ЗАРЯД СЕЙСМИЧЕСКИЙ МАЛОГАБАРИТНЫЙ ЗСМ-2 Российский патент 2020 года по МПК F42B1/04 F42B3/02 F42D1/04 

Изобретение относится к зарядам взрывчатых веществ (ВВ), используемым в различных отраслях промышленности, преимущественно для сейсморазведки и других геофизических исследований, а также для инициирования детонации трудновозбудимых скважинных и шпуровых зарядов ВВ.

Известен заряд ЗС-40 [1], включающий удлиненную цилиндрическую полимерную оболочку, выполненную с обоих концов многоступенчатой с замковыми элементами для сборки зарядов в гирлянду, а также ВВ цельное с гнездом для размещения капсюльных средств инициирования (СИ), выполненное из литого состава ТГ-40 или ТТ-50 и размещенное в оболочке методом литья.

Недостатками известного заряда являются:

- сложный и низкотехнологичный литьевой способ размещения ВВ в оболочке заряда;

- заряд не подлежит разборке, поскольку оболочка выполнена с обоих концов многоступенчатой, исключающей возможность извлечения из нее цельного ВВ, при обнаружении брака заряд может быть уничтожен подрывом или подвергнут расснаряжению с использованием дополнительных технологических операций (резка, выплавление);

- сравнительно низкая водоустойчивость, заряд сохраняет способность детонировать после выдержки в воде не более трех суток при гидростатическом давлении до 0,5 МПа;

- отсутствие защиты ВВ со стороны торцов от несанкционированных внешних воздействий при обращении;

- узкая сырьевая база;

- ограниченная область применения, связанная в том числе с тем, что габариты и масса единичного заряда ЗС-40 ограничены наружным диаметром 40 мм, длиной 255 мм, массой 0,32 кг.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является заряд сейсмический малогабаритный ЗСМ [2] (фиг. 1, а-г), включающий удлиненную полимерную оболочку 1, снабженную с обоих концов крепежными элементами 4 для сборки зарядов в гирлянду, в верхний конец оболочки ввинчена пробка 2, а на нижний конец меньшего диаметра - крышка 3, в оболочку 1 помещено ВВ, скомпонованное из шашек разной длины и разного типа - из баллиститного ракетного твердого топлива (БРТТ) и бризантного взрывчатого вещества (БВВ), по одной или по несколько шашек, обеспечивающих формирование со стороны верхнего торца центрального гнезда 6 для размещения капсюльных СИ посредством комбинирования шашки однородной с центральным каналом 7 с ниже размещенной шашкой двухступенчатой сплошной 9 (фиг. 1, а-б) или шашкой однородной сплошной 8 (фиг. 1, в), а со стороны нижнего торца - размещение шашки двухступенчатой сплошной 9 (фиг. 1, а-в), или ВВ, выполненное цельным (фиг. 1, г) в виде шашки двухступенчатой 5 с гнездом 6 для капсюльных СИ.

Недостатками известного заряда-аналога являются: - низкая технологичность сборки зарядов в гирлянду из-за того, что крепежные элементы 4 выполнены в виде однозаходных резьб, не позволяющих быстро соединять заряды, это может влиять на качество выполняемых операций при работе в экстремальных условиях северных холодных районов;

- ограниченная сырьевая база, связанная с тем, что для изготовления ВВ наряду с БВВ используется только один тип нитроцеллюлозного пороха баллиститного типа - составы БРТТ;

- при взрывании зарядов прототипа, помещенных в обводненные скважины на срок до трех недель, наблюдались случаи отсутствия детонации, то есть «отказов» зарядов, у которых взрывчатое вещество выполнено из БРТТ цельным в виде шашки двухступенчатой 5 (фиг. 1, г) с гнездом 6, а также зарядов, у которых ВВ скомпоновано из разных шашек, при этом глухое гнездо 6 для размещения капсюльных СИ (фиг. 1, а, б, в) формировалось комбинированием шашки однородной 7 с центральным каналом из БРТТ с ниже размещенной шашкой двухступенчатой сплошной 9 (фиг. 1, а, б) или шашкой однородной сплошной 8 (фиг. 1, в), выполненных из БРТТ или БВВ.

Отказы зарядов не наблюдались только в случае, если шашка однородная с центральным каналом 7 и шашка двухступенчатая сплошная 9 (фиг. 1, а, б) или шашка однородная сплошная 8 (фиг. 1, в), формирующие гнездо 6, а также еще одна шашка двухступенчатая сплошная 9, размещенная со стороны нижнего торца оболочки меньшего диаметра и передающая детонацию другому заряду в гирлянде, выполнены из БВВ. Однако цена заряда при этом из-за высокой стоимости БВВ выходит за порог рентабельности.

Исследованиями установлено, что одной из причин «отказов» является то, что шашки ВВ, выполненные не из БВВ, изготавливались путем переработки изделий из составов БРТТ с истекшими гарантийными сроками хранения или полученных в процессе утилизации, в связи с чем их чувствительность к капсюльным СИ по сравнению с шашками из свежеприготовленных БРТТ аналогичных составов понижена и находится на критическом уровне, длительное нахождение в водной среде усугубляет это обстоятельство.

Другая причина «отказа» зарядов в водной среде в случае использования шашки однородной с центральным каналом 7 из устаревшего БРТТ заключается в том, что во время размещения заряда в скважине непосредственный контакт торца капсюльного СИ с поверхностью дна гнезда 6, то есть с верхним торцом шашки, например, 9 (фиг. 1, д), выполненной из БВВ или из свежеприготовленного состава БРТТ, может быть нарушен из-за отхода электродетонатора (СИ) от контактной поверхности на расстояние h, превышающее критическое h_кр.

При проведении прецизионных полигонных испытаний, в которых обеспечивался непосредственный контакт торца ЭД с дном гнезда 6, «отказы» не наблюдались. Однако с практической точки зрения обеспечить расстояние h не более 1-1,5 мм во всех зарядах прототипа с учетом определенной упругости выводных проводов ЭД при организации массовых взрывов невозможно.

Техническим результатом изобретения является создание заряда для возбуждения сейсмических колебаний ЗСМ-2, надежно срабатывающего при длительном нахождении в водной среде, обладающего высокой технологичностью сборки зарядов в гирлянду, рентабельностью и широкой сырьевой базой.

Технический результат достигается следующими вариантами выполнения заряда.

1. Заряд для возбуждения сейсмических колебаний, включающий удлиненную двухступенчатую цилиндрическую оболочку 1 (фиг. 2) из полимерного материала, снабженную со стороны верхнего торца пробкой 2, а со стороны нижнего торца меньшего диаметра крышкой 3, которые крепятся к концам оболочки при помощи крепежных элементов 4, используемых также для сборки зарядов в гирлянду, и, помещенное в оболочку, взрывчатое вещество, которое скомпоновано из шашек разной длины, конфигурации и разного типа - из нитроцеллюлозного пороха баллиститного типа и бризантного взрывчатого вещества, в качестве последнего используется флегматизированный гексоген или флегматизированный октоген, или тетрил, или любой из них, содержащий дополнительно церезин, или стеарин, или парафин, или графит, или их композицию до 6 мас. %, по одной или по несколько шашек, в их числе шашка однородная с центральным каналом 7, шашка однородная сплошная 8 и шашка двухступенчатая сплошная 9, обеспечивающих образование со стороны верхнего торца взрывчатого вещества канала гнезда 6 для размещения капсюльных средств инициирования, а со стороны нижнего торца - размещение шашки двухступенчатой сплошной 9, в качестве нитроцеллюлозного пороха баллиститного типа используется композиция из баллиститного ракетного твердого топлива и баллиститного артиллерийского пороха в соотношении 1-99: 1-99 мас. %, взрывчатое вещество дополнительно комплектуется шашкой двухступенчатой 10 (фиг. 2), выполненной с центральной глухой полостью со стороны торца большего диаметра и шашкой однородной 11 с аналогичной глухой полостью, по одной или по несколько шашек, при этом центральная глухая полость любой из этих шашек образует в комбинации с центральным каналом шашки однородной 7 со стороны верхнего торца взрывчатого вещества гнездо 6 для размещения капсюльных средств инициирования, в качестве альтернативы одна шашка двухступенчатая с центральной глухой полостью 10 (фиг. 2, б) размещена со стороны нижнего торца взрывчатого вещества, крепежные элементы 4 (фиг. 2) на концах оболочки, пробке и крышке выполнены в виде многозаходной резьбы.

2. Заряд для возбуждения сейсмических колебаний, включающий удлиненную двухступенчатую цилиндрическую оболочку 1 (фиг. 2) из полимерного материала, снабженную со стороны верхнего торца пробкой 2, а со стороны нижнего торца меньшего диаметра крышкой 3, которые крепятся к концам оболочки при помощи крепежных элементов 4, используемых также для сборки зарядов в гирлянду, и, помещенное в оболочку, взрывчатое вещество, которое скомпоновано из шашек разной длины, конфигурации и разного типа - из нитроцеллюлозного пороха баллиститного типа и бризантного взрывчатого вещества, в качестве последнего используется флегматизированный гексоген или флегматизированный октоген, или тетрил, или любой из них, содержащий дополнительно церезин, или стеарин, или парафин, или графит, или их композицию до 6 мас. %, по одной или по несколько шашек, в их числе шашка однородная с центральным каналом 7, шашка однородная сплошная 8 и шашка двухступенчатая сплошная 9, обеспечивающих размещение со стороны нижнего торца взрывчатого вещества шашки двухступенчатой сплошной 9, в качестве нитроцеллюлозного пороха баллиститного типа используется композиция из баллиститного ракетного твердого топлива и баллиститного артиллерийского пороха в соотношении 1-99: 1-99 мас. %, взрывчатое вещество со стороны верхнего торца представлено шашкой однородной 12 (фиг. 3, а-г) со сквозным осевым отверстием или шашкой однородной 13 (фиг. 4, а-б) с глухим осевым отверстием, или взрывчатое вещество выполнено цельным в виде шашки двухступенчатой 14 (фиг. 4, в) с глухим осевым отверстием со стороны торца большего диаметра, при этом в осевом отверстии любой из этих шашек помещен промежуточный инициатор (ПИ) с гнездом 6 для размещения капсюльных средств инициирования, в качестве альтернативы взрывчатое вещество со стороны нижнего торца комплектуется шашкой двухступенчатой 10 (фиг. 4, б), выполненной с центральной глухой полостью со стороны торца большего диаметра, крепежные элементы 4 (фиг. 2) на концах оболочки, пробке и крышке выполнены в виде многозаходной резьбы. Заряд также характеризуется следующими признаками.

В вариантах 1 и 2 композиция из баллиститного ракетного твердого топлива и баллиститного артиллерийского пороха дополнительно содержит:

- сенсибилизатор в количестве до 6 мас. %, в качестве которого используется оксид свинца, или оксид алюминия, или смесь динитрил азобисизомасляной кислоты - ЧХЗ 57, применяемый в качестве газообразующего вещества, с оксидом свинца, или оксидом алюминия в соотношении соответственно 10-90: 10-90 мас. %.

- технологическую добавку в количестве до 3 мас. %, в качестве которой используется стеарат цинка или минеральное масло, или вазелин, или смесь графита с вазелиновым маслом в соотношении 0,1-99,9: 0,1-99,9 мас. % соответственно.

Вариант 2 отличает еще то, что промежуточный инициатор скомпонован из прессованных цилиндрических шашек разной конфигурации и длины (фиг. 3-4), в их числе шашка канальная 17, шашка в виде таблетки 18, по одной или по несколько шашек, а также шашка с гнездом 16, обеспечивающих различные варианты компоновки промежуточного инициатора и формирование в любом из этих вариантов гнезда 6 глубиной, соответствующей длине капсюльного средства инициирования.

Вариант 2 характеризует еще то, что со стороны верхнего торца взрывчатого вещества размещена шашка однородная с центральным каналом 7 (фиг. 5, а-в), формирующая в комбинации с ниже размещенным в сквозном осевом отверстии шашки однородной 12 (фиг. 5, а) или глухом осевом отверстии шашки однородной 13 (фиг. 5, б), или в глухом осевом отверстии шашки двухступенчатой 14 (фиг. 5, в) промежуточным инициатором гнездо 6 общей глубиной, соответствующей длине капсюльного СИ, в качестве альтернативы шашка однородная с центральным каналом 7 и шашка однородная со сквозным осевым отверстием 12 выполнены как единое целое в виде шашки с двухступенчатым осевым каналом 15 (фиг. 5, г), у которой в канале нижней ступени большего диаметра размещен промежуточный инициатор, при этом его гнездо и канал верхней ступени меньшего диаметра шашки 15 образуют гнездо 6 общей глубиной, соответствующей длине капсюльного средства инициирования. В этом случае промежуточный инициатор скомпонован из шашки канальной 17 и одной таблетки 18 (фиг. 5, а) или нескольких таблеток (фиг. 5, г), или из шашки с гнездом 16 и одной или нескольких таблеток 18 (фиг. 5, в), или без таблеток (фиг. 5, б), в любом варианте компоновки ПИ его гнездо и центральный канал шашки однородной 7 образуют единое гнездо 6 глубиной, соответствующей длине капсюльного СИ.

Промежуточный инициатор выполнен из бризантного взрывчатого вещества для изготовления шашек взрывчатого вещества.

В качестве альтернативы поверхности шашки двухступенчатой сплошной 9, шашки двухступенчатой 10 с центральной глухой полостью со стороны торца большего диаметра, шашки однородной 11 с центральной глухой полостью, а также шашек 16-17 и таблеток 18 (фиг. 2-5) промежуточного инициатора, выполненные из бризантного взрывчатого вещества, покрыты влагозащитным лаком.

Промежуточный инициатор заблокирован внутри осевого отверстия от смещения фиксирующим кольцом 19 (фиг. 3-5), выполненным с фаской со стороны свободной поверхности и сформованным между верхними торцами взрывчатого вещества и промежуточного инициатора.

В качестве материала фиксирующего кольца использованы пластифицированные удаляемым растворителем баллиститное ракетное твердое топливо или баллиститный артиллерийский порох, или их композиция в соотношении 1-99: 1-99 мас. % или гомогенизированная смесь баллиститного ракетного твердого топлива или баллиститного артиллерийского пороха или их композиции в соотношении 1-99: 1-99 мас. % с гексогеном, или флегматизированным гексогеном, или октогеном, или флегматизированным октогеном в соотношении 20-70: 30-80 мас. % соответственно.

Использование многозаходной резьбы 4 на концах оболочки 1, пробке 2 и крышке 3 (фиг. 2) существенно повышает технологичность сборки зарядов, качество выполняемых операций и создает более комфортные условия работы в северных холодных районах, так как позволяет снизить время соединения зарядов в гирлянду за счет уменьшения времени на выкручивание, закручивание пробки и крышки, попадание в заход резьбы и ввинчивание соответствующих концов оболочек соединяемых зарядов друг в друга по всей длине резьбы.

Сравнительные данные технологичности, оцениваемые временем сборки зарядов в гирлянду, представлены в таблице 1.

Из таблицы 1 следует, что время сборки в гирлянду двух зарядов ЗСМ-2, у которых оболочка, пробка и крышка оснащены трехзаходной резьбой, в 2,2 раза меньше, чем время сборки зарядов прототипа (ЗСМ), у которого соответствующие полимерные детали оснащены однозаходной резьбой.

Использование шашки двухступенчатой с центральной глухой полостью 10 (фиг. 2, а) или шашки однородной с центральной глухой полостью 11 (фиг. 2, б) в комбинации с шашкой однородной с центральным каналом 7 для формирования во взрывчатом веществе гнезда 6 позволяет размещать нижнюю часть гильзы электродетонатора, в которой находится заряд вторичного ВВ, внутри шашки 10 или 11, выполненных из БВВ или композиции БРТТ/БАП, чувствительных к взрывному импульсу ЭД, что обеспечивает надежное срабатывание заряда ЗСМ-2, размещенного в обводненной скважине.

При использовании композиции БРТТ/БАП для изготовления ВВ чувствительность шашек, из которых сформировано гнездо 6, к импульсу ЭД обеспечивается подбором рецептуры композиции БРТТ/БАП в пределах заявленных соотношений.

Так в случае использования композиции БРТТ/БАП из утилизируемых составов БРТТ и БАП чувствительность ВВ к импульсу ЭД обеспечивается повышенным содержанием в композиции баллиститного ракетного твердого топлива и введением сенсибилизатора.

Использование в заряде ЗСМ-2 промежуточного инициатора различной компоновки (фиг. 3-5) расширяет ассортимент заряда, возможности выбора комплектации в зависимости от вариантов технической оснащенности производителя, а также обеспечивает надежное срабатывание заряда в скважинах независимо от соотношения в композиции БРТТ/БАП составов БРТТ и БАП, даты их изготовления и вида окружающей заряд среды.

По степени взрывного воздействия ПИ, скомпонованный из одной шашки канальной 17 и одной шашки с гнездом 16 (фиг. 4, а) эквивалентен ПИ, скомпонованному из двух шашек канальных 17 и одной таблетки 18 (фиг. 4, б) при условии, что толщина дна шашки с гнездом 16 и высота таблетки 18 равны.

Чувствительность к взрывному импульсу композиции БРТТ/БАП зависит от соотношения БРТТ и БАП, это обстоятельство влияет на выбор варианта комплектации ПИ. Необходимо также учитывать свойства БВВ, из которого ПИ изготовлен, поскольку давления, развиваемые при взрыве, у разных БВВ отличаются.

Влияние соотношения компонентов в композиции БРТТ/БАП и типа БВВ промежуточного инициатора на количество таблеток 18 толщиной 10 мм под двумя шашками канальными 17 (фиг. 3, г; 4, б), обеспечивающих надежное возбуждение детонации в заряде ЗСМ-2, видно из данных таблицы 2.

Так при содержании БАП 99 мас. % в композиции БРТТ/БАП подрыв заряда ЗСМ-2 от ПИ с четырьмя таблетками из флегматизированного гексогена (опыт 1) не приводит к возбуждению детонации заряда. При использовании таблеток из флегматизированного октогена безотказный детонационный режим в 20 параллельных опытах возбуждается от трех таблеток (опыт 4), в этом случае обеспечивается необходимое для возбуждения детонации время воздействия продуктов детонации ПИ на шашки ВВ и давление возбуждения детонации, превосходящее критическое значение.

При соотношении БРТТ/БАП 30-70: 30-70 мас. % независимо от типа БВВ промежуточного инициатора безотказный детонационный режим заряда ЗСМ-2 возбуждается от ПИ, скомпонованного из одной шашки канальной 17 и одной шашки с гнездом 16 (фиг. 4, а) или от ПИ, скомпонованного из двух шашек канальных 17 и одной таблетки 18 (фиг. 4, б).

Результаты исследования зависимости критического расстояния h_кр (фиг. 1, д), измеряемого от торца ЭД до дна гнезда, передачи взрывного импульса от ЭД непосредственно заряду (фиг. 1-2) или через промежуточный инициатор (фиг. 3-5) от варианта компоновки заряда, вида окружающей среды и времени выдержки в водной среде заряда ЗСМ-2 и прототипа (ЗСМ) представлены в таблице 3. При несанкционированном выдвижении ЭД из гнезда на расстояние более критического (h_кр) следует отказ заряда. Чем больше h_кр, тем выше восприимчивость шашек, формирующих гнездо, к взрывному импульсу ЭД, и, следовательно, тем выше надежность срабатывания заряда.

Из данных таблицы 3 следует, что по сравнению с прототипом заряд ЗСМ-2 обладает повышенными значениями h_кр, характеризующими более высокую надежность срабатывания заряда при взрывании в сухих и обводненных условиях. Так при взрывании заряда-прототипа в воздухе на открытой поверхности h_кр составляет 9 мм, при взрывании в водной среде после 30 минутной выдержки в воде h_кр составляет 2,5 мм и после 3-х недельной выдержки в воде h_кр составляет лишь 1,0-1,5 мм. Для заявленного заряда ЗСМ-2, выполненного по варианту 1 соответствующие значения h_кр составляют 24, 11 и 6 мм, а для заряда, выполненному по варианту 2, - соответственно не менее 24, не менее 24 и не менее 20 мм.

Таким образом, после 3-х недельной выдержки в водной среде надежность срабатывания заявленного заряда в варианте 1 (фиг. 2), обеспечивается при выдвижении ЭД от дна глухой полости шашки двухступенчатой 10 или шашки однородной 11 на расстояние до 6 мм, а заряда, выполненного в варианте 2 (фиг. 3-5), - при выдвижении ЭД от дна гнезда ПИ на расстояние не менее, чем на 20 мм.

В альтернативном выполнении варианта 2, в котором гнездо для размещения капсюльных СИ 6 формируется шашкой однородной с центральным каналом 7 (фиг. 5, а-в) или шашкой с двухступенчатым осевым каналом 15 (фиг. 5, г) и промежуточным инициатором, размещенным в осевых отверстиях шашек 12-14 (фиг. 5, а-в), или в канале нижней ступени большего диаметра шашки 15 (фиг. 5, г), позволяет уменьшить стоимость заряда за счет снижения массы БВВ и обеспечить надежность его срабатывания.

Для повышения водоустойчивости шашек и таблеток промежуточного инициатора их поверхности могут покрываться влагозащитными лаками, различающимися по природе базового полимера, например, нитроцеллюлозным, акриловым, уретановым или силиконовым. Как показали испытания, влагозащитное покрытие обеспечивает водоустойчивость ПИ до 30 суток с сохранением значений h_кр.

Взрывчатое вещество для изготовления шашек, не используемых для формирования гнезда 6, может по соображениям обеспечения рентабельности выполняться на основе устаревших, утилизируемых составов с пониженной чувствительностью к импульсу ЭД при любых соотношениях в пределах заявленных.

На фиг. 1-5 приняты следующие обозначения: 1 - оболочка, 2 - пробка, 3 - крышка, 4 - крепежные элементы (резьбы), 5 - шашка двухступенчатая с гнездом для размещения капсюльных средств инициирования (СИ), 6 - гнездо для размещения капсюльных СИ, 7 - шашка однородная с центральным каналом, 8 - шашка однородная сплошная, 9 - шашка двухступенчатая сплошная, 10 - шашка двухступенчатая с центральной глухой полостью, 11 - шашка однородная с центральной глухой полостью, 12 - шашка однородная со сквозным осевым отверстием для размещения промежуточного инициатора (ПИ), 13 - шашка однородная с глухим осевым отверстием для размещения ПИ, 14 - шашка двухступенчатая с глухим осевым отверстием для размещения ПИ, 15 - шашка с двухступенчатым осевым каналом, 16 - шашка промежуточного инициатора с гнездом, 17 - шашка ПИ канальная, 18 - шашка ПИ в виде таблетки, 19 - фиксирующее кольцо, 20 - электродетонатор.

Приводятся примеры технологии изготовления заряда ЗСМ-2.

Пример №1 технологии изготовления заряда ЗСМ-2, у которого со стороны верхнего торца ВВ гнездо для капсюльного СИ сформировано шашкой однородной с центральным каналом 7 и ниже размещенной шашкой однородной с центральной глухой полостью 11 (фиг. 2, б):

- известным методом [3] с использованием прессинструмента для глухого прессования и гидравлического пресса из флегматизированного октогена, включающего дополнительно 1 мас. % графита, изготавливается шашка с центральной глухой полостью 11 и шашка двухступенчатая с центральной глухой полостью 10;

- по штатной технологии баллиститного производства из композиции на основе смеси крошек БРТТ и БАП 30:70 прессуется шнур однородный с центральным каналом диаметром, соответствующим диаметру капсюльного СИ и внешним диаметром, соответствующим большему внутреннему диаметру оболочки 1 с зазором по диаметру 0,1-0,2 мм, затем от шнура на резательном станке отрезаются две шашки 7 требуемых длин; технология изготовления шашки однородной сплошной 8 отличается тем, что втулка прессинструмента не содержит иглы;

- из термопластичного полимерного материала с использованием литьевой машины и пресс-формы методом литья под давлением [4] изготавливаются оболочка 1 заряда, пробка 2 и крышка 3, снабженные трехзаходными реьбами;

- сборка заряда осуществляется в следующем порядке: в полимерную оболочку 1 со стороны торца большего диаметра вводится торцом меньшего диаметра шашка двухступенчатая с центральной глухой полостью 10, затем вводится шашка однородная сплошная 8, затем поочередно вводятся шашки 7, 11 и 7, длины изготавливаемых шашек подбираются таким образом, чтобы обеспечивалась глубина гнезда 6, соответствующая длине капсюльного СИ, после размещения в оболочке шашек в соответствии с фиг. 2, б на верхний конец оболочки вкручивается пробка 2, а на нижний - крышка 3.

Пример №2 технологии изготовления заряда ЗСМ-2, у которого ВВ выполнено цельным в виде шашки двухступенчатой 14 с глухим осевым отверстием со стороны верхнего торца большего диаметра, в котором размещен ПИ (фиг. 4, в):

- известным методом [3] с использованием прессинструмента для глухого прессования и гидравлического пресса из флегматизированного гексогена, включающего дополнительно 1 мас. % графита, изготавливается двухсторонним прессованием шашка промежуточного инициатора 16 с гнездом и односторонним прессованием одна таблетка 18 ПИ;

- по штатной технологии баллиститного производства из композиции на основе смеси крошек БРТТ и БАП 70:30 прессуется сплошной однородный шнур внешним диаметром, соответствующим большему внутреннему диаметру оболочки с обеспечением зазора по диаметру 0,1-0,2 мм, затем от шнура на резательном станке отрезается заготовка длиной, равной длине цельного ВВ;

- в центре одного из торцов заготовки высверливается глухое отверстие (фиг. 4, в) диаметром, соответствующим диаметру ПИ, глубина глухого отверстия должна быть равно сумме высот ПИ и фиксирующего кольца 19;

- изготовление шашки двухступенчатой с глухим осевым отверстием 14 заканчивается тем, что со стороны нижнего торца заготовки на токарном станке или с помощью фаскоснимателя вытачивается ступень меньшего диаметра с конусным переходом от большего диаметра с размерами, соответствующими внутреннему профилю оболочки 1 со стороны торца меньшего диаметра;

- сборка заряда осуществляется в следующем порядке: в оболочку 1 со стороны торца большего диаметра вводится торцом меньшего диаметра шашка двухступенчатая 14 с глухим осевым отверстием, затем в глухое отверстие поочередно помещаются таблетка 18 и шашка 16 с гнездом;

- блокирование ПИ внутри глухого осевого отверстия шашки двухступенчатой 14 осуществляется следующим образом: в устье глухого отверстия между верхними торцами шашки 14 и шашки 16 с гнездом формуют фиксирующее кольцо 19, для этого в гнездо шашки 16 вводят шток формовочный, диаметр и длина стержня которого соответствуют размеру гнезда под электродетонатор, а переход от стержня к хвостовику штока большего диаметра соответствует размерам и профилю канала фиксирующего кольца 19, в кольцевом пространстве между стержнем штока и верхними торцами шашек 14 и 16 размещают навеску формовочной массы из пластифицированного растворителем, например, ацетоном, взрывчатого материала на основе гомогенизированной смеси баллиститного ракетного твердого топлива и баллиститного артиллерийского пороха 50/50 мас. % с флегматизированным гексогеном соотношении 30/70 мас. % соответственно, приложением силы на хвостовик штока формуют фиксирующий элемент, шток плавно вытаскивают и одновременно с этим вращают вокруг оси, заряд провяливают.

Аналогичным образом изготавливаются заряды других комплектаций, у которых ВВ включает шашки, формирующие со стороны верхнего торца ВВ центральное гнездо для размещения капсюльных СИ, а со стороны нижнего торца - двухступенчатой шашки 9 или 10, в средней части ВВ возможно размещение шашек из БВВ или из композиции БРТТ/БАП в любых соотношениях в пределах заявленных, любой конфигурации (фиг. 2-5) и в любой комбинации.

Испытаниями заряда ЗСМ-2 на водоустойчивость показано, что образцы, помещенные в водную среду на 21-30 суток при гидростатическом давлении 0,5 МПа, сохраняют детонационную способность при инициировании от штатного электродетонатора (ЭД). Выдерживание при минус 50°С и последующее испытание на сухой площадке и в водной среде выявило их морозоустойчивость и работоспособность при инициировании от ЭД.

При определении характеристик образцов заряда ЗСМ-2 использовались следующие методики:

- испытание на водоустойчивость образцов заряда осуществлялось в автоклаве, представляющем собой сосуд, заполненный водой, образцы погружались в воду, сосуд закрывался крышкой, на крышке установлены манометр и штуцер для закачки воздуха компрессором, постоянное давление 0,5±0,05 МПа в автоклаве поддерживалось подкачкой воздуха;

- испытание на морозоустойчивость образцов осуществлялось в климатической камере производства VEB Feutron Greiz тип 3626/11 с объемом 630 дм³ и регулируемым интервалом температур от минус 75 до плюс 100°С.

Для изготовления заряда ЗСМ-2 используются:

- термопластичные полимерные материалы (полистирол, полиэтилен, полипропилен и другие);

- баллиститные ракетные твердые топлива (БРТТ) по ОСТ В 84-439-82;

- баллиститные артиллерийские пороха (БАП) по ОСТ В 84-1943-81;

- динитрил азобисизомасляной кислоты (ЧХЗ-57) по ТУ 113-03-365-82 или ТУ 6-09-3840-74;

- оксид свинца по ГОСТ 5539-73;

- оксид алюминия по ГОСТ 8136-85, ТУ 6-09-426-75;

- гексоген по ГОСТ В 20395-74, ТУ 84-08628424-765-2002, ТУ 7276-844-08628424-2006;

- флегматизированный гексоген по ГОСТ РВ-1376-001-2006, или ОСТ В 84-636-81, или ОСТ В 3-6610-90, или ТУ 7276-822-08628424-2006;

- октоген по ОСТ В 84-1344-76, ТУ 84-08628424-764-2002;

- флегматизированный октоген по ГОСТ РВ-1376-012-2008, или ОСТ В 84-1025-74, или ТУ 7276-221-07508405-2009;

- тетрил по ГОСТ В 7725;

- ацетон по ГОСТ 2768-84;

- графит по ТУ 113-08-48;

- масло минеральное приборное по ГОСТ 1805-76 или индустриальное по ГОСТ 20799-88, или ГОСТ 8675-62;

- вазелин ТУ 38-101180-76, вазелиновое масло ГОСТ 3164-78;

- стеарат цинка ТУ 6-09-17-316-96 или ТУ 6-09-4262-76;

- церезин по ГОСТ 2488-79;

- стеариновая кислота по ГОСТ 6484-96;

- парафин по ГОСТ 23683-89, или ТУ 38.1011322-90;

- лаки: нитроцеллюлозный, акриловый, уретановый, силиконовый. Преимуществами заявляемого заряда сейсмического малогабаритного ЗСМ-2 по сравнению с прототипом являются более высокие надежность срабатывания при длительном нахождении в обводненных скважинах, технологичность сборки зарядов в гирлянду, характеризующаяся меньшими затратами времени на выполнение манипуляций с резьбовыми соединениями при соединении зарядов в гирлянду, рентабельность производства, более широкие сырьевая база и область применения.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Заряды скважинно-шпуровые ЗС-40. ТУ 7276-137-07511819-2001.

2. Заряд сейсмический малогабаритный. Патент на изобретение RU 2642200, 24.01.2018.

3. Генералов М.Б. Основные процессы и аппараты технологии промышленных взрывчатых веществ: Учеб. Пособие для вузов. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. - 397 с: ил.

4. Басов Н.И., Казанков Ю.В. Литьевое формование полимеров. М. Химия, 1984.

Изобретение используется для сейсморазведки и других геофизических исследований, для инициирования детонации трудновозбудимых скважинных и шпуровых зарядов ВВ. В первом варианте заряд ЗСМ-2 включает двухступенчатую полимерную оболочку, снабженную со стороны торцов пробкой и крышкой, которые крепятся к концам оболочки многозаходными резьбами, используемыми также для сборки зарядов в гирлянду, и помещенное в оболочку ВВ, которое скомпоновано из шашек разной длины, конфигурации и разного типа - из нитроцеллюлозного пороха баллиститного типа и бризантного взрывчатого вещества (БВВ). В качестве последнего используется флегматизированный гексоген, или флегматизированный октоген, или тетрил, или любой из них, содержащий дополнительно церезин, или стеарин, или парафин, или графит, или их композицию до 6 мас. %, по одной или по несколько шашек. В их числе шашка однородная с центральным каналом, шашка однородная сплошная, шашка однородная с центральной глухой полостью, шашка двухступенчатая сплошная, шашка двухступенчатая с центральной глухой полостью со стороны торца большего диаметра, обеспечивающих размещение со стороны нижнего торца ВВ шашки двухступенчатой сплошной или шашки двухступенчатой с центральной глухой полостью, а также формирование гнезда под капсюльные средства инициирования (СИ) путем установки со стороны верхнего торца ВВ шашки однородной с центральным каналом и размещения под ней любой из указанных шашек с центральной глухой полостью. В качестве нитроцеллюлозного пороха баллиститного типа используется композиция из баллиститного ракетного твердого топлива (БРТТ) и баллиститного артиллерийского пороха (БАП) в соотношении 1-99:1-99 мас. %, которая дополнительно содержит до 6 мас. % сенсибилизатор: оксиды свинца, или алюминия, или смесь ЧХЗ-57 с оксидами свинца, или алюминия в соотношении 10-90:10-90 мас. %, а также до 3 мас. % технологическую добавку: стеарат цинка, или минеральное масло, или вазелин, или смесь графита с вазелиновым маслом в соотношении 0,1-99,9:0,1-99,9 мас. %. Во втором варианте заряд включает промежуточный инициатор (ПИ) с гнездом под капсюльные средства инициирования (СИ), размещенный со стороны верхнего торца ВВ в сквозном или глухом осевом отверстии шашки однородной или в глухом осевом отверстии шашки двухступенчатой. Альтернативная второму варианту компоновка - со стороны верхнего торца ВВ размещена шашка однородная с центральным каналом, формирующая в комбинации с ниже размещенным в осевом отверстии любой из выше указанных шашек промежуточным инициатором гнездо общей глубиной, соответствующей длине капсюльного средства инициирования. Шашка однородная с центральным каналом и шашка однородная со сквозным осевым отверстием могут быть выполнены как единое целое в виде шашки с двухступенчатым осевым каналом, у которой в канале нижней ступени большего диаметра размещен промежуточный инициатор. ПИ выполнен из БВВ для изготовления шашек ВВ и включает набор цилиндрических шашек разной конфигурации и длины, в их числе, шашка канальная, шашка в виде таблетки, по одной или по несколько шашек, а также шашка с гнездом, обеспечивающих различные варианты компоновки ПИ. Технический результат надежное срабатывание при длительном нахождении в обводненных скважинах. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 18 ил., 3 табл.

1. Заряд для возбуждения сейсмических колебаний, включающий удлиненную двухступенчатую цилиндрическую оболочку из полимерного материала, снабженную со стороны верхнего торца пробкой, а со стороны нижнего торца меньшего диаметра крышкой, которые крепятся к концам оболочки при помощи крепежных элементов, используемых также для сборки зарядов в гирлянду, и помещенное в оболочку взрывчатое вещество, которое скомпоновано из шашек разной длины, конфигурации и разного типа - из нитроцеллюлозного пороха баллиститного типа и бризантного взрывчатого вещества, в качестве последнего используется флегматизированный гексоген, или флегматизированный октоген, или тетрил, или любой из них, содержащий дополнительно церезин, или стеарин, или парафин, или графит, или их композицию до 6 мас. %, по одной или по несколько шашек, в их числе шашка однородная с центральным каналом, шашка однородная сплошная и шашка двухступенчатая сплошная, обеспечивающих образование со стороны верхнего торца взрывчатого вещества канала гнезда для размещения капсюльных средств инициирования, а со стороны нижнего торца - размещение шашки двухступенчатой сплошной, отличающийся тем, что в качестве нитроцеллюлозного пороха баллиститного типа используется композиция из баллиститного ракетного твердого топлива и баллиститного артиллерийского пороха в соотношении 1-99:1-99 мас. %, взрывчатое вещество дополнительно комплектуется шашкой двухступенчатой, выполненной с центральной глухой полостью со стороны торца большего диаметра, шашкой однородной с аналогичной глухой полостью, по одной или по несколько шашек, при этом центральная глухая полость любой из этих шашек образует в комбинации с центральным каналом шашки однородной со стороны верхнего торца взрывчатого вещества гнездо для размещения капсюльных средств инициирования, в качестве альтернативы одна шашка двухступенчатая с центральной глухой полостью размещена со стороны нижнего торца взрывчатого вещества, крепежные элементы на концах оболочки, пробке и крышке выполнены в виде многозаходной резьбы.

2. Заряд для возбуждения сейсмических колебаний, включающий удлиненную двухступенчатую цилиндрическую оболочку из полимерного материала, снабженную со стороны верхнего торца пробкой, а со стороны нижнего торца меньшего диаметра крышкой, которые крепятся к концам оболочки при помощи крепежных элементов, используемых также для сборки зарядов в гирлянду, и помещенное в оболочку взрывчатое вещество, которое скомпоновано из шашек разной длины, конфигурации и разного типа - из нитроцеллюлозного пороха баллиститного типа и бризантного взрывчатого вещества, в качестве последнего используется флегматизированный гексоген, или флегматизированный октоген, или тетрил, или любой из них, содержащий дополнительно церезин, или стеарин, или парафин, или графит, или их композицию до 6 мас. %, по одной или по несколько шашек, в их числе шашка однородная с центральным каналом, шашка однородная сплошная и шашка двухступенчатая сплошная, обеспечивающих размещение со стороны нижнего торца взрывчатого вещества шашки двухступенчатой сплошной, отличающийся тем, что в качестве нитроцеллюлозного пороха баллиститного типа используется композиция из баллиститного ракетного твердого топлива и баллиститного артиллерийского пороха в соотношении 1-99:1-99 мас. %, взрывчатое вещество со стороны верхнего торца представлено шашкой однородной со сквозным осевым отверстием или шашкой однородной с глухим осевым отверстием, или взрывчатое вещество выполнено цельным в виде шашки двухступенчатой с глухим осевым отверстием со стороны большего диаметра, при этом в осевом отверстии любой из этих шашек помещен промежуточный инициатор с гнездом для размещения капсюльных средств инициирования, в качестве альтернативы взрывчатое вещество со стороны нижнего торца комплектуется шашкой двухступенчатой, выполненной с центральной глухой полостью со стороны торца большего диаметра, крепежные элементы на концах оболочки, пробке и крышке выполнены в виде многозаходной резьбы.

3. Заряд по п. 2, отличающийся тем, что промежуточный инициатор скомпонован из прессованных цилиндрических шашек разной конфигурации и длины, в их числе, шашка канальная, шашка в виде таблетки, по одной или по несколько шашек, а также шашка с гнездом, обеспечивающих различные варианты компоновки промежуточного инициатора и формирование в любом из этих вариантов гнезда глубиной, соответствующей длине капсюльного средства инициирования.

4. Заряд по п. 2, отличающийся тем, что со стороны верхнего торца взрывчатого вещества размещена шашка однородная с центральным каналом, формирующая в комбинации с ниже размещенным в сквозном осевом отверстии шашки однородной или глухом осевом отверстии шашки однородной, или в глухом осевом отверстии шашки двухступенчатой промежуточным инициатором гнездо общей глубиной, соответствующей длине капсюльного средства инициирования.

5. Заряд по п. 4, отличающийся тем, что шашка однородная с центральным каналом и шашка однородная со сквозным осевым отверстием выполнены как единое целое в виде шашки с двухступенчатым осевым каналом, у которой в канале нижней ступени большего диаметра размещен промежуточный инициатор, при этом его гнездо и канал верхней ступени меньшего диаметра шашки образуют гнездо общей глубиной, соответствующей длине капсюльного средства инициирования.

6. Заряд по любому из пп. 4, 5, отличающийся тем, что промежуточный инициатор скомпонован из шашки канальной и одной или нескольких таблеток, или из шашки с гнездом и одной или нескольких таблеток, или без таблеток, при этом в любом варианте компоновки промежуточного инициатора его гнездо и центральный канал шашки однородной образуют единое гнездо глубиной, соответствующей длине капсюльного средства инициирования.

7. Заряд по любому из пп. 2-4, отличающийся тем, что промежуточный инициатор заблокирован внутри осевого отверстия от смещения фиксирующим кольцом, выполненным с фаской со стороны свободной поверхности и сформованным между верхними торцами взрывчатого вещества и промежуточного инициатора.

8. Заряд по любому из пп. 2-5, отличающийся тем, что промежуточный инициатор выполнен из бризантного взрывчатого вещества для изготовления шашек взрывчатого вещества.

9. Заряд по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что поверхности шашки двухступенчатой сплошной, шашки двухступенчатой с центральной глухой полостью со стороны торца большего диаметра, шашки однородной с центральной глухой полостью, а также шашек и таблеток промежуточного инициатора, выполненных из бризантного взрывчатого вещества, покрыты влагозащитным лаком.

10. Заряд по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что композиция из баллиститного ракетного твердого топлива и баллиститного артиллерийского пороха дополнительно содержит сенсибилизатор в количестве до 6 мас. %, в качестве которого используется оксид свинца, или оксид алюминия, или смесь динитрил азобисизомасляной кислоты с оксидом свинца, или оксидом алюминия в соотношении соответственно 10-90:10-90 мас. %.

11. Заряд по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что композиция из баллиститного ракетного твердого топлива и баллиститного артиллерийского пороха дополнительно содержит технологическую добавку в количестве до 3 мас. %, в качестве которой используется стеарат цинка, или минеральное масло, или вазелин, или смесь графита с вазелиновым маслом в соотношении 0,1-99,9:0,1-99,9 мас. % соответственно.

12. Заряд по п. 7, отличающийся тем, что в качестве материала фиксирующего кольца использованы пластифицированные удаляемым растворителем баллиститное ракетное твердое топливо, или баллиститный артиллерийский порох, или их композиция в соотношении 1-99:1-99 мас. %, или гомогенизированная смесь баллиститного ракетного твердого топлива, или баллиститного артиллерийского пороха, или их композиции в соотношении 1-99:1-99 мас. % с гексогеном, или флегматизированным гексогеном, или октогеном, или флегматизированным октогеном в соотношении 20-70:30-80 мас. % соответственно.