КУМУЛЯТИВНЫЙ ЗАРЯД И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК F42B1/02 F42B1/36 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к прострелочно-взрывной аппаратуре, используемой при взрывных работах и для перфорации нефтяных скважин.

Известен кумулятивный заряд (КЗ) для пробивания стальных листов, включающий корпус, в котором размещены основной заряд взрывчатого вещества (ВВ) и промежуточный (з-ка N 0134169, кл. F 42 B 1/02, ЕР, опублик. 13.03.85). Заряды разделяют экраном, выполненным из пористого материала. Ему придают такую форму, чтобы в основном заряде взрывчатого вещества детонационная волна, исходящая от промежуточного заряда, всегда опережала ударную волну, исходящую от экрана.

Известен способ изготовления кумулятивного заряда (патент ФРГ N PS 3436934, кл. F 42 B 1/02, опублик. 09.01.86 или заявка N 3742290 ФРГ, кл. F 42 B 1,02, опублик. 22.06.89), заключающийся в том, что раздельно изготовленные основной и промежуточный заряды спрессовываются, охватывая преграду. Полость, образованная в основном и промежуточном зарядах, заполняется упрочняющей массой в жидкотекучем состоянии. Эта масса затвердевает или полимеризуется, прочно соединяясь с основным и промежуточным зарядами.

Недостатками такого устройства являются большие габариты и вес.

Недостатком способа является то, что невозможно избежать смещение деталей относительно друг друга, что приводит к разрушению ВВ при транспортировке.

Известен кумулятивный заряд, наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату, содержащий корпус, в котором размещены основной заряд взрывчатого вещества с облицованной выемкой и инициирующий детонатор [1] . Кумулятивный заряд содержит также промежуточный заряд взрывчатого вещества, выполненный в виде пленки. Между основным и промежуточным зарядами установлена инертная линза для образования кольцеобразной зоны инициирования. Учитывая, что основной заряд ВВ изготавливается из мощного ВВ, например на основе октогена, и имеет относительно большой критический диаметр детонации, при тонком промежуточном заряде ВВ возможна неустойчивая передача детонации или разрушение основного заряда ВВ без передачи детонации, а также неравномерное распространение детонационного фронта по самому промежуточному заряду ВВ.

Известен способ изготовления кумулятивного заряда, включающий размещение в корпусе основного заряда ВВ и линзы, запрессовку в крышку промежуточного заряда ВВ и последующую установку крышки в корпус, после чего производят отбортовку корпуса относительно крышки. [2]
Такой способ сборки не позволяет достичь необходимой соосности элементов кумулятивного заряда, а следовательно высокой эффективности заряда.

Задачей изобретения является создание зарядов с уменьшенными габаритно-весовыми характеристиками и повышение их точности изготовления, а следовательно, и эффективности действия.

Техническим результатом заявляемого решения является симметризация детонационного фронта по заряду ВВ и повышение технологичности изготовления кумулятивного заряда.

Технический результат достигается тем, что в известном кумулятивном заряде, включающим корпус, в котором размещены основной и промежуточный заряды ВВ, разделенные инертной линзой, промежуточный заряд изготовлен из пластичного взрывчатого вещества. При этом его ширина Б и толщина А в зоне соприкосновения с основным зарядом, а также его толщина δ со стороны линзы выбираются из следующих соотношений:
d_кр ≤ Б ≤ d_пр;
0,5 d_кр < А ≤ H,
d_пв≤ δ < 0,04d_кз,
где
d_кр и d_пр - критический и предельный диаметры основного заряда ВВ;
d_кз - диаметр основного заряда ВВ;
d_пв - предельный диаметр промежуточного заряда ВВ;
H - толщина линзы.

В известном способе изготовления кумулятивного заряда, включающем размещение в корпусе основного заряда ВВ и линзы, запрессовку в крышку промежуточного заряда ВВ с последующей установкой ее в корпус, крышку изготавливают из эластичного материала диаметром, превышающим внутренний диаметр корпуса в зоне размещения промежуточного заряда, и устанавливают в корпус с радиальным обжимом.

Изготовление промежуточного заряда из пластичного ВВ допускает его формоизменение без разрушения, что позволяет передать детонацию от источника инициирования основному заряда при тонком промежуточном заряде ВВ.

Выбор толщины δ промежуточного заряда со стороны линзы в указанных выше пределах обусловлен физическими особенностями процесса детонации. Стабильность распространения детонационного фронта при максимальной его скорости обеспечивается, начиная с определенного размера (диаметра или толщины), различного для различных ВВ. При уменьшении толщины скорость детонации уменьшается и начинает зависеть как от толщины, так и от условий разгрузки (разлета) продукта детонации, поэтому максимальная симметрия фронта будет обеспечиваться при δ ≥ d_пр. Верхний предел толщины выбран из условия получения существенных преимуществ в снижении толщины и веса промежуточного заряда при стабильном распространении детонационного фронта. Ширина Б и толщина А промежуточного заряда в зоне соприкосновения с основным выбираются из следующих соображения: за фронтом детонационной волны со скоростью Д (см. фиг. 2) происходит разгрузка продуктов взрыва со скоростью Д/2 (при истечении в воздух, т.е. без учета массы дна), поэтому, чтобы обеспечить надежное возбуждение детонации основного заряда, необходимо нагрузить взрывом кольцевую зону В с шириной Б ≥ d_кр основного заряда до прихода волны разгрузки в промежуточном заряде в точку Г начала нагрузки. Увеличение ширины Б больше d_пр может привести к снижению пробития из-за уменьшения диаметра линзы. Выполнение крышки из эластичного материала позволяет повысить технологичность изготовления. Заготовка из пластичного ВВ вытесняется в сторону утолщенной промежуточного заряда и раздает в стороны эластичную стенку крышки до прилегания к стенке матрицы в пресс-инструменте в момент запрессовки промежуточного заряда ВВ в крышку, т.к. матрицу можно изготовить точно, то обеспечивается максимальная соосность базовых поверхностей и отверстия под установку средства инициирования. Диаметр крышки превышает диаметр корпуса, поэтому крышка запрессовывается в корпус без зазора, радиальный обжим дает максимальную соосность. Усилия нагрузки P≈ 10-10 кг/см² достаточны для плотного прилегания элементов К3. Возможность установки промежуточного заряда ВВ таким образом достигается при использовании пластичного ВВ. При этом крышка дополнительно выполняет функцию повышения безопасности сборки, т.к. устраняет попадание ВВ в зазоры.

На фиг. 1 представлена схема К3; на фиг. 2 - зона контакта промежуточного заряда ВВ с основным и линзой; на фиг. 3 - установка крышки в корпус; на фиг. 4 - пресс-инструмент в момент окончания запрессовки взрывораспределительного заряда в крышку.

Схема К3 включает: 1- корпус; 2 - основной заряд; 3 - линзу; 4 - промежуточный заряд; 5 - крышку; 6 - дно; 7 - поджимную гайку; 8 - матрицу; 9 - пуансон; 10 - опорный диск.

Примером конкретного выполнения заявляемого решения может служить К3, включающий корпус 1 из алюминия диаметром 130 мм, в котором установлен основной заряд ВВ 1 на основе октогена d = 123 мм и промежуточный заряд 4 из пластичного ВВ на основе ТЭНа. Его толщина δ со стороны линзы 3 составляют 1 мм. Толщина А в зоне соприкосновения с основным зарядом 4 мм, ширина Б в зоне соприкосновения - 3 мм. Крышка 5 выполнена тонкостенной из эластичной пластмассы. Линза выполнена из упругосжимаемого материала. Пресс-инструмент, на котором изготавливается заряд, включает в себя матрицу 8, направляющий осевой стержень которой проходит через отверстия крышки 5 заряда и входит в отверстие пуансона 9. Заготовка из пластичного ВВ (в виде листа) вытесняется в сторону утолщений заряда 4 и раздает в стороны эластичную стенку крышки до прилегания к стенке матрицы 8 с диаметром, превышающим на 0,1-0,3 мм диаметра корпуса в зоне размещения заряда 4. Так как матрицу 8 можно изготовить очень точно, особенно при обработке внутренней поверхности за один установ, независимо от того, что диаметр крышки 5 из эластичной пластмассы (допускающей деформацию без разрушения) типа полиэтилена, полиамида не может быть точным, обеспечивается максимальная соосность базовых поверхностей и отверстия для установки инициатора. Выталкивание заряда осуществляется через опорный диск 10 штырями выталкивателя, входящими в отверстие дна матрицы 8.

Кумулятивный заряд работает следующим образом.

От взрыва инициатора детонирует промежуточный заряд 4, в котором формируется симметричная детонационная волна, инициирующая основной заряд 2, в процессе работы которого формируется кумулятивная струя, обеспечивающая прибивное действие кумулятивного заряда.

Способ изготовления кумулятивного заряда включает размещение в корпусе 1 основного заряда 2 и линзы 3 (склеиваются эпоксидным клеем).

Снаряжение крышки следующее:
заготовка из пластичного ВВ (в виде листа) вытесняется пресс-инструментом в сторону утолщенной промежуточного заряда 4 в крышку 5 и раздает в стороны стенку крышки до прилегания ее к стенке матрицы пресс-инструмента с диаметром, превышающим диаметр корпуса 1 на 0,2 мм. Потом крышка 5 с запрессованным в нее промежуточным зарядом 4 выталкивается и устанавливается в корпус 1 без зазора. При этом на верхнем участке корпуса 1 производят симметричный обжим, P≈ 10-10 кг/см², чем достигается плотное прилегание элементов К3 и обеспечивается максимальная соосность. В крышке 5 выполняется отверстие для установки инициатора.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано в прострелочно-взрывной аппаратуре. В корпусе размещены основной заряд и запрессованный в крышку промежуточный заряд пластичного взрывчатого вещества, разделенные инертной линзой. Ширина Б и толщина А в зоне соприкосновения с основным зарядом, а также толщина δ со стороны линзы промежуточного заряда выбираются по зависимостям: d_к р ≤ Б ≤ d_п р; 0,5 d_к р < А ≤ Н; d_пв≤δ<0,04d_кз . В корпусе размещают основной заряд и линзу. Изготавливают крышку диаметром, превышающим диаметр корпуса в зоне размещения промежуточного заряда, из эластичного материала. Затем в крышку запрессовывают промежуточный заряд и устанавливают ее в корпус с радиальным обжимом. 2 с. п.ф-лы, 4 ил.

1. Кумулятивный заряд, включающий корпус, в котором размещены основной заряд взрывчатого вещества (ВВ), инертная линза и крышка с запрессованным в нее промежуточным зарядом ВВ, отличающийся тем, что промежуточный заряд изготовлен из пластичного ВВ, при этом его ширина Б и толщина А в зоне соприкосновения с основным зарядом, а также его толщина δ со стороны линзы выбираются из следующих соотношений:
d_к р ≤ Б ≤ d_п р;
0,5d_к р < А ≤ Н;
d_п.в≤ δ < 0,04d_кз,
где d_к р и d_п р - критический и предельные диаметры основного заряда ВВ;
d_к з - диаметр основного заряда взрывчатого вещества;
d_п . в - предельный диаметр детонации промежуточного заряда взрывчатого вещества;
Н - толщина линзы. 2. Способ изготовления кумулятивного заряда, включающий размещение в корпусе основного заряда взрывчатого вещества (ВВ) и линзы, запрессовку в крышку промежуточного заряда ВВ с последующей установкой ее в корпус, отличающийся тем, что крышку изготавливают из эластичного материала диаметром, превышающим внутренний диаметр корпуса в зоне размещения промежуточного заряда, и устанавливают в корпус с радиальным обжимом.