УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ К УДАРНОЙ ВОЛНЕ ЗАРЯДА ВВ
DEVICE FOR DETERMINING SENSITIVITY TO IMPACT WAVE OF EXPLOSIVE CHARGE

Предлагаемое изобретение относится к области исследования или анализа материалов путем определения химических или физических свойств взрывчатых веществ, в частности для определения чувствительности зарядов ВВ к ударной волне, и может быть использовано в производстве для контроля ВВ и повышения стабильности его свойств. Актуальность контроля ВВ в производстве обусловлена тем, что сегодня отсутствует единая государственная система обеспечения качества производства ВВ и, как следствие, происходят изменения технологических процессов, компонентов и их свойств.
Известно устройство по определению передачи детонации через инертную преграду, содержащее детонатор, промежуточный детонатор, активный заряд, инертную преграду, пассивный заряд и электрические зонды (М.А.Кук. Наука о промышленных взрывчатых веществах. М. «Недра», 1980 г, стр.85). При срабатывании последовательно детонатора и промежуточного детонатора в активном заряде возбуждается детонационная волна, которая формирует в инертной преграде и далее в пассивном заряде нестационарную ударную волну, развивающуюся до детонационной. Расстояние перехода ударной волны в детонационную является мерой чувствительности ВВ.
Недостатком этого устройства является то, что рассматриваемая мера чувствительности ВВ является характеристикой асимптотической и поэтому имеет низкую точность определения, что ограничивает возможность применения устройства для контроля свойств ВВ.
Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство определения ударно-волновой чувствительности ВВ по времени задержки детонации (Методы исследования свойств материалов при интенсивных динамических нагрузках. Монография под ред. М.В.Жерноклетова, г.Саров, 2003 г.), содержащее капсюль-детонатор, активный заряд, экран, заряд исследуемого ВВ (пассивный заряд) и пару электрических контактов, расположенных по торцам исследуемого заряда. Время задержки детонации рассчитывается как разность между экспериментально измеренным временем и временем, необходимым для прохождения стационарной детонационной волны по всей длине заряда. Очевидно, что чем меньше эта разность=задержка детонации, тем чувствительнее испытываемое ВВ. Это устройство принято в качестве прототипа.
Инициирование пассивного заряда ВВ в устройстве, выбранном в качестве прототипа, при высоких значения давления во фронте УВ: толстом активном заряде и тонкой преграде приведет к тому, что для всех ВВ задержка детонации t→0 и они становятся неразличимы.
В противоположном случае - при низких значениях давления во фронте УВ: тонком активном заряде и толстой преграде задержка детонации t→∞, режим инициирования становится вероятностным и процесс распространения УВ невозможно зарегистрировать.
Недостатком прототипа является то, что описываемая конструкция не обеспечивает высокую точность определения задержки (t) детонации, как меры чувствительности ВВ, что крайне важно для высокобризантных ВВ, например на основе октогена.
Решаемая техническая задача состоит в том, чтобы повысить точность определения задержки детонации для мощных бризантных ВВ, широко применяемых в современных взрывных устройствах.
Техническим результатом решения этой задачи является повышение точности контроля и увеличение стабильности свойств ВВ.
Указанный результат достигается тем, что в устройстве для определения чувствительности к ударной волне заряда ВВ, содержащем последовательно установленные средство инициирования, активный заряд, инертную преграду, пассивный заряд, электроконтактные датчики, размещенные на поверхности пассивного заряда, обращенной к инертной преграде и противолежащей поверхности, согласно изобретению в качестве активного заряда выбран заряд из ВВ, содержащего не менее 90% октогена, а инертная преграда выполнена из полимерного вещества аморфной структуры, при этом толщина и плотность активного заряда и толщина преграды выбраны из следующих соотношений:
аз
пр
0,3<h/h<3;
аз
аз
1,3<h×ρ<5,7;
аз
где h - толщина активного заряда, см;
аз
3
ρ - плотность активного заряда, г/см;
пр
h - толщина преграды, см.
Сопоставительный анализ заявленного устройства и прототипа выявил наличие отличительных признаков:
- в качестве активного заряда выбран заряд из ВВ, содержащего не менее 90% октогена;
- инертная преграда выполнена из полимерного вещества аморфной структуры;
- толщина и плотность активного заряда и толщина преграды выбраны из следующих соотношений:
аз
пр
0,3<h/h<3;
аз
аз
1,3<h×ρ<5,7;
аз
где h - толщина активного заряда, см;
аз
3
ρ - плотность активного заряда, г/см;
пр
h - толщина преграды, см.
Выбор в качестве активного заряда - заряда из ВВ, содержащего не менее 90% октогена, - мощного высокобризантного ВВ, который обладает высокой чувствительностью к стандартному инициирующему импульсу от капсюль-детонатора и малым временем завершения переходных процессов при инициировании, позволяет стабилизировать процесс нагружения пассивного заряда и снизить погрешность измерений при контроле задержки детонации.
Выбор в качестве материала преграды полимерного вещества аморфной структуры позволяет исключить влияние прочности материала на процесс возбуждения детонации в пассивном заряде, а отсутствие анизотропии - обеспечить автомодельность распространения ударной волны, стабилизировать нагружение ВВ и повысить точность контроля задержки детонации.
Выбор толщины и плотности активного заряда и толщины преграды из заявляемых экспериментально подтвержденных соотношений, см. таблицу 1, позволяет установить наиболее оптимальный режим нагружения пассивного заряда ВВ, при котором влияние систематических и случайных погрешностей измерения сводится к минимуму.
Таким образом, повышение точности контроля определения задержки детонации ВВ позволяет выявить технологические отклонения (нарушения) при производстве ВВ, провести выбраковку и (или) корректировку технологического процесса и, тем самым, повысить стабильность свойств ВВ и работы взрывных устройств.
Таблица 1
Соотношения параметров устройства для определения чувствительности к ударной волне заряда ВВ
ВВ
Баз, см
ρ<sub>аз</sub>, г/см<sup>3</sup>
h<sub>пр</sub>, см
h<sub>аз</sub>/h<sub>пр</sub>
h<sub>аз</sub>×ρ<sub>аз</sub>, г/см<sup>2</sup>
высокочувствительное: (содержит не менее 90% октогена)
0,71
1,87
1,6
0,44
1,33
низкочувствительное: (содержит не менее 90% триаминотринитробензола)
3
1,87
1,1
2,73
5,61
Приведенные в таблице 1 результаты расчетов подтверждают применимость заявляемых соотношений для целого класса высоконаполненных бризантных ВВ: от высоко- до низкочувствительных, и доказывают решение технической задачи, поставленной в предлагаемом изобретении, - повышение точности определения задержки детонации. Плотность активного заряда выбрана близкой к предельной технологической с тем, чтобы получить минимальную разноплотность заряда ВВ и тем самым обеспечить стабильную форму ударной волны в преграде, что также способствует решению технической задачи предполагаемого изобретения.
аз
пр
аз
пр
Если параметры устройства, предлагаемого изобретения выходят за границы, указанные в соотношениях, например, при очень тонком активном заряде h/h<0,3 задержка детонации нелинейно возрастает t→∞ и падает точность ее определения; при толстом активном заряде h/h>3 задержка детонации нелинейно уменьшается t→0 и точность также снижается.
На фиг.1 приведена схема устройства предлагаемого изобретения, где:
1 - электродетонатор (ЭД); 2 - активный заряд ВВ; 3 - преграда; 4 - пассивный (исследуемый) заряд ВВ; 5, 6 - электроконтакты.
зад
эксп
пз
На фиг.2 приведена схема, по которой проводится расчет задержки детонации по формуле t=t-h/0, где:
зад
t - время задержки детонации, мкс;
эксп
t - полное измеренное время взрывного процесса, мкс;
пз
h - толщина пассивного заряда, см;
D - скорость стационарной детонации пассивного заряда, см/мкс.
Работает устройство для определения чувствительности к ударной волне заряда ВВ (фиг.1) следующим образом. При срабатывании электродетонатора 1 в активном заряде 2 возбуждается детонационная волна, которая формирует в инертной преграде 3 и далее в пассивном исследуемом заряде 4 нестационарную ударную волну, развивающуюся до детонационной (стационарной). Момент выхода ударной волны из инертной преграды 3 регистрируется электроконтактом 5, а момент выхода детонационной волны из пассивного заряда регистрируется электроконтактом 6. Время распространения взрывного процесса в пассивном заряде 4 устройства больше, чем для стационарной детонационной волны, и их разница характеризует ударно-волновую чувствительность ВВ, а ее статистическое рассеяние - стабильность свойств ВВ.
3
Примером конкретного выполнения может служить устройство, где в качестве средства инициирования используется стандартный электродетонатор или электродетонатор с промежуточным детонатором из ВВ ТЭН массой 0,4…0,5 г, активный заряд ⌀4×0,71 см изготовлен из состава типа ОФА-6, содержащего 90% октогена при плотности 1,87 г/см, преграда из оргстекла - материала аморфной структуры ⌀4×1,6 см и пассивный (исследуемый) заряд ⌀4×2 см выполнен из состава ОФА-6 контрольной партии ВВ. При этом соотношения толщины и плотности активного заряда и толщины преграды соответствуют формуле предлагаемого изобретения и составляют:
аз
пр
0,3<(h/h)=0,44<3;
аз
аз
1,3<(h×ρ)=1,33<5,7.
Зарегистрированная в опытах величина задержки детонации составила ~1 мкс, что является наилучшим, с точки зрения погрешности регистрации, которая составила ~4%.
Таким образом, заявляемое устройство обладает новым техническим результатом - повышается точность контроля ВВ, что способствует увеличению стабильности его свойств.