Устройство для определения чувствительности расплава взрывчатых веществ к ударно-волновому воздействию

Изобретение относится к области исследования свойств взрывчатых веществ. Устройство содержит соосно установленные в вертикальной направляющей кювету для исследуемого образца ВВ, инертную преграду, источник ударно-волнового воздействия и средство инициирования, кювета расположена на защитном экране, под которым установлен нагреватель, а инертная преграда выполнена из двух частей. В устройстве используется быстродействующий электродетонатор в качестве стабильного генератора ударной волны, что позволяет исследовать влияние температуры расплава на показатели ударно-волновой чувствительности, а также варьировать амплитудой ударно-волнового импульса, воздействующего на расплав ВВ, обеспечивается изменением толщины инертной преграды между детонатором и расплавом. Достигается возможность определения чувствительности с учетом амплитуды давления ударно-волнового воздействия, температуры расплава и амплитуды ударно-волнового импульса, а также - обеспечение сохранности значительной части элементов устройства при проведении взрывного опыта. 3 з.п. ф-лы, 7 ил., 1табл.

 

Изобретение относится к области исследования свойств взрывчатых веществ (далее ВВ), а именно к устройствам для определения чувствительности расплава ВВ к ударно-волновому воздействию, и может быть использовано при установлении уровня опасности устройств, содержащих расплав ВВ и подвергающихся ударно-волновому воздействию.

Известно устройство для определения передачи детонации через инертную преграду, содержащее детонатор, промежуточный детонатор, активный заряд, инертную преграду, пассивный заряд и электрические зонды (М.А. Кук. Наука о промышленных взрывчатых веществах. - М.: Недра, 1980, с. 85), выбранное в качестве аналога.

При срабатывании последовательно детонатора и промежуточного детонатора в активном заряде возбуждается детонационная волна, которая формирует в инертной преграде и далее в пассивном заряде нестационарную ударную волну, развивающуюся до детонационной. Расстояние перехода ударной волны в детонационную является мерой чувствительности ВВ.

Известно устройство для определения ударно-волновой чувствительности ВВ по времени задержки детонации (Методы исследования свойств материалов при интенсивных динамических нагрузках. Монография / Под ред. М.В. Жерноклетова. - г. Саров, 2003), содержащее капсюль-детонатор, активный заряд, экран, заряд исследуемого ВВ (пассивный заряд) и пару электрических контактов, расположенных по торцам исследуемого заряда, выбранное в качестве аналога. Время задержки детонации рассчитывается как разность между экспериментально измеренным временем и временем, необходимым для прохождения стационарной детонационной волны по всей длине заряда. Очевидно, что чем меньше эта задержка детонации, тем чувствительнее испытываемое ВВ.

Известно устройство для определения характеристик чувствительности взрывчатых веществ к удару (Патент RU №2272242, МПК F42B 35/00, G01N 33/22, опубл. 20.03.2006, бюл. №8), выбранное в качестве аналога. Устройство содержит установленную на основании наковальню и груз с вертикальными направляющими. Наковальня соединена с основанием наклонно расположенными пластинчатыми пружинами. Заявленное устройство позволяет повысить точность определения чувствительности ВВ к косому удару и, как следствие, повысить безопасность работ с ВВ.

Известно устройство для определения чувствительности к ударной волне заряда ВВ (Патент RU №2376599, МПК G01N 33/22, опубл. 20.12.2009, бюл. №35), выбранное в качестве аналога. Устройство содержит последовательно установленные источник ударно-волнового воздействия, инертную преграду, электроконтактные датчики, которые размещены на инертной преграде. Исследуемый заряд ВВ содержит не менее 90% октогена, а инертная преграда выполнена из полимерного вещества аморфной структуры.

Данные устройства - аналоги предназначены для определения чувствительности твердого ВВ.

При патентно-информационном поиске не найдены устройства, позволяющие определять ударно-волновую чувствительность расплавов ВВ.

Задачей изобретения является разработка устройства, позволяющего оценивать чувствительность расплава ВВ к ударно-волновому воздействию при разных значениях температуры расплава ВВ.

При использовании устройства достигается следующий технический результат:

- возможность определять ударно-волновую чувствительность расплава ВВ, мерой чувствительности которой является амплитуда давления ударно-волнового воздействия;

- возможность исследовать влияние температуры расплава на показатели ударно-волновой чувствительности;

- варьирование амплитудой ударно-волнового импульса позволяет определить чувствительность расплава ВВ при разных нагрузках на одном устройстве.

Дополнительным техническим результатом является сохранность значительной части элементов устройства при проведении взрывного эксперимента.

Для решения указанной задачи и достижения технического результата заявляется устройство для определения чувствительности расплава ВВ к ударно-волновому воздействию, содержащее соосно установленные в вертикальной направляющей кювету для исследуемого образца ВВ, инертную преграду, источник ударно-волнового воздействия и средство инициирования. Кювета расположена на защитном экране, под которым установлен нагреватель, а инертная преграда выполнена из двух частей, расположенных на заданном расстоянии друг от друга, при этом нижняя часть преграды установлена в контакте с кюветой, а верхняя часть преграды выполнена в виде конуса с возможностью увеличения или уменьшения толщины.

В нижней части инертной преграды заявляемого устройства могут быть выполнены сквозные каналы для удаления газообразных продуктов разложения ВВ. Направляющая может быть выполнена составной, при этом ее часть, контактирующая с нижней частью инертной преграды, выполнена из фторопласта, а другая часть из алюминиевого сплава Д16Т. Кювета для исследуемого образца ВВ выполнена из термостойкого стекла и установлена в металлическом корпусе из теплопроводного материала, в котором выполнено смотровое окно для осуществления визуального контроля. Выполнение кюветы из термостойкого стекла позволяет осуществлять визуальный контроль за процессом плавления ВВ и установлением контакта нижней части преграды с расплавом ВВ.

Выполнение инертной преграды из двух частей, расположенных на заданном расстоянии друг от друга, и установка ее нижней части в контакте с кюветой существенно уменьшает затраты на прогрев ВВ и примыкающих к нему деталей и сокращает время эксперимента, а выполнение верхней части преграды в виде конуса с возможностью увеличения или уменьшения толщины позволяет варьировать амплитудой ударно-волнового импульса и определять чувствительность расплава ВВ при разных нагрузках на одном устройстве.

Применение источника ударно-волнового воздействия (быстродействующего электродетонатора) позволяет в каждом эксперименте получать стабильный первичный ударно-волновой импульс.

Наличие нагревательного элемента позволяет получить расплав ВВ, чувствительность которого к ударно-волновому воздействию определяется заявляемым устройством. Кювета для исследуемого ВВ выполнена из термостойкого стекла и расположена в корпусе из теплопроводящего материала, установленном на защитном экране. Выполнение кюветы из термостойкого стекла и наличие окна в металлическом корпусе позволяют осуществлять визуальный контроль за процессом плавления ВВ. Наличие металлического корпуса из теплопроводного материала, в котором установлена стеклянная кювета, позволяет осуществить более быстрый и равномерный разогрев ВВ, расположенного в кювете, до состояния расплава. Корпус также выполняет роль опоры инертной преграды и не позволяет ей ударять по расплаву ВВ в случае, если ударная волна не вызывает взрывчатого превращения (горения). Корпус также выполняет роль индикатора взрывчатого превращения в расплаве ВВ. В случае возникновения в расплаве ВВ взрывчатого превращения с высокой скоростью боковые стенки и дно корпуса разрушается на отдельные фрагменты, а на тепловыравнивающем защитном экране образуется четкий след с ярко выраженным эффектом от воздействия ударной волны по диаметру расплава ВВ. В случае отсутствия взрывчатого превращения корпус остается целым. В случае развития быстрого горения дно корпуса остается целым, а на тепловыравниваюшем защитном экране образуется след по диаметру расплава ВВ. Защитный экран служит для обеспечения сохранности и защиты нагревательного элемента от механических повреждений, а также выполняет тепловыравнивающую функцию. Выполнение направляющей составной из разных материалов, а именно часть, контактирующая с нижней частью инертной преграды, выполнена из фторопласта, а другая часть из алюминиевого сплава Д16Т, позволяет сохранять верхнюю часть направляющей во взрывном опыте.

Заявляемое устройство иллюстрируется следующими чертежами:

На фиг. 1 приведена схема заявляемого устройства.

На фиг. 2 - вид дна металлического корпуса, в котором установлена кювета, и защитного экрана после опыта с взрывом.

На фиг. 3 - вид нижней и верхней части преграды после опыта с взрывом.

На фиг. 4 - вид дна металлического корпуса после опыта с взрывом.

На фиг. 5 - вид защитного экрана после опыта с взрывом.

На фиг. 6 - вид металлического корпуса после опыта без взрыва.

На фиг. 7 - расчетное поле давлений Р[ГПа] на момент времени выхода ударной волны на контактную границу расплав ВВ - алюминиевая преграда в сборке с образцом ВВ ТЭН (толщина преграды 40 мм).

На фиг. 1 показаны: 1 - нагревательный элемент; 2 - защитный экран; 3 - металлический корпус, в котором установлена кювета 5 с исследуемым образцом ВВ 4; 6а; 6б - нижняя и верхняя части инертной преграды соответственно; 7 - источник ударно-волнового воздействия; 8 - направляющая.

Сборку устройства производят следующим образом.

Устройство размещают в защитном сооружении, предназначенном для проведения взрывных работ.

В кювету 5 насыпают исследуемый образец ВВ 4, затем кювету 5 помешают в металлический корпус 3, который располагают на защитном экране 2, под которым размещают нагревательный элемент 1. В контакте с исследуемым образцом ВВ 4 устанавливают нижнюю часть инертной преграды 6а, затем направляющую 8 размещают сверху на металлический корпус 3 с кюветой 5, далее производят нагрев ВВ 4 до получения расплава. После завершения расплавления ВВ и достижения заданной температуры с помощью направляющей 8 устанавливают верхнюю часть преграды 6б и источник ударно-волнового воздействия 7 на нижнюю часть преграды 6а, затем подают инициирующий импульс на источник ударно-волнового воздействия 7.

Амплитуда ударно-волнового импульса варьируется толщиной верхней части преграды. Конкретные значения параметров ударно-волнового импульса рассчитываются по двухмерному программному комплексу МИД-Д2 (Сафронов И.Д., Делов В.И., Дмитриев Н.А. и др. Методика Д для расчета многомерных задач механики сплошной среды в переменных Лагранжа на регулярной сетке. // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов, 1999. Вып. 4. С. 42-45). В табл. 1 представлены параметры ударно-волнового импульса, выходящего на границу преграда-расплав ВВ в зависимости от толщины преграды. Длительность импульса 0,5-0,6 мкс.

Нагревательный элемент 1 служит для нагрева кюветы 5 с навеской ВВ 4 и обеспечения ее расплавления. Нагревательный элемент 1 состоит из подложки, изготовленной из асбестоцементного листа и закрепленной на ней дорожки из нихромовой ленты. Защитный экран 2 - пластина, изготовленная из материала Сталь 3, служит для обеспечения сохранности и защиты нагревательного элемента 1 от механических повреждений. Металлический корпус 3 выполняет тепловыравнивающую функцию, а также выполняет функцию отметчика. Навеска ВВ 4 исследуемое вещество, на которое осуществляется ударно-волновое воздействие с помощью источника ударно-волнового воздействия (быстродействующий электродетонатор) 7. Кювета 5 изготовлена из химико-лабораторного стекла, обладает высокой химической и термической стойкостью, является емкостью для расплавления навески штатного ВВ. Стекло выбрано с целью осуществления визуального контроля процесса плавления ВВ. Нижняя часть направляющей 8 изготовлена из фторопласта, что обеспечивает предохранение верхней части направляющей от воздействия продуктов взрыва ЭД и ВВ. Верхняя часть преграды 6б изготовлена из алюминиевого сплава Д16Т, с ее помощью методом увеличения или уменьшения толщины варьируется амплитуда ударно-волнового импульса. Выполнение верхней части преграды в виде конуса обеспечивает ее целостность при срабатывании ЭД. В нижней части преграды 6а сделаны отверстия для свободного выхода газообразных продуктов, образующихся в результате разложения ВВ в пристеночной области в процессе плавления навески ВВ.

Заявленное устройство применено при определении ударно-волновой чувствительности расплава ВВ ТЭН (пентаэритриттетранитрат). При проведении опыта с ВВ ТЭН массой 3,2 г установлено, что при использовании верхней части преграды, выполненной из алюминиевого сплава Д16Т толщиной 30 мм (суммарная толщина 40 мм), в расплаве, нагретом до 149°С, реализуется взрывное горение, о чем свидетельствует состояние металлического корпуса 3 (фиг. 2). Боковые стенки разрушены, на дне и на защитном экране 2 имеется след от воздействия ударной волны. Нижняя часть преграды 6а разрушена, на верхней части преграды 6б видны следы нагара (фиг. 3). При проведении опыта с верхней частью преграды толщиной 10 мм ударная волна привела к инициированию расплава ТЭНа в режиме детонации, о чем свидетельствует характер разрушения металлического корпуса 3. Боковые стенки разрушены, дно раздроблено на фрагменты (фиг. 4), деформирован защитный экран (фиг. 5), нагреватель раздроблен на мелкие фрагменты. Характер разрушений свидетельствуют о высокой интенсивности процесса взрывчатого превращения расплава и явно выраженном бризантном эффекте.

Проведено три эксперимента, где верхняя часть преграды выполнена из сплава Д16Т толщиной 35 мм (суммарная толщина 45 мм), во всех опытах экзотермической реакции в расплаве не реализовалось. Металлический корпус 3 сохранен полностью (фиг. 6). Остывшие остатки расплава превратились в кристаллы ТЭНа. По результатам экспериментов установлено, что минимальная амплитуда ударно-волнового импульса, приводящая к инициированию взрывчатого превращения в расплаве ТЭНа при температуре 149°С составляет 38,4 МПа. Приведено расчетное поле давлений Р[ГПа] на момент времени выхода ударной волны на контактную границу расплав ВВ - алюминиевая преграда в сборке с образцом ВВ ТЭН (толщина преграды 40 мм) (фиг. 7).

1. Устройство для определения чувствительности расплава ВВ к ударно-волновому воздействию, содержащее соосно установленные в вертикальной направляющей кювету для исследуемого образца ВВ, инертную преграду, источник ударно-волнового воздействия и средство инициирования, кювета расположена на защитном экране, под которым установлен нагреватель, а инертная преграда выполнена из двух частей, расположенных на заданном расстоянии друг от друга, при этом нижняя часть преграды установлена в контакте с кюветой, а верхняя часть преграды выполнена в виде конуса с возможностью увеличения или уменьшения толщины.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в нижней части инертной преграды выполнены сквозные каналы для удаления газа.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что направляющая выполнена составной, при этом ее часть, контактирующая с нижней частью инертной преграды, выполнена из фторопласта, а другая часть из алюминиевого сплава Д16Т.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что кювета для исследуемого образца ВВ выполнена из термостойкого стекла и установлена в металлическом корпусе из теплопроводного материала, в котором выполнено смотровое окно для осуществления визуального контроля за процессом плавления.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области исследования свойств материалов, а более конкретно к способу определения кинетических характеристик угля микропомола, в том числе температуры воспламенения, энергии активации, предэкспоненциального множителя константы скорости реакции горения.

Изобретение относится к области обнаружения микроконцентраций веществ в газовой среде, в частности к детектированию молекул взрывчатых веществ (нитросоединений) в воздухе.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения температуры вспышки и периода индукции ВВ. Установка содержит цилиндрическую баню с обогревом, металлическую гильзу для навески взрывчатого вещества (ВВ), загрузочное устройство навески ВВ в гильзу, блок управления, электронную вычислительную машину (ЭВМ), блок управления, подключенный к ЭВМ, микропроцессор, аналоговый цифровой преобразователь (АЦП), мультиплексор с усилителем; фотоэлемент; гильзу для навески ВВ, выполненную из быстронагревающегося металла, с термопарой и фотоэлементом; загрузочное устройство навески ВВ в гильзу, выполненное в виде конусной медной чашечки-пробки с одетым на нее коротким цилиндром.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения концентрации механических примесей в сырой и добычной нефти нефтедобывающих предприятий с целью предотвращения вывода из строя насосного оборудования, а также для проведения арбитражного анализа пробы товарной нефти.

Изобретение относится к устройствам исследования и анализа небиологических материалов химическими индикаторными средствами с целью экспрессного обнаружения в контактно отбираемой пробе следов взрывчатых веществ (ВВ), в том числе, при проведении обследований во внелабораторных условиях.

Изобретение относится к устройствам для оценки физико-химических свойств жидких нефтепродуктов. Устройство содержит герметичную двухступенчатую камеру, в ступени большего диаметра которой установлен генератор электростатических зарядов в виде сосуда с подвижным электродом, закрепленном на неподвижном металлическом стержне, подключенном к прибору для измерения электрического тока.

Изобретение относится к жидким углеродсодержащим топливам, содержащим присадки, применительно к оценке эффективности присадок - промоторов горения топлива в камере сгорания воздушно-реактивного двигателя.

Группа изобретений относится к контролю степени выветривания угля. Способ контроля степени выветривания угля включает предварительное определение поверхностного натяжения каждой марки полукокса, который получен осуществлением термообработки каждой из нескольких марок угля, находящихся на угольном складе, и предварительную оценку доли каждой из нескольких марок угля на угольном складе; и смешивание нескольких марок полукокса в соответствующих долях для получения смеси полукокса, при этом степень выветривания каждой из нескольких марок угля контролируют так, что значение поверхностного натяжения на границе раздела фаз γinter смеси полукокса, которое получено из поверхностных напряжений и долей каждой из нескольких марок полукокса, составляет 0,03 мН/м или ниже.

Группа изобретений относится к отбору пробы жидкости, в частности топливной, на определение уровня содержания серы в топливе. Пробоотборник (100; 300; 400; 500; 610; 620; 630) приспособлен для установки в систему с вариациями температуры, которая содержит в себе или транспортирует жидкость.

Изобретение может быть использовано для установления подлинности или верификации взрывчатых веществ, ценных бумаг, дорогостоящего оборудования, ювелирных изделий.

Группа изобретений относится к способам и устройству для обнаружения представляющих интерес веществ. Устройство для термической десорбции выполнено с возможностью обнаружения представляющего интерес вещества в пробе. Устройство содержит: пробник, выполненный с возможностью поддержки тампона, и детектор, содержащий анализатор, выполненный с возможностью обнаружения представляющего интерес вещества. Причем пробник выполнен с возможностью соединения с детектором, так что в результате термической десорбции пробы с тампона часть пробы попадает в анализатор. Обеспечивается повышение эффективности обнаружения в пробе представляющих интерес веществ. 7 н. и 17 з.п. ф-лы, 12 ил.

Группа изобретений относится к области исследования топлив на соответствие показателям качества при их использовании, в частности к колориметрическим способам определения серосодержащих соединений в неэтилированных бензинах и дизельном топливе. Индикатор на носителе для определения содержания серосодержащих соединений в автомобильном топливе включает мелкодисперсный сорбент с иммобилизованным на нем хромогенным индикатором. В качестве мелкодисперсного сорбента используют гидроксилированный силикагель (98,0-99,95 мас. %), а в качестве хромогенного индикатора - индикатор на серосодержащие соединения хлоранил (остальное). Для определения содержания серосодержащих соединений в автомобильном топливе пробу анализируемого топлива вводят в индикаторную трубку, заполненную охарактеризованным выше индикатором на носителе путем прокачивания или путем опускания трубки в топливо, после окончания проявления окрашенной зоны по ее длине судят о количественном содержании серосодержащих соединений в топливе. Способ получения индикатора на носителе заключается в том, что на мелкодисперсный гидроксилированный силикагель нековалентно иммобилизуют хромогенный индикатор на серосодержащие соединения хлоранил путем получения суспензии силикагеля перемешиванием его в 0,05-0,2 мас. % растворе хлоранила при соотношении по массе силикагеля и раствора от 1:1 до 1:10, упаривания суспензии при перемешивании до получения однородно окрашенной густой массы и высушивания ее до постоянной массы при температуре 60-80°С при отсутствии доступа влаги воздуха. Технический результат - изобретение позволяет проводить экспресс-анализ содержания серосодержащих соединений в автомобильных бензинах и дизельных топливах. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 пр.

Изобретение может быть использовано в машиностроительной, авиационной, ракетно-космической, нефтяной, химической и других отраслях для сбора конденсированных частиц из продуктов сгорания горючих материалов. Технический результат изобретения заключается в повышении точности воспроизведения в малогабаритной установке дисперсного и химического состава ансамбля частиц конденсированной фазы продуктов сгорания, соответствующего рабочим условиям горения топлива. Указанный технический результат достигается тем, что установка для отбора частиц продуктов сгорания твердого топлива содержит корпус с крышкой, вертикально расположенную внутри корпуса направляющую трубу с закрепленным в верхней ее части образцом твердого топлива. Направляющая труба в нижней части имеет отверстия для отвода газообразных продуктов сгорания. В направляющей трубе на расстоянии от образца твердого топлива, необходимом для обеспечения полноты сгорания твердого топлива, установлен охладитель. При этом длина охладителя выполнена достаточной для кристаллизации частиц продуктов сгорания твердого топлива. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области исследования свойств взрывчатых веществ. Устройство содержит соосно установленные в вертикальной направляющей кювету для исследуемого образца ВВ, инертную преграду, источник ударно-волнового воздействия и средство инициирования, кювета расположена на защитном экране, под которым установлен нагреватель, а инертная преграда выполнена из двух частей. В устройстве используется быстродействующий электродетонатор в качестве стабильного генератора ударной волны, что позволяет исследовать влияние температуры расплава на показатели ударно-волновой чувствительности, а также варьировать амплитудой ударно-волнового импульса, воздействующего на расплав ВВ, обеспечивается изменением толщины инертной преграды между детонатором и расплавом. Достигается возможность определения чувствительности с учетом амплитуды давления ударно-волнового воздействия, температуры расплава и амплитуды ударно-волнового импульса, а также - обеспечение сохранности значительной части элементов устройства при проведении взрывного опыта. 3 з.п. ф-лы, 7 ил., 1табл.

Наверх