние полуокружности трубок и расположенных равноудалено от преграды. Ленты листового ВВ имеют поперечный зазор, исключающий взаимодействие детонационных волн в лентах заряда. Практически одновременное начало детонации зарядов достигается с помощью многоточечной лучевой системы инициирования с торцов лент ВВ. Разные по величине импульсы давления на поверхности создаются за счет изменения толщины и ширины лент ВВ (варьирования импульсного давления) и расстояния до преграды (варьирования длительности импульса). Профилирование (распределение) нагрузки по площади нагружения достигается раскладкой лент и изменением расстояния между ними. Техническим результатом изобретения является воспроизведение плавного профиля давления на цилиндрической поверхности преграды и расширение диапазона создания малых и сверхмалых импульсов давления. 3 ил.

Способ утилизации баллиститных ракетных топлив // 2558418

Изобретение относится к технологии конверсионных производств и может быть использовано для изготовления кумулятивных зарядов для дробления негабаритов горных пород. В способе утилизации баллиститных ракетных топлив путем переработки их в кумулятивные разрывные заряды закрепляют заряд топлива в патроне токарного станка, отрезают части заряда необходимой длины при орошении водой и высушивают заряд. Для придания кумулятивного эффекта заряду высверливают кумулятивную воронку при орошении водой и прикрепляют к заряду электровоспламенитель. Достигается создание способа изготовления кумулятивного заряда из баллиститного ракетного топлива. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ ускорения тела // 2558509

Изобретение относится к механике и может быть использовано для придания ускорения телу. Газодинамически ускоряют тело, ускоряют тело взрывной волной, перемещаемой в пространстве со скоростью в зависимости от скорости детонации, радиуса и шага намотки спирали, обеспечивают устойчивость процесса ускорения тела условием автофазировки, синхронизируют газодинамическое ускорение и ускорение взрывной волной в зависимости от удаления тела от области взрыва. Изобретение позволяет достичь гиперзвуковой скорости тела. 2 табл., 1 ил.

Способ утилизации баллиститных ракетных топлив // 2559059

Изобретение относится к технологии конверсионных производств и может быть использовано для изготовления кумулятивных зарядов для дробления негабаритов горных пород, пробития металлических преград. В способе утилизации баллиститных ракетных топлив путем переработки их в кумулятивные разрывные заряды разрезают заряд баллиститного ракетного топлива на части, размещают отрезанную часть баллиститного ракетного топлива и формируют кумулятивную воронку конуса в матрицу пресс-формы, заполненную подогреваемой водой, нагревают их до размягчения топлива, после чего формируют кумулятивную воронку путем воздействия пуансона на формующий конус. Охлаждают пресс-форму, извлекают формующий конус и выталкивают изделие из гнезда пресс-формы. Достигается создание способа изготовления кумулятивного заряда из баллиститного ракетного топлива с истекшим сроком хранения. 2 ил.

Комбинированная кумулятивная облицовка для формирования высокоскоростных компактных элементов // 2564428

Изобретение относится к области ракетно-космической и оборонной техники и может быть использовано в различных кумулятивных устройствах (КУ), предназначенных для формирования высокоскоростных компактных элементов (ВКЭ) при моделировании воздействия метеоритных частиц или космического мусора искусственного происхождения на корпус космических объектов и при экспериментальном исследовании материалов в условиях высокоскоростного ударного нагружения. Комбинированная кумулятивная облицовка (КО) для формирования высокоскоростных компактных элементов содержит струеобразующую часть в форме сферического сегмента и сопряженную с ней отсекающую часть в форме цилиндра с внешним радиусом, равным внешнему радиусу поперечного сечения струеобразующей части в плоскости сопряжения. Высота сферического сегмента выбирается в диапазоне (1,2…1,8) RC, где RC - внешний радиус сферического сегмента. Изобретение позволяет усовершенствовать конструкцию комбинированной КО, как одного из элементов простейшего КУ для формирования ВКЭ, обеспечивающей формирование ВКЭ с необходимыми массово-скоростными характеристиками. 4 ил.

Кумулятивный заряд староверова-ii // 2564783

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к кумулятивным зарядам. Кумулятивный заряд состоит из шашки взрывчатого вещества с конусной выемкой и, возможно, с внутренней облицовкой. Заряд содержит облицовку по наружной боковой конусной или цилиндрической поверхности шашки взрывчатого вещества. Также заряд содержит полностью или частично облицовку по задней поверхности шашки взрывчатого вещества. Причем если задняя облицовка выполнена по всей задней поверхности, то она полностью или частично может быть прикреплена к внешней, а может располагаться свободно. Если задняя облицовка выполнена по части задней поверхности, то она расположена свободно. Достигается повышение скорости кумулятивной струи. 2 з.п. ф-лы.

Способ создания метательной силы для убойно-разрушающего элемента стрелкового огнестрельного оружия // 2568008

Изобретение относится к области стрелкового вооружения и может быть использовано в стрелковом огнестрельном оружии сверх малого калибра. Способ создания метательной силы для убойно-разрушающего элемента стрелкового огнестрельного оружия заключается в том, что заранее формируют порцию термоядерного топлива, дозируют мощность энергии экзотермической реакции прогнозируемого термоядерного синтеза выбором объема порции термоядерного топлива внутри неразрушающейся гильзы миниатюрного размера, размещают неразрушающую миниатюрную гильзу с заранее сформированной порцией термоядерного топлива в затворную часть ствола стрелкового огнестрельного оружия сверх малого калибра, инициируют реакцию термоядерного синтеза в неразрушающейся миниатюрной гильзе электрическим разрядом и высвобождают продукты реакции термоядерного синтеза из неразрушающейся миниатюрной гильзы с возможностью выталкивания убойно-разрушающего элемента из миниатюрной гильзы и раскручивания его относительно продольной оси при выходе из ствола стрелкового огнестрельного оружия сверх малого калибра. Достигается повышение боевой эффективности оружия. 1 ил.

Кумулятивный заряд староверова - 10 // 2570015

Изобретение относится к кумулятивным боеприпасам. Кумулятивный заряд состоит из шашки взрывчатого вещества с конусной выемкой и, возможно, с внутренней облицовкой выемки, при этом в качестве взрывчатого вещества содержит вещество, выделяющее при взрыве из газов водород. Состав взрывчатого вещества включает боргидрид бериллия, гидрид бериллия и в качестве окислителя - нитрат аммония, динитрамид аммония, нитрат бора, нитрат бериллия или пятиокись азота. Техническим результатом изобретения является повышение скорости кумулятивной струи до 4 раз и соответственно повышение бронепробиваемости. 5 з.п. ф-лы.

Подрывной заряд // 2570148

Изобретение относится к подрывным зарядам для разрушения крепких пород. Подрывной заряд содержит электродетонатор, дополнительный детонатор и размещенный по длине заряд взрывчатого вещества с осевым каналом, выполненный с возможностью взрывного разложения упомянутого взрывчатого вещества в режиме пересжатой детонации от электродетонатора и дополнительного детонатора. Осевой канал в заряде взрывчатого вещества выполнен из четного количества зеркально расположенных относительно друг друга кумулятивных выемок с образованием взаимоперекрещивающихся осесимметричных эллипсных форм, высота которых в 1,1-2 раза больше ширины и составляет два фокусных расстояния зеркально расположенных кумулятивных выемок. Дополнительный детонатор размещен у торца заряда взрывчатого вещества, имеет форму, повторяющую форму торца заряда взрывчатого вещества, и выполнен с возможностью точечного инициирования в его центре. В осевом канале заряда взрывчатого вещества с противоположного от дополнительного детонатора конца заряда взрывчатого вещества размещена вставка из взрывчатого вещества, имеющая форму, повторяющую форму сечения осевого канала заряда взрывчатого вещества с выступающей частью, обеспечивающей возможность его соединения с аналогичным подрывным зарядом. Обеспечивается высокая степень взрывного дробления. 2 ил., 1 табл.

Кумулятивный заряд // 2577661

Изобретение относится к взрывным устройствам для вскрытия продуктивных пластов в нефтяных скважинах и может использоваться в кумулятивных боевых частях. Кумулятивный заряд содержит корпус с размещенной в нем шашкой взрывчатого вещества, имеющей кумулятивную выемку, покрытую облицовкой, состоящей из двух слоев, выполненных из различных материалов, внешний слой прилегает к кумулятивной выемке, а внутренний струеобразующий слой выполнен из меди, причем внешний и внутренний слои облицовки размещены относительно друг друга с зазором, составляющим не более двух толщин стенки внешнего слоя облицовки, а внешний слой облицовки выполнен из материала плотностью 2-3 г/см3, например хлористого натрия NaCl. Техническим результатом изобретения является увеличение пробивной способности и стабильности работы кумулятивного заряда при отсутствии пестообразования. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.