СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ДЕТОНАЦИОННОЙ ВОЛНЫ В ЗАРЯДЕ ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА
METHOD FOR GENERATION OF DETONATION WAVE IN EXPLOSIVE CHARGE

Изобретение относится к области взрывных работ и может быть использовано при создании систем инициирования зарядов малочувствительных, в том числе и промышленных, взрывчатых веществ (ВВ).
Известен способ формирования детонационной волны в заряде ВВ - патент РФ №2212016, с приоритетом от 08.05.2001 г., опубликованный 10.02.2003 г., кл. МПК F42B 1/00. Способ включает операции формирования начального детонационного импульса путем подрыва дополнительного заряда ВВ, передачи его на основной заряд ВВ и создания ударного импульса в основном заряде ВВ, передаваемого через зазор отражателю, выполненному из материала, динамическая жесткость которого больше динамической жесткости ВВ основного заряда. Способ заключается в использовании волны разгрузки, которая возвращается в заряд ВВ после прохождения по нему ударной волны и выхода ее в зазор. Применение отражателя необходимо для усиления ударно-волнового воздействия на заряд ВВ за счет увеличения ударно-волновой чувствительности ВВ заряда. При смыкании зазора в заряд ВВ отражается ударная волна, формирующая в нем детонационную.
Недостатками аналога является невозможность исключения взрыва при возникновении нештатной ситуации.
Известен способ обращения с изделиями, содержащими заряд ВВ, и включающий операции по обеспечению безопасности при обращении с изделиями на протяжении всего их жизненного цикла вплоть до штатного срабатывания - при формировании детонационной волны в заряде ВВ - патент РФ №2238517, с приоритетом от 04.01.2003 г., опубликован 20.10.2004 г., кл. МПК F42D 5/00 В. Данный способ включает в себя действия по обращению с изделием (в том числе и при возникновении нештатной ситуации) при транспортировке, хранении, подготовке к использованию и т.д., а также действия при штатном подрыве и заключается в размещении инертной вставки в зазоре изделия в непосредственном контакте с зарядом ВВ с последующим удалением инертной вставки непосредственно перед подрывом. Перед штатным подрывом инертную вставку извлекают механическим перемещением, при этом между основным зарядом ВВ и корпусом образуется зазор, и начальный ударный импульс от генератора ударной волны передают на основной заряд ВВ. Ударная волна проходит по основному заряду и выходит в зазор, в заряд ВВ возвращается волна разгрузки, растет ударно-волновая чувствительность заряда ВВ и при смыкании зазора отражается ударная волна в заряд ВВ, формируя детонационную.
Недостатком данного аналога является наличие операций по установке и извлечению инертной вставки, что усложняет конструкцию.
Наиболее близким к заявляемому решению является способ формирования детонационной волны в заряде ВВ - патент РФ №2150659, с приоритетом от 31.07.1998 г., опубликован 10.06.2000 г., кл. МПК F42B 1/00. Данный способ выбран в качестве прототипа и включает в себя передачу начального детонационного импульса допороговой интенсивности для ВВ основного заряда на инертную вставку дополнительного заряда ВВ, локально усиливающую ударно-волновое воздействие на основной заряд ВВ путем перераспределения энергии начального детонационного импульса, что приводит к усилению ударного импульса. Формирование начального импульса осуществляют путем подрыва дополнительного заряда ВВ. Передача детонационного импульса на инертную вставку позволяет получить взаимодействующие ударные волны и отраженную волну по оси вставки. Давление в отраженной волне при соответствующем выборе параметров вставки будет выше давления падающей на вставку детонационной волны, т.о. энергия детонационной волны концентрируется в области вставки.
Недостатком прототипа является формирование усиленного ударного импульса под инертной вставкой, на параметры которого влияют параметры вставки. С учетом оптимизации габаритно-массовых характеристик устройства параметры ударного импульса, передаваемого основному заряду, таковы, что для выхода на стационарный режим детонации необходима относительно большая длина преддетонационного участка. Следует также отметить, что при данном способе формирования детонационной волны в заряде ВВ остается опасность взрыва заряда ВВ при нештатной ситуации.
В данном изобретении решалась задача создания надежного способа формирования детонационной волны в заряде ВВ при обеспечении безопасности обращения с изделием, содержащим заряд ВВ, на протяжении всего жизненного цикла, вплоть до штатного подрыва, и сводящего до минимума вероятность подрыва при возникновении нештатной ситуации.
Техническим результатом при решении данной задачи является уменьшение длины преддетонационного участка и повышение безопасности обращения с изделием.
Указанный технический результат достигается тем, что по сравнению со способом формирования детонационной волны в заряде ВВ, включающим передачу начального импульса допороговой интенсивности для ВВ заряда на вставку, усиливающую ударно-волновое воздействие на заряд ВВ путем перераспределения энергии начального импульса, вставку выполняют в виде слоя с каналами, ориентированными по направлению распространения начального импульса, при этом перераспределение энергии начального импульса осуществляют за счет формирования кумулятивных струй в каналах.
Указанный технический результат достигается также тем, что, по сравнению со способом формирования детонационной волны, по-прототипу, вставка может быть выполнена из ВВ, а в качестве начального импульса, кроме детонационного, полученного подрывом дополнительного заряда ВВ, может быть использован ударный импульс путем разгона ударника.
Выполнение инертной вставки в виде слоя с каналами, формирующими кумулятивные струи, позволяет, с одной стороны, уменьшить интенсивность проходящего по ней инициирующего начального импульса и резко ограничить возможные направления начального инициирующего импульса, приводящего к подрыву ВВ, что повышает безопасность, а с другой стороны, позволяет перераспределить энергию начального импульса за счет формирования в каналах кумулятивных струй, что дает возможность получить более высокую концентрацию и плотность энергии в зоне усиления ударноволнового воздействия на заряд ВВ по сравнению с прототипом и приводит к уменьшению длины преддетонационного участка. Следует также отметить, что выполнение инертной вставки в виде слоя позволяет увеличить количество зон усиления ударноволнового воздействия, приходящихся на единицу площади заряда ВВ, что тоже уменьшает величину преддетонационного участка и сглаживает фронт формируемой детонационной волны в заряде ВВ.
Ориентация каналов по направлению распространения начального импульса позволяет, во-первых, максимально сконцентрировать энергию начального импульса в кумулятивных струях и, во-вторых, без потерь передать ее к поверхности заряда ВВ. При этом подобное расположение каналов придает вставке свойство неизотропности по отношению к направлению начального импульса. Если направление начального импульса (например, при нештатном подрыве) не совпадает с осями каналов, то, во-первых, снижется концентрация энергии в кумулятивных струях и, во-вторых, теряется возможность без потерь передать эту энергию к поверхности заряда ВВ вплоть до полной ее потери, что приводит к повышению безопасности обращения с изделием.
Выполнение вставки из взрывчатого вещества позволяет увеличить плотность заряжания, что увеличивает эффективность способа.
Использование ударного импульса в качестве начального позволяет отказаться от детонаторов, что повышает безопасность обращения с изделием.
На фиг.1 изображено заявляемое устройство для реализации способа, где:
1 - заряд ВВ; 2 - вставка; 3 - кумулятивный канал; 4 - дополнительный заряд ВВ; 5 - средство инициирования.
На фиг.2 показаны процессы: а - формирования кумулятивной струи и b - распространения ее по каналу, где:
2 - часть вставки; 3 - кумулятивный канал; 6 - кумулятивная струя; 7 - фронт ударной волны.
Примером конкретного выполнения устройства, реализующего заявляемый способ формирования детонационной волны в заряде взрывчатого вещества, может служить взрывное устройство, содержащее основной заряд бризантного ВВ, к которому приклеена эпоксидным клеем инертная вставка, дополнительный заряд бризантного ВВ и ЭД как средство инициирования. Инертная вставка выполнена из оргстекла в виде пластины толщиной 3 мм и линейными размерами, соответствующими размерам дополнительного заряда бризантного ВВ. Во вставке со стороны основного заряда ВВ выполнено 16 глухих каналов с шагом 1 мм, диаметром 0.35 мм, высотой 2 мм.
Заявленный способ осуществляется следующим образом.
При задействовании средства инициирования 5 подрывается дополнительный заряд 4, создающий во вставке 2 начальный имульс, направление которого совпадает с ориентацией каналов 3. Допороговая интенсивность импульса для основного заряда ВВ 1 достигается выбором мощности дополнительного заряда и толщины вставки 2, что исключает инициирование детонации в основном заряде ВВ 1 ударной волной, прошедшей через вставку 2. При достижении ударной волной 7 дна кумулятивных каналов 3 из материала дна и стенок канала формируется кумулятивная струя 6, которая с высокой скоростью перемещается вдоль оси канала 3. При этом плотность энергии (энергия, приходящаяся на единицу массы) увеличивается в несколько раз. При ударе кумулятивной струи по поверхности заряда ВВ 1 образуются зона, в которой давление в несколько раз превышает давление, создаваемое ударной волной, прошедшей вставку 2. Высокое давление сокращает время задержки детонации в точке удара кумулятивной струи, а большое количество кумулятивных струй, приходящихся на единицу поверхности основного заряда ВВ 1, позволяет возникшим в точках ударов очагам детонации быстро сомкнуться, что в совокупности уменьшает длину преддетонационного участка.
При возникновении нештатной ситуации (при подрыве дополнительного заряда ВВ 3 без задействования штатного средства инициирования 5) направление начального импульса не совпадает с ориентацией каналов 3 вставки 2. При этом вероятность образования кумулятивных струй резко падает, а в том случае, когда они образуются, во-первых, уменьшается концентрация энергии и, во-вторых, образовавшиеся кумулятивные струи 6 «садятся» на стенки каналов 3, что исключает подрыв основного заряда ВВ 1.