ВЗРЫВНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2015 года по МПК F42B3/10 

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

Для реализации некоторых взрывных технологий применяется ДДВГ, который представляет собой матрицу с сетью каналов и отверстий, заполненных пластичным взрывчатым веществом (ВВ). Матрица изготавливается из инертного материала, как правило, из полимерного материала.

Взрывчатые вещества, которые входят в состав матрицы, являются источником повышенной опасности, в том числе при аварийных ситуациях, сопровождающихся нагреванием конструкции. Как правило, эти взрывчатые вещества имеют более высокую чувствительность к аварийным воздействиям по сравнению с основным зарядом ВВ. При нагревании таких взрывчатых веществ происходит их термодеструкция с выделением большого количества газов и, как следствие, повышение давления внутри взрывного устройства. Последнее обстоятельство приводит к переходу горения ВВ в режим взрывчатого превращения и инициированию взрыва основного заряда ВВ.

Известно устройство для формирования взрывной волны (патент США №3430563; МПК F42B 3/093; опубликовано 04.03.69 г.), 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 одинаковой длины полос с ВВ 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, находящимся с ним в контакте.

Недостатком данного устройства является то, что при термическом воздействии, например в результате пожара, на узел инициирования, представляющем собой матрицу из пластичного ВВ с разветвленными концевыми участками, расположенную в листе инертного полимера, в случае поджатия его элементами корпуса, например крышкой, будет происходить рост давления, что приведет к взрыву ВВ узла инициирования.

Наиболее близким аналогом является устройство взрывное (патент РФ №2282818; МПК F42B 3/10; опубл. в бюл. №24 от 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 предложенная оболочка со сквозными отверстиями над выступающими элементами ВВ не обеспечивает возможность оттока газов при термодеструкции ВВ в зонах поджатия сети каналов матрицы ДДВГ и концевых выступающих элементов ВВ элементами корпуса изделия. Кроме того, сеть каналов матрицы, заполненных ВВ, при установке предлагаемой оболочки может оказаться загерметизированной вследствие размягчения и деформации материала матрицы и оболочки, что может привести к повышению давления внутри загерметизированных объемов и взрыву ВВ.

При использовании предлагаемого технического решения решается задача обеспечения безопасной эксплуатации конструкций, содержащих ДДВГ, при аварийных термических воздействиях за счет отвода газообразных продуктов разложения ВВ из зон ДДВГ, плотно поджатых элементами корпуса.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение пожаровзрывобезопасности взрывных устройств с ДДВГ за счет отвода газообразных продуктов разложения ВВ за пределы ДДВГ.

Технический результат достигается тем, что во взрывном устройстве, содержащем основной заряд ВВ, ДДВГ в виде матрицы из инертного материала с сетью каналов и отверстий с общим приемным участком, заполненных ВВ и покрытых оболочкой, источник инициирования, инициирующий общий приемный участок, ДДВГ содержит слой ВВ со стороны основного заряда, а оболочка, выполненная из термостойкого материала, содержит сквозные отверстия, охватывающие группы отверстий в матрице, и дренажные каналы, соединяющие отверстия, расположенные в зоне поджатия ДДВГ элементами корпуса, с полостью конструкции, имеющей сообщение с внешней средой, при этом соблюдены условия: Q<6 г, Q/S_к<2,7 г/мм²; где Q - масса BB в матрице, приходящаяся на одно отверстие в оболочке, Q/S_к - площадь поперечного сечения дренажного канала. Оболочка устройства взрывного выполнена из пенополикарбоната плотностью 0,7…0,8 г/см³.

Применение предлагаемого устройства позволяет обеспечить свободный отток газов, образующихся при термодеструкции ВВ, за пределы ДДВГ, исключая возможность повышения давления в зоне размещения ВВ, а также исключить ослабление конструкции корпуса множественными отверстиями в корпусе в зонах, примыкающих к ДДВГ, что дополнительно способствует исключению повышения давления в локальных зонах ДДВГ. Указанные соотношения параметров ДДВГ к параметрам отверстий и каналов в оболочке (Q, Q/S_к) получены опытным путем и обеспечивают безвзрывное разложение (горение) ВВ ДДВГ.

Материал оболочки должен обеспечивать сохранение размеров поперечного сечения дренажных каналов при температурах, значения которых выше температуры плавления и терморазложения ВВ ДДВГ.

Заявленное взрывное устройство поясняется чертежом, представленным на фиг.1; где 1 - основной заряд ВВ; 2 - ДДВГ со слоем ВВ со стороны основного заряда ВВ с сетью каналов и отверстий; 3 - взрывчатое вещество, заполняющее сеть каналов и отверстий ДДВГ; 4 - источник инициирования; 5 - общий приемный участок; 6 - оболочка с отверстиями и дренажными каналами; 7 - слой ВВ ДДВГ со стороны основного заряда ВВ; 8 - дренажные каналы; 9 - корпус; 10 - дренажное отверстие в корпусе заряда.

Взрывное устройство работает следующим образом. При нормальных условиях эксплуатации детонационный импульс от источника инициирования 4 передается через общий приемный участок 5 на взрывчатое вещество 3, заполняющее сеть каналов и отверстий ДДВГ 2. Взрывчатое вещество 3 через сеть каналов и отверстий инициирует основной заряд ВВ 1, обеспечивая необходимую форму фронта детонационной волны в основном заряде ВВ 1. Оболочка 6, имеющая плотность, близкую к основному материалу ДДВГ 2, и разделяющая ДДВГ 2 и металлический корпус 9, обеспечивает стабильную работу ДДВГ 2, а также защиту взрывчатого вещества 3 от внешних воздействий ударного характера.

При возникновении аварийной ситуации, связанной с термическим воздействием, происходит нагревание всей конструкции взрывного устройства. Поскольку чувствительность ВВ ДДВГ 2 к тепловому воздействию существенно выше основного заряда ВВ 1, то вначале происходит термодеструкция именно взрывчатого вещества ДДВГ 2 с выделением большого количества газов. Образовавшиеся газы выходят через отверстия в оболочке 6 и далее через дренажные каналы 8 попадают в свободную полость конструкции, где имеется отверстие 10 в корпусе 9, обеспечивающее свободный отвод продуктов разложения (горения) во внешнюю среду. Тем самым исключается повышение давления выше критического значения. Представленные выше соотношения параметров ДДВГ к параметрам отверстий и каналов в оболочке обеспечивают безвзрывное разложение (горение) ВВ ДДВГ.

Таким образом, заявленное взрывное устройство за счет примененных технических предложений обеспечивает повышение безопасности эксплуатации конструкций и устройств, содержащих взрывчатые вещества в составе ДДВГ, за счет отвода продуктов разложения из конструктивной зоны ДДВГ.

Для примера было изготовлено взрывное устройство, где основной заряд ВВ 1 выполнен из термостойкого взрывчатого состава на основе октогена. ДДВГ 2 изготовлен из пластика АБС-2020 с сетью каналов и равномерно расположенными отверстиями, слой 7 со стороны основного заряда ВВ 1 заполнен пластичным взрывчатым веществом 3 из материала ПТ83. В качестве источника инициирования 4 используется электродетонатор, установленный на общий приемный участок 5, с отходящими от него детонационными каналами. Оболочка 6, в которой выполнены отверстия и дренажные каналы, выполнена из термостойкого материала пенополикарбонат. Масса ВВ ДДВГ, приходящегося на одно отверстие в оболочке, составила 6 г, а отношение массы ВВ ДДВГ, приходящегося на одно отверстие в оболочке к площади поперечного сечения дренажного канала, составило 2,66 г/мм².

Эффективность предлагаемого технического решения подтверждена экспериментами, проведенными с натурными взрывными устройствами с параметрами, приведенными в примере конкретного исполнения, в реальных условиях термического воздействия. Показано, что при аварийных термических воздействиях предлагаемое устройство взрывное обеспечивает взрывобезопасность конструкции, содержащей в себе ДДВГ с характеристиками, приведенными выше.

(57) Изобретение относится к области взрывной техники, содержащей дискретный детонационный волновой генератор (ДДВГ), и может быть использовано в разработке боеприпасов военного назначения, взрывных устройств для применения в хозяйственной деятельности (инженерные заряды, добыча полезных ископаемых, машиностроение и др.) и научно-исследовательской деятельности. Во взрывном устройстве, содержащем основной заряд BB, ДДВГ в виде матрицы из инертного материала с сетью каналов и отверстий с общим приемным участком, заполненных BB и покрытых оболочкой, источник инициирования, инициирующий общий приемный участок, ДДВГ содержит слой ВВ со стороны основного заряда. Оболочка, выполненная из термостойкого материала, содержит сквозные отверстия, охватывающие группы отверстий в матрице, и дренажные каналы, соединяющие отверстия, расположенные в зоне поджатия ДДВГ элементами корпуса, с полостью конструкции, имеющей сообщение с внешней средой. При этом соблюдены условия: Q<6 г, Q/S_к<2,7 г/мм², где Q - масса BB в матрице, приходящаяся на одно отверстие в оболочке, Q/S_к - площадь поперечного сечения дренажного канала. Оболочка устройства взрывного выполнена из пенополикарбоната плотностью 0,7…0,8 г/см³. Достигается повышение пожаро- и взрывобезопасности взрывных устройств с ДДВГ за счет отвода газообразных продуктов разложения BB за пределы ДДВГ. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Взрывное устройство, содержащее основной заряд BB, дискретный детонационный волновой генератор в виде матрицы из инертного материала с сетью каналов и отверстий с общим приемным участком, заполненных BB и покрытых оболочкой, источник инициирования, инициирующий общий приемный участок, отличающееся тем, что дискретный детонационный волновой генератор содержит слой BB со стороны основного заряда, а оболочка выполнена из термостойкого материала и содержит сквозные отверстия, охватывающие группы отверстий в матрице, и дренажные каналы, соединяющие отверстия, расположенные в зоне поджатия дискретного детонационного волнового генератора элементами корпуса, с имеющейся полостью внутри устройства, сообщающейся с внешней средой посредством дренажного отверстия в корпусе, при этом соблюдены условия:
Q<6 г, Q/S_к<2,7 г/мм²,
где Q - масса BB в матрице, приходящаяся на одно отверстие в оболочке,
Q/S_к - площадь поперечного сечения дренажного канала.

2. Взрывное устройство по п.1, отличающееся тем, что оболочка выполнена из пенополикарбоната плотностью 0,7…0,8 г/см³.