СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ К ВИБРАЦИОННЫМ НАГРУЗКАМ Российский патент 2023 года по МПК G01N33/22 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к технике, определения чувствительности взрывчатых веществ (ВВ) к механическим воздействиям, например, определение чувствительности ВВ к удару, трению или вибрации. Способы определения чувствительности ВВ могут быть использованы для оценки технологической и транспортной безопасности.

Известен способ определения характеристик чувствительности взрывчатых веществ к динамическим нагрузкам, описанный в патенте РФ №2259560 [MПK G01N 33/22 Петренко А.В.; заявитель и патентообладатель Петренко А.В.; опубл. 2005.08.27, Бюл. №24]. Сущность способа состоит в том, что ВВ размещают между торцами двух роликов, нагружают постоянным давлением, прикладывают к нему динамическую нагрузку, постепенно увеличивают ее величину и фиксируют величину динамической нагрузки, которая возбуждает взрыв причем динамическое нагружение осуществляют по гармоническому закону при ряде фиксированных частот, на каждой из которых увеличивают амплитуду динамической нагрузки до момента взрыва, фиксируют величину этой амплитуды и определяют динамическую частотную характеристику системы /ролик - взрывчатое вещество - ролик/, как зависимость амплитуды динамической нагрузки, которая возбуждает взрыв, от частоты нагружения. Способ включает возбуждение взрыва монотонным наращиванием амплитуды динамического нагружения при ряде фиксированных частот, что позволяет определить динамическую частотную характеристику системы, частоту собственных сдвиговых колебаний этой системы и рассчитать динамическую тангенциальную жесткость.

Недостатки данного способа:

1. За показатель чувствительности принимается «динамическая тангенциальная жесткость ВВ». В то же время одно и то же значение динамической нагрузки может быть получено при различном сочетании произведения частоты колебаний на амплитуду характеризующее как результирующее воздействие - перегрузок равных, как и виброускорение.

2. В описанном способе не уточняется показатель, принимаемый за чувствительность ВВ. Например, как принято при определении чувствительности к удару [ГОСТ 4545-88] - частость взрывов (%); ударному трению [ГОСТ 50835-95] - давление нормального прижатия (МПа).

3. В конструкции устройства, с помощью которого реализован способ, входит электромагнитное устройство-вибратор. В то же время известно, что электромагнитное воздействие самостоятельно способно инициировать взрывчатое превращение, влиять на чувствительность, повышая восприимчивость ВВ к механическим воздействиям.

4. В способе не уточняются геометрические размеры ячейки для размещения испытуемого ВВ, а также масса самого испытуемого ВВ. Многочисленными экспериментальными результатами испытаний ВВ при различных видах механических воздействий доказано, что чувствительность ВВ зависит от диаметра роликов, зазора между втулкой (муфтой) и роликами, а также от массы навески ВВ и т.д.

Известен способ определения чувствительности ВВ к трению [ГОСТ 50835-95]. Сущность способа состоит в том, что в муфту роликового прибора вставляют ролик и на него помещают навеску ВВ. Роликовый прибор с навеской ВВ устанавливают в камеру корпуса и производят подпрессовку ВВ и оставляют под давлением. Опускают муфту относительно роликов. При этом навеска ВВ, зажатая между торцами роликов, оказывается выше муфты. Дальше шпильку-ударник перемещают так, чтобы ударный конец ее касался боковой поверхности верхнего ролика, и нажатием на спусковой механизм производят удар грузом маятника при выбранном давлении прижатия навески ВВ. При этом фиксируют наличие или отсутствие взрыва. Удар грузом маятника производят под углом сбрасывания, значение которого в зависимости от давления прижатия навески ВВ находят по справочным данным. В результате определяют значения минимального давления, при котором из 10 испытаний не происходит инициирования взрывчатого превращения, за которое принимается звук, пламя, запах, очаги на поверхности образца.

Недостатком данного способа является отсутствие вибрационной нагрузки, которая имеет место в технологических процессах обработки, транспортировки и эксплуатации ВВ, а результаты испытания по данному способу имеет лишь косвенный и условный характер, так как условия испытания не приближены к реальным при обращении ВВ.

Известен способ определения чувствительности ВВ к вибрациям, который заключается в пропускании ВВ между двумя роликами, подвергаемыми воздействию вибраций с разными параметрами и частотами, определении параметров и частот, при которых происходит детонация ВВ, и определение характеристик, определяющих взаимосвязи между указанные параметры. /UA 77885 С2, опубл. 15.01.2007/. Принят за прототип.

Недостатком данного способа является низкая достоверность и сложность определения чувствительности ВВ к вибрациям.

Техническим результатом данного изобретения является создание более точного и простого способа для определения чувствительности к вибрации ВВ.

Технический результат достигается тем, что в способе определения чувствительности взрывчатого вещества к вибрационным нагрузкам, включающем механическое воздействие на взрывчатое вещество, фиксацию наличия или отсутствия взрыва для определения его чувствительности, подпрессованную до 13 МПа навеску 0,05 г взрывчатого вещества помещают между роликами диаметром 10 мм и фиксируют в муфте с зазором 0,02-0,03 мм между диаметром муфты и роликами, установленном на поддоне в роликовом приборе, который размещают в испытательном узле виброприбора, в течение заданного времени или до его воспламенения воздействуют вибрационной нагрузкой, в результате испытания фиксируют время воспламенения испытуемого образца τ_всп, виброускорение а и динамическую нагрузку Р_д, а также определяют частость взрывов по звуковому эффекту, наличию пламени, по отпечаткам и закопченности на торцах ролика.

Способ и критерий чувствительности взрывчатых веществ основывается на изменении виброускорения как результирующего вибровоздействия во времени на вероятность воспламенения испытуемого образца а⋅τ_всп или (или а⋅Р_д⋅τ_всп), где Р_д - динамическая нагрузка, а τ_всп - время до воспламенения испытуемого образца, так как в авиастроении, ракетостроении, строительстве и других областях техники в качестве критерия при оценке целостности изделия используют показатель перегрузки - g такой же, что и виброускорение а.

Навеска ВВ 2, равная 0,05 г, для прибора (фиг. 1) с диаметром роликов 10 мм, помещается между роликами 1, и фиксируется во втулке (муфте) 4 с зазором между диаметрами муфты и роликами равным (0,02…0,03) мм, роликовый прибор устанавливается в специальный поддон 3, стоящий на плунжере гидропресса. Заряд подпрессовывается до определенного статического давления и без снятия статической нагрузки включается вибратор. Время действия вибрации на навеску может задаваться в зависимости от условий проведения испытаний. По истечении заданного времени вибрации или после взрыва испытуемого заряда вибратор выключается и снимается статическая нагрузка. Затем производится расснаряжение роликового прибора. В результате испытания фиксируется время воспламенения испытуемого образца т_всп, виброускорение а и динамическая нагрузка Р_д. Взрыв определяется по звуковому эффекту, по отпечаткам и закопченности на торцах ролика.

Механическая часть виброприбора (фиг. 2) состоит из: испытательный узел 5; ударник 6; втулки 7; виброплита 8; вибратор 9; кривошипно-шатунный вал 10; привод вибратора 11; основание 12; прорезиненные ножки 13; плита-основание 14; привод гидропресса 15; автоматизированный узел 16; вентиль 17; амортизаторы 18. Привод гидропресса 15 предназначен для подачи масла в гидропресс за счет автоматизированного узла 16, что обеспечивает плавное увеличение статического давления (Р_ст), сброс давления осуществляется поворотом вентиля 17 спускного клапана. Привод вибратора 11, установленный на основании 12, передает крутящий момент через кривошипно-шатунный вал 10 на вибратор 9, установленный на виброплите 8. Задавать динамическую нагрузку (Р_д), частоту вибрации (v), виброускорение (а) вибратором 9 возможно, с помощью дистанционного пульта управления, в ручном или автоматическом режиме. Амортизаторы 18 позволяют вибрационному узлу совершать возвратно-поступательное движение и обеспечивать необходимое вибрационное воздействие. Жесткость пружины амортизатора регулируется за счет поджима втулок 7. Амплитуда вибрации (А) регулируется механически эксцентриковыми втулками путем их поворота относительно валов вибратора 9 и имеет 12 фиксированных положений. Роликовый прибор с ВВ размещается в испытательном узле 5. Вибрация на ВВ передается через ударник 6, закрепленный на вибраторе 9. Прибор установлен на плите-основании 14, которая в свою очередь жестко закреплена на прорезиненных ножках 13 с возможностью регулировки уровня прибора.

Сущность заявленного изобретения поясняется следующими примерами:

Пример №1.

Виброускорение изменяется дискретно, изменение времени (Δτ) и увеличение виброускорения (Δa) выбирается экспериментатором в начале эксперимента и регулируется с пульта управления с использованием специальной компьютерной программы (фиг. 3, а). ВВ, равную 0,05, размещают в роликом приборе и подпрессовывают до Р_с=13 МПа. Δτ задается с шагом 17 с и увеличением Δа на 0.1 м/с. По результату серии испытаний состоящею из 10 экспериментов фиксируют среднее значение τ_всп и конечное Δa. Проводится сравнительный анализ между ВВ, более чувствительным к вибронагружению следует считать то, которое имеет меньшее численное значение показателя, а⋅ τ_всп (табл. 1).

Пример №2.

Виброускорение изменяется по линейному закону. Скорость изменения виброускорения Δа/Δτ выбирается экспериментатором в начале испытания (фиг. 3, б). ВВ, равную 0,05, размещают в роликом приборе и подпрессовывают до Р_с=13 МПа. В начале эксперимента задаем начальную а=0.1 м/с и конечную равную 15 м/с², а также время окончания вибровоздействия равную 1800 с. По результату серии испытаний состоящею из 10 экспериментов фиксируют частость взрывов.

Пример №3.

Стационарным условиям проведения эксперимента соответствует схема (фиг. 3, в), что аналогично для практически всех существующих стандартных методик определения чувствительности ВВ к механическим воздействиям. Полученный результат зависит от начального уровня а_1, a₂…а_n, а также от продолжительности испытаний. ВВ, равную 0,05, размещают в роликом приборе и подпрессовывают до Р_с=13 МПа. а равное 15 м/с² задается в начале эксперимента и является константой. Испытания проводится до воспламенения ВВ. По результату серии испытаний, состоящей из 10 экспериментов, фиксируют среднее значение τ_всп и Р_д.

Пример №4.

Определение чувствительности ВВ и оценки транспортной безопасности реализуется по схеме (фиг. 3, г). Поскольку в реальных условиях численные значения действующих нагрузок зависят от многих факторов, таких как характеристика транспортного средства, вид тары, состояние дорожного полотна а, может изменяться в границах от а_min до а_maх по условно принятому за гармонический закон. В действительности при транспортировке груза наземными средствами данная схема представляет собой идеализированный случай, поскольку в реальных условиях закон колебания негармонический в основном вследствие не постоянства а. ВВ равную 0,05 размещают в роликовом приборе и подпрессовывают до Р_с=13 МПа. Программно выставляем изменение а от 0.1 м/с² до 5 м/с² с периодичностью 10 с. Испытания проводят до воспламенения ВВ. По результату серии испытаний состоящею из 10 экспериментов фиксируют среднее значение τ_всп и Р_д.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к технике определения чувствительности взрывчатых веществ к механическим воздействиям, например к удару, трению или вибрации. Способ может быть использован для оценки технологической и транспортной безопасности. Способ определения чувствительности взрывчатого вещества к вибрационным нагрузкам предусматривает механическое воздействие на взрывчатое вещество, фиксацию наличия или отсутствия взрыва для определения его чувствительности. Подпрессованную до 13 МПа навеску 0,05 г взрывчатого вещества помещают между роликами диаметром 10 мм и фиксируют в муфте с зазором 0,02-0,03 мм между диаметром муфты и роликами, установленным на поддоне в роликовом приборе. Поддон размещают в испытательном узле виброприбора. В течение заданного времени или до его воспламенения воздействуют вибрационной нагрузкой. В результате испытания фиксируют время воспламенения испытуемого образца τ_всп, виброускорение а и динамическую нагрузку Р_А, а также определяют частость взрывов по звуковому эффекту, наличию пламени, по отпечаткам и закопченности на торцах ролика. Техническим результатом данного изобретения является создание более точного и простого способа для определения чувствительности к вибрации ВВ. 6 ил., 1 табл.

Способ определения чувствительности взрывчатого вещества к вибрационным нагрузкам, включающий механическое воздействие на взрывчатое вещество, фиксацию наличия или отсутствия взрыва для определения его чувствительности, отличающийся тем, что подпрессованную до 13 МПа навеску 0,05 г взрывчатого вещества помещают между роликами диаметром 10 мм и фиксируют в муфте с зазором 0,02-0,03 мм между диаметром муфты и роликами, установленным на поддоне в роликовом приборе, который размещают в испытательном узле виброприбора, в течение заданного времени или до его воспламенения воздействуют вибрационной нагрузкой, в результате испытания фиксируют время воспламенения испытуемого образца τ_всп, виброускорение а и динамическую нагрузку Р_А, а также определяют частость взрывов по звуковому эффекту, наличию пламени, по отпечаткам и закопченности на торцах ролика.