ДЕТОНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, СРАБАТЫВАЮЩЕЕ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ УДАРНОЙ ВОЛНЫ Российский патент 1998 года по МПК F42B3/10 

Изобретение относится к инициирующим устройствам для взрывных зарядов, конкретно к детонаторам, срабатывающим от воздействия ударной волны, и может применяться в устройствах для локализации аварий и предотвращения распространения пламени, ядовитых газов, пыли, агрессивных аэрозолей за пределы места аварии, а также в горном деле.

Известно явление детонации через влияние, когда заряд взрывчатого вещества может возбуждать детонацию другого заряда, расположенного на некотором расстоянии от первого /Е. Бюрло. Детонация через влияние. Артакадемия им. Дзержинского, 1934/.

Известен способ взрывания по детонации на расстоянии, состоящий в том, что от одного активного заряда, взрываемого каким-либо из основных способов, одновременно взрываются один или несколько других пассивных зарядов, отделенных от активного заряда воздушной средой и снабженных капсюлями-детонаторами. При этом все без исключения капсюли-детонаторы, вставленные в пассивные заряды, должны быть обращены открытыми концами гильзы в сторону активного заряда /А.И. Морин и др. Подрывное дело. - М.: Воениздат, 1957, с. 41 - 42, рис. 18а/.

Известно также детонирующее устройство /А.С. Державец, Ф.А. Баум, а.с. 163132 от 15.05.63, заявка 836138/22-3, F 42 B 3/10, Бюл. N 12, 1964/, в котором начальным импульсом служит мощная ударная волна, вызываемая поршнем, который размещен в одном корпусе с инициируемым зарядом и приводится в движение посредством метательного заряда, также размещенного в одном корпусе с инициируемым зарядом.

Последнее устройство выбрано в качестве прототипа. Недостатками аналога являются наличие в нем инициирующего взрывчатого вещества, влекущее высокую чувствительность и необходимость специальных мер безопасности при изготовлении и служебном обращении, а также затрата времени на подготовку к работе. Недостаток прототипа заключается в том, что генератор начального импульса размещен в одном корпусе с инициируемым зарядом.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание детонирующих устройств, срабатывающих от ударной волны, содержащих только бризантное взрывчатое вещество, имеющих время срабатывания в микросекундном диапазоне, не потребляющих энергии извне, работающих в ждущем режиме, обладающих мощностью выходного сигнала, достаточной для запуска элементов системы локализации аварии или подрыва заряда взрывчатого вещества.

Техническим результатом заявляемого решения является повышение безопасности и эффективности применения, упрощение конструкции, сокращение времени срабатывания, расширение области применения.

Технический результат достигается тем, что в устройстве, срабатывающем от воздействия ударной волны, включающем корпус с закрытым дном с заключенными в нем зарядами бризантного взрывчатого вещества разной плотности, заряд меньшей плотности расположен со стороны воздействия ударной волны и примыкает к дну корпуса. Заряд большей плотности с одной стороны контактирует с зарядом меньшей плотности, а с другой - через закрывающий полость устройства колпачок соединен с детонирующим шнуром. Устройство монтируется закрытым дном в сторону потенциально взрывоопасного объекта и может отстоять от него на некотором расстоянии. При этом толщина дна корпуса δ выбирается из следующего соотношения:

где
A - постоянная конструкции;
B = 1 • 10^-2 • e, 1/Па•с;
c - скорость звука в материале дна, м/с;
K = 1,6 • 10⁹ Па;
σ_вр - прочностная характеристика материала дна, Па.

Ограничение A на толщину дна снизу связано с его несущей способностью при отсутствии внешней нагрузки и рассчитывается известными способами. Ограничение сверху соответствует условию, чтобы толщина дна была меньше толщины первой откольной пластины при ударно-волновом нагружении. Если устройство изготавливается из прочного материала типа термообработанной стали, то руководствуются левой частью соотношения при знаке равенства.

При изготовлении устройства прочным (с целью исключения разлета осколков при срабатывании) внутри устройства вплотную с дном помещается искусственная откольная пластинка, толщина которой определяется правой частью приведенного соотношения. В этом случае под действием ударной волны, прошедшей через дно, искусственная откольная пластинка приобретает скорость, в процессе движения генерирует в заряде меньшей плотности ударную волну, которая инициирует детонацию.

Заряд меньшей плотности выполнен на основе пентаэритритетранитрата плотностью 1,15 - 1,20 г/см³, такая плотность соответствует наибольшей чувствительности при инициировании ударной волной и определена экспериментально. Для того чтобы в менее плотном заряде сформировалась детонационная волна, длина его должна равняться 4-6 критическим диаметрам. При меньшей длине инициирующая ударная волна может не возбудить нормальную детонацию, большая длина является излишней и приводит к увеличению габаритов устройства.

Дно корпуса выполнено плоским заподлицо с торцем, либо с целью исключения случайного удара по дну заглублено относительно торца или выполнено в форме конуса с вершиной, обращенной внутрь, и углом раствора 60 - 90^o. В последнем случае дополнительно облегчается возбуждение детонации за счет сжатия взрывчатого вещества в более ограниченном объеме между конусной и цилиндрической поверхностями.

На фиг. 1 изображено заявляемое устройство, на фиг. 2, 3, 4 - варианты выполнения дна устройства, где 1 - корпус, 2 - глухое дно, 3 - искусственная откольная пластинка, 4 - слабо уплотненный первичный заряд ВВ, 5 - сильно уплотненный заряд, 6 - колпачок, 7 - детонирующий шнур 8 - направление действия ударной волны.

Примером конкретного выполнения заявляемого устройства является датчик детонации, включающий корпус из алюминиевого сплава с диаметром полости 6 мм. У дна корпуса расположен заряд на основе пентаэритритетранитрата плотностью 1,20 - 0,05 г/см³. Длина заряда 6 мм. Дно корпуса выполнено толщиной 0,3 мм.

Работает датчик следующим образом. При воздействии ударной волны 8 или осколка происходит возбуждение взрыва в более чувствительном слабоуплотненном заряде 4. Для того чтобы в первичном заряде сформировалась детонационная волна, длина заряда должна быть не менее 4 критических диаметров взрывчатого вещества первичного заряда. Детонационная волна из первичного заряда 4 переходит в основной заряд 5 и разгоняется до стационарной скорости. Далее детонационный импульс через колпачок 6 переходит в пристыкованный к датчику детонирующий шнур 7 и по шнуру доходит до исполнительных элементов системы локализации аварии.

Для того чтобы датчик срабатывал с высокой надежностью, расстояние между ним и взрывоопасным объектом должно быть ограничено. Максимальное удаление выбирается из условия, чтобы задержка детонации в первичном заряде ВВ не превышала длительности фазы сжатия инициирующего ударно-волнового импульса, и определяется массой (соответственно, габаритами) взрывоопасного объекта.

Толщина закрытого дна выбрана из условия, чтобы она не превышала толщины первой откольной пластины, а в целях исключения несанкционированного удара по донышку оно заглублено относительно торца корпуса. Если устройство выполняется прочным, соответственно, дно - толстым, то внутрь устройства вплотную ко дну помещается искусственная откольная пластинка.

Время срабатывания датчика и всей системы определяется длиной детонирующего шнура. Поскольку скорость детонации более чем на порядок превышает скорость звука в воздухе, то время срабатывания системы локализации, снабженной заявляемым датчиком, оказывается также более чем на порядок меньше, чем система с акустическим датчиком.

Таким образом, датчик детонации, не потребляя энергии извне, функционирует в ждущем режиме, не требует времени на подготовку к работе и преобразования своего сигнала, выдает детонационный импульс, достаточный посредством детонирующего шнура для запуска механизмов локализации аварии или подрыва взрывного заряда.

Изобретение относится к безопасным инициирующим устройствам, конкретно к детонаторам, применяемым в быстродействующих устройствах для локализации аварий и предотвращения распространения вредных веществ за пределы места аварии. В корпусе размещены заряды бризантного взрывчатого вещества разной плотности. Менее плотный примыкает к дну корпуса или пластине, установленной на дне, при этом толщина δ дна или пластины выбирается из следующего условия:
A≤δ≤c/B(1/σ_вр-1/K),
где A - толщина, рассчитываемая по несущей способности при отсутствии внешней нагрузки; В = 10^-2 • e , 1/Па • с ; c - скорость звука в материале дна или пластины, м/с; K = 1,6 • 10⁹ Па; σ_вр - прочностная характеристика материала дна или пластины, Па. Изобретение позволяет повысить безопасность и эффективность применения детонирующего устройства, сократить время срабатывания и расширить область его применения. 3 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Детонирующее устройство, срабатывающее от воздействия ударной волны, включающее корпус с заключенными в нем зарядами из бризантного взрывчатого вещества разной плотности, при этом заряд меньшей плотности расположен со стороны воздействия ударной волны, отличающееся тем, что заряд меньшей плотности примыкает ко дну корпуса или пластине, установленной на дне, при этом толщина δ пластины или дна корпуса выбирается из следующего соотношения:

где A - толщина, рассчитываемая по несущей способности при отсутствии внешней нагрузки;
B = 10^-2 • e, 1/Па • с;
C - скорость звука в материале дна или пластины, м/с;
K = 1,6 • 10⁹ Па;
σ_вр - прочностная характеристика материала дна или пластины, Па. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что заряд, примыкающий ко дну корпуса, выполнен на основе пентаэритритетранитрата при плотности 1,15 - 1,2 г/см³. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что отношение длины примыкающего ко дну корпуса к его критическому диаметру выбирается от 4 до 6. 4. Устройство по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что дно корпуса выполнено плоским заподлицо с торцем, либо заглублено относительно торца, либо выполнено в форме конуса с вершиной, обращенной внутрь, и углом раствора 60 - 90^o.