ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНО-ДЕТОНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2007 года по МПК F42C15/00 

Изобретение относится к области военной техники, в частности к взрывательным устройствам для подрыва взрывчатых веществ различных типов боеприпасов, и может быть использовано в устройствах предохранения от несанкционированного подрыва, а также может использоваться при взрывных работах в устройствах дистанционного санкционированного подрыва зарядов взрывчатых веществ (ВВ).

Известны устройства с использованием взрывной логической схемы, в частности взрывного логического элемента И, содержащего два входа и один выход, выполненного в виде детонационных каналов в пенопластовом материале, согласно изобретению по авторскому свидетельству СССР №1778491, F42В 3/10, F42C 15/00, приоритет от 05.11.90 г., опубл. 30.11.92, Бюл. №44. Известный логический элемент снабжен инертной перегородкой и приемным зарядом ВВ, размещенным за инертной перегородкой перед выходом, при этом длина L приемного заряда ВВ определяется из соотношения L=2D×Δτ, где D - скорость детонации заряда ВВ, Δτ - допустимая разновременность инициирования входов, обеспечивающая прохождение взрывного сигнала к выходу. Известный логический элемент выполняет функцию логического элемента И только при одновременном задействовании двух входов.

Причинами, препятствующими достижению указанного ниже технического результата, являются сложность обеспечения синхронности поступления команд на оба входа для надежного задействования устройства, что приводит к увеличению габаритов известного устройства - аналога заявляемого изобретения, и недостаточная надежность передачи взрывного импульса через инертную перегородку к приемному заряду.

Известно устройство с использованием взрывной логической схемы по патенту РФ №2247923, F42B 3/10, опубликованному 10.03.2005. Известное устройство содержит плату с двумя входами и одним выходом, связанными между собой детонационными прутками, образующими между первым входом и выходом длинную и короткую ветви с подстыковкой второго входа к короткой ветви, при этом на стыках длинной с короткой ветвью, короткой ветви со вторым входом установлены исполнительные элементы, разрушающие детонационную связь. Детонационные прутки из осажденного взрывчатого вещества размещены на обеих сторонах платы, а в плате выполнены сквозные отверстия, в которых установлены исполнительные элементы, разрушающие детонационную связь, выполненные в виде приемного заряда из осажденного взрывчатого вещества и примыкающей к нему инертной преграды, размещенной со стороны разрушаемого детонационного прутка с возможностью перемещения под действием продуктов взрыва приемного заряда.

Причинами, препятствующими использованию данного технического решения с техническим результатом, описанным ниже, являются: недостаточная надежность функционирования взрывной логической схемы, обусловленной низкой механической прочностью миниатюрных детонационных прутков при длительных вибрационных и ударных воздействиях, имеющих место при реальной эксплуатации изделий; низкая технологичность изготовления и сборки логической схемы вследствие необходимости точной установки и крепления инертной преграды в отверстиях платы; низкая термостойкость инертной преграды, выполненной из полиметилметакрилата (оргстекла), приводящей к изменению прочности и геометрических размеров при высоких температурах порядка 100°С. Инерционность инертной преграды приводит к другой технической трудности, связанной со сложностью обеспечения опережения времени срабатывания ветви, соединяющей второй вход со вторым исполнительным элементом, по отношению к времени срабатывания части короткой ветви, соединяющей первый вход со стыком второго исполнительного элемента, так как время начала движения инерционной преграды соизмеримо со временем детонации участка до стыка второго исполнительного элемента с короткой ветвью.

В качестве прототипа заявляемого устройства, как наиболее близкого по технической сущности и количеству общих признаков, является устройство с использованием взрывной логической схемы - логического элемента И - по патенту US №3753402, F42D 1/04, опубл. 21.08.1973 г. Устройство представляет собой плату, выполненную из инертного материала с двумя входами (первым и вторым) и одним выходом, связанными между собой детонационными прутками из вторичного пластичного взрывчатого вещества, расположенными в каналах и желобах на одной из поверхностей платы, образующими между первым входом и выходом длинную и короткую ветви с под стыковкой второго входа к короткой ветви. Устройство содержит два исполнительных элемента, разрушающих детонационную связь, один из которых размещен на стыке длинной и короткой ветвей, а другой - на стыке короткой ветви и второго входа. Эти исполнительные элементы выполнены в виде Т-образных разрушаемых пересечений детонационных прутков, при этом в местах соединений прутки выполнены с сужением, достаточным для прохождения взрывного сигнала в прямом направлении и недостаточным для распространения сигнала в поперечном направлении. Сигнал на выходе возникает тогда, когда на оба входа поданы задействующие сигналы.

Общими признаками известного изобретения, выбранного в качестве прототипа, с заявляемым являются наличие платы с двумя входами и одним выходом, связанными между собой детонационным каналом, образующим между первым входом и выходом длинную и короткую ветви с подстыковкой второго входа к короткой ветви и наличие двух исполнительных элементов, разрушающих детонационную связь на стыке длинной ветви с короткой ветвью и на стыке короткой ветви со вторым входом.

Причинами, препятствующими использованию известного технического решения - прототипа с техническим результатом, достигаемым заявляемым изобретением, является то, что для конструктивной реализации известного устройства с использованием сужения каналов, достаточного для прохождения взрывного сигнала в прямом направлении и недостаточного для распространения сигнала в поперечном направлении, необходимы пластичные взрывчатые вещества с большим критическим диаметром детонации, что повлечет за собой увеличение габаритов устройства, и ограничит его применение. Другими существенными причинами являются недостаточная надежность функционирования детонационных прутков и исполнительных элементов из пластичного взрывчатого вещества из-за их критичности при низких температурах, порядка минус 70°С, вследствие образования в прутках трещин и разрывов, особенно в местах стыка и поворотов на острых углах, и высокая трудоемкость изготовления из-за сложности формирования сужений в местах пересечения и заполнения их пластичным взрывчатым веществом.

Задачей данного технического решения является создание предохранительно-детонирующего устройства для взрывательных устройств боеприпасов и устройств дистанционного санкционированного подрыва зарядов ВВ, применяемых при взрывных работах, обладающих высокой безопасностью и надежностью функционирования в условиях воздействия механических и климатических факторов, имеющих место при эксплуатации изделий военной и гражданской техники.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение безопасности и надежности функционирования предохранительно-детонирующего устройства.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в известном устройстве, содержащем плату с двумя входами и одним выходом, связанными между собой детонационным каналом, образующим между первым входом и выходом длинную и короткую ветви с подстыковкой второго входа к короткой ветви, в котором на стыках длинной и короткой ветвей и короткой ветви со вторым входом установлены исполнительные элементы, разрушающие детонационную связь, первый вход соединен со средством возбуждения детонации, исполнительный элемент, размещенный на стыке короткой ветви со вторым входом, установлен со стороны детонационного канала и выполнен в виде заряда воспламенительного состава, между короткой и длинной ветвями в месте стыка выполнена перегородка, а с другой стороны стыка - перемычка с возможностью ее перемещения под действием взрыва первого исполнительного элемента, а детонационный канал и исполнительный элемент на стыке длинной и короткой ветвей выполнены из вторичного взрывчатого вещества. Плата выполнена из инертного материала, например, из сплава на основе алюминия, отношение длины длинной ветви к длине короткой ветви находится в пределах 1,5-7,5, отношение площади сечения исполнительного элемента на стыке длинной и короткой ветвей к площади сечения перегородки находится в пределах 1,3-1,8, отношение ширины исполнительного элемента на стыке длинной и короткой ветвей к толщине перемычки находится в пределах 1-2,5. Возможность перемещения под действием взрыва перемычки обеспечивается разгрузочным пазом, примыкающим к ней и выполненным на поверхности платы со стороны детонационного канала в месте расположения стыка длинной и короткой его ветвей. В качестве вторичного взрывчатого вещества использовано взрывчатое вещество с критическим размером детонации (толщиной слоя), равным 0,12-0,15 мм, например, бенит или НФФ. В качестве средства возбуждения детонации применен электродетонатор, например, ЭД-0,5-9, а заряд воспламенительного состава представляет собой электровоспламенитель, например, ЭВ-32.

Отношение длины длинной ветви к длине короткой ветви, составляющее величину (1,5-7,5), выбрано из условия обеспечения надежного срабатывания исполнительного элемента на стыке длинной и короткой ветвей (первого исполнительного элемента), выполняющего функцию прерывателя детонации, до момента прихода детонации к нему по длинной ветви, а также выполнения требования по минимальным габаритам устройства. Диапазон соотношений площадей сечений первого исполнительного элемента и перегородки, составляющий (1,3-1,8), выбран из условия достаточности обеспечения параметров ударной волны, необходимой для разрушения взрывчатого вещества и перемычки, с одной стороны, и невозможности возникновения детонации во взрывчатом веществе в длинной ветви, с другой стороны, а диапазон соотношений ширины первого исполнительного элемента к толщине перемычки (1-2,5) выбран, с одной стороны, из технологических возможностей изготовления тонкой перемычки, а с другой стороны, - из условия надежности ее разрушения в процессе функционирования первого исполнительного элемента.

Предохранительно-детонирующее устройство поясняется чертежами.

На фиг.1 представлен общий вид предохранительно-детонирующего устройства.

На фиг.2 представлен общий вид платы (вид сверху).

На фиг.3 представлен участок платы в месте стыка длинной и короткой ветвей детонационного канала.

Предохранительно-детонирующее устройство, изображенное на фиг.1, 2 и 3, включает плату 1 с детонационным каналом, образующим короткую ветвь 2 с первым исполнительным элементом 3 и длинную ветвь 4, перегородку 5, перемычку 6 и разгрузочный паз 7, средство возбуждения детонации - электродетонатор 8, второй исполнительный элемент - электровоспламенитель 9. Электродетонатор 8 и электровоспламенитель 9 установлены в гнездах крышки 10, закрепленной на плате 1 с помощью винтов 11.

На фиг.3, на участке платы в месте стыка ветвей, а - ширина первого исполнительного элемента, б - толщина перемычки.

Плата 1 предохранительно-детонирующего устройства изготовлена из сплава на основе алюминия, например, дюралюминиевого сплава, с детонационным каналом, заполненным вторичным взрывчатым веществом бенитом или НФФ, прямоугольного сечения 1,0×0,5 мм², имеющим длинную 4 и короткую 2 ветви, размеры которых выбраны с учетом отношения их длин, составляющего 1,5-7,5. Первый исполнительный элемент 3, являющийся частью короткой цепи 2, примыкающей к перегородке 5, имеет ту же форму сечения, что и детонационный канал. Перегородка является частью платы, а ее толщина выбрана из диапазона 1,1-1,5 мм, при этом выполняется соотношение площади сечения исполнительного элемента 3 на стыке длинной 4 и короткой 2 ветвей к площади сечения перегородки 1,3-1,8. С другой стороны, в месте стыка длинной и короткой ветвей на плате 1 образован разгрузочный паз 7, который представляет собой углубление в плате, выполненное, например, фрезерованием. Его размеры должны быть достаточными для обеспечения возможности перемещения перемычки 6 при ее разрушении под действием взрыва первого исполнительного элемента 3. Перемычка 6 является частью платы 1, имеет толщину от 0,4 до 1,0 мм, при которой выполняется соотношение ширины исполнительного элемента 3 на стыке короткой 2 и длинной 4 ветвей к толщине перемычки 6, равное 1-2,5.

Устройство работает следующим образом.

Электрические сигналы с устройства управления поступают на входы предохранительно-детонирующего устройства в следующей последовательности: первый сигнал - на выводы электровоспламенителя 9 (фиг.1, 2), второй сигнал - на выводы электродетонатора 8 (фиг.1, 2). Первый электрический сигнал вызывает срабатывание электровоспламенителя 9, образовавшиеся при этом продукты взрывчатого превращения, находящиеся под большим давлением, нагружают взрывчатое вещество короткой цепи 2 и разрушают ее в области контакта с электровоспламенителем 9, разрывая детонационную связь с первым исполнительным элементом 3, исключая тем самым возможность его срабатывания.

Приход второго электрического сигнала вызывает срабатывание электродетонатора 8 (фиг.1, 2), в результате чего во взрывчатом веществе детонационного канала возникает детонационный процесс, распространяющийся по длинной 4 и короткой 2 ветвям, при этом детонационный процесс в короткой ветви 2 прекращается в области разрушения, образованной в результате срабатывания электровоспламенителя 9, распространяясь по длинной ветви 4, и, достигнув выхода, формирует выходной детонационный импульс.

Время между подачей первого и второго сигнала зависит от условий, определяемых алгоритмом работы конкретного изделия, в котором оно используется.

В случае нарушения последовательности подачи электрических сигналов или несанкционированной (преждевременной) подачи сигнала на выводы электродетонатора 8 (фиг.1, 2), детонационный процесс, возникающий в результате срабатывания электродетонатора 8, распространяется по длинной 4 и короткой 2 ветвям. В связи с тем, что длина короткой ветви 2 меньше длины участка длинной ветви 4 до места размещения первого исполнительного элемента 3, детонационный процесс по короткой ветви 2 достигает исполнительного элемента 3, вызывает его срабатывание, что приводит к разрушению детонационной связи длинной ветви 4 с выходом раньше, чем детонация, распространяющаяся по ней, достигнет места стыка короткой 2 и длинной 4 ветвей. В результате чего детонационной процесс в длинной ветви 4, достигнув области разрушения, прекращается, и выдачи детонационного импульса на подрыв взрывчатого вещества не произойдет.

Техническим результатом предохранительно-детонирующего устройства является высокая безопасность и надежность функционирования в условиях воздействия климатических и механических факторов, имеющих место при эксплуатации взрывательных устройств, а также высокая технологичность изготовления предохранительно-детонирующего устройства,

Технический результат заявляемого изобретения подтвержден при изготовлении опытных партий и положительными результатами испытаний в составе взрывательных устройств.

Изобретение относится к устройствам выдачи детонационных импульсов для подрыва взрывчатых веществ различных боеприпасов и при взрывных работах. Устройство содержит плату с двумя входами и одним выходом, связанными между собой детонационным каналом. Каналы образуют между первым входом и выходом длинную и короткую ветви с подстыковкой второго входа к короткой ветви. На стыках длинной и короткой ветвей и короткой ветви со вторым входом установлены исполнительные элементы, разрушающие детонационную связь. Первый вход соединен со средством возбуждения детонации. Исполнительный элемент выполнен в виде заряда воспламенительного состава, размещен на стыке короткой ветви со вторым входом и установлен со стороны детонационного канала. Между короткой и длинной ветвями в месте стыка выполнена перегородка, а с другой стороны стыка - перемычка с возможностью ее перемещения под действием взрыва. Детонационный канал и исполнительный элемент на стыке длинной и короткой ветвей выполнены из вторичного взрывчатого вещества. Изобретение обеспечивает высокую безопасность и надежность функционирования устройства в условиях воздействия климатических и механических факторов, а также высокую технологичность изготовления. 4 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Предохранительно-детонирующее устройство, содержащее плату с двумя входами и одним выходом, связанными между собой детонационным каналом, образующим между первым входом и выходом длинную и короткую ветви с подстыковкой второго входа к короткой ветви, при этом на стыках длинной и короткой ветвей и короткой ветви со вторым входом установлены исполнительные элементы, разрушающие детонационную связь, отличающееся тем, что первый вход соединен со средством возбуждения детонации, исполнительный элемент, размещенный на стыке короткой ветви со вторым входом, установлен со стороны детонационного канала и выполнен в виде заряда воспламенительного состава, между короткой и длинной ветвями в месте стыка выполнена перегородка, а с другой стороны стыка - перемычка с возможностью ее перемещения под действием взрыва, а детонационный канал и исполнительный элемент на стыке длинной и короткой ветвей выполнены из вторичного взрывчатого вещества.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что перемычка примыкает к разгрузочному пазу, выполненному на поверхности платы со стороны детонационного канала.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что плата выполнена из инертного материала, например, сплава на основе алюминия, отношение длины длинной ветви к длине короткой ветви находится в пределах 1,5...7,5, отношение площади сечения исполнительного элемента на стыке длинной и короткой ветвей к площади сечения перегородки находится в пределах 1,3...1,8, отношение ширины исполнительного элемента на стыке длинной и короткой ветвей к толщине перемычки находится в пределах 1...2,5.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве вторичного взрывчатого вещества использовано взрывчатое вещество с критическим размером детонации, равным 0,12...0,15 мм, например, бенит или НФФ.5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве средства возбуждения детонации применен электродетонатор, например, ЭД-0,5-9, а заряд воспламенительного состава представляет собой электровоспламенитель, например, ЭВ-32.