УДЛИНЕННЫЙ КУМУЛЯТИВНЫЙ ЗАРЯД Российский патент 2007 года по МПК F42B1/02 F42B3/08 

Изобретение относится к области взрывного дела и может найти применение в различных областях промышленности, использующих взрывные технологии, например, для разделения (резки, разрушения) объектов (материалов, преград, конструкций) взрывом, в частности, при разделке на металлолом громоздких металлических конструкций (отслужившей бронетанковой, авиационной, ракетной, космической, морской и речной техники, локомотивов, железнодорожных вагонов, нефтяных платформ и т.д.), состоящих из корпуса, обшивки, оболочки и облицовки, несущих, усиливающих, перегораживающих и/или балластных элементов и комплектующего оборудования, а также в строительстве для взрывного демонтажа (обрушивания, разборки) зданий, сооружений, строительных конструкций и для разделения бетонных и железобетонных строительных конструкций с целью их демонтажа и повторного использования.

При многообразии названий и форм общим для всех удлиненных кумулятивных зарядов является наличие профилированной кумулятивной выемки вдоль всей длины заряда. Из многочисленных типов удлиненных кумулятивных зарядов (УКЗ) самое широкое распространение имеют заряды в металлических (медь, алюминий, латунь, сталь и др.) оболочках, снаряженные сильноуплотненным высокобризантным взрывчатым веществом (ВВ) твердого агрегатного состояния (гексоген, октоген).

Известен УКЗ в медных оболочках с гексогеновым (октогеновым) снаряжением с полуцилиндрической или клиновидной кумулятивной выемкой [(Ефанов В.В., Кузин Е.Н., Тимофеев В.Н., Челышев В.П. Устройства и системы пироавтоматики летательных аппаратов на основе линейных кумулятивных зарядов // Общероссийский научно-технический журнал «Полет». - 2003. - №10. - С.42-49)]. Такие заряды обладают высокой эффективностью действия. Под эффективностью действия УКЗ понимают достижение максимальной пробивной (режущей) способности заряда при минимальной массе снаряжения - взрывчатого вещества (ВВ). УКЗ этого класса широко используют в различных системах пироавтоматики в ракетно-космической, авиационной, специальной технике, при резке труб в нефтяных и газовых скважинах.

Однако вопрос о целесообразности применения их непосредственно при утилизации вооружения и военной техники, а тем более - в строительстве, представляется весьма спорным, главным образом, по причине высокой стоимости применяемых для их изготовления материалов (медная труба, гексоген или октоген) и сравнительно невысокой производительности процесса их изготовления.

Известен линейный заряд [(заявка Японии №63-21119 от 02.05.1988 г. по F42D 1/02, 3/08, F42D 3/00)], имеющий трубчатый кожух из обладающего хорошей пластичностью материала (сталь, медь, алюминий, свинец и др.). В кожухе в продольном направлении выполнена V-образная канавка (кумулятивная выемка). Внутренняя часть кожуха заполнена порошкообразным или крупнокристаллическим ВВ. Недостатком такого заряда является достаточно низкая плотность ВВ в готовом изделии (не превышает 1,4 г/см), особенно для УКЗ калибра (наружного диаметра) 25 мм и выше.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является удлиненный кумулятивный заряд [Аттетков А.А., Гнускин A.M., Пырьев В.А., Сагидуллин Г.Г. «Резка металлов взрывом». М.: СИП РИА, 2000, с.99, рис.3.82], содержащий оболочку из высокопластичного материала, заполненную порошкообразным или крупнокристаллическим взрывчатым веществом (ВВ) повторного применения из утилизируемых боеприпасов, с выполненной вдоль ее образующей V-образной кумулятивной выемкой и расположенным внутри его снаряжения по всей длине заряда вдоль оси зарядом-раздатчиком детонационной команды, выполненным из детонирующего удлиненного заряда некумулятивного типа высокобризантного взрывчатого вещества, заключенного в металлическую оболочку, или без нее, имеющего круговое или эллиптическое сечение и расположенного на вертикальной оси сечения удлиненного кумулятивного заряда.

Недостатком известного и принятого за прототип УКЗ является то, что используемые в качестве снаряжений таких зарядов ВВ повторного применения (высвобождаемые при утилизации боеприпасов различного назначения) обладают заниженными основными взрывчато-техническими характеристиками по сравнению со штатными ВВ, идущими на снаряжение УКЗ (в основном чистые гексоген и октоген). При детонации таких ВВ повторного применения (с достаточной долей истины их можно отнести к «суррогатным» ВВ) реализуются заметно более низкие, по сравнению с детонацией чистых гексогена или октогена, детонационные значения давления р_Н. В силу этого имеем более низкие значения начальных давлений р_х на контактной поверхности «продукты детонации-оболочка», как результат - заниженные средние скорости кумулятивных ножей. В конечном итоге получаем заметно меньшую, при прочих равных условиях, пробивную способность таких УКЗ по сравнению с зарядами, снаряженными штатными ВВ, получаемыми с заводов-изготовителей или со складов Госрезерва.

Целью заявленного изобретения является существенное повышение эффективности действия УКЗ больших калибров (от 25 мм и выше), описанной выше конструкции.

Требуемый технический результат достигается тем, что в конструкции УКЗ большего калибра, состоящей из оболочки из высокопластичного материала (стали, меди, алюминия и т.д.) с выполненной в продольном направлении V-образной кумулятивной выемкой, внутренней полости, заполненной порошкообразным или крупнокристаллическим ВВ повторного применения (из утилизируемых боеприпасов) с размещенным в нем вдоль оси УКЗ по всей его длине зарядом-раздатчиком детонационной команды, выполненным в виде детонирующего удлиненного заряда некумулятивного типа гексогенового (или октогеногвого) снаряжения в металлической оболочке, имеющего круговое сечение, или в виде безоболочного шнурового заряда эластичного ВВ, заряд-раздатчик расположен напротив апекса кумулятивной выемки на расстоянии 1/5...1/3 его наружного диаметра от внутренней стенки оболочки и в конструкцию дополнительно включена тонкая прокладка из полимерного материала. Прокладка размещена во внутренней полости УКЗ между ВВ и металлической облицовкой кумулятивной выемки заряда; выполнена из полимерного материала с низкой акустической жесткостью и достаточно высокой прочностью и пластичностью (например, из полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида, фторопласта, пластината и т.д.).

Общий вид устройства представлен на чертеже.

Удлиненный кумулятивный заряд состоит из оболочки (трубчатого кожуха) (1), кумулятивной выемки с облицовкой (4) вдоль образующей кожуха, взрывчатого вещества (3), заряда-раздатчика (2) детонационной команды, размещенного на вертикальной оси сечения заряда напротив апекса кумулятивной выемки, и тонкой прокладки (5) из полимерного материала.

Сравнительный анализ существенных признаков прототипа и предлагаемого устройства показывает, что отличительным признаком заявляемого предложения являются тот, в соответствии с которыми в УКЗ размещена дополнительно между снаряжением и облицовкой кумулятивной выемки тонкая полимерная прокладка.

Это отличие позволяют сделать вывод о соответствии критерию «Новизна».

В научно-технической литературе не обнаружено решений с таким отличительным признаком, следовательно, заявляемое решение соответствует критерию «Изобретательский уровень».

Заявляемое устройство содержит стандартные элементы из области взрывного дела и пиротехники, следовательно, изобретение соответствует критерию «Промышленная применимость».

При инициировании детонации в заряде-раздатчике детонационной команды из-за высокой плотности и скорости детонации последнего происходит практически мгновенное инициирование основного снаряжения УКЗ по всей его длине. Угол набегания УКЗ детонационной волны на внутреннюю поверхность облицовки кумулятивной выемки УКЗ близок к 90°. К внутренней поверхности облицовки плотно (без воздушного зазора) прилегает прокладка из полимерного материала. В последней формируется ударная волна (УВ) с начальными параметрами р_{х пр}, U_{х пр}. Толщина прокладки устанавливается такой, чтобы затуханием ударной волны в ней можно было пренебречь. Расчетным путем диапазон оптимальных толщин прокладки установлен 0,1...0,2 мм. При выходе УВ на границу раздела сред «прокладка-облицовка» реализуется резкое (скачкообразное) возрастание давления (переход из менее жесткой среды в более жесткую) до начального значения р_{х об}. При отсутствии полимерной прокладки между снаряжением УКЗ и облицовкой кумулятивной выемки в последней формировалась бы УВ с начальным давлением р_х. Вполне очевидно, что, при прочих равных условиях, величина р_х может быть в 1,5-1,7 раза выше значения р_{х пр}, в зависимости от природы материалов облицовки кумулятивной выемки и полимерной прокладки. Однако при правильном их подборе за счет скачка давления во фронте УВ на границе раздела «прокладка-облицовка» можно достичь результата возрастания р_{х об} над р_х на 25-30%.

Увеличение давления в облицовке кумулятивной выемки приведет к возрастанию средней скорости кумулятивного ножа и, как результат, - к повышению пробивной способности УКЗ на 12-18% (в зависимости от материала разрезаемой преграды).

При значительных (более 0,2 мм) толщинах прокладки эффектом затухания ударной волны в последней пренебрегать нельзя. Из-за низкой акустической жесткости (, где ρ₀ - начальная плотность материала прокладки; с_o - скорость звука в невозмущенной среде - материале прокладки) спад давления во фронте УВ при прохождении последней по прокладке будет существенно большим, чем при движении волны с аналогичными начальными параметрами по металлической облицовке. При дальнейшем переходе УВ из полимерной прокладки в облицовку кумулятивной выемки заряда давление р_{х об} за счет скачкообразного его возрастания может не только не превысить значение р_х, но и даже не достичь последнего. В данном случае положительный эффект реализован не будет, в худшем случае может быть реализован даже отрицательный эффект - снижение пробивной способности УКЗ предлагаемой конструкции по сравнению с прототипом.

Удлиненный кумулятивный заряд относится к области взрывного дела и может найти применение при разделке на металлолом громоздких металлических конструкций. Удлиненный кумулятивный заряд содержит оболочку из высокопластичного материала, заполненную порошкообразным или крупнокристаллическим взрывчатым веществом повторного применения из утилизируемых боеприпасов, с выполненной вдоль ее образующей V-образной кумулятивной выемкой и размещенным внутри его снаряжения по всей длине заряда вдоль оси зарядом-раздатчиком детонационной команды, выполненным из детонирующего удлиненного заряда некумулятивного типа высокобризантного взрывчатого вещества, заключенного в металлическую оболочку, имеющего круговое или эллиптическое сечение и расположенного на вертикальной оси сечения удлиненного кумулятивного заряда напротив апекса кумулятивной выемки на расстоянии 1/5...1/3 его наружного диаметра от внутренней стенки оболочки, а между его снаряжением и внутренней поверхностью облицовки кумулятивной выемки размещена с плотным прилеганием к облицовке кумулятивной выемки прокладка из полимерного материала толщиной 0,1...0,2 мм. Изобретение позволяет повысить эффективность действия удлиненного кумулятивного заряда. 1 ил.

Удлиненный кумулятивный заряд, содержащий оболочку из высокопластичного материала, заполненную порошкообразным или крупнокристаллическим взрывчатым веществом повторного применения из утилизируемых боеприпасов, с выполненной вдоль ее образующей V-образной кумулятивной выемкой и размещенным внутри его снаряжения по всей длине заряда вдоль оси зарядом-раздатчиком детонационной команды, выполненным из детонирующего удлиненного заряда некумулятивного типа высокобризантного взрывчатого вещества, заключенного в металлическую оболочку, имеющего круговое или элептическое сечение и расположенного на вертикальной оси сечения удлиненного кумулятивного заряда, отличающийся тем, что раздатчик детонационной команды расположен напротив апекса кумулятивной выемки на расстоянии 1/5-1/3 его наружного диаметра от внутренней стенки оболочки, а между его снаряжением и внутренней поверхностью облицовки кумулятивной выемки размещена с плотным прилеганием к облицовке кумулятивной выемки прокладка из полимерного материала толщиной 0,1-0,2 мм.