ДЕТОНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО МЕХАНИЧЕСКОГО ВЗРЫВАТЕЛЯ Российский патент 1997 года по МПК F42C19/10 

Изобретение относится к взрывным работам, в частности к взрывателям, срабатывающим от заданного механического усилия, и может быть использовано при разработке конструкции детонирующего устройства ударного механического взрывателя.

В современных взрывателях, использующихся, например, для подрыва торпед и кумулятивных перфораторов, спускаемых в нефтяные и газовые скважины на насосно-компрессорных трубах, детонирующее устройство состоит из последовательно расположенных в пластмассовом корпусе капсюля-детонатора накольного действия и шашки бризантного взрывчатого вещества (ВВ). Капсюль-детонатор представляет собой тонкостенную металлическую гильзу, содержащую заряд бризантного ВВ и запрессованный в чашечку заряд инициирующего ВВ (в чашечке под слоем инициирующего ВВ может также помещаться некоторое количество бризантного ВВ). С целью повышения безопасности в обращении капсюль-детонатор прикрыт паронитовой прокладкой. [1]
Известно также детонирующее устройство механического взрывателя [2] Устройство применяется для возбуждения взрыва зарядов боеприпасов и включает в себя размещенные в металлическом корпусе капсюль-детонатор накольного действия с инициирующим ВВ, передаточный заряд (обычно из низкоплотного бризатного ВВ) и детонатор (шашка из высокоплотного бризантного ВВ, способная надежно возбуждать детонацию заряда боеприпаса). Срабатывание вышеуказанных детонирующих устройств происходит при наколе капсюль-детонатора жалом ударника. От капсюля-детонатора взрыв передается в передаточный заряд и далее в детонатор. Это устройство выбрано в качестве прототипа.

Экспериментально было показано, что в ДУ на основе тэна диаметр бойка можно уменьшить до 2 мм. Энергия удара, обеспечивающая задействование ДУ с достаточно высокой надежностью, снижается при этом до 2,4 Дж. Указанная величина энергии удара уже сравнима с той, что необходима для возбуждения взрывов инициирующих ВВ. Так например, на корпе Велера, предназначенном для определения чувствительности к механическому удару инициирующих ВВ, стопроцентная частость возбуждения взрывов гремучей ртути и азида свинца имеет место при энергии улара соответственно 0,6 и 2,2 Дж /5/.

Такое ДУ (с диаметром бойка 2 мм) является работоспособным и при использовании в нем других бризантных ВВ (например, бензтрифуроксана и бис-тринитроэтилэтилендинитрамина).

Недостаток данного ДУ заключается в том, что при снаряжении его бризантными ВВ, имеющими пониженную склонность к переходу горения в детонацию (например, гексоген, октоген и др.), требуется увеличить диаметр бойка, а следовательно, и необходимую для задействования ДУ энергию удара, так как малые размеры капсюля-детонатора не обеспечивают в нем развития взрывного процесса до низкоскоростного режима детонации.

Возникает, таким образом, задача создания ДУ, позволяющего применять в нем более широкий диапазон бризантных ВВ без существенного увеличения энергии инициирующего механического импульса.

Техническим результатом изобретения является снижение энергии удара, необходимой для задействования ДУ, снаряженного бризантным ВВ, обладающим малой склонностью к переходу горения в детонацию, путем уменьшения диаметра бойка.

Для достижения этой цели предлагается конструкция ДУ на основе бризантного ВВ, состоящая из расположенных в корпусе последовательно на одной оси бойка, металлической вставки, капсюля-детонатора, передаточного заряда и детонатора, где в отличие от вышеописанных конструкций боек выполнен сплошным, а между капсюлем-детонатором и передаточным зарядом имеется не содержащий ВВ канал. Диаметр этого канала (d_к) в 3 10 раз меньше диаметра бойка (при таком соотношении диаметров d_б и d_к механическим ударом может возбуждаться взрыв довольно широкого круга используемых в средствах инициирования бризантных ВВ, если дефорцию их осуществлять способом прямого давления). Значение d_к, как и d_о в ДУ по АС /4/, не зависит от критического диаметра детонации ВВ, поэтому вышеуказанная величина отношения d_б может обеспечиваться при довольно малых диаметрах бойка, что является необходимым условием для снижения энергии удара, требующейся для задействования ДУ. Естественно, что в этом случае в расположенной под бойком навеске бризантного ВВ, особенно имеющего малую склонность к переходу горения в детонацию, инициирование нормальной детонации исключается. Процесс перехода горения в детонацию происходит здесь в передаточном заряде, воспламеняемом струей продуктов взрыва, истекающих по каналу из капсюля-детонатора.

Для снижения инициирующего механического импульса целесообразно также выполнять расположенную между ВВ и бойком вставку, служащую для уплотнения кольцевого зазора в процессе нагружения капсюля-детонатора, в виде диска. Положительный эффект достигается благодаря тому, что при этом уменьшается доля энергии, затрачиваемой на пластическую деформацию вставки из-за отсутствия цилиндрической стенки колпачка.

Схема предлагаемой конструкции ДУ представлена на фиг. 1 и 2. В корпусе 1 (см. фиг. 1) ДУ расположены последовательно на одной оси боек 2, металлическая вставка 3, капсюль-детонатор 4, передаточный заряд 5 и детонатор 6. Между капсюлем-детонатором и передаточным зарядом имеется цилиндрический канал, диаметр которого в 3 10 раз меньше диаметра бойка. Диаметр передаточного заряда превышает критический диаметр детонации ВВ, а высота длину преддетонационного участка.

Корпус ДУ, изображенного на фиг. 2, состоит из скрепленных гайкой 7 втулки 8 и гильзы 9. Между втулкой и гильзой помещена уплотнительная прокладка 10.

Примером конкретного выполнения может являться ДУ на основе октогена, которое предназначено для использования в термостойкой взрывной головке кумулятивных перфораторов, спускаемых в нефтяные и газовые скважины на трубах. В этом ДУ (см. фиг. 2) изготовленный из закаленной стали боек 2 имеет диаметр 3 мм. Вставка 3 уплотнительная прокладка 10 выполнены из алюминиевой фольги соответственно 0,1 и 0,05 мм. Капсюль-детонатор 4 представляет собой навеску штатного октогена массой 0,025 г, запрессованную в стальную втулку 8 до плотности 1,6 г/см³. Диаметр и высота расположенного в стальной гильзе 9 передаточного заряда 5 составляют соответственно 4 и 37 мм, а плотность 1,33 г/см³. Просверленный в гильзе со стороны капсюля-детонатора канал имеет диаметр 0,5 мм. Детонатором 6 служит заряд штатного октогена, запрессованного до полости 1,6 г/см³ в алюминиевый колпачок с наружным диаметром 6 и высотой 4 мм. Крепление детонатора в гильзе 9 и бойка 2 во втулке 8 осуществляется при помощи клея. При габаритах ДУ диаметром 20 х 55 мм масса содержащего в нем ВВ (штатный октоген) не превышает 0,9 г.

Срабатывает ДУ следующим образом. При механическом ударе по бойку 2 (см. фиг. 2) вначале происходит сжатие навески ВВ в капсюле-детонаторе 4 и радиальная пластическая деформация вставки (диска) 3, приводящая к уплотнению кольцевого зазора между бойком и втулкой 8. Затем пи достижении давления P_пр > P_кр, определяемого отношением d_б/d_к, ВВ из капсюля-детонатора выбрасывается в канал гильзы 9. Процесс разрушения капсюля-детонатора сопровождается образованием очагов разогрева, в результате чего ВВ воспламеняется и продукт его горения через канал в вышеуказанной гильзе зажигают, в свою очередь, передаточный заряд 5. Горение передаточного заряда в условиях замкнутого объема при все возрастающем давлении ускоряется и на некотором расстоянии (преддетонационный участок) переходит в нормальную детонацию, которая передается далее в детонатор 6.

Работоспособность данного ДУ подтверждена экспериментально. Для его испытаний использовался вертикальный копер. Было установлено, что срабатывание ДУ со стопроцентной частостью обеспечивается пи кинематической энергии падающего груза 3,2 Дж.

Показано также, что ДУ является работоспособным и при снаряжении его другими бризантными ВВ (тэн, бис-тринитроэтилэтилендинитрамин, бензтрифуроксан, гексоген).

Использование: конструкция детонирующего устройства ударного механического взрывателя. Сущность изобретения: в корпусе 1 расположены последовательно цилиндрический боек 2, деформируемый металлический элемент в форме диска 3, капсюль-детонатор 4, передаточный заряд 5 и детонатор 6. Между капсюлем-детонатором 4 и передаточным зарядом 5 выполнен осевой канал. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Детонирующее устройство механического взрывателя, содержащее корпус с расположенными в нем последовательно капсюлем-детонатором, передаточным зарядом и детонатором, отличающееся тем, что капсюль-детонатор выполнен из бризантного взрывчатого вещества, между передаточным зарядом и капсюлем-детонатором в корпусе выполнен осевой канал, а над капсюлем-детонатором расположен цилиндрический боек, при этом между капсюлем-детонатором и бойком установлен деформируемый элемент из инертного материала в форме диска. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде втулки и гильзы, скрепленных гайкой, торцевая поверхность которой расположена выше торцевой поверхности бойка. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что в гильзе в зоне расположения передаточного заряда выполнены радиальные отверстия, заполненные легкоплавким сплавом.