ЗАРЯД Российский патент 2004 года по МПК F42B3/00 

Изобретение относится к области зарядов для ведения взрывных работ и боеприпасам и предназначено для дробления (разрушения) материалов различной крепости и сообщения разрушенному материалу кинетической энергии при помощи энергии взрыва и может быть использовано в качестве скважинных или шпуровых зарядов при добыче полезных ископаемых и при выполнении демонтажных работ, а также в качестве разрывных зарядов при разрушении корпусов боеприпасов.

В большинстве случаев при взрывном дроблении материалов в разрушаемом объекте выполняется цилиндрическая полость (скважина, шпур, корпус боеприпаса), в которую размещают заряд взрывчатого вещества (ВВ).

В настоящее время известны следующие основные типы конструкций зарядов, применяемых в данной области:

- заряды ВВ без оболочки, представляющие собой тело цилиндрической формы, сформированное путем свободной засыпки полости мелкодисперсным ВВ [1];

- патронированные заряды, представляющие собой заряды ВВ цилиндрической формы, размещенные в бумажной оболочке с влагоизолирующим покрытием или в полиэтиленовой оболочке [2]. Патроны имеют диаметр от 23 до 210 мм и длину от 210 до 510 мм. Плотность ВВ в патронах в зависимости от диаметра, вида ВВ и способа патронирования составляет 0,95...1,35 г/см³;

- монолитные заряды ВВ, представляющие собой тела цилиндрической формы, изготовленные при помощи существующих способов формирования зарядов: прессование, шнекование или заливка и имеющие плотность 1,25...1,6 г/см³ [2].

Недостатками данных конструкций зарядов является следующее:

- использование в конструкции заряда ВВ малой и средней мощности, поскольку применение мощных нефлегматизированных ВВ в чистом виде невозможно в связи с их высокой чувствительностью к трению и удару;

- низкая плотность ВВ и неравномерное его распределение в заряде;

- длина зарядов, как правило, ограничивается их тремя-десятью диаметрами, так как невозможно получение качественных монолитных зарядов мощных ВВ с высокой и равномерно распределенной плотностью большей длины.

Известны также детонирующие удлиненные заряды и удлиненные кумулятивные заряды [3], которые предназначены для взрывной резки материалов и представляют собой заряд мощного порошкообразного взрывчатого вещества, заключенный в металлическую оболочку с кумулятивной выемкой. К недостатку данного типа зарядов следует отнести их малый диаметр (не более 30...50 мм), а различные комбинации нескольких зарядов не обеспечивают в совокупности получение тела цилиндрической формы, что не позволяет их использовать в качестве разрывных или скважинных зарядов.

Прототипом предлагаемого изобретения выбран разрывной заряд боеприпаса, описанный в заявке на изобретение [4]. Заряд боеприпаса состоит из сегментов, комбинация которых представляет из себя цилиндрическую поверхность.

Недостатком изобретения является невозможность использования высокомощных порошкообразных взрывчатых веществ (гексоген, октоген и др.) в зарядах данной конструкции.

Техническим результатом данного изобретения является повышение работоспособности зарядов и эффективности взрывного дробления.

Технический результат достигается тем, что каждый сегмент заряда имеет тонкостенную оболочку с постоянным поперечным сечением по всей длине и изготовлен путем прокатки трубной заготовки, заполненной порошкообразным взрывчатым веществом, причем заряд может быть выполнен без корпуса и размещен непосредственно внутри цилиндрической полости разрушаемого материала, при этом в качестве взрывчатого вещества могут использоваться высокомощные бризантные взрывчатые вещества; внешняя поверхность периферийного сегмента может выполняться с поперечными кумулятивными канавками; сегменты заряда могут содержать разные по мощности взрывчатые вещества; центральный сегмент может изготовляться другими известными способами формирования зарядов взрывчатых веществ; заряд может иметь центральную полость, расположенную симметрично относительно продольной оси заряда.

Для обеспечения дробления материалов на фрагменты заданного фракционного состава сегменты, внешняя поверхность которых прилегает к разрушаемому материалу (периферийные сегменты), могут снабжаться поперечными кумулятивными канавками, которые расположены на расстоянии друг от друга, определяемом, исходя из размера фрагментов, на которые необходимо разрушить материал в плоскостях, перпендикулярных оси заряда.

Сегменты заряда могут содержать разные по мощности ВВ, что позволяет управлять ударными параметрами взрыва, например, в скважине при проведении сейсморазведки или при разрушении горно-рудной породы. Если периферийные сегменты снарядить менее мощным ВВ, а сегменты, расположенные в центре заряда (центральные сегменты), более мощным, то вследствие различий в скоростях детонации в скальной породе образуется расширяющееся поле механических напряжений со слабым смещением в сторону распространения детонационной волны. Если, наоборот, центральные сегменты заполнить менее мощным, а периферийные более мощным ВВ, то смещение поля напряжений будет более существенным и, кроме того, дробление скальной породы вблизи скважины будет значительно интенсивнее. Аналогичные комбинации при одновременном инициировании детонации на обоих торцах заряда или в его центре могут дать радиально расширяющееся поле напряжений, но сходящееся или расходящееся в осевом направлении.

Поскольку на параметры дробления материалов и оболочек оказывают влияние лишь периферийные сегменты заряда, то центральные сегменты могут отсутствовать и заряд имеет центральную полость или для изготовления центральных сегментов могут быть использованы любые другие известные способы формирования зарядов взрывчатых веществ (прессование, заливка и др.). Кроме того, выполнение заряда с центральной полостью обеспечивает возможность его многоточечного инициирования (инициирование осуществляется не только с торцов, но и из центральных точек заряда).

Средний размер поперечного сечения сегмента составляет 5...100 мм, а толщина стенки оболочки сегмента - 0,5...3,0 мм. В качестве материалов для изготовления оболочки сегмента целесообразно использовать алюминий или алюминий-магниевые сплавы, которые помимо выполнения функции корпуса сегмента, являясь энергоактивными и обладающими высокой теплотой сгорания, усиливают фугасное действие взрыва. Плотность заряда ВВ в сегменте составляет 90...98% от плотности монокристалла ВВ.

Внешняя поверхность сегментов, расположенных на периферии от продольной оси симметрии заряда, в поперечном сечении имеет форму дуги, радиус которой равняется радиусу сборного заряда, а ее длина L определяется из условия, что сумма длин L всех периферийных сегментов составляет длину периметра окружности с радиусом, равным радиусу сборного заряда, или по формуле

где R - радиус сборного заряда,

N - количество периферийных ТПЭ.

Размеры других сторон периферийных сегментов и размеры граней центральных сегментов определяются из условия, что совокупность всех элементов образует сплошное цилиндрическое тело.

Необходимые радиус и длина сборного заряда определяются исходя из требуемой величины работы, совершаемой зарядом при взрыве [1], и обеспечиваются количеством и формой сегментов.

На фиг.1 изображен пример выполнения сборного заряда. Представленный на фиг.1 заряд состоит из цилиндрического корпуса 1, в котором размещены четыре периферийных сегмента 2 и два центральных сегмента 3, снаряженных взрывчатым веществом 4 и составляющих вместе тело цилиндрической формы.

На фиг.2 изображен пример выполнения сборного заряда с поперечными кумулятивными канавками на внешней поверхности периферийных сегментов. Представленный на фиг.3 заряд состоит из цилиндрического корпуса 1, в котором размещены четыре периферийных сегмента 2 и два центральных сегмента 3, снаряженных взрывчатым веществом 4 и составляющих вместе тело цилиндрической формы с поперечными кольцевыми кумулятивными канавками 5 на внешней поверхности.

Способ использования заряда заключается в следующем.

Заряд размещают в цилиндрической полости разрушаемого материала в соответствии с требованиями, предъявляемыми к аналогам. Инициирование заряда производится с его торца (торцов при двухточечном инициировании), а также, в случае изготовления заряда с центральной полостью, дополнительно с его центральной части.

Применение в конструкции заряда мощных ВВ с высокой и равномерно распределенной плотностью, сгораемых оболочек сегментов из алюминия или алюминий-магниевых сплавов и возможность их многоточечного инициирования позволяют значительно повысить работоспособность зарядов и эффективность дробления различного рода материалов за счет увеличения мощности взрывного импульса (скорость детонации заряда ВВ увеличивается в 1,4...2,0 раза, а работоспособность заряда - в 1,5...1,8 раза), а введение в конструкцию заряда поперечных кумулятивных канавок обеспечивает дробление материалов на фрагменты с заданными геометрическими размерами за счет возникающего при взрыве кумулятивного эффекта.

Источники информации

1. Авдеев Ф.А., Барон В.Л., Гуров Н.В., Кантор В.Х. Нормативный справочник по буровзрывным работам. - М.: Недра, 1986, с.57-79.

2. Росси Б.Д., Поздняков З.Г. Промышленные взрывчатые вещества и средства взрывания. - М.: Недра, 1971, с.45-90, 99-100.

3. Аттетков А.В., Гнускин A.M., Пырьев В.А., Сагидуллин Г.Г. Резка металлов взрывом. - М.: СИП РИА, 2000, 260 с.

4. Заявка на изобретение №98118593/02 от 12.10.1998 г., МКИ 7 F 42 В 12/20 "Боеприпас" (Бюл. №18 от 27.06.2000 г.).

Изобретение относится к подрывным зарядам. Реализация изобретения позволяет повысить эффективность взрывного дробления. Сущность изобретения заключается в том, что заряд состоит из сегментов, комбинация которых представляет собой цилиндрическую поверхность, и корпуса. Каждый сегмент имеет тонкостенную оболочку с постоянным поперечным сечением по всей длине и изготовлен путем прокатки трубной заготовки, которая заполняется порошкообразным взрывчатым веществом. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Заряд, состоящий из сегментов, комбинация которых представляет собой цилиндрическую поверхность, и корпуса, отличающийся тем, что каждый сегмент имеет тонкостенную оболочку с постоянным поперечным сечением по всей длине и изготовлен путем прокатки трубной заготовки, заполненной порошкообразным взрывчатым веществом.2. Заряд по п.1, отличающийся тем, что в качестве взрывчатого вещества используют высокомощные бризантные взрывчатые вещества.3. Заряд по п.1 или 2, отличающийся тем, что внешняя поверхность периферийного сегмента выполнена с поперечными кумулятивными канавками.4. Заряд по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что сегменты содержат разные по мощности взрывчатые вещества.5. Заряд по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что центральный сегмент изготовлен другими известными способами формирования зарядов взрывчатых веществ.