УСТРОЙСТВО ВЗРЫВНОЕ Российский патент 2015 года по МПК F42B3/10 

Изобретение относится к области взрывной техники и может быть использовано в разработке боеприпасов, взрывных устройств для применения в хозяйственной деятельности (инженерные заряды, добыча полезных ископаемых, машиностроение и др.) и научно-исследовательской деятельности.

Для реализации взрывных технологий используются матрицы из инертного материала с сетью каналов и отверстий, заполненных взрывчатым веществом (ВВ). Как правило, в качестве материала матрицы используют металлы, полимеры и пенопласты.

Взрывчатые вещества, которые входят в состав матрицы, являются источником повышенной опасности, особенно при аварийных ситуациях, сопровождающихся нагреванием конструкции. Как правило, при нагревании взрывчатых веществ происходит их термодеструкция с выделением большого количества газов. Опасность представленной ситуации усугубляется тем, что термодеструкция и горение ВВ в замкнутых объемах приводит к повышению давления внутри взрывного устройства и, как следствие, к переходу режима горения ВВ в режим взрывчатого превращения -детонацию.

Известно устройство для формирования взрывной волны (патент США №3430563, МПК F42B 3/093, опубликовано 04.03.1969), содержащее основной заряд ВВ, узел электрического инициирования и узел инициирования, представляющий собой матрицу из пластичного ВВ с разветвленными концевыми участками, расположенную в листе инертного полимера таким образом, что взрывная волна, расходящаяся от узла электрического инициирования, пересекает множество полос ВВ одинаковой длины и подходит к множеству концевых участков ВВ, разнесенных равномерно по поверхности листа полимера. Тем самым основной заряд ВВ инициируется одновременно в точках, соответствующих концевым участкам, находящихся с ним в контакте.

Недостатком данного устройства является то, что при термическом воздействии, например, в результате пожара, на узел инициирования, представляющий собой матрицу из пластичного ВВ с разветвленными концевыми участками, расположенную в листе инертного полимера, происходят процессы термодеструкции материалов, сопровождающиеся выделением большого количества газов. Кроме того, происходят размягчение и деформация листа полимера, которые могут привести к образованию локальных зон скопления ВВ и газов, образовавшихся при термодеструкции ВВ, что, в свою очередь, может привести к возгоранию и последующему взрыву ВВ.

Наиболее близким аналогом является устройство взрывное (патент РФ №2282818; МПК F42B 3/10; опубл. в бюл. №24 27.08.2006 г.), содержащее основной заряд ВВ и матрицу из инертного материала с сеткой каналов и отверстий, заполненных с образованием выступающих элементов над матрицей ВВ, и задействуемую от источника инициирования. Матрица со стороны каналов и отверстий покрыта оболочкой со сквозными отверстиями над выступающими элементами ВВ, толщина которой превышает величину выступания ВВ над матрицей.

Недостатком данного устройства является то, что предлагаемая оболочка со сквозными отверстиями над выступающими элементами ВВ не обеспечивает возможность оттока газов при термодеструкции ВВ в зонах размещения сети каналов матрицы. Свободный отток газов возможен только в зонах расположения концевых выступающих элементов ВВ. Сеть каналов матрицы, заполненных ВВ, при установке предлагаемой оболочки может оказаться загерметизированой при размягчении и деформации материала матрицы и оболочки, что может привести к повышению давления внутри загерметизированных объемов и взрыву ВВ, изолированного в этих объемах.

При использовании предлагаемого технического решения решается задача безопасной эксплуатации конструкций и устройств, содержащих взрывоопасные высокоэнергетические материалы (взрывчатые вещества), за счет отвода продуктов терморазложения ВВ (как газообразных, так и жидких) из конструктивной зоны за пределы корпуса устройства взрывного.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение пожаро-взрывобезопасности взрывных устройств с матрицей из инертного материала с сетью каналов и отверстий, заполненных взрывчатым веществом, за счет отвода продуктов терморазложения ВВ за пределы корпуса устройства взрывного.

Технический результат достигается тем, что в устройстве взрывном, содержащем основной заряд ВВ, матрицу из инертного материала с сетью каналов и отверстий, заполненных взрывчатым веществом, корпусные элементы, источник инициирования, инициирующий общий приемный участок, над матрицей со стороны каналов установлен коллектор, повторяющий форму поверхности матрицы, выполненный в виде сетчатого термостойкого материала, обеспечивающий отток продуктов терморазложения взрывчатого вещества через конструктивные зазоры корпуса устройства во внешнюю среду, при этом матрица из инертного материала имеет сквозные отверстия, незаполненные взрывчатым веществом.

Матрица из инертного материала может иметь сквозные отверстия, незаполненные ВВ. Форма, толщина, количество слоев сетчатого термостойкого материала коллектора выбирается из следующего условия - пропускная способность коллектора должна обеспечивать отток продуктов терморазложения как ВВ матрицы, так и при необходимости основного заряда ВВ.

Применение коллектора, выполненного в виде сетчатого термостойкого материала, повторяющего форму поверхности матрицы, позволяет обеспечить свободный отток как газообразных, так и жидких продуктов, образующихся при термодеструкции ВВ, за пределы корпуса устройства взрывного, исключая возможность образования герметичных объемов и опасность повышения давления в зоне размещения ВВ. Коллектор является каналом между матрицей и конструктивными зазорами (полостями) корпуса устройства взрывного, соединяющимися с внешней средой. Термостойкость материала коллектора должна обеспечивать сохранение свойств коллектора при температурах, значения которых выше температуры плавления и терморазложения ВВ.

Заявленное устройство взрывное поясняется рисунком, представленным на чертеже, где 1 - основной заряд ВВ; 2 - матрица с сетью каналов и отверстий; 3 - взрывчатое вещество, заполняющее сеть каналов и часть отверстий матрицы; 4 - коллектор; 5 - источник инициирования; 6 - общий приемный участок.

Устройство взрывное работает следующим образом. При нормальных условиях эксплуатации детонационный импульс от источника инициирования 5 передается через общий приемный участок 6 на взрывчатое вещество 3, заполняющее сеть каналов и отверстий матрицы 2. Взрывчатое вещество 3 через сеть каналов и отверстий инициирует основной заряд ВВ 1, обеспечивая необходимую форму фронта инициирования основного заряда ВВ. Коллектор 4, закрывающий сеть каналов и отверстий матрицы, обеспечивает защиту взрывчатого вещества 3 посредством уменьшения нагрузок на ВВ при внешних воздействиях (механических, ударно-волновых, пуле-осколочных).

При возникновении аварийной ситуации, связанной с термическим воздействием, происходит нагревание всей конструкции взрывного устройства. При этом происходит термодеструкция взрывчатого вещества 3 и 1 с выделением большого количества продуктов терморазложения (как газообразных, так и жидких). Образовавшиеся продукты, проходя через отверстия в матрице 2 (незаполненные ВВ 3), коллектор 4 и конструктивные зазоры удаляются из устройства взрывного во внешнею среду, обеспечивая, таким образом, отсутствие замкнутых объемов, в которых может возникнуть опасность скопления газов, жидкостей и повышения давления, что повышает безопасность взрывного устройства.

Таким образом, заявленное техническое решение обеспечивает повышение безопасности эксплуатации конструкций и устройств, содержащих взрывчатые вещества в матрице и основном заряде, за счет отвода продуктов терморазложения ВВ за пределы устройства взрывного.

Пример конкретного исполнения.

Основной заряд ВВ 1 изготовлен из взрывчатых составов на основе октогена. Матрица 2 изготовлена из пенопласта ПС-1 с сетью каналов и равномерно расположенными отверстиями. Сеть каналов и отверстий матрицы 2 заполнена пластичным взрывчатым веществом 3 из материала ПТ83 (83% ТЭН, 17% полиизобутилен), при этом ряд сквозных отверстий матрицы не заполнены ВВ. В качестве источника инициирования 5 используется электродетонатор, установленный на общий приемный участок 6, состоящий из приемного отверстия и канала соединенного с сетью каналов матрицы. Приемное отверстие и канал также заполнены материалом ПТ83. На матрицу 2 установлен коллектор, состоящий из двух металлических сеток 4 толщиной 0,6 мм с пропускной способностью, обеспечивающей отток продуктов терморазложения как ВВ матрицы, так и, при необходимости, основного заряда ВВ. Коллектор является каналом между матрицей и конструктивными зазорами (полостями) корпуса устройства взрывного, соединяющимся с внешней средой.

Устройство взрывное работает следующим образом. При задействовании электродетонатора инициируется пластичное взрывчатое вещество ПТ83, снаряженное в каналы и отверстия общего приемного участка и сети каналов и отверстий матрицы. Детонационный импульс, проходя через сеть каналов и отверстий матрицы, инициирует основной заряд ВВ из взрывчатого состава с обеспечением необходимого фронта детонации устройства взрывного.

При термическом воздействии на устройство взрывное происходит разогрев конструкции в целом и матрицы в частности. Взрывчатое вещество ТЭН, входящее в состав пластичного ВВ ПТ83, интенсивно разлагается с образованием большого количества газов. Образовавшиеся газы и жидкий ТЭН, свободно проходя через коллектор и конструктивные зазоры, удаляются за пределы конструкции устройства взрывного. Отверстия в распределителе, не заполненные взрывчатым веществом, служат для газоотвода продуктов разложения основного заряда.

Эффективность предлагаемого технического решения подтверждена рядом экспериментальных исследований, проведенных с натурными взрывными устройствами в реальных условиях термического воздействия.

Предлагаемое устройство взрывное обеспечивает взрывобезопасность конструкций, содержащих матрицы из инертного материала с сетью каналов и отверстий, заполненных взрывчатым веществом.

Устройство взрывное содержит основной заряд взрывчатого вещества, матрицу из инертного материала с сетью каналов и отверстий, заполненных взрывчатым веществом, корпусные элементы, источник инициирования, инициирующий общий приемный участок. Над матрицей со стороны каналов установлен коллектор, повторяющий форму поверхности матрицы, выполненный в виде сетчатого термостойкого материала, обеспечивающий отток продуктов терморазложения взрывчатого вещества через конструктивные зазоры корпуса устройства во внешнюю среду. Матрица из инертного материала имеет сквозные отверстия, не заполненные взрывчатым веществом. Обеспечивается повышение пожаро-взрывобезопасности. 1 ил.

Устройство взрывное, содержащее основной заряд взрывчатого вещества, матрицу из инертного материала с сетью каналов и отверстий, заполненных взрывчатым веществом, корпусные элементы, источник инициирования, инициирующий общий приемный участок, отличающееся тем, что над матрицей со стороны каналов установлен коллектор, повторяющий форму поверхности матрицы, выполненный в виде сетчатого термостойкого материала, обеспечивающий отток продуктов терморазложения взрывчатого вещества через конструктивные зазоры корпуса устройства во внешнюю среду, при этом матрица из инертного материала имеет сквозные отверстия, не заполненные взрывчатым веществом.