НАГРУЖАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2024 года по МПК F42B3/10 F42D1/04 G01N3/313 B01J3/08 

Изобретение относится к инициирующим устройствам для подрывных зарядов, к области взрывного дела, а также разработки средств и систем бортовой взрывной (пиро-) автоматики и может быть использовано на объектах ракетно-космической, авиационной, нефтяной, специальной техники социально-экономического, научного и военного назначения, а также взрывной технике - к области формирования взрывных волн - и может быть использовано при создании взрывных устройств, инициирующих детонацию во взрывчатых веществах (ВВ), с пониженной детонационной способностью (низкочувствительных ВВ).

Известно взрывное устройство для формирования взрывной волны в низкочувствительных ВВ (патент RU 2107254 С1, 20.03.1998, МПК: F42D 1/04), включающее основной заряд из низкочувствительного ВВ, дополнительный заряд из более чувствительного ВВ, диаметр которого превышает критический диаметр детонации основного заряда, а высота не менее его диаметра и узел задействования дополнительного заряда, выполненный в виде обмотки детонационного шнура из двух ветвей вокруг дополнительного заряда.

Недостатками данного устройства являются невысокая механическая прочность, что может приводить к изломам и изгибам детонирующего шнура при транспортировке, а также повышенные требования к качеству обмотки, т.к. необходимые условия передачи детонационного импульса обеспечиваются при плотно уложенных витках.

Известно взрывное устройство, описанное в патенте RU 2243486 С1, 27.12.2004, МПК: F42B 1/024, включающее основной заряд из низкочувствительного ВВ, контактирующий с ним по боковой поверхности дополнительный заряд из более чувствительного ВВ, торец которого выполнен заподлицо с торцом основного заряда, инертную вставку, примыкающую к дополнительному заряду и отделяющую его от основного заряда, и узел задействования дополнительного заряда, размещенный соосно с дополнительным зарядом и инертной вставкой, представляющий собой электродетонатор с воспламенительным каналом и усилителем детонационного импульса в виде шашки из высокочувствительного ВВ.

Недостатками этого устройства являются повышенные технологические требования при изготовлении, сложность обеспечения плотного контакта дополнительного и основного зарядов ВВ, что может привести к ненадежному инициированию детонации в основном заряде, а также невозможность при такой конструкции достижения малых габаритов.

Ближайшим аналогом к заявляемому нагружающему устройству, выбранным в качестве прототипа, является устройство, описанное в патенте RU 2722192 С1, 28.05.2020, МПК F42D 1/04, F42B 3/10, B01J 3/06, G01N 3/303, под названием «Плосковолновое нагружающее устройство», включающее, расположенные соосно, источник инициирования, средство инициирования, выполненное двуслойным, и основной заряд ВВ.

Недостатками данного изобретения являются:

- предложенное нагружающее устройство, состоящее из двуслойного средства инициирования, создает давление инициирования Р=14 ГПа, что в ряде случаев недостаточно для инициирования низкочувствительных образцов смесевых ВВ, например на основе ТАТБ, апрола и др.;

- в составе нагружающего устройства необходимо располагать слой пластичного ВВ на основе тэна, обладающего высоким уровнем чувствительности к внешним воздействиям, что снижает в целом взрывобезопасность изделия при изготовлении, хранении и испытании;

- необходимость введения подслоя из пластичного ВВ для увеличения надежности инициирования основного заряда.

Задача изобретения состоит в обеспечении надежного инициирования зарядов из низкочувствительных ВВ и безопасности при эксплуатации устройства.

Технический результат, заключается в том, что удалось повысить надежность инициирования основного заряда ВВ, упрощение устройства и уменьшение габаритов, а также обеспечить безопасность при эксплуатации зарядов ВВ использованием низкочувствительных ВВ.

Указанный технический результат достигается тем, что нагружающее нагружающее устройство, включающее расположенные соосно источник инициирования, средство инициирования и основной заряд взрывчатого вещества (ВВ), отличающийся тем, что оно снабжено детонационной задержкой, расположенной в контакте со средством инициирования, выполненным из двух или трех слоев ВВ, расположенных соосно и выполненных из ВВ с разной дисперсностью, в случае выполнения из двух слоев начальный слой ВВ, контактирующий с детонационной задержкой, выполнен из ВВ с высокой дисперсностью Sуд=3200-4000 см²/г, а конечный слой ВВ, контактирующий с основным зарядом ВВ по торцевой поверхности, из ВВ с низкой дисперсностью Sуд=700-1000 см²/г, в случае выполнения из трех слоев между начальным и конечным слоями ВВ расположен средний слой из ВВ со средней дисперсностью Sуд=2500-3200 см²/г, где Sуд - удельная поверхность слоёв ВВ.

Кроме того, с целью исключения влияния электромагнитной наводки детонационная задержка выполнена из пластичного ВВ.

Кроме того, с целью электрического задействования устройства, инициатор выполнен в виде электродетонатора (ЭД).

Кроме того, с целью огневого или ударно-волнового задействования устройства, инициатор выполнен в виде капсюля-детонатора (КД).

Кроме того, с целью повышения взрывобезопасности изделия при сохранении детонационных свойств, основной заряд ВВ выполнен из бризантного ВВ.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «новизна» по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного технического уровня техники.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «изобретательский уровень».

Предложенное устройство взрывное поясняется на чертеже, где введены следующие позиции:

1 - инициатор;

2 - детонационная задержка;

3 - средство инициирования;

4 - начальный слой ВВ средства инициирования из ВВ с высокой дисперсностью;

5 - средний слой ВВ средства инициирования из ВВ со средней дисперсностью;

6 - конечный слой ВВ средства инициирования из ВВ с низкой дисперсностью;

7 - основной заряд ВВ;

D - направление инициирования.

Нагружающее устройство состоит из основного заряда ВВ 7, средства инициирования ВВ 3, контактирующего с ним по торцевой поверхности, инициатора 1, детонационной задержки 2, расположенной между инициатором 1 и средством инициирования 3. Средство инициирования 3 выполнено из трех слоев ВВ 4, 5 и 6 (см. чертеж), расположенных соосно из ВВ с разной дисперсностью, величина которой выбирается из условия: начальный слой ВВ 4 выполнен из ВВ с высокой дисперсностью S_уд=3200-4000 см²/г, и контактирует с детонационной задержкой 2, конечный слой ВВ 6 выполнен из ВВ с низкой дисперсностью S_уд=700-1000 см²/г, и контактирует с торцевой поверхностью основного заряда ВВ 7, а средний слой ВВ 5, расположен между начальным слоем ВВ 4 и конечным слоем ВВ 6 и выполнен из ВВ со средней дисперсностью S_уд=2500-3200 см²/г, где S_yd - удельная поверхность слоев ВВ.

Детонационная задержка 2 может быть выполнена в виде пластичного ВВ. Инициатор 1 выполнен в виде электродетонатора (ЭД) или капсюля - детонатора (КД).

Работа осуществляется следующим образом. Задействование средства инициирования 3 осуществляют от инициатора 1 (электродетонатора (ЭД) или капсюль-детонатора (КД)) и детонационной задержки 2, выполненной в виде столбика пластичного ВВ, который установлен со стороны средства инициирования 3, выполненного в виде слоев ВВ с разной дисперсностью ВВ, в контакте с начальным слоем ВВ 4 с высокой дисперсностью S_уд=3200-4000 см²/г. Средний слой ВВ 5 выполнен с дисперсностью S_уд=2500-3200 см²/г., при этом начальный 4 и средний 5 слои ВВ могут быть выполнены в исходном виде с заданной дисперсностью либо получены путем просеивания исходного продукта из ВВ с дисперсностью S_уд=2500-4000 см²/г. и разделении его на две фракции: S_уд=2500-3200 см²/г. и 3200-4000 см²/г. Конечный слой ВВ 6 средства инициирования 3 выполнен с низкой дисперсностью S_уд=700-1000 см²/г.

Показателем дисперсности является удельная поверхность. Удельная поверхность (S_уд) - отношение общей площади межфазной поверхности к объему (или массе) дисперсной фазы (Химическая энциклопедия: В 5 т.: т. 2: Даффа-Меди / Редкол.: Кнунянц И.Л. - М. Сов. энцикл., 1990. - 671 с, 80-82 с: ил.).

Детонационная задержка 2 выполняет роль «отсекателя» электромагнитной наводки, образованной при подаче на инициатор 1 ЭД высоковольтного импульса. При задействовании средства инициирования 3 от инициатора 1 капсюля детонатора (КД) детонационную задержку 2 допускается не устанавливать. В средстве инициирования 3 возникает ударная волна (УВ), которая переходит в детонационную волну (ДВ) на некоторой глубине. Сформированная в средстве инициирования 3 ДВ способна надежно инициировать основной заряд 7 взрывчатого вещества (ВВ) и обеспечить ему полноту передачи детонационного импульса.

В качестве материала для выбранного нагружающего устройства может быть использовано низкочувствительное бризантное ВВ триаминотринитробензол (ТАТБ), изготавливаемый в серийных условиях по хлоранилиновой и флороглюциновой технологиях (Жилин В.Ф. Малочувствительные взрывчатые вещества: учеб. пособие / В.Ф. Жилин, В.Л. Збарский, Н.В. Юдин. - М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2008. - 160 с). Данные технологии обеспечивают получение кристаллов ВВ ТАТБ в широком диапазоне требуемой дисперсности.

Также возможны варианты выполнения средства инициирования 3 с использованием двух слоев разной дисперсности, например:

начальный слой 4 - S_уд1=3200-4000 см²/г и конечный слой 6 S_уд2=2500-3200 см²/г;

начальный слой 4 - S_уд1=2500-3200 см²/г и конечный слой 6 S_уд2=700-1000 см²/г;

начальный слой 4 - S_уд1=2500-4000 см²/г и конечный слой 6 S_уд2=700-1000 см²/г.

Толщина каждого слоя ВВ во всех вариантах выполнения варьируется от 2 до 20 мм.

Данная конструкция средства инициирования с использованием слоев ВВ с различной дисперсностью требует существенно меньшее давление инициирования, нежели заряд ВВ с однородной дисперсностью. Проведенные экспериментальные работы по определению ударно-волновой чувствительности средства инициирования к детонационному импульсу показали, что предложенная конструкция имеет на 20…30% лучший показатель по инициируемости.

Выполнение средства инициирования в виде слоев ВВ из ТАТБ с разной дисперсностью повышает взрывобезопасность изделия при сохранении детонационных свойств, необходимых для задействования основного заряда. В настоящее время в газодинамической практике для инициирования основного заряда используют средства инициирования на основе ВВ октогена, гексогена, высокодисперсного тэна, имеющих большую чувствительность к ударно-волновому воздействию и представляющих опасность при аварийных воздействиях.

Примером конкретного выполнения является нагружающее устройство, в котором средство инициирования 3 выполнено в виде трех слоев с разной дисперсностью: начальный слоем ВВ 4 с высокой дисперсностью S_уд=3800 см²/г., средним слоем ВВ 5 с дисперсностью S_уд=2800 см²/г., конечным слоем ВВ 6 средства инициирования с низкой дисперсность S_уд=900 см²/г. Во время проведения эксперимента была проверена работоспособность предлагаемого нагружаемого устройства, обеспеченная надежной передачей детонационного импульса основному заряду 7.

Использование данного изобретения позволит улучшить эксплуатационные характеристики нагружающего устройства, а именно снизить энергию срабатывания, повысить безопасность при изготовлении и эксплуатации за счет отказа от использования высокочувствительных инициирующих ВВ, повысить надежность инициирующей способности нагружающего устройства при малых габаритах.

Для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных конструктивных решений и способность обеспечения достижения указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

Изобретение относится к инициирующим устройствам для подрывных зарядов, к области взрывного дела, а также к разработке средств и систем бортовой взрывной (пиро-)автоматики, и может быть использовано на объектах ракетно-космической, авиационной, нефтяной, специальной техники социально-экономического, научного и военного назначения, а также взрывной техники - к области формирования взрывных волн - и может быть использовано при создании взрывных устройств, инициирующих детонацию во взрывчатых веществах (ВВ), с пониженной детонационной способностью низкочувствительных ВВ. Нагружающее устройство включает расположенные соосно источник инициирования, средство инициирования и основной заряд взрывчатого вещества (ВВ). Устройство снабжено детонационной задержкой, расположенной в контакте со средством инициирования, выполненным из двух или трех слоев ВВ, расположенных соосно и выполненных из ВВ с разной дисперсностью. В случае выполнения из двух слоев начальный слой ВВ, контактирующий с детонационной задержкой, выполнен из ВВ с высокой дисперсностью Sуд=3200-4000 см²/г, а конечный слой ВВ, контактирующий с основным зарядом ВВ по торцевой поверхности, из ВВ с низкой дисперсностью Sуд=700-1000 см²/г. В случае выполнения из трех слоев, между начальным и конечным слоями ВВ расположен средний слой из ВВ со средней дисперсностью Sуд=2500-3200 см²/г, где Sуд - удельная поверхность слоёв ВВ. Техническим результатом является повышение надежности инициирования основного заряда ВВ, упрощение устройства и уменьшение его габаритов, а также обеспечение безопасности при эксплуатации зарядов ВВ. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Нагружающее устройство, включающее расположенные соосно источник инициирования, средство инициирования и основной заряд взрывчатого вещества (ВВ), отличающееся тем, что оно снабжено детонационной задержкой, расположенной в контакте со средством инициирования, выполненным из двух или трех слоев ВВ, расположенных соосно и выполненных из ВВ с разной дисперсностью, в случае выполнения из двух слоев начальный слой ВВ, контактирующий с детонационной задержкой, выполнен из ВВ с высокой дисперсностью Sуд=3200-4000 см²/г, а конечный слой ВВ, контактирующий с основным зарядом ВВ по торцевой поверхности, из ВВ с низкой дисперсностью Sуд=700-1000 см²/г, в случае выполнения из трех слоев между начальным и конечным слоями ВВ расположен средний слой из ВВ со средней дисперсностью Sуд=2500-3200 см²/г, где Sуд - удельная поверхность слоёв ВВ.

2. Нагружающее устройство по п.1, отличающееся тем, что детонационная задержка выполнена из пластичного ВВ.

3. Нагружающее устройство по п.1, отличающееся тем, что инициатор выполнен в виде электродетонатора (ЭД).

4. Нагружающее устройство по п.1, отличающееся тем, что инициатор выполнен в виде капсюля детонатора (КД).

5. Нагружающее устройство по п.1, отличающееся тем, что основной заряд ВВ выполнен из бризантного ВВ.