СПОСОБ КУМУЛЯТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА КОНДЕНСИРОВАННУЮ СРЕДУ Российский патент 2005 года по МПК F42B1/02 

Изобретение относится к области механического воздействия на конденсированные среды, а именно кумулятивного воздействия, и может быть использовано, предпочтительно, для обработки или разрушения конденсированных сред в металлообрабатывающей, горнодобывающей, горно-перерабатывающей, нефтедобывающей промышленности, строительстве, пожаротушении, военном деле и т.д.

В дальнейшем при описании предложенного способа будет использован термин "конденсированная среда", обозначающий любую твердую, пористую или жидкую среду.

Известно (Большой энциклопедический словарь «Политехнический», М., «Большая Российская энциклопедия», 1998, стр. 260), что кумулятивный эффект представляет собой концентрацию действия взрыва в одном определенном направлении, причем для получения кумулятивного эффекта предложено использовать источник энергии (боезапас) с выемкой, обращенной внутрь указанного источника. При взрыве источника энергии продукты детонации тонкой струёй выбрасываются в направлении, указанном выемкой, и пробивают встречаемую преграду. Величина кумулятивного эффекта зависит от скорости детонации, расстояния от источника энергии до преграды, формы выемки, наличия в ней облицовки и т. д.

Известное (АТТЕТКОВ А.А., ГНУСКИН А.М., ПЫРЬЕВ В.А., САГИДУЛЛИН Г.Г. Резка металлов взрывом, М.: СИП РИА, 2000, с.17, 18) предложение также используют для получения кумулятивного эффекта метания с использованием источника высокого давления легко деформируемого элемента в конденсированную среду с его разрушением.

Недостатком известных предложений следует признать их недостаточную эффективность.

Техническая задача, решаемая посредством предложенного технического решения, состоит в разработке нового метода кумулятивного воздействия на поверхность объема, занимаемого конденсированной средой.

Технический результат, получаемый при реализации предложенного технического решения, состоит в повышении кумулятивного эффекта при воздействии на конденсированную среду.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать способ кумулятивного воздействия на конденсированную среду, включающий метание с использованием источника высокого давления легко деформируемого элемента в конденсированную среду, причем указанное метание осуществляют с разрушением указанного легко деформируемого элемента на дисперсные (предпочтительно, мелкодисперсные) частицы с последующим формированием из них в процессе перемещения упорядоченной структуры дисперсных частиц, имеющей высокое значение импульса и летящей по направлению к конденсированной среде. В качестве легко деформируемого элемента предпочтительно используют твердые пластины и оболочки, выполненные, преимущественно, из металлов или металлополимеров, а также пластины и оболочки, заполненные, преимущественно, жидкой средой. Однако могут быть использованы и оболочки с пустотами. Обычно при реализации способа используют легко деформируемый элемент, неоднородный по плотности или по толщине. Легко деформируемый снаряд может иметь выпуклости и впадины. Кроме того, при реализации способа могут использовать неоднородное взрывчатое вещество или заряд с неровной поверхностью, обращенной в сторону легко деформируемого элемента. В случае применения легко деформируемого элемента, неоднородного по толщине, предпочтительно использовать элемент, точка максимальной или минимальной толщины которого расположена на пересечении поверхности легко деформируемого элемента и перпендикуляра, проведенного из центра основания элемента. Это может быть легко деформируемый элемент, имеющий форму конической, пирамидальной, сферической или эллиптической поверхности, а также параболоида.

В ходе разработки способа было теоретически предсказано и экспериментально установлено, что при метании в указанных условиях легко разрушаемого элемента с указанными выше характеристиками (неоднородность по форме или по плотности) или с использованием неоднородного по составу или форме взрывчатого вещества происходит деформация легко деформируемого элемента с созданием активных высокоэнергетических областей. При указанном движении образуются быстро формирующиеся из образовавшихся фрагментов легко деформируемого элемента стержни, передние концы которых находятся в точках неоднородности легко деформируемого элемента или взрывчатого вещества, причем каждой точке неоднородности соответствует свой стержень. Указанные стержни движутся по направлению к конденсированной среде с увеличивающейся по времени скоростью. В ходе экспериментов было установлено, что при использовании в качестве конденсированной среды толстой стальной плиты количество кратеров или сквозных отверстий, образующихся в плите, соответствует количеству точек неоднородностей на легко деформируемом элементе или образце взрывчатого вещества. Глубина проникания указанных стержней в конденсированную среду, при прочих равных условиях, определяется материалом и массой легко деформируемого элемента, первоначальным расстоянием от легко деформируемого элемента до поверхности конденсированной среды, а также характеристиками взрывчатого вещества.

В дальнейшем изобретение будет раскрыто с использованием следующих примеров реализации.

1. При метании с использованием заряда тротилгексогена массой 0,1 кг в броневую плиту толщиной 0,05 м с расстояния 0,15 м медной пластины диаметром 0,045 м с загнутыми в сторону броневой плиты краями в плите было выполнено сквозное отверстие с входным диаметром 0,045 м и выходным диаметром 0,025 м.

2. При метании в условиях примера 1 плоской медной пластины с шестью конусными выступами с диаметрами оснований 0,01 м, центры которых расположены на окружности таким образом, что конусы соприкасаются между собой, в броневой плите получены кратеры, центры которых лежат также на окружности, при этом глубина кратеров составляет 0,02 м, а входной диаметр равен 0,017 м.

3. Для нагружения стального цилиндра диаметром 0,05 м и высотой 0,1 м он был помещен соосно внутрь медной трубы с диаметром 0,1 м и толщиной, периодически меняющейся от 0,001 м до 0,002 м с шагом периода 0,012 м в продольном и окружном направлении. При метании трубы на цилиндр с помощью заряда тротилгексогена, расположенного снаружи трубы, наблюдалось полное разрушение стального цилиндра.

4. При метании с расстояния 0,2 м медной пластины, имеющей в поперечном сечении форму части синусоиды высотой 0,03 м и шириной 0,12 м, в сторону титановой плиты толщиной 0,05 м и линейными размерами 0,4 м × 0,2 м, с использованием аналогичного заряда тротилгексогена, в титановой пластине был выполнен разрез, разделивший плиту на две части.

5. Для тушения лесного пожара был использован метательный элемент в форме бомбы объемом 0,72 м³, оболочка которого выполнена из полихлорвинила, причем боковая поверхность выполнена пирамидальной со сторонами основания 0,8 м × 0,8 м. На донной выпуклой части выполнено 16 впадин, центры которых составляют регулярную структуру, причем расстояния между центрами впадин составило 0,2 м. Впадины образованы при формировании оболочки на стадии изготовления. Объем бомбы заполнен водой. Внутри бомбы на жестком тросе на половине расстояния между горловиной боковой поверхности и нижней точкой дна закреплена пластитовая шашка весом 0,5 кг. Для подрыва пластитовой шашки использованы детонатор и огнепроводный шнур. Бомба предназначена для сброса с вертолета. Огнепроводный шнур поджигают перед сбросом бомбы с таким расчетом, чтобы взрыв пластитовой шашки (с последующим разрывом оболочки) произошел на высоте от 20 м до 60 м над очагом пожара. Кинетическая энергия падающей воды позволяет сбить даже верховой пожар с насыщением водой поверхности деревьев и земли.

Приведенные примеры не исчерпывают возможности применения способа.

Изобретение относится к области механического воздействия на конденсированные среды, а именно кумулятивного воздействия, и может быть использовано для обработки или разрушения конденсированных сред в металлообрабатывающей, горнодобывающей, горно-перерабатывающей, нефтедобывающей промышленности, строительстве, пожаротушении, военном деле и т.д. Способ кумулятивного воздействия на конденсированную среду включает метание с использованием источника высокого давления легко деформируемого элемента в конденсированную среду с его разрушением. При этом указанное метание осуществляют с разрушением указанного легко деформируемого элемента на дисперсные частицы с последующим формированием из них в процессе перемещения упорядоченной структуры дисперсных частиц, летящих по направлению к конденсированной среде. Техническим результатом изобретения является повышение кумулятивного эффекта при воздействии на конденсированную среду. 8 з.п. ф-лы.

1. Способ кумулятивного воздействия на конденсированную среду, включающий метание с использованием источника высокого давления легкодеформируемого элемента в конденсированную среду с его разрушением, отличающийся тем, что метание осуществляют с разрушением легкодеформируемого элемента на дисперсные частицы с последующим формированием из них в процессе перемещения по направлению к конденсированной среде упорядоченной структуры.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют легкодеформируемый элемент в виде пластины и оболочки.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют легкодеформируемый элемент, неоднородный по плотности.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве источника высокого давления используют неоднородное взрывчатое вещество.5. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют заряд взрывчатого вещества с неровной поверхностью, обращенной к легкодеформируемому элементу.6. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют легкодеформируемый элемент, неоднородный по толщине.7. Способ по п.6, отличающийся тем, что используют легкодеформируемый элемент, точка максимальной или минимальной толщины которого расположена на пересечении его поверхности и перпендикуляра, проведенного из центра основания элемента.8. Способ по п.7, отличающийся тем, что используют легкодеформируемый элемент, имеющий форму конической, пирамидальной, сферической или эллиптической поверхности, а также параболоида.9. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что используют легко-деформируемый элемент с пустотами.