Взрывная камера ударной трубы взрывного действия Российский патент 2023 года по МПК G01N3/313 G01M7/08 G01N33/22 

Изобретение относится к испытательной технике, преимущественная область применения - взрывные камеры ударных труб взрывного действия для испытаний различных, преимущественно натурных, объектов военной и гражданской техники на стойкость к воздействию воздушной ударной волны крупномасштабных, в том числе ядерных, взрывов, пролета высокоскоростных баллистических объектов или падения метеоритов.

Известны ударные трубы «УТ-3500» и «УТ-6000» РФЯЦ-ВНИИЭФ [В.И. Бичегов, В.В. Залесский, В.А. Могилев, В.А. Поддубный, А.П. Снопков, Ю.А. Фатеев / Импульсные газодинамические установки для испытаний РАВ на воздействие поражающих механических факторов, ВНИИЭФ, сб. докладов НТК ВРЦ РАРАН «Современные методы проектирования и отработки ракетно-артиллерийского вооружения» Саров, 2000 г. С. 235], «УТ-5000» 12 ЦНИИ МО РФ г. Сергиев Посад и «РУТ - 2200» 15 ЦНИИ МО РФ п.Б. Буньково [Физика ядерного взрыва в 5 т. Том 3. Воспроизведение факторов взрыва / Министерство обороны РФ, 12 Центральный научно-исследовательский институт / М. Издательство физико-математической литературы, 2013. С55, 56] и ударная труба фирмы «Боинг» [Boeing Shock Tube Tests Nuclear Blast Overpressure (Ударная труба Боинг для испытаний на ударную волну ядерного взрыва) / Aviation Week, №3, 1984], в которых воздушная ударная волна генерируется взрывом зарядов конденсированных взрывчатых веществ плоской или удлиненной формы, располагаемых в виде сосредоточенной массы во взрывных камерах (отсеках) ударных труб.

Известны также взрывные камеры различного технологического назначения, обеспечивающие локализацию последствий взрыва технологических, исследуемых или утилизируемых зарядов ВВ и изделий с ними в ограниченном пространстве взрывной камеры, в частности взрывные камеры ЦНИИмаш [Б.И. Абашкин, Е.П. Буслов, И.С. Комаров и др., Перспективы развития экспериментальной базы ЦНИИМАШ для исследования ударной прочности, Космонавтика и ракетостроение №4 (77) 2014 г. С178] и ГосНИИмаш [Испытательный комплекс для исследований физики взрыва, высокоскоростного соударения и бронебаллистики в составе стендов «Купол» и «Тир». Презентация ФГУП «ГосНИИМаш», г. Дзержинск, Нижегородская обл. 2007 г.], позволяющие проводить испытания различных объектов с использованием энергии взрыва конденсированных ВВ.

Во всех перечисленных аналогах необходимая прочность взрывных камер обеспечивается за счет увеличения толщины их стенок, что приводит к существенному увеличению их металлоемкости и усложнению конструкции и технологии изготовления, обусловленных необходимостью создания крупногабаритных толстостенных оболочек.

Прототипом заявляемого технического решения может служить взрывная камера по патенту на изобретение № RU 2185623, G01N 33/22, 3/313, «Сотовая взрывная камера», опубл. 20.07.2002. Для обеспечения воздействия на объект испытаний ударных волн заданной длительности и амплитуды взрывная камера выполнена в виде секции из соосно расположенных в корпусе труб с зарядами ВВ и содержит систему инициирования. Взрывная камера содержит вторую секцию из параллельно установленных труб. Секции разделены на модули. Каждый модель состоит из трубы одной секции с зарядом ВВ на торце, обращенном к торцу трубы другой секции. Трубы каждого модуля расположены соосно. Модули установлены в корпусе параллельно друг другу с осевым смещением таким образом, чтобы зазор каждого модуля находился напротив стенки соседнего модуля.

Применение плоского заряда ВВ обусловлено распространением продуктов взрыва (ПВ) при детонации. Соотношение поперечных размеров трубы и заряда ВВ выбрано из условия, чтобы основная масса продуктов взрыва при разлете в осевом направлении полностью поглощалась соосно расположенными трубами.

Недостатком описанной камеры является невозможность размещения в ней удлиненных зарядов ВВ, необходимых для создания ударной волны большой длительности и высокой интенсивности, характерной для крупномасштабного взрыва, а также сложность конструкции камеры и технологии ее снаряжения плоскими зарядами ВВ.

Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является создание взрывной камеры простой конструкции повышенной прочности и ресурса, обеспечивающей возможность многократного подрыва зарядов ВВ большой массы для генерирования ударных волн большой длительности и высокой интенсивности, моделирующих натурные нагрузки крупномасштабного, в том числе ядерного, взрыва, пролета высокоскоростных баллистических объектов или падения метеорита.

Технический результат заключается в улучшении технических и эксплуатационных характеристик взрывной камеры ударной трубы в части упрощения конструкции, повышения ее прочности и ресурса, увеличения длительности и интенсивности генерируемых ударных волн за счет распределения нагружающего заряда ВВ по нескольким, расположенным параллельно, трубам с деформируемыми торцевыми заглушками, исключающими преждевременный выход из труб продуктов взрыва и снижающими бризантное воздействие взрыва на закрытый торец камеры.

Указанный технический результат достигается тем, что взрывная камера ударной трубы взрывного действия, содержащая секцию из параллельно расположенных в корпусе труб с зарядами ВВ и систему инициирования, согласно изобретению, снабжена с торцов корпуса стенками с равноудаленно расположенными друг от друга отверстиями под трубы, деформируемыми заглушками, ложементами и упором, трубы закреплены в торцевых стенках корпуса, снабжены удлиненными зарядами ВВ с детонаторами, соединенными с подрывной магистралью, и закрыты с одного торца деформируемыми заглушками, при этом заглушенный торец взрывной камеры подпирается упором, а удлиненные заряды ВВ располагаются по центру каждой трубы на ложементах, при этом длина и внутренний диаметр каждой трубы выбираются из соотношения от 10/1 до 15/1.

Использование удлиненных зарядов ВВ, распределение заряда большой массы по отдельным трубам и по всей их длине, расположение зарядов ВВ по центру каждой трубы с помощью разрушаемых ложементов (каркасов), а также снижение бризантного действия взрыва ВВ на закрытый торец взрывной камеры за счет использования деформируемых (разрушаемых) заглушек и упора существенно упрощает конструкцию взрывной камеры, уменьшает нагрузки на элементы взрывной камеры и позволяет сохранить ее прочность при подрыве зарядов большой массы, необходимых для моделирования воздушной ударной волны большой интенсивности.

Кроме того, для уменьшения стоимости, упрощения конструкции и обеспечения технологичности установки деформируемых заглушек в трубы взрывной камеры, они выполняются деревянными высотой, равной их диаметру, из двух половин с продольным пазом для вывода подрывных магистралей от детонаторов.

Кроме того, для уменьшения стоимости, упрощения конструкции и обеспечения технологичности снаряжения ВВ взрывной камеры, ложементы выполняются разрушаемыми из деревянных брусков, снабженных опорами для установки заряда ВВ по центру трубы.

Кроме того, для обеспечения возможности распределения зарядов ВВ по длине труб, удлиненные заряды ВВ выполняются из патронов аммонита, тротиловых шашек или шланговых зарядов сыпучих ВВ, закрепляемых на разрушаемых ложементах с помощью клейкой ленты, например, изоляционной ленты или скотча.

Кроме того, для обеспечения технологичности процесса снаряжения взрывной камеры зарядами ВВ, упор выполняется откатным или разборным в виде железобетонных блоков, устанавливаемых вплотную к заглушенному торцу корпуса взрывной камеры после установки ложементов с зарядами ВВ.

Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».

В процессе поиска не выявлено технических решений, содержащих признаки, сходные с отличительными признаками формулы заявляемого изобретения, что позволяет сделать вывод о его соответствии условию «изобретательский уровень».

Предлагаемая взрывная камера ударной трубы взрывного действия иллюстрируется чертежами.

На фиг 1 показана схема конструкции взрывной камеры.

На фиг. 2 представлено фото взрывной камеры в процессе снаряжения без упора.

На фиг. 3 представлено фото взрывной камеры перед подстыковкой упора.

На чертежах указаны следующие позиции:

1 - корпус;

2 - труба;

3 - заряд ВВ;

4 - ложемент;

5 - детонатор;

6 - заглушка;

7 - упор;

8 - подрывная магистраль;

9 - опора;

10 - деревянный брусок;

11 - клейкая лента;

12 - торцевые стенки.

Взрывная камера (фиг. 1)содержит цилиндрический корпус 1, в котором расположена секция труб 2 от трех до семи в зависимости от соотношения диаметров. Трубы 2 расположены параллельно и закреплены в торцевых стенках 12 корпуса 1. В стенках 12 выполнены равноудаленно расположенные относительно друг друга отверстия, соответствующие наружному диаметру труб 2. В каждой трубе 2 по центру на ложементе 4 размещен удлиненный заряд взрывчатого вещества (ВВ) 3 с детонатором 5, соединенный с подрывной магистралью 8. Разрушаемые ложементы 4 выполнены из деревянных брусков 10 с опорами 9 для установки заряда ВВ 3 по центру трубы 2. Удлиненные заряды ВВ 2 могут быть выполнены из патронов аммонита, тротиловых шашек или шланговых зарядов сыпучих ВВ, закрепляемых на ложементах 3 с помощью клейкой ленты 11, например, изоляционной ленты или скотча. Для обеспечения оптимального, с точки зрения прочности, распределения нагружающего заряда ВВ по длине труб определенное экспериментально соотношение их длины и внутреннего диаметра составляет от 10/1 до 15/1. С одного торца в трубы 2 установлены деформируемые заглушки 6, примыкающие к детонаторам 5. Заглушки 6 выполнены деревянными высотой, равной их диаметру, из двух половин, имеющих продольный паз для пропуска подрывной магистрали 8. К заглушенному торцу корпуса 1 вплотную примыкает упор 7, выполненный откатным или разборным в виде железобетонных блоков, устанавливаемых вплотную к торцевой стенке 12 после установки в трубы ложементов 4 с зарядами ВВ 3 и заглушек 6. Взрывная камера снабжена разъемным соединением для обеспечения возможности подстыковки к волноводу ударной трубы с испытываемым объектом (не показано).

Взрывная камера работает следующим образом.

Перед началом работы в трубы 2 на опорах 9 устанавливаются удлиненные заряды ВВ 3 в виде патронов, шашек или шланговых зарядов сыпучих ВВ, закрепленных на брусках 10 из состава ложементов 4 с помощью клеящейся ленты 11, например, изоляционной ленты или скотча. В торцах зарядов 3 устанавливаются средства инициирования - детонаторы 5, соединяемые с подрывной магистралью 8. Ложементы 4 с зарядами ВВ 3 задвигаются в трубы 2 на глубину, равную высоте заглушек 6, после чего в трубы 2 устанавливаются заглушки 6, в процессе установки которых через них пропускаются выводы от детонаторов, соединяемые с подрывной магистралью 8. После установки всех заглушек 6 вплотную к заглушенной торцевой стенке 12 корпуса 1 устанавливается (придвигается) упор 7.

После подключения подрывной магистрали 8 к генератору подрыва (на чертежах не показан) производится подача инициирующего импульса на детонаторы 5 и подрыв зарядов ВВ 3, в процессе которого продуктами взрыва, выходящими из открытых торцов труб 2, формируется воздушная ударная волна, моделирующая нагрузки натурного взрыва. При воздействии продуктов взрыва на закрытые торцы труб 2 происходит сжатие заглушек 6 в замкнутом объеме, приводящее к их распиранию, что препятствует преждевременному выходу через них продуктов взрыва, практически, до момента полного окончания процесса формирования воздушной ударной волны во взрывной камере ударной трубы и исключает бризантное воздействие продуктов взрыва на закрытые торцы труб. Разрушенные остатки заглушек выбрасываются из труб 2 продуктами взрыва зарядов ВВ после отката упора 7.

Испытания, проведенные на опытном экземпляре взрывной камеры описанной конструкции, показали, что предлагаемое техническое решение существенно улучшает технические и эксплуатационные характеристики ударной трубы с предлагаемой взрывной камерой в целом, как в части воспроизведения задаваемых параметров моделируемой воздушной ударной волны, так и ресурса взрывной камеры и технологии ее снаряжения.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:

- взрывная камера, воплощающая заявляемое изобретение, предназначена для многократного подрыва зарядов ВВ большой массы для генерирования ударных волн высокой интенсивности при испытаниях объектов военной и гражданской техники на стойкость к воздействию воздушной ударной волны крупномасштабного, в том числе ядерного, взрыва или падения метеорита.

- для заявленной взрывной камеры в том виде, как она охарактеризована в формуле изобретения, подтверждена возможность ее осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов;

- взрывная камера, описанная в заявляемом изобретении, способна обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, что подтверждается результатами проведенных экспериментов.

Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость».

Изобретение относится к испытательной технике, преимущественная область применения - взрывные камеры ударных труб взрывного действия для испытаний различных, преимущественно натурных, объектов военной и гражданской техники на стойкость к воздействию воздушной ударной волны крупномасштабных, в том числе ядерных, взрывов, пролета высокоскоростных баллистических объектов или падения метеоритов. Взрывная камера ударной трубы взрывного действия содержит секцию из параллельно расположенных в корпусе труб с зарядами взрывчатого вещества и систему инициирования. Камера снабжена с торцов корпуса стенками с равноудаленно расположенными относительно друг друга отверстиями под трубы, ложементами для зарядов взрывчатого вещества и упором. Трубы закреплены в торцевых стенках корпуса, снабжены удлиненными зарядами ВВ с детонаторами, соединенными с подрывной магистралью, и закрыты с одного торца деформируемыми заглушками. Заглушенный торец корпуса подпирается упором. Удлиненные заряды взрывчатого вещества расположены по центру каждой трубы на ложементах. Длина и внутренний диаметр каждой трубы выбираются из соотношения от 10/1 до 15/1. Обеспечивается улучшение технических и эксплуатационных характеристик взрывной камеры ударной трубы в части упрощения конструкции, повышения ее прочности и ресурса, увеличения длительности и интенсивности генерируемых ударных волн за счет распределения нагружающего заряда ВВ по нескольким, расположенным параллельно, трубам с деформируемыми торцевыми заглушками, исключающими преждевременный выход из труб продуктов взрыва и снижающими бризантное воздействие взрыва на закрытый торец камеры. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Взрывная камера ударной трубы взрывного действия, содержащая секцию из параллельно расположенных в корпусе труб с зарядами взрывчатого вещества и систему инициирования, отличающаяся тем, что она снабжена с торцов корпуса стенками с равноудаленно расположенными относительно друг друга отверстиями под трубы, ложементами для зарядов взрывчатого вещества и упором, трубы закреплены в торцевых стенках корпуса, снабжены удлиненными зарядами ВВ с детонаторами, соединенными с подрывной магистралью, и закрыты с одного торца деформируемыми заглушками, при этом заглушенный торец корпуса подпирается упором, удлиненные заряды ВВ расположены по центру каждой трубы на ложементах, а длина и внутренний диаметр каждой трубы выбираются из соотношения от 10/1 до 15/1.

2. Взрывная камера по п. 1, отличающаяся тем, что деформируемые заглушки выполнены деревянными, высотой, равной их диаметру, из двух половин, имеющих продольный паз для пропуска подрывной магистрали.

3. Взрывная камера по п. 1, отличающаяся тем, что ложементы выполнены разрушаемыми из деревянных брусков с опорами, для установки зарядов ВВ по центру каждой трубы.

4. Взрывная камера по п. 1, отличающаяся тем, что удлиненные заряды ВВ выполнены из патронов аммонита, тротиловых шашек или шланговых зарядов сыпучих взрывчатых веществ, закрепляемых на ложементах с помощью клейкой ленты, например изоляционной ленты или скотча.

5. Взрывная камера по п. 1, отличающаяся тем, что упор выполнен откатным или разборным в виде железобетонных блоков, устанавливаемых вплотную к заглушенному торцу корпуса.