УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ВЗРЫВНОЙ ВОЛНЫ Российский патент 2011 года по МПК F42B3/10 

Описываемое изобретение относится к области взрывных работ, в частности к конструкции взрывных устройств.

Актуальной задачей является создание взрывных устройств с повышенной взрывобезопасностью.

Известно устройство для формирования взрывной волны (патент США №3430563 НКИ: 102-22), которое содержит пластину гибкого инертного эластомера, имеющего форму матрицы, и плоский лист гибкого взрывчатого вещества (ВВ), запрессованного в матрицу таким образом, что образует решетку ВВ, состоящую из компланарных полос ВВ с общим для всех полос началом. Лист гибкого ВВ, включая общую для всех полос точку, располагается в толще пластины из эластомера между ее поверхностями. Полосы ВВ имеют одинаковую длину, и от конца каждой из них отходит участок полосы, образующий выступ, расположенный под прямым углом к поверхности пластины из эластомера. Конец этого участка полосы расположен заподлицо с поверхностью пластины. В результате получается ряд концевых участков, разнесенных равномерно по одной из поверхностей пластины. Заряд ВВ детонирует одновременно в большом количестве точек, в которых он выходит на поверхность пластины из эластомера при инициировании заряда в общей для всей решетки точке.

В качестве прототипа выбран способ инициирования и формирования взрывной волны в основном заряде ВВ (патент РФ №2296943, опубликовано 10.04.2007 г.), при котором обеспечивается многоточечное инициирование поверхности основного заряда от одного или более электродетонаторов и предотвращается инициирование заряда ВВ в случае подрыва электродетонатора в результате аварийных воздействий (грозовой разряд, прострел, удар, пожар и т.д.). Согласно изобретению посредством электродетонатора производят подрыв входных точек матрицы, от которых детонационные волны по разветвляющимся каналам матрицы, заполненным ВВ, расходятся до концевых участков, подрывающих основной заряд ВВ и формирующих в нем взрывную волну.

Недостатком этих известных устройств - аналога и прототипа является то, что при несанкционированном подрыве ВВ матрицы в любой точке детонация по каналам матрицы, заполненным взрывчатым веществом, через входную точку пройдет с участка, где произошел подрыв, на остальные участки и сынициирует взрывчатое вещество этих участков одновременно в большом количестве точек.

Техническим результатом заявляемого изобретения является исключение взрыва основного заряда взрывчатого вещества в многоточечном режиме, а при применении в качестве основного заряда малочувствительных взрывчатых веществ - исключение взрыва основного заряда в любом режиме, при аварийном (соударении, простреле, пожаре и т.д.) подрыве взрывчатого вещества матрицы, т.е. повышение взрывобезопасности устройства.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для формирования взрывной волны, включающем в себя матрицу с каналами, отходящими от запальной шашки и заполненными ВВ, средство для подрыва запальной шашки и основной заряд ВВ, предусмотрены следующие конструктивные отличия:

1 - запальная шашка разделена перегородками из инертного материала на части; 2- число частей, на которые разделена запальная шашка, равно числу отходящих от нее каналов.

Кроме того, предложенное устройство для формирования взрывной волны может отличаться следующим:

1. Средство для подрыва запальной шашки по отношению к ее поверхности установлено с зазором.

2. При размещении между матрицей и основным зарядом дополнительного заряда ВВ он также разделен перегородками из инертного материала на части.

3. Число частей, на которые разделен дополнительный заряд ВВ, не меньше числа отходящих от запальной шашки каналов.

4. Толщину перегородок запальной шашки t, толщину перегородок дополнительного заряда t₁ и толщину дополнительного заряда t₂ выбирают из следующих условий

где K , K₁ - коэффициенты, определяемые экспериментально и зависящие от материала перегородок и чувствительности ВВ запальной шашки и дополнительного заряда соответственно;

m_a , m_1a - активные массы ВВ запальной шашки и дополнительного заряда соответственно;

t_max - толщина перегородки, при которой отсутствует надежное инициирование запальной шашки средством для подрыва;

l - расстояние между каналами матрицы в зоне размещения перегородки;

t_кр. , ρ , υ - критическая толщина, плотность, скорость детонации ВВ дополнительного заряда соответственно;

I_кр - критический импульс, необходимый для подрыва основного заряда ВВ.

Деление запальной шашки перегородками из инертного материала на части дает возможность исключить прохождение детонации через запальную шашку матрицы с участка, где произошел аварийный подрыв ВВ, на остальные участки матрицы. При толщине t меньше , при аварийном подрыве ВВ одного из участков матрицы произойдет передача детонации с части запальной шашки, принадлежащей данному участку, на другие непосредственно через перегородки. При толщине t больше t_mах запальную шашку в штатном режиме средством для подрыва не сынициировать. Толщина t_max зависит как от чувствительности ВВ запальной шашки, так и от средства для подрыва запальной шашки.

Число частей, на которые разделена запальная шашка, выбирается по числу отходящих от нее каналов для того, чтобы при аварийном подрыве любого из участков матрицы детонация не могла попасть на другие.

Расположение средства для подрыва запальной шашки по отношению к поверхности запальной шашки с зазором необходимо для того, чтобы при аварийном подрыве ВВ одного из участков матрицы исключить прохождение детонации на другие участки непосредственно через средство для подрыва.

Дополнительный заряд ВВ, расположенный между матрицей и основным зарядом, необходим для возбуждения в нем детонации одновременно с возбуждением детонации в каналах матрицы при аварийном подрыве, что приведет к прохождению по нему детонации, которая позволит избежать многоточечного инициирования участка матрицы, где произошел подрыв. В противном случае аварийное инициирование ВВ некоторых каналов одного из участков матрицы может привести к одновременному инициированию основного заряда ВВ в нескольких точках данного участка матрицы. При толщине t₂ меньше t_кр детонации в дополнительном заряде ВВ при аварийном подрыве происходить не будет. При толщине t₂ больше аварийный подрыв ВВ дополнительного заряда приведет к взрыву ВВ основного заряда. Деление дополнительного заряда ВВ перегородками из инертного материала на части необходимо для уменьшения мощности взрыва при аварийном подрыве ВВ дополнительного заряда, что позволит избежать при применении в качестве основного заряда малочувствительных ВВ его инициирования. При толщине t₁ меньше при подрыве одной части ВВ дополнительного заряда произойдет передача детонации на другие части дополнительного заряда непосредственно через перегородки. При толщине t₁ больше l возможно инициирование ВВ каналов матрицы, находящихся в зоне размещения перегородки, без инициирования ВВ дополнительного заряда.

Число частей дополнительного заряда должно быть не меньше числа отходящих от запальной шашки каналов для того, чтобы при аварийном подрыве одного из участков дополнительного заряда детонация не распространилась на остальные участки.

Техническая сущность и принцип действия предложенного устройства поясняются чертежами, на которых:

фиг.1 - общий вид устройства для формирования взрывной волны;

фиг.2 - разрез по А-А; фиг.3 - вид Б.

Предложенное устройство включает в себя матрицу 1 из инертного материала, основной заряд ВВ 2, средство для подрыва 3 и дополнительный заряд ВВ 4. В матрице 1 выполнены каналы 5, отходящие от запальной шашки 6, заполненные ВВ 7. Запальная шашка 6 разделена перегородками из инертного материала 8 на четыре части, что соответствует числу отходящих от нее каналов 5. Средство для подрыва - электродетонатор 3. Дополнительный заряд ВВ 4, расположенный между матрицей 1 и основным зарядом ВВ 2, разделен перегородками из инертного материала 9 на четыре части, что не меньше числа отходящих от запальной шашки 6 каналов 5.

Примером конкретного выполнения может служить устройство для формирования взрывной волны, включающее в себя матрицу из материала АБС-2020 ТУ2214-019-00203521-96, литой основной заряд ВВ, электродетонатор и дополнительный заряд из ВВ. Торец заряда ВВ, входящего в состав электродетонатора, расположен с зазором по отношению к поверхности запальной шашки. Толщина дополнительного заряда выбрана из вышеприведенной формулы. В матрице выполнены каналы и запальная шашка, заполненные ВВ. Запальная шашка и дополнительный заряд разделены перегородками из материала АБС-2020 толщиной 1 и 3 мм соответственно, что соответствует соотношению (0,8 мм≤t≤2 мм; 2,4 мм ≤t₁≤8 мм). Перегородки как запальной шашки, так и дополнительного заряда взрывчатого вещества выполнены за одно целое с матрицей.

Предложенное устройство работает следующим образом.

При аварийном подрыве устройства в одной из его частей может произойти возбуждение детонации как в каналах 5 матрицы 1, так и в ВВ дополнительного заряда 4. По каналам 5 матрицы 1 детонация может дойти до запальной шашки 6 и там затухнуть. В дополнительном заряде ВВ 4 детонация дойдет до перегородок 9, отделяющих части дополнительного заряда друг от друга, и там затухнет. Таким образом, при аварийном подрыве устройства взрыва основного заряда ВВ 2 в многоточечном режиме не происходит, и устройство исключает передачу детонации с одной из его частей на остальные при аварийном подрыве этой части в одной точке. При штатном применении устройства от электродетонатора 3, торец заряда ВВ которого расположен с зазором по отношению к поверхности запальной шашки 6, летящей фольгой инициируется запальная шашка 6, и детонация по каналам 5 матрицы через дополнительный заряд ВВ 4 попадает на основной заряд ВВ 2, обеспечивая его взрыв в многоточечном режиме.

В одном из экспериментов детонация, возбужденная в ВВ, находящемся в канале одной из частей матрицы, не проходила на другую часть через перегородку запальной шашки, выполненную из материала АБС-2020 толщиной 0,8 мм. В другом эксперименте детонация, возбужденная в одной части дополнительного заряда ВВ, не проходила на другую часть через перегородку из материала АБС-2020 толщиной 3 мм, при этом детонации основного заряда ВВ не происходило. Исключение многоточечного инициирования устройства, в котором произошел аварийный подрыв ВВ матрицы, обусловлено и тем, что с одной стороны матрицы расположен дополнительный заряд ВВ. В эксперименте при подрыве ВВ одной из частей матрицы, детонация возбуждалась как в каналах матрицы, заполненных пластическим составом, так и в дополнительном заряде ВВ, что обеспечило одноточечный подрыв ВВ части устройства и, в результате, исключило подрыв основного заряда ВВ. Штатная работа устройства подтверждена экспериментом, в котором запальная шашка матрицы, заполненная ВВ и разделенная перегородками из материала АБС-2020 толщиной 1 мм, инициировалась летящей фольгой из алюминиевого сплава толщиной 0,3 мм.

Описанные технические преимущества направлены на то, чтобы использовать предложенное устройство для формирования взрывной волны в конструкциях систем с повышенной взрывобезопасностью.

По предложенному техническому решению разработаны рабочие чертежи на опытный образец устройства.

Устройство для формирования взрывной волны относится к конструкции взрывных устройств. Устройство содержит матрицу с каналами, отходящими от запальной шашки и заполненными взрывчатым веществом, средство для подрыва запальной шашки и основной заряд взрывчатого вещества. Запальная шашка разделена перегородками из инертного материала на части, число которых равно числу отходящих от нее каналов. Взрывчатое вещество средства для подрыва запальной шашки установлено с зазором по отношению к поверхности запальной шашки. При размещении между матрицей и основным зарядом дополнительного заряда взрывчатого вещества он также разделен перегородками из инертного материала на части, число которых не меньше числа отходящих от запальной шашки каналов. Повышается взрывобезопасность устройства. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для формирования взрывной волны, включающее в себя матрицу с каналами, отходящими от запальной шашки и заполненными взрывчатым веществом, средство для подрыва запальной шашки и основной заряд взрывчатого вещества, отличающееся тем, что запальная шашка разделена перегородками из инертного материала на части, число которых равно числу отходящих от нее каналов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство для подрыва запальной шашки установлено с зазором по отношению к ее поверхности.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что при размещении между матрицей и основным зарядом дополнительного заряда взрывчатого вещества он также разделен перегородками из инертного материала на части, число которых не меньше числа отходящих от запальной шашки каналов, при этом толщину перегородок запальной шашки t, толщину перегородок дополнительного заряда t₁ и толщину дополнительного заряда t₂ выбирают из следующих условий:

где K, K₁ - коэффициенты, определяемые экспериментально и зависящие от материала перегородок и чувствительности взрывчатого вещества запальной шашки и дополнительного заряда соответственно;
m_a, m_1a - активные массы взрывчатого вещества запальной шашки и дополнительного заряда соответственно;
t_max - толщина перегородки, при которой отсутствует надежное инициирование запальной шашки средством для подрыва;
l - расстояние между каналами матрицы в зоне размещения перегородки;
t_кр, ρ, υ - критическая толщина, плотность, скорость детонации взрывчатого вещества дополнительного заряда соответственно;
I_кp - критический импульс, необходимый для подрыва основного заряда взрывного вещества.