УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ КОМПАКТНОГО ЭЛЕМЕНТА Российский патент 2014 года по МПК F42B1/28 F42B1/24 

Изобретение относится к области высокоскоростного соударения твердых тел и может быть применено в промышленности и военной технике, использующей заряды взрывчатых веществ (ВВ) для высокоскоростного метания компактных элементов (КЭ).

Известно устройство двухступенчатого разгона элемента, состоящее из баллистической установки и кумулятивного заряда, приведенное в «Физике взрыва» // под редакцией Орленко Л.П. - Изд. 3-е, т.2, стр.40, 2002 г.

Устройство состоит из кумулятивного заряда с осевой выемкой, покрытой металлической облицовкой и баллистической установки. Сначала заряд с металлической облицовкой разгоняется с помощью легкогазовой или пороховой баллистической установки до скорости V0, затем он подрывается в полете с помощью инициирующего устройства, в результате чего образуется КЭ.

Основными недостатками этого устройства являются сложность обеспечения сохранности заряда ВВ при разгоне заряда в стволе баллистической установки и недостаточная скорость формируемого КЭ.

Известно устройство формирования компактного элемента [Патент РФ №73727, МПК⁶ F42B 1/02, опубликован 27.05.2008], содержащее заряд ВВ цилиндрической формы, металлический диск (осесимметричный элемент) с осевой в форме полусфера-цилиндр кумулятивной выемкой, размещенный на одной торцевой поверхности заряда, устройство инициирования, расположенное на другом торце или боковой поверхности заряда. Устройство инициирования состоит из пенопластовой крышки, покрытой слоем пластического ВВ, причем точки инициирования расположены по кольцу на торцевой или боковой поверхности заряда. Данное устройство выбрано за прототип.

В устройстве-прототипе после инициирования заряда ВВ в результате столкновения падающих детонационных волн на оси образуется детонационная волна Маха. При ее взаимодействии с металлическим диском в последнем генерируется ударная волна, под действием которой выемка схлопывается, формируя высокоскоростной компактный элемент.

Недостатком указанного устройства является невозможность при использовании современных ВВ получения КЭ со скоростью более 7,5 км/с. Кроме того, для формирования сохранного компактного элемента необходимо каким-то образом компенсировать падение давления в нагружающей ударной волне при ее движении вдоль выемки.

Решаемая техническая задача заключается в разработке устройства для формирования компактного элемента, которое обеспечит получение высокоскоростного КЭ с заданной скоростью.

Технический результат заключается в увеличении скорости движения КЭ, а также в увеличении эффективности устройства за счет получения более крупных КЭ.

Указанный технический результат достигается тем, что в заявляемом устройстве для формирования компактного элемента, содержащем заряд цилиндрической формы, размещенный на одном из его торцов осесимметричный элемент, снабженный осевой кумулятивной выемкой в форме полусфера-цилиндр на его внешнем торце, устройство инициирования, расположенное на другом торце или боковой поверхности заряда и выполненное с кольцевым расположением точек инициирования, в отличие от прототипа осесимметричный элемент выполнен из полимерного материала, кумулятивная выемка снабжена металлической разнотолщинной облицовкой, на торце элемента, прилегающем к заряду, выполнен осевой выступ, а заряд при этом снабжен выемкой, ответной указанному выступу.

Выполнение осесимметричного элемента из полимерного материала позволяет:

- формировать более крупные КЭ за счет того, что диаметр ударной волны в полимерном материале больше диаметра ударной волны в металле;

- направить большую долю энергии, получаемую при взрыве заряда цилиндрической формы на разгон формируемого КЭ, за счет чего увеличить его скорость (При выполнении осесимметричного элемента из металла большая доля получаемой при взрыве заряда цилиндрической формы энергии тратится на его нагрев).

Снабжение осесимметричного элемента металлической разнотолщинной облицовкой позволяет избавиться от градиента скорости КЭ.

Выполнение осевого выступа на торце осесимметричного элемента, прилегающем к заряду, снабжение заряда выемкой, ответной указанному выступу, позволяет задействовать в работе устройства периферийную часть заряда со стороны осесимметричного элемента, что позволяет существенно увеличить скорость формируемого КЭ.

Выполнение всей совокупности признаков формулы позволяет получить более эффективную конструкцию устройства, формирующего КЭ с заданной скоростью.

Изобретение поясняется фигурой, на которой приведена схема заявляемого устройства.

Устройство для формирования компактного элемента содержит устройство инициирования 1 с кольцевым расположением точек инициирования, заряд ВВ 2 цилиндрической формы, осесимметричный элемент из полимерного материала 3, имеющий осевую кумулятивную выемку 4 в форме полусфера-цилиндр на внешнем торце, снабженную разнотолщинной металлической облицовкой 5.

В данном примере выполнения устройства в качестве материала осесимметричного элемента 3 использован полиэтилен, как один из наименее плотных сплошных (непористых) материалов. На торце осесимметричного элемента 3, прилегающем к заряду, выполнен осевой выступ 6 в данном примере выполнения в форме полусфера-цилиндр, а заряд ВВ 2 при этом снабжен выемкой 7, ответной указанному выступу 6.

Устройство работает следующим образом: производится подрыв заряда ВВ 2 по кольцевой поверхности с помощью устройства инициирования 1. При этом генерируются сходящиеся детонационные волны. В полиэтиленовом осесимметричном элементе 3 формируется аналогичная конфигурация мощных ударных волн, которые, кумулируясь на оси, создают ударную волну Маха, давление в которой существенно выше, чем может быть достигнуто при контактном подрыве заряда ВВ 2. Под действием маховской ударной волны разнотолщинная облицовка 5 схлопывается, формируя высокоскоростной компактный элемент. Подобрав параметры облицовки 5, можно получить безградиентный компактный элемент.

Изобретение относится к области высокоскоростного соударения твердых тел и может быть применено в промышленности и военной технике, использующей заряды взрывчатых веществ для высокоскоростного метания компактных элементов. Устройство содержит заряд взрывчатого вещества цилиндрической формы, размещенный на одном из его торцов осесимметричный элемент из полимерного материала, который снабжен осевой кумулятивной выемкой в форме полусфера-цилиндр на его внешнем торце. Кумулятивная выемка покрыта разнотолщинной металлической облицовкой. Также имеется устройство инициирования, расположенное на торце заряда, противоположном торцу с осесимметричным элементом, или боковой поверхности заряда и выполненное с кольцевым расположением точек инициирования. На торце осесимметричного элемента, прилегающем к заряду, выполнен осевой выступ, а заряд при этом снабжен выемкой, ответной указанному выступу. Достигается получение высокоскоростных компактных элементов с требуемой скоростью. 1 ил.

Устройство для формирования компактного элемента, содержащее заряд взрывчатого вещества цилиндрической формы, размещенный на одном из его торцов осесимметричный элемент, снабженный осевой кумулятивной выемкой в форме полусфера-цилиндр на его внешнем торце, устройство инициирования, расположенное на другом торце или боковой поверхности заряда и выполненное с кольцевым расположением точек инициирования, отличающееся тем, что осесимметричный элемент выполнен из полимерного материала, кумулятивная выемка снабжена металлической разнотолщинной облицовкой, на торце осесимметричного элемента, прилегающем к заряду, выполнен осевой выступ, а заряд при этом снабжен выемкой, ответной указанному выступу.