ДЕТОНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2004 года по МПК F42B3/10 F42C19/10 

Изобретение относится к области взрывных работ, в частности к взрывателям, срабатывающим от заданного механического усилия, и может быть использовано в конструкции не содержащего инициирующих взрывчатых веществ (ВВ) детонирующего устройства (ДУ) для взрывных головок кумулятивных перфораторов, спускаемых в нефтяные и газовые скважины на насосно-компрессорных трубах.

Известно ДУ - не содержащий инициирующих ВВ термостойкий низковольтный электродетонатор в неразрушаемом исполнении (пат. RU 2159919, МПК⁷: F 42 В 3/12, опубл. 27.11.2000 г.), включающее разделенные каналом метаемую преграду и приемный заряд ВВ. Метаемая преграда состоит из двух слоев, выполненных из материалов с различной акустической жесткостью, причем слой, обращенный к каналу, имеет большую акустическую жесткость, чем другой, и его толщину выбирают из соотношения 1/10-1/5 от толщины другого слоя. Выполнение метаемой преграды таким образом позволяет повысить ее инициирующую способность.

Однако изготовление метаемой преграды из различных материалов является довольно сложным в технологическом отношении.

Известно также ДУ механического взрывателя без инициирующих ВВ (пат. RU 2153147, МПК⁷: F 42 С 19/10, опубл. 20.07.2000 г.), которое по решаемой задаче и количеству сходных признаков с заявляемым изобретением выбрано в качестве прототипа. Данное ДУ представляет собой корпус с последовательно расположенными в нем бойком, капсюлем, передаточным (метательным) зарядом, метаемой преградой и приемным зарядом. Метаемая металлическая преграда, выполненная в форме диска, разделена с приемным зарядом ВВ каналом, в котором она разгоняется после среза давлением газообразных продуктов горения передаточного заряда.

Но, как показали эксперименты, метаемая преграда при толщинах, гарантирующих ее срез при срабатывании передаточного заряда, в процессе нагружения давлением газообразных продуктов прогибается, и ее ударная поверхность приобретает форму, близкую к сферической. В результате этого уменьшается площадь соприкосновения метаемой преграды с приемным зарядом в момент удара, вследствие чего увеличивается значение критической скорости метаемой преграды, необходимой для возбуждения детонации приемного заряда из бризантного ВВ. Кроме того, при движении в канале такой метаемой преграды ее ось может поворачиваться относительно оси канала, что приводит к косому удару метаемой преграды по приемному заряду, из-за чего ухудшаются условия образования в нем инициирующей ударной волны. Естественно, что все это снижает надежность срабатывания ДУ.

Задачей, стоящей в данной области техники, является создание ДУ, обладающих оптимальными габаритно-массовыми характеристиками и высокой безопасностью в обращении.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение надежности срабатывания за счет сохранения плоской формы ударной поверхности метаемой преграды, а также устранения возможности косого соударения метаемой преграды с приемным зарядом ВВ.

Указанный технический результат достигается тем, что в детонирующем устройстве, включающем корпус с последовательно установленными в нем передаточным зарядом, метаемой преградой и приемным зарядом, разделенными каналом, метаемая преграда выполненной ступенчатой, часть ее с меньшей площадью поперечного сечения размещена в канале, а толщина метаемой преграды по оси канала превышает толщину той части, которая размещена вне канала, в 1,5÷4,0 раза.

Выполнение метаемой преграды ступенчатой позволяет при обеспечении надежного среза ее давлением газообразных продуктов горения передаточного заряда увеличить толщину метаемой преграды по оси канала до такого уровня, при котором ударная поверхность метаемой преграды в процессе среза остается плоской. В этом случае инициирующая способность метаемой преграды при прочих равных условиях становится максимально возможной. С увеличением толщины метаемой преграды возрастает также время ударно-волнового воздействия на приемный заряд, что приводит к уменьшению критического давления инициирования ВВ. Кроме того, ступенчатая и более толстая метаемая преграда, будучи уже частично расположенной в канале, лучше в нем центрируется, благодаря чему устраняется возможность ее перекоса при срезе и в процессе разгона. Вполне очевидно, что все это способствует повышению надежности срабатывания ДУ.

Ограничением толщины метаемой преграды по оси канала являются скорость ее разгона, которая будет снижаться из-за соответствующего увеличения массы метаемой части, и длина пути разгона, уменьшающаяся с увеличением толщины метаемой преграды при фиксированной высоте ДУ.

Экспериментально было получено, что сохранение плоской формы ударной поверхности метаемой преграды и устранение возможности перекоса метаемой преграды при срезе и движении ее в канале обеспечиваются в том случае, когда отношение толщины метаемой преграды по оси канала к толщине той части, которая расположена вне канала, составляет 1,5-4,0.

Схема конструкции ДУ, поясняющая заявляемое устройство, изображена на чертеже.

Состоит это ДУ из корпуса 1, в котором последовательно на одной оси расположены боек 2, капсюль 3, передаточный заряд 4, метаемая преграда 5 и помещенный во втулке 6 приемный заряд 7. Как видно из чертежа, метаемая преграда 5 выполнена ступенчатой, и часть ее расположена в канале, разделяющем метаемую преграду и приемный заряд 7.

Примером конкретного выполнения заявляемого изобретения может служить образец ДУ (см. чертеж), в корпусе 1 которого размещены изготовленный из стали боек 2, капсюль 3, передаточный заряд 4, имеющая высокую акустическую жесткость стальная метаемая преграда 5 и расположенный во втулке 6 приемный заряд 7. Капсюль 3 и передаточный заряд 4 разделены осевым отверстием, диаметр которого в несколько раз меньше диаметра бойка 2. Метаемая преграда 5 и приемный заряд 6 разделены каналом, имеющим диаметр 4 мм. Преграда 5, выполненная двухступенчатой, частично размещена в канале втулки 7. Толщина ее по оси канала составляет 2 мм, а толщина той части, которая расположена вне канала, равна 1 мм. Капсюль 3, передаточный заряд 4 и приемный заряд 7 изготовлены из термостойкого бризантного ВВ.

Срабатывает ДУ следующим образом. При механическом ударе по бойку 2 навеска ВВ в капсюле 3 воспламеняется, и струя продуктов горения через осевое отверстие малого диаметра зажигает передаточный заряд 4. Под действием давления газообразных продуктов горения передаточного заряда 4 часть метаемой преграды 5 толщиной 1 мм, размещенной вне канала, срезается и остальная часть толщиной 2 мм разгоняется в канале втулки 6 до скорости, при которой в приемном заряде 7 генерируется ударная волна, вызывающая его детонацию. При испытании опытных образцов ДУ с такими конструктивными параметрами были получены положительные результаты.

Изобретение относится к взрывателям, срабатывающим от заданного механического усилия. Детонирующее устройство включает корпус с последовательно установленными в нем передаточным зарядом, метаемой преградой и приемным зарядом, разделенными каналом. При этом метаемая преграда выполнена ступенчатой, часть ее с меньшей площадью поперечного сечения размещена в канале, а толщина метаемой преграды по оси канала превышает толщину той части, которая размещена вне канала, в 1,5÷4,0 раза. Изобретение позволяет повысить надежность срабатывания детонирующего устройства. 1 ил.

Детонирующее устройство, включающее корпус с последовательно установленными в нем передаточным зарядом, метаемой преградой и приемным зарядом, разделенными каналом, отличающееся тем, что метаемая преграда выполнена ступенчатой, часть ее с меньшей площадью поперечного сечения размещена в канале, а толщина метаемой преграды по оси канала превышает толщину той части, которая размещена вне канала в 1,5÷4,0 раза.