Взрывное устройство

Полезная модель относится к области взрывной техники, в частности к взрывным устройствам, снаряженным пластизольными взрывчатыми составами (ПЗВС).
При снаряжении взрывных устройств ПЗВС формирование заряда происходит в корпусе взрывного устройства, однако вследствие значительной разницы в величинах коэффициентов термического расширения ПЗВС и материалов элементов корпуса взрывного устройства при отрицательных эксплуатационных температурах возможен отход заряда от корпуса с образованием зазоров, способных снизить надежность инициирования или даже привести к отказу инициирования заряда, при повышенных температурах эксплуатации - расширение заряда, что приводит к интенсивному терморазложению органических составляющих ПЗВС и выделению пожаровзрывоопасных компонентов, снижающих безопасность и срок эксплуатации изделия.
Задачей, стоящей в области конструирования и разработки зарядов с применением ПЗВС, является сохранение эксплуатационных характеристик в широком диапазоне эксплуатационных температур, повышение безопасности эксплуатации и увеличение срока его службы. Для этого применяют системы термокомпенсации в виде различных вкладышей, накладок, термоусадочных мешков, пружинных элементов и т.д. Так, например, известна конструкция снаряда с ПЗВС, включающая корпус, в который заливают состав и после отверждения закрывают крышкой, в которой размещен термокомпенсатор из пористой пены (заявка на изобретение US 20140076129, Rheinmetall W& M GmbH, 20.03.2014). Обеспечивается повышение надежности/стабильности срабатывания.
К недостаткам данной конструкции  можно отнести то, что пенный термокомпенсатор, размещенный в крышке корпуса, не обладает способностью в достаточной степени компенсировать изменение объема заряда из ПЗВС в осевом направлении, что может привести к отсутствию жесткой фиксации внутри корпуса, результатом чего является снижение надежности срабатывания.
Из предшествующего уровня техники известно применение пружинящих колец (пластинчатых пружин), в частности, во фланцевых устройствах для компенсации температурных расширений деталей конструкций. Так, например, известно уплотнительное металлическое кольцо (патент на изобретение RU 2395740, публик. 27.07.2010), которое выполнено из пружинистого листового металла и имеет в поперечном сечении U-образный профиль с одной наклоненной наружу стенкой. Ненаклоненная стенка профиля по всему кольцу выполнена сплошной, а вторая стенка и радиальная часть по всему кольцу имеют вырезы по поперечному сечению, образующие на кольце отогнутые лепестки. Описаны три варианта реализации разъемного фланцевого уплотнительного устройства на базе данного уплотнительного металлического пружинящего кольца.  Такая конструкция повышает герметичность фланцевых торцевых соединений с компенсацией смещений стыкуемых поверхностей соединения и может быть применена в качестве уплотнительного устройства при стыковке различных агрегатов между собой, однако применить ее в конструкции взрывного устройства не представляется возможным из-за того, что она рассчитана на компенсацию углового смещения стыкуемых деталей и не может компенсировать изменения объема заряда в процессе эксплуатации за счет малого усилия поджатия.
Также известна металлокерамическая лопатка газовой турбины (патент на изобретение RU 2510463,27.03.2014), которая включает пластинчатую пружину, установленную между внутренней полкой силового стержня и нижней опорной полкой профилированной керамической оболочки и предназначенную для компенсации температурных расширений профилированной керамической оболочки в радиальном направлении, которую осуществляют совместно с охлаждением и включением в конструкцию упругих элементов, контактирующих с оболочкой и предназначенных для демпфирования ее колебаний. Применение пластинчатой пружины такой конструкции во взрывных устройствах приведет к увеличению их массогабаритных характеристик и ухудшению рабочих характеристик.
Из предшествующего уровня техники известно применение обычных пружин в системе компенсации температурных изменений объема ПЗВС, а применение пружинящих колец (пластинчатых пружин) для решения данной задачи не было выявлено. Так, известно взрывное устройство с ПЗВС, выбранное в качестве ближайшего аналога (патент на изобретение RU 2450235 ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 10.05.2012), которое включает корпус с поджимной крышкой и размещенным в нем зарядом из ПЗВС, систему инициирования, выполненную в инертном материале в виде каналов, заполненных взрывчатым веществом, с общим приемным участком с установленным на нем взрывателем. Поджимная крышка снабжена системой температурной компенсации, которая представляет собой упорное кольцо, закрепленное на корпусе над поджимной крышкой. По периферии упорного кольца выполнены глухие отверстия, в которых установлены пружины, взаимодействующие с поджимной крышкой. Применение системы температурной компенсации обеспечивает плотность сборки и отсутствие зазоров во всем диапазоне эксплуатационных температур и механических воздействий. Между внутренней боковой поверхностью корпуса и зарядом введена смазка или антиадгезионное покрытие, устраняющее адгезию материала корпуса и ПЗВС к материалу стенок корпуса. Повышается безопасность эксплуатации и увеличение срока службы взрывного устройства.
Недостатком ближайшего аналога является то, что такая конструкция системы температурной компенсации увеличивает габариты устройства, что не позволяет использовать его для ряда конструкций, где вопрос о габаритах является актуальным. Кроме того, использование множества пружин накладывает требования на центровку при сборке устройства и усложняет конструкцию оснастки для его сборки.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является уменьшение габаритов и расширение функциональных возможностей.
Указанный технический результат достигается за счет того, что во взрывном устройстве, включающем корпус с размещенным в нем зарядом из ПЗВС, систему инициирования с приемным детонационным участком, выполненную в инертном материале, поджимную крышку с упорным кольцевым фланцем, закрепленным на корпусе, снабженную системой температурной компенсации на основе пружинного элемента, новым является то, что в упорном кольцевом фланце выполнен кольцевой паз, а на наружной поверхности крышки - соответствующий ему паз, формируя кольцевую полость, при этом в качестве пружинного элемента используют одну или несколько установленных друг на друга и жестко соединенных кольцевых плоских волновых пружин, размещенных в кольцевой полости и взаимодействующих с крышкой по кольцевой поверхности паза, причем число кольцевых плоских волновых пружин выбирают в зависимости от массы и характеристик ПЗВС, применяемого для снаряжения заряда.
Выполнение в упорном кольцевом фланце кольцевого паза, а на наружной поверхности крышки соответствующего ему паза, формируя кольцевую полость, позволяет применить в качестве термокомпенсатора изменения объема заряда кольцевую плоскую волновую пружину.
Применение в качестве термокомпенсатора изменения объема заряда одной или нескольких кольцевых плоских волновых пружин позволяет достичь требуемую компенсацию расширения/сужения заряда ВВ в осевом направлении в процессе эксплуатации при уменьшении габаритов взрывного устройства, упрощении изготовления. При этом числом кольцевых плоских волновых пружин, которое выбирают в зависимости от массы и характеристик ПЗВС, применяемого для снаряжения заряда, можно обеспечить возможность применения для различных конструкций взрывных устройств. Установка пружин друг на друга не влияет на увеличение габаритов.
Жесткое соединение пружин друг с другом позволяет исключить смещение пружин при сборке и обеспечить постоянное усилие поджатия без увеличения габаритов устройства и возможность применения в различных конструкциях, содержащих ПЗВС.
Взаимодействие пружины с крышкой по кольцевой поверхности паза позволяет равномерно распределить усилие поджатия по поверхности крышки без увеличения габаритов устройства.
На фиг. изображен общий вид заявляемого устройства, где: 1 – корпус; 2 – упорный кольцевой фланец; 3 – крышка; 4 – заряд из ПЗВС; 5 – система инициирования; 6 – набор их двух кольцевых плоских волновых пружин.
Примером конкретного выполнения заявляемого устройства может служить взрывное устройство, снаряженное ПЗВС. В соответствии с заявляемой полезной моделью устройство включает цилиндрический корпус с поджимной алюминиевой крышкой и упорным кольцевым фланцем, соединенным с корпусом взрывного устройства. Корпус снаряжен ПЗВС - состав ОЛД-20.  ПЗВС содержит пластизоль, выполняющий роль связующего и образованный жидким пластификатором и набухающим в нем полимером полиакрилового ряда, бризантное взрывчатое вещество - октоген, и порошкообразный алюминий. Состав способен при интенсивном сжатии деформироваться без нарушения сплошности. Снаряжение выполняется заливкой при нормальной температуре с последующим отверждением в изделии. Инициирование устройства осуществляют по торцовой поверхности заряда из ПЗВС, с помощью  распределителя. Распределитель выполнен из инертного материала АБС-2020 и имеет приемный детонационный участок, выполненный в виде отверстия, заполненного взрывчатым составом. Распределитель приклеен к заряду из ПЗВС с помощью клея на основе эпоксидной смолы. Приемный участок имеет соединение со средством инициирования. Поджимная крышка снабжена системой температурной компенсации, которая представляет собой набор из жестко соединенных друг с другом методом пайки двух плоских волновых пружин, выполненных из стали 60С2А. В упорном кольцевом фланце выполнен кольцевой паз, а на наружной поверхности крышки выполнен соответствующий кольцевой паз для сопряжения с фланцем, формируя кольцевую полость для размещения пружин. Пружины установлены в кольцевой полости и взаимодействуют с крышкой по кольцевой поверхности паза.
По результатам экспериментальных испытаний образцов изделий, снаряженных ПЗВС 4, сохранение боевых и эксплуатационных характеристик взрывного устройства в широком диапазоне эксплуатационных температур, обеспечивается термокомпенсатором, конструкция которого оптимизирована под конструкцию взрывного устройства и который выполнен в виде двух плоских волновых пружин 6, размещенных в кольцевой полости, сформированной состыкованными пазами крышки 3 и упорного фланца 2, и взаимодействующих с крышкой 3 по кольцевой поверхности паза. При увеличении объема заряда 4, пружины  6, взаимодействующие с крышкой 3 по поверхности ее кольцевого паза, сжимаются, а  при уменьшении объема заряда 4 – выпрямляются, позволяя перемещаться крышке 3 в осевом направлении без отрыва ПЗВС от системы инициирования 5.
Т.о., действие усилия сжатия системы температурной компенсации позволяет сохранить целостность пластизольного ВВ, обеспечить сохранение боевых качеств изделия во всем диапазоне эксплуатационных температур при уменьшении габаритов взрывного устройства.