КУМУЛЯТИВНЫЙ ЗАРЯД Российский патент 1997 года по МПК F42B1/02 

Изобретение относится к взрывным работам и может быть использовано при разрушении горных пород зарядами направленного действия.

Известен кумулятивный заряд, состоящий из взрывчатого вещества, помещенного в оболочку с центральной кумулятивной выемкой, равноудаленной от центра заряда, V-образной дополнительной периферийной выемки и кругового инициатора (авт.св. N 1627806 F 24 B 1/02).

Эффективное разрушающее действие этого заряда достигается за счет размещения дополнительной V-образной выемки в периферийной части заряда. Это приводит к увеличению его габаритов, повышенному удельному расходу взрывчатого вещества, затрудняет размещение его на поверхности негабаритов. Совокупность этих показателей характеризуется высокими материальными и трудовыми затратами.

Известен также кумулятивный заряд, содержащий оболочку, размещенный в ней заряд взрывчатого вещества с кумулятивной выемкой, выполненной в виде центральных сопряженных V-образных элементов и сопряженных с ними дополнительных V-образных выемок (патент США N 3371605 F 42 B 1/02, 05.03.68 г. прототип).

Увеличение мощности заряда в значительной степени зависит от увеличения диаметра основания. Плотное прилегание плоского основания заряда к поверхности негабарита является условием наиболее полного использования энергии взрыва зарядов подобной конструкции. Следовательно, чем больше диаметр основания заряда, тем труднее обеспечить плотный контакт основания заряда с поверхностью негабарита, что приводит к увеличению энергетических потерь, нерациональному использованию энергии взрывчатого вещества.

Конструктивное выполнение оболочки заряда, взаиморасположение центральных и дополнительных V-образных выемок, функционально ограничивает технологические возможности заряда. В основном дробление негабаритов, предпочтительно крупных конкреций неоднородного состава, и затрудняет использование его в качестве элемента конструкции скважинного заряда, например "запирающего" заряда (активной забойки, камуфлетного и т.д.). Разлет осколков от воздействия удара взрывных газов, исходящих с торца заряда, прилегающего к основанию, не позволяет использовать данный заряд вблизи горного оборудования, в подземных условиях на столах вибропитателей, вагонетках и т.д.

Технический результат изобретения расширение технологических возможностей заряда и рациональное использование энергии взрывчатого вещества.

Технический результат достигается тем, что в кумулятивном заряде, содержащим оболочку, размещенный в ней заряд взрывчатого вещества с кумулятивной выемкой, выполненной в виде центральных сопряженных V-образных элементов и сопряженных с ними дополнительных V-образных выемок, дополнительные V-образные выемки совместно с основными центральными V-образными элементами образуют невыпуклый многоугольник, внутренние вершины которого лежат в основании, при этом плоскости дополнительных V-образных выемок ограничены сторонами, образующими с ребрами вершины этих выемок, и сторонами, лежащими в основании кумулятивной выемки и соединяющими внешние и внутренние вершины невыпуклого многоугольника основания кумулятивной выемки, причем стороны невыпуклого многоугольника, лежащего в основании кумулятивной выемки, совпадают с линиями сопряжений центральных V- образных элементов с дополнительными V-образными выемками, которые совпадают со сторонами плоскостей дополнительных V-образных выемок, лежащих в основании кумулятивной выемки, при этом плоскости дополнительных V-образных выемок пересекаются с боковой поверхностью оболочки сторонами, образующими вершины дополнительных V-образных выемок, и ограничивают боковую поверхность оболочки со стороны основания кумулятивной выемки зигзагообразной замкнутой линией, а внутренние вершины невыпуклого многоугольника соединяются с вершинами дополнительных V-образных выемок ребрами этих выемок.

Новым в техническом решении является то, что дополнительные V-образные выемки совместно с основными центральными V-образными элементами образуют невыпуклый многоугольник, внутренние вершины которого лежат в основании, при этом плоскости дополнительных V-образных выемок ограничены сторонами, образующими с ребрами вершины этих выемок, и сторонами, лежащими в основании кумулятивной выемки и соединяющими внешние и внутренние вершины невыпуклого многоугольника основания кумулятивной выемки, причем стороны невыпуклого многоугольника, лежащего в основании кумулятивной выемки, совпадают с линиями сопряжения центральных V-образных элементов с дополнительными V-образными выемками, которые совпадают со сторонами плоскостей дополнительных V-образных выемок, лежащих в основании кумулятивной выемки, при этом плоскости дополнительных V-образных выемок пересекаются с боковой поверхностью оболочки сторонами, образующими вершины дополнительных V-образных выемок, и ограничивают боковую поверхность оболочки со стороны основания кумулятивной выемки зигзагообразной замкнутой линией, а внутренние вершины невыпуклого многоугольника соединяются с вершинами дополнительных V-образных выемок ребрами этих выемок.

На фиг. 1 показан общий вид заряда; на фиг. 2 вид снизу на фиг. 1; на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 2.

Кумулятивный заряд состоит из взрывчатого вещества 1, помещенного в оболочку 2 с кумулятивной выемкой 3, выполненной в виде центральных V-образных элементов 4 и сопряженных с ними дополнительных V-образных выемок 5. Дополнительные V-образные выемки 5 совместно с основными центральными V-образными элементами 4 образуют невыпуклый многоугольник, внутренние вершины 12 которого держат в основании заряда. Плоскости 6 дополнительных V-образных выемок 5 ограничены сторонами 7, образующими с ребрами 8 вершины 9, и сторонами 10, лежащими в основании кумулятивной выемки 3.

Стороны 10 совпадают с линиями сопряжений центральных V-образных элементов 4 с дополнительными V-образными выемками 5, соединяют внешние 11 и внутренние 12 вершины невыпуклого многоугольника основания кумулятивной выемки 3 и являются его сторонами. Внутренние вершины 12 соединяются с вершинами 9 дополнительных V-образных выемок 5 ребрами 8 этих выемок.

Плоскости 6 дополнительных V-образных выемок пересекаются с боковой поверхностью оболочки 2 сторонами 7, которые соединяют вершины 9, расположенные на боковой поверхности оболочки 2, с внешними вершинами 11 невыпуклого многоугольника основания. Зигзагообразная замкнутая линия, образованная сторонами 7, ограничивает боковую поверхность оболочки 2 со стороны основания кумулятивной выемки, которое образовано сторонами 10.

Контакт с поверхностью негарабита осуществляется через линейное основание кумулятивной выемки 3, ограниченное сторонами 10 невыпуклого многоугольника, внешние вершины 11 которого лежат на пересечении этих сторон с ребрами центральных V-образных элементов 4 и боковой поверхности оболочки 2, прилегающей к основанию кумулятивной выемки 3. Возбуждение детонации взрывчатого вещества 1 предусматривается детонатором 13.

Кумулятивный заряд работает следующим образом.

Заряд устанавливают на объекте, поверхность которого имеет линейный или, в случае неровной поверхности, точечный контакт со сторонами 10 многоугольника основания кумулятивной выемки 3.

Выполнение кумулятивного заряда со сторонами невыпуклого многогранника, лежащего в основании кумулятивной выемки 3, совпадающими с линиями сопряжений центральных V-образных элементов 4 с дополнительными V-образными выемками 5, которые совпадают со сторонами 10 плоскостей дополнительных V-образных выемок 5, лежащих в основании кумулятивной выемки 3, позволяет ограничить основание кумулятивной выемки 3 сторонами 10, которое одновременно является и основанием заряда, обеспечивающим линейный или точечный контакт многоугольника основания с поверхностью объекта разрушения, в результате чего ликвидируются потери энергии фронта волны детонации на контакте торца заряда с поверхностью объекта.

При взрыве инициатора 13 по взрывчатому веществу 1 распространяется детонационная волна. При этом формирование центральной кумулятивной струи происходит за счет направленного движения продуктов детонации от центральных V-образных элементов 4 к оси заряда (сечение I I).

При достижении детонационной волной вершин 9, дополнительных V-образных выемок 5, в каждой из них формируются кумулятивные струи, ориентированные в направлении периферии заряда (сечение II-II). Плоскости 6 дополнительных V-образных выемок 5, пересекающиеся с боковой поверхностью оболочки 2, сторонами 7, образующими вершины 9, создают условия для формирования самостоятельных периферийных кумулятивных струй, ориентация которых в направлении периферии обеспечивается тем, что ребра этих выемок соединяют вершины 9, лежащие на поверхности оболочки 2 с внутренними вершинами 12 невыпуклого многоугольника основания кумулятивной выемки 3. Одновременно часть центральных V-образных элементов 4, прилегающих к основанию сторонами 10обеспечивает создание радиально направленных от периферии заряда к центру кумулятивных струй, воздействующих непосредственно на объект и не участвующих в формировании центральной кумулятивной струи.

Взаимодействие разнонаправленных газовых потоков кумулятивных струй дополнительных V-образных выемок 5 и части центральных V-образных элементов 4, прилегающих к основанию сторонами 10, приводит к возникновению на поверхности объекта напряжений растяжения и сдвиговых деформаций.

Суммарное воздействие на объект центральной кумулятивной струи и разнонаправленных радиальных струй создают условия для возникновения неравномерного поля напряжений, способствующего разрушению объекта по плоскостям ослабления, спровоцированных разнонаправленными струями.

Ограничение боковой поверхности оболочки 2 со стороны основания кумулятивной выемки 3 зигзагообразной замкнутой линией, которая образована сторонами 7, позволяет уменьшить габариты заряда, площадь боковой поверхности и ударную воздушную волну, тем самым обеспечивается разрушение объекта без выбора горной массы из зоны взрыва с минимальным разлетом осколков.

Перечисленные признаки обеспечивают максимальное использование полезного объема заряда за счет взаиморасположения центральных V-образных элементов 4 и дополнительных V-образных выемок 5, ориентации дополнительных V-образных выемок 5, уменьшения площади контакта боковой поверхности оболочки 2 со взрывчатым веществом 1.

Это способствует сокращению потерь энергии взрывчатого вещества, которая концентрируется в зарядных направлениях, значительному повышению технологичности заряда.

Использование: разрушение горных пород зарядами направленного действия. Сущность изобретения: взрывчатое вещество 1 помещено в оболочку 2 с кумулятивной выемкой 3, выполненной в виде центральных V-образных элементов 4 и сопряженных с ними дополнительных V-образных выемок 5. Дополнительные выемки 5 с основными центральными элементами 4 образуют невыпуклый многоугольник, внутренние вершины 12 которого лежат в основании заряда. Плоскости 6 дополнительных выемок 5 ограничены сторонами 10, лежащими в основании кумулятивной выемки 3. Плоскости 6 дополнительных выемок 5 пересекаются с боковой поверхностью оболочки 2 сторонами 7 и ограничивают боковую поверхность со стороны основания выемки 3. 3 ил.

Кумулятивный заряд, содержащий оболочку, размещенный в ней заряд взрывчатого вещества с кумулятивной выемкой, выполненной в виде центральных V-образных элементов и сопряженных с ними дополнительных V-образных выемок, отличающийся тем, что дополнительные V-образные выемки совместно с основными центральными V-образными элементами образуют невыпуклый многоугольник, внутренние вершины которого лежат в основании, при этом плоскости дополнительных V-образных выемок ограничены сторонами, образующими с ребрами вершины этих выемок и сторонами, лежащими в основании кумулятивной выемки и соединяющими внешние и внутренние вершины невыпуклого многоугольника основания кумулятивной выемки, причем стороны невыпуклого многоугольника, лежащего в основании кумулятивной выемки совпадают с линиями сопряжений центральных V-образных элементов с дополнительными V-образными выемками, которые совпадают со сторонами плоскостей дополнительных V-образных выемок, лежащих в основании кумулятивной выемки, при этом плоскости дополнительных V-образных выемок пересекаются с боковой поверхностью оболочки сторонами, образующими вершины дополнительных V-образных выемок, и ограничивают боковую поверхность оболочки со стороны основания кумулятивной выемки зигзагообразной замкнутой линией, а внутренние вершины невыпуклого многоугольника соединяются с вершинами дополнительных V-образных выемок ребрами этих выемок.