СОТОВЫЙ ЗАРЯД ИЗ ЛИСТОВОГО ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА Российский патент 2015 года по МПК F42B3/10 

Изобретение относится к технике взрыва площадных зарядов из листовых взрывчатых веществ (ВВ) и может быть использовано в практике испытаний преград (образцов материалов и фрагментов конструкций), а также в ряде импульсных технологических операциях с использованием взрыва (соединение и упрочнение слоев материалов).

Известно устройство для формирования взрывной волны, основанное на нанесении и подрыве тонкого слоя ВВ на поверхности преграды [1]. Контактный заряд из ВВ размещают в виде листа или пленки на поверхности преграды и инициируют одним детонатором. Недостатком устройства является большая разновременность нагружения преграды, создаваемая скользящей детонацией, а также сложность обеспечения воспроизведения плоской ударной волны в материале преграды.

Известно устройство [2], в котором для многоточечного инициирования используют детонационную разводку с разветвленными концевыми участками, расположенными на основном заряде ВВ или на дополнительном слое гибкого ВВ, выполняющего роль промежуточного заряда. При помощи разводки осуществляют дискретное инициирование площадного заряда, что позволяет задавать плоское движение детонационной волны, однако не исключает схождение детонационных волн, приходящих из различных точек инициирования, и возникновение на поверхности преграды повреждений в виде ножевого разреза на глубину до нескольких миллиметров в месте схождения детонационных волн (особенно у преград из мягких материалов).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению (прототипом) является заряд из листового ВВ по патенту №2498200 [3], сформированный в виде секторов с зазорами между ними, при этом детонационную разводку заряда собирают в пучок в виде полосок ВВ одинаковой длины и минимальной ширины. Недостатком прототипа является то, что в техническом решении не определен размер секторов для обеспечения импульсного характера нагружения преграды, а также низкая надежность срабатывания детонационных полосок минимальной ширины при одновременном инициировании заряда.

Технический результат предлагаемого изобретения направлен на упрощение системы инициирования за счет сокращения количества детонационных полосок (точек одновременного инициирования площадного заряда из листового ВВ) при воспроизведении импульсного характера нагружения преграды.

Этот технический результат достигается тем, что заряд формируют из тонкого слоя ВВ, наносимого на поверхность преграды и разбиваемого для исключения «ножевого эффекта» на секторы, выполненные в виде сот с зазорами между ними, исключающими взаимодействие детонационных волн, приходящих из различных точек инициирования, при этом детонационную разводку выполняют в виде полосок ВВ одинаковой длины, обращенных боковыми торцами к преграде. Использование секторов в виде сот (правильных шестиугольников) по сравнению с квадратной формой секторов при одинаковом радиусе (размере) R позволяет сократить их количество на одинаковой нагружаемой площади преграды в 1,3 раза (см. фиг. 1). Размер сот определяют с учетом наилучшего воспроизведения общего импульса давления, сообщаемого преграде, а время детонации заряда обеспечивают расстоянием от точки инициирования, расположенной в центральной части сектора, до его края и скоростью детонации (D_BB) используемого листового ВВ. Радиус (размер) сот в заряде (R) выбирают из условия обеспечения импульсного характера нагружения преграды, т.е. длительности нагружения меньшей длительности распространения волны разгрузки по толщине этой преграды. Соты заряда ВВ инициируют в точках соединения с полосками ВВ. Полоски одинаковой длины собирают в пучки и инициируют быстродействующими детонаторами (детонаторами с малым временем разброса при срабатывании), которые относят от преграды для исключения дополнительного воздействия. Замену режима мгновенного подрыва сотового заряда на преграде на режим многоточечного инициирования обеспечивают выбором длительности детонации заряда (τ_g) меньшей длительности распространения волны разгрузки по толщине этой преграды (Т_o) из соотношения:

$${\tau }_g<T_o,\left(1\right)$$

где τ_g=R/D_BB, T_o=2δ/V (R - радиус сот в заряде; δ - толщина преграды; D_BB - скорость детонации в листовом ВВ; V - скорость распространения ударной волны в материале преграды).

Из соотношения (1) следует, что R/D_BB<2δ/V, поэтому радиус сот выбирают из условия R<2δ×D_BB/V, что исключает влияние волны разгрузки в преграде на профиль воспроизводимого импульса давления, при этом детонационную разводку заряда выполняют из полосок, обращенных к преграде боковыми торцами с размерами выпускаемых толщин листового ВВ равными 0,3-0,5 мм [4], что позволяет реализовать безимпульсную систему инициирования (не создающую на преграде дополнительного механического импульса давления).

Схема реализации сотового заряда из листового ВВ представлена на фиг. 1, где показаны: 1 - соты заряда из листового ВВ; 2 - зазоры между сотами; 3 детонационная разводка; 4 - электродетонаторы; 5 - преграда.

Сотовый заряд собирают следующим образом: тонкий слой листового ВВ закрепляют на преграде 5, из него шаблоном формируют с зазорами соты 1 в виде правильных шестиугольников, при этом детонационную разводку 3 выполняют из полосок одинаковой длины, обращенных к преграде боковыми торцами, которые собирают в пучок и соединяют с электродетонаторами 4.

Взрывное устройство работает следующим образом: полоски ВВ возбуждают детонацию в центральной части секторов заряда, который при подрыве формирует механический импульс давления на нагружаемой преграде. Срабатывание множества полосок одинаковой длины обеспечивает надежную трансляцию детонации без создания дополнительной нагрузки на преграду.

Реализация элементов предлагаемого сотового заряда позволила получить импульсное нагружение преграды с длительностью 1-10 мкс, при этом от одного электродетонатора инициировалось до 10 полосок из листового ВВ марки ЭВВ-8Т [4]. Разбиение площадного заряда ВВ на соты с зазорами между ними от 1 до 5 мм не изменяет общего характера деформирования преграды, при этом обеспечивается минимальная разновременность импульсного нагружения. При толщине преграды δ=0,01 м из композиционного материала по соотношению (1) радиус (размер) сот заряда R составил 0,08 м. Использование сотовой компоновки позволяет сократить количество секторов в заряде (по сравнению с квадратной формой секторов) в 1,3 раза, что ведет к уменьшению количества детонационных полосок ВВ (упрощению системы инициирования заряда).

Предлагаемое изобретение позволяет формировать из листового ВВ заряды сложной конфигурации, работающие с высокой надежностью для нагружения плоских и криволинейных преград, при этом возможно одновременное нагружение преграды различными импульсами давления за счет изменения толщины листов ВВ в сотах заряда.

Источники информации

1. Физика взрыва // Под ред. Орленко Л.П.,т.2. М.: Физматлит, 2002, с.536-541.

2. Патент на изобретение №2135935 от 5.08.1997 г. «Устройство для формирования взрывной волны».

3. Патент на изобретение №2498200 от 10.11.2013 г. «Контактно-секторный заряд из листового взрывчатого вещества».

4. Котомин А. А. Эластичные взрывчатые материалы // Российский химический журнал, 1997, т.41, №4, c.89-101.

Изобретение относится к технике взрыва площадных зарядов из листовых взрывчатых веществ (ВВ) и может быть использовано в практике испытаний преград, материалов и фрагментов конструкций, а также в ряде импульсных технологических операций с использованием взрыва, например в соединении или упрочнении слоев материалов. Заряд состоит из тонкого слоя ВВ, наносимого на поверхность преграды, детонаторов и системы инициирования. Для исключения «ножевого эффекта» заряд разбивается на секторы, выполненные в виде сот с зазорами между ними, что позволяет исключить взаимодействие детонационных волн, приходящих из различных точек инициирования. Детонационная разводка выполняется в виде полосок ВВ одинаковой длины, обращенных боковыми торцами к преграде. Техническим результатом изобретения является упрощение системы инициирования за счет сокращения количества детонационных полосок при воспроизведении импульсного характера нагружения преграды. 1 ил.

Сотовый заряд из листового взрывчатого вещества, содержащий детонатор, систему инициирования, секторы взрывчатого вещества с зазорами, отличающийся тем, что секторы заряда выполняют в виде сот, инициирование которых осуществляют в точке, расположенной в центральной части сот, а полоски взрывчатого вещества системы инициирования обращают боковыми торцами к нагружаемой преграде, при этом радиус (размер) сот заряда (R) выбирают из соотношения:
R<2δ×D_BB/V,
где δ - толщина преграды, м; D_BB - скорость детонации в листовом взрывчатом веществе, м/с; V - скорость распространения ударной волны в материале преграды, м/с.