УДЛИНЕННЫЙ КУМУЛЯТИВНЫЙ ЗАРЯД Российский патент 1998 года по МПК F42B1/02 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при резке тонкостенных металлоконструкций взрывом, а также может быть применено в ракетно-авиационной технике для разделения ступеней летательных аппаратов в атмосфере, отделения систем спасения экипажа, сверхбыстрого образования аварийных выходов или отверстий для аварийной разгерметизации и т. п.

Известно несколько типов удлиненных кумулятивных зарядов (УКЗ), которые имеют свои преимущества и недостатки. Известен линейный кумулятивный заряд, в котором заряд взрывчатого вещества (ВВ) заключен в металлическую оболочку и облицовку кумулятивной выемки, образующие трубчатое тело, геометрическая форма поперечного сечения которого образована внутренним касанием двух окружностей разного диаметра [1]. Известен заряд, в котором заряд ВВ заключен в бумажную оболочку и имеет различные геометрические формы кумулятивной выемки: сферическую, параболическую, полусферическую, под углом 60^o, под углом 90^o, под углом 120^o [2].

Недостатком известных зарядов является то, что, во-первых, для достижения наибольшего эффекта, т. е. глубины реза, заряды должны быть установлены на определенном расстоянии от преграды, так называемом фокусном расстоянии. При этом в конструкции заряда не предусмотрено никаких элементов, позволяющих выставлять указанное фокусное расстояние. При подрыве этих зарядов происходит ничем не ограниченный разлет продуктов взрыва, что накладывает дополнительные требования по защите людей или близко расположенных ответственных деталей или механизмов от разлетающихся продуктов взрыва и осколков корпуса зарядов.

Ближайшим техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является линейный кумулятивный заряд, в котором эластичный стержнеобразный элемент из ВВ, имеющий сегментное поперечное сечение, с продольной кумулятивной выемкой облицован пластичным металлополимером [3].В качестве ВВ взят баллистный порох, кумулятивная выемка выполнена с сегментным поперечным сечением, при этом диаметр кумулятивной выемки равен 0,55-0,75 ширины D заряда, высота стержнеобразного элемента равна (0,75-1,20)•D, толщина облицовки - (0,08-0,12)•D.

Недостатком данного устройства является то, что при подрыве происходит разлет ничем не ограниченных продуктов взрыва, а часть энергии, высвободившейся при взрыве заряда ВВ, расходуется на разрушение и метание металлической оболочки УКЗ и продуктов взрыва. Это приводит к неэффективному использованию общей массы ВВ и накладывает дополнительные требования по защите людей или близко расположенных ответственных деталей или механизмов.

Таким образом, задачей изобретения является создание удлиненного кумулятивного заряда с повышенной эффективностью действия, с уменьшенной массой ВВ и с повышенной безопасностью заряда при подрыве.

Эта задача решается тем, что УКЗ, содержащий заряд ВВ с продольной сегментной кумулятивной выемкой и металлическую облицовку кумулятивной выемки, снабжен неразрушаемым при подрыве металлическим корпусом произвольной геометрической формы, с продольной канавкой и выполненной на ее дне проточкой под заряд ВВ, имеющими общую вертикальную плоскость симметрии, а поперечное сечение проточки и заряда ВВ выполнено клиновидной формы с кумулятивной выемкой по основанию клина, диаметр которой должен быть не менее от величины основания клина, где α угол клина.

Для эффективного использования общей массы заряда ВВ поперечное сечение заряда ВВ описываемого УКЗ может быть выполнено в виде усеченного клина, т. е. трапеции, с верхним (меньшим) основанием не менее величины критического диаметра используемого типа ВВ.

Достижение поставленной задачи обусловлено следующими геометрическими соотношениями.

Поперечное сечение заряда ВВ выполнено в виде клина с любой величиной угла α или усеченного (притупленного) клина, т. е. трапеции, имеющего продольную сегментную кумулятивную выемку по основанию клина, где
d - диаметр кумулятивной выемки УКЗ должен быть не менее
,
где
α - угол клина а для трапеции α - угол между боковыми сторонами трапеции;
K-величина основания заряда ВВ с кумулятивной выемкой.

Минимальная величина диаметра кумулятивной выемки выбрана из следующих соображений: окружность данного диаметра, выбранного из приводимого математического выражения, будет касаться сторон клина в точках его основания. При меньшем значении диаметра рассматриваемая окружность будет как бы проваливаться в клин, что приведет к снижению эффективности действия УКЗ.

Для обеспечения наибольшей глубины реза должны быть выдержаны в следующих пределах:
величина фокусного расстояния (F) УКЗ равна 1,5-2,0 величины основания заряда ВВ {F=(1,5-2,0) K}.

Неразрушаемый при подрыве металлический корпус может быть любой геометрической формы с продольной канавкой и выполненной на ее дне проточкой под заряд ВВ, имеющими общую вертикальную плоскость симметрии.

Технический результат заключается в том, что удалось повысить энергию воздействия кумулятивной струи на преграду, усилив ее продуктами взрыва, локализованными в продольной канавке и направленными в сторону разрезаемой преграды. Продольная канавка позволяет устанавливать УКЗ на фиксированном фокусном расстоянии, близком к оптимальному по всей длине УКЗ, что исключает прогибание и провисание УКЗ при подрыве, за счет чего повышается надежность работы УКЗ при влиянии различных внешних факторов, в частности вибрации. Форма поперечного сечения заряда ВВ позволяет минимизировать массу заряда ВВ для выполнения однотипных работ по резке тонкостенных металлоконструкций. Геометрическое соотношение позволило определить и задать оптимальную величину диаметра кумулятивной выемки, обеспечивающее решение поставленной задачи.

На фиг.1 представлен УКЗ с поперечным сечением заряда ВВ клиновидной формы; на фиг.2 - то же, усеченной клиновидной формы (трапеция).

УКЗ состоит из металлического неразрушаемого при подрыве корпуса 1 и заряда ВВ 2, расположенного в проточке 3. Проточка 3 и заряд ВВ 2 имеют поперечное сечение клиновидной формы. Заряда ВВ 2 имеет продольную сегментную кумулятивную выемку 4, облицованную металлической фольгой 5. Неразрушаемый при подрыве корпус УКЗ имеет продольную канавку 6, на дне которой выполнена проточка 3. Проточка 3 и канавка 6 имеют общую вертикальную плоскость симметрии.

УКЗ работает следующим образом.

При подрыве заряда ВВ 2 происходит схлопывание облицовки 5 кумулятивной выемки и образуется струя (нож), которая, внедряясь в преграду, разрезает ее. При этом разлет продуктов взрыва ограничен и сдерживается в продольной канавке 6 неразрушаемого при подрыве корпуса 1. Продукты взрыва заполняют продольную канавку 6 и направляются в сторону разрушаемой преграды, повышая энергию и другие параметры кумулятивной струи, а также параметры динамического воздействия на преграду в локальной области реза.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает минимизацию массы заряда ВВ без снижения глубины реза, за счет чего уменьшается уровень ударных нагрузок при подрыве, и появляется возможность более широкого применения заявляемого УКЗ в ракетно- авиационной технике для разделения ступеней летательных аппаратов в атмосфере, отделения систем спасения экипажа, сверхбыстрого образования аварийных выходов или отверстий для аварийной разгерметизации и т.п.

Изобретение предназначено для обработки металлов давлением и может быть использовано при резке тонкостенных металлоконструкций взрывом. Металлический неразрушаемый при подрыве корпус 1 выполнен с проточкой 3 и продольной канавкой 6. В проточке 3 размещен заряд ВВ 2. Проточка и заряд ВВ выполнены с поперечным сечением клиновидной формы. Заряд ВВ имеет продольную сегментную кумулятивную выемку 4, облицованную металлической фольгой 5. Диаметр кумулятивной выемки не менее от величины основания клина, где α - угол клина. Клин может быть выполнен усеченным с верхним основанием, не менее величины критического диаметра используемого типа ВВ. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Удлиненный кумулятивный заряд, содержащий заряд ВВ с продольной кумулятивной выемкой, имеющей сегментное поперечное сечение, и облицовку кумулятивной выемки, отличающийся тем, что он снабжен неразрушаемым при подрыве металлическим корпусом с продольными канавкой и выполненной на ее дне проточкой под заряд ВВ, имеющими общую вертикальную плоскость симметрии, а поперечное сечение проточки и заряда ВВ выполнено клиновидной формы с продольной сегментной кумулятивной выемкой, расположенной по основанию клина, диаметр которой не менее от величины основания клина, где α - угол клина. 2. Удлиненный кумулятивный заряд, по п.1, отличающийся тем, что в нем поперечное сечение заряда ВВ выполнено в виде усеченного клина (трапеции) с верхним основанием не менее величины критического диаметра используемого типа ВВ.