УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ВЗРЫВНОЙ ВОЛНЫ В ЗАРЯДЕ ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА Российский патент 2014 года по МПК F42B3/10 

Изобретение относится к области взрывных работ и может быть использовано при разработке устройств формирования взрывной волны в зарядах взрывчатых веществ (ВВ).

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является обеспечение синхронности возникновения детонационного фронта в подрываемом заряде ВВ путем его одновременного (с минимальной разновременностью) подрыва с помощью многоточечного инициирующего устройства.

Из предшествующего уровня техники известны устройства для формирования взрывной волны в заряде ВВ, направленные на решение данной задачи. Например, известно устройство по патенту США №3430563 (НКИ:102-22), которое содержит пластину гибкого инертного эластомера, имеющего форму матрицы, и детонационную разводку в виде плоского листа гибкого ВВ, запрессованного в матрицу таким образом, что образует решетку ВВ, состоящую из компланарных полос 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, ширину и высоту, при этом от конца каждой из них отходит участок, 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 детонационной разводки, разнесенных равномерно по одной из поверхностей пластины гибкого инертного эластомера. При подаче детонационного импульса на общую для всей решетки точку заряд ВВ детонирует одновременно в большом количестве точек, в которых он выходит на поверхность пластины из эластомера.

Кроме соблюдения условий обеспечения равномерности расположения выходов детонационной разводки по поверхности подрываемого заряда и равенства длин полос ВВ, для получения синхронного детонационного фронта в подрываемом заряде ВВ необходимо выполнение условия по обеспечению стабильности срабатывания концевых участков.

Следует также отметить, что даже при выполнении первых двух условий в матрице с детонационной разводкой, полосы которой выполнены прямоугольным сечением, могут возникать условия, при которых синхронный детонационный фронт в подрываемом заряде ВВ может быть не сформирован. Это может произойти из-за того, что ударная волна, распространяющаяся в боковом направлении вдоль поверхности матрицы, воздействует на концевые участки разводки, что приводит к образованию газодинамических зазоров между отдельными элементами и подрываемым зарядом, а значит, к разновременности, вплоть до отказа срабатывания отдельных элементов.

Из предшествующего уровня техники известно другое устройство, с помощью которого осуществляют формирование взрывной волны в заряде ВВ, направленное на решение указанной выше задачи и частично устраняющее недостатки предыдущего аналога (патент РФ №2135935, описание опубликовано 27.08.1999 г.). Это устройство выбрано в качестве ближайшего аналога заявляемому изобретению по наибольшему количеству сходных признаков.

Известное устройство включает заряд ВВ, средство инициирования, детонационную разводку, выполненную в инертной матрице. Детонационная разводка представляет собой систему детонационных каналов прямоугольного сечения с общим входом, участками, расположенными вдоль поверхности матрицы и несколькими выходами (концевыми участками). Для повышения синхронизации детонационного фронта необходимо соблюдать условие равенства времен передачи детонационного импульса к поверхности заряда, чтобы минимизировать разновременность прихода детонационных импульсов к выходам детонационной разводки - концевым участкам, расположенным под углом к поверхности матрицы.

Однако как у вышерассмотренного аналога, так и у ближайшего аналога недостаток связан с тем, что бывает трудно согласовать равномерность распределения выходов детонационной разводки и равнодлинность детонационных каналов, но даже при достижении этого синхронный детонационный фронт в подрываемом заряде ВВ может быть не сформирован.

Так же как и при использовании детонационной разводки в виде компланарных полос, в детонационных каналах прямоугольного сечения ударная волна в боковом направлении распространяется вдоль поверхности матрицы, воздействуя на концевые участки детонационной разводки. Это может привести к образованию газодинамических зазоров между отдельными торцами концевых участков детонационной разводки и основным зарядом, а значит, к разновременности, вплоть до отказа срабатывания отдельных концевых участков.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение стабильности срабатывания элементов детонационной разводки.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в устройстве формирования взрывной волны в заряде ВВ, включающем общие с прототипом признаки:

- основной заряд ВВ;

- матрицу с детонационной разводкой,

- детонационная разводка представляет собой заполненные ВВ каналы, имеющие общий входной участок, участки, расположенные вдоль поверхности матрицы, и концевые участки, расположенные под углом к поверхности матрицы,

содержатся также отличительные признаки, а именно:

- участки, расположенные вдоль поверхности матрицы, выполнены сечением в виде равнобочной трапеции;

- меньшее основание трапеции направлено в сторону основного заряда ВВ;

- при этом внутренний угол трапеции α между большим основанием и боковой стороной выбирают из следующего условия:

arctg l/t≤α≤arctg l/t_кр, где

l - расстояние между каналами, расположенными вдоль поверхности матрицы, и концевыми участками;

t - толщина матрицы;

t_кр - критическая толщина ВВ каналов.

Выполнение участков, расположенных вдоль поверхности матрицы, сечением в виде равнобочной трапеции, направленной меньшим основанием в сторону основного заряда, позволяет уменьшить на концевые участки детонационной разводки негативное влияние продуктов химического превращения, выделяемых при прохождении детонационного импульса по участкам детонационной разводки, расположенным вдоль поверхности матрицы. Боковая ударная волна в этом случае направлена в тело матрицы и, воздействуя на концевые участки, производит газодинамическое поджатие концевых участков к основному заряду.

Выбор внутреннего угла трапеции α между большим основанием и боковой стороной из условия arctg l/t≤α≤arctg l/t_кр связан с тем, что при α≥arctg l/t_кр, боковая ударная волна не воздействует на концевые участки, а при α≤arctg l/t боковая ударная волна воздействует на критическую толщину ВВ каналов, ухудшая прохождение по ним детонации.

На фиг.1, 2 изображена схема устройства для формирования взрывной волны в заряде ВВ, поясняющая техническую сущность и принцип действия заявляемого изобретения, где:

1 - основной заряд ВВ;

2 - каналы детонационной разводки;

3 - выходы детонационных каналов на поверхность подрываемого заряда (концевые участки детонационных каналов);

4 - инертная матрица;

5 - общий вход детонационной разводки.

Примером конкретного выполнения заявляемого устройства может служить устройство формирования взрывной волны, включающее подрываемый заряд взрывчатого вещества с плоской поверхностью, инертную матрицу с детонационной разводкой, которая имеет один общий вход и 32 выхода, и средство инициирования, в качестве которого использован электродетонатор (на рисунке не показан), детонационно- связанный с общим входом детонационной разводки. Матрица выполнена плоской формы из материала, плотность которого составляет 1,05 г/см³, толщиной t=2,7 мм. На поверхности матрицы выполнены разветвленные каналы, заполненные пластическим ВВ, выходы которых (концевые участки) распределены по противоположной поверхности матрицы со стороны размещения подрываемого заряда ВВ. При этом выходы детонационной разводки распределены равномерно по поверхности подрываемого заряда ВВ с шагом 10×10 мм. Длина каналов детонационной разводки равна 70 мм. Участки детонационных каналов, расположенные по поверхности матрицы, выполнены сечением в виде равнобочной трапеции, большее основание которой а равно 1,3 мм, а меньшее b=1,0 мм, диаметр концевых участков d равен 2,5 мм, расстояние между каналами, расположенными вдоль поверхности матрицы, и концевыми участками l равно 3,0 мм, высота трапеции h равна 1 мм, критическая толщина ВВ каналов t_кр равна 0,3 мм. Таким образом выполняется соотношение:

arctg l/t≤α≤arctg l/t_кр.

Подставив вышеприведенные значения, получаем:

arctg 3/2,7≤α≥arctg 3/0,3;А

α=arctg h/(a-b)/2=arctg1/(1,3-1,0)/2=81°28';

48°01'≤81°28'≤84°17'.

Работа заявляемого устройства заключается в следующем.

Матрицу 4 накладывают на подрываемый заряд ВВ 1 и общий вход детонационной разводки 5 соединяют с электродетонатором (на рисунке не показан).

При подаче импульса от электродетонатора на общий вход 5 детонационной разводки 2 импульс распространяется по всем каналам матрицы 4, выполненным сечением в виде равнобочной трапеции. Поскольку внутренний угол трапеции α между большим основанием и боковой стороной равен 81°28', что соответствует условию 48°01'≤81°28'≤84°17', то боковая ударная волна гасится матрицей.

Детонационный импульс одновременно достигает выходов 3, равномерно размещенных по поверхности подрываемого заряда 1.

Форма фронта детонационной волны, полученная на поверхности подрываемого заряда от выходов детонационной разводки, соответствует форме подрываемого заряда при обеспечении синхронности его возникновения в подрываемом заряде ВВ.

Выполнение каналов сечением в виде равнобочной трапеции обеспечивает:

- снижение ударно-волновой нагрузки на детонационные каналы и концевые участки, что приводит к повышению надежности работы устройства для формирования взрывной волны в заряде ВВ;

- повышение надежности распространения детонации по каналам;

- уменьшение массы ВВ в детонационных каналах.

Т.о. реализация предлагаемого изобретения позволяет получить максимально приближенную форму фронта детонационной волны к требуемой независимо от поверхности подрываемого заряда. Известные из предшествующего уровня техники решения не позволяют получить с такой же точностью требуемую форму.

Устройство формирования взрывной волны в заряде взрывчатого вещества (ВВ) относится к области взрывных работ. Устройство включает основной заряд ВВ и матрицу с детонационной разводкой. Матрица представляет собой заполненные ВВ каналы, имеющие общий входной участок; участки, расположенные вдоль поверхности матрицы, и концевые участки, расположенные под углом к поверхности матрицы. При этом участки, расположенные вдоль поверхности матрицы, выполнены сечением в виде равнобочной трапеции, меньшее основание которой направлено в сторону основного заряда ВВ. Внутренний угол трапеции α между большим основанием и боковой стороной выбирают из следующего условия:

arctg l/t ≤ α ≤ arctg l/t_кр, где

l - расстояние между каналами, расположенными вдоль поверхности матрицы, и концевыми участками;

t - толщина матрицы;

t_кр - критическая толщина ВВ каналов.

Достигается повышение стабильности срабатывания элементов детонационной разводки. 2 ил.

Устройство формирования взрывной волны в заряде взрывчатого вещества, включающее основной заряд взрывчатого вещества (ВВ) и матрицу с детонационной разводкой, представляющей собой заполненные ВВ каналы, имеющие общий входной участок, участки, расположенные вдоль поверхности матрицы, и концевые участки, расположенные под углом к поверхности матрицы, отличающееся тем, что участки, расположенные вдоль поверхности матрицы, выполнены сечением в виде равнобочной трапеции, меньшее основание которой направлено в сторону основного заряда ВВ, при этом внутренний угол трапеции α между большим основанием и боковой стороной выбирают из следующего условия:
arctg l/t≤α≤arctg l/t_кр, где
l - расстояние между каналами, расположенными вдоль поверхности матрицы, и концевыми участками;
t - толщина матрицы;
t_кр - критическая толщина ВВ каналов.