КОНТАКТНО-СЕКТОРНЫЙ ЗАРЯД ИЗ ЛИСТОВОГО ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА
CONTACT-SECTOR CHARGE OF SHEET EXPLOSIVE

Изобретение относится к технике взрыва площадных зарядов с малой разновременностью подрыва, а именно к области исследования поведения конструкций при импульсном воздействии на них, и может быть использовано для создания ударных волн при определении прочностных свойств перспективных материалов.
Известно устройство для формирования взрывной волны, основанное на нанесении и подрыве тонкого слоя бризантного взрывчатого вещества (ВВ) по поверхности испытываемого образца [1]. Контактный заряд ВВ размещается в виде слоя на поверхности образца и инициируется с одной стороны заряда. Недостатками устройства являются: неодновременность приложения нагрузки, создаваемой скользящей детонацией тонкого слоя ВВ, трудность реализации по созданию в материале конструкции плоскопараллелыюй ударной волны и импульса давления малой амплитуды, определяемой критической для детонации толщиной ВВ.
Контактный подрыв листового ВВ не пригоден для определения характеристик материалов, которые имеют малую механическую прочность, поэтому применяется подрыв через демпфер или отнесенный на заданное расстояние эквидистантно-поверхностный заряд [1].
Также известно устройство для инициирования пространственно-протяженных поверхностей зарядов ВВ с малой разновременностью [2]. В устройстве электрический импульс подается на электродетонаторы, установленные на заданной поверхности подрываемого площадного заряда ВВ. Детонаторы могут соединяться последовательно или параллельно для реализации одновременного многоточечного инициирования. Недостатком устройства является дискретный характер подрыва листового ВВ электродетонаторами, который приводит к изначальному возмущению фронта детонации и возникновению так называемого «ножевого эффекта» на поверхности материала из-за взаимодействия детонационных волн от разных детонаторов. Подрыв электродетонаторов создает дополнительную нагрузку и локальное воздействие на поверхность нагружения.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является устройство для формирования взрывной волны [3] в котором для многоточечного инициирования цепочка электродетонаторов заменена детонационной разводкой с разветвленными концевыми участками, расположенными на основном заряде ВВ или на дополнительном слое гибкого ВВ, выполняющем роль промежуточного заряда. При помощи разводки осуществляется многоточечное инициирование площадного заряда, что позволяет задавать требуемое движение детонационной волны, однако не исключает взаимодействие детонационных волн, приходящих из различных точек инициирования и, следовательно, «ножевого эффекта» на поверхности нагружения (разрушений преграды в месте столкновения детонационных волн). Устройство не позволяет одновременно нагружать элементы сборных объектов различными импульсами давления, что наиболее вероятно при использовании устройства в практике испытаний на механическую стойкость различных конструкций.
Технический результат изобретения заключается в формировании невзаимодействующих детонационных волн при одновременном многототечном дискретном инициировании, для чего на поверхности нагружения формируются сектора в секциях контактно-секторного заряда из листового ВВ.
Этот технический результат достигается тем, что заряд выполняется из листового ВВ, разбитого для исключения «ножевого эффекта» на небольшие сектора с зазорами между ними, исключающими взаимодействие детонационных волн, приходящих из различных точек инициирования, и обеспечивающими равномерность нагружения и размещается непосредственно на самой преграде или на слое пористого материала (демпфера). Соединение демпфера, ВВ и преграды осуществляется склеиванием. Каждый сектор заряда инициируется в одной точке полоской ВВ с шириной, минимально возможной для устойчивой детонации (~5 мм), что практически исключает локальное действие ВВ в местах склейки заряда и полоски. Полоски одинаковой длины собираются с одной стороны в пучок и инициируются быстродействующим детонатором (с малым временем разброса срабатывания). Детонатор отнесен от поверхности нагружения и не создает дополнительной нагрузки на мишень. Многоточечное инициирование обеспечивает одновременность приложения воздействия за счет инициирования секций от полосок одинаковой длины, соединенных в пучок и связанных с электродетонаторами.
При использовании многосекционного нагружения конструкций объектов контактный заряд выполняется в виде взаимосвязанных групп секторов, соединенных с взрывной линией через детонационный распределитель. Количество секторов и их конфигурация определяется при проектировании заряда с учетом наилучшего воспроизведения общего импульса давления. Сектора могут иметь форму квадрата, равностороннего многогранника, или выполняются в виде сот с точкой инициирования в геометрическом центре фигуры. Время инициирования сектора определяется расстоянием от центра инициирования до крайней точки фигуры и скоростью детонационной волны и рассчитывается при проектировании заряда. Уменьшая размеры секторов можно, соответственно, сократить общее время детонации площадных зарядов.
Схема реализации предлагаемого контактно-секторного заряда представлена на фиг.1, где показаны: 1 - электродетонаторы; 2 - секции заряда ВВ, создающие механическую нагрузку на конструкции объекта; 3 - система инициирования; 4 - зазоры между секциями.
Устройство работает следующим образом: заряд размещается на преграде или на демпфере конструкции, а система инициирования выполнена в виде луча взаимосвязывающих групп отрезков ВВ и соединенных с взрывной линией, возбуждается детонация в секторах контактного заряда листового ВВ от системы инициирования и формируется скользящая вдоль поверхности нагружения детонационная волна, тем самым, обеспечивается синхронность создаваемой детонационной волны в секторах заряда. Одновременность нагружения сборной конструкции объекта обеспечивается за счет многоточечного инициирования секций заряда, при этом многосекционный заряд может воспроизводить одновременно нагружение элементов конструкции различными импульсами давления (фиг.2).
Реализация разработанного устройства проводилась с использованием установок института и позволила получить ударно-волновое нагружение конструкций с длительностью 1-10 мкс и импульсом давления 50-500 Па·с, при этом от одного детонатора инициировалось 10 полосок с шириной 2 мм из эластичного ВВ. Разбиение площадного заряда ВВ на секции с зазором между ними от 1 до 5 мм не изменяет общий характер деформирования мишени.
Предлагаемое устройство воспроизведения механического импульса давления позволяет оценить прочность образцов конструкционных материалов в условиях, максимально приближенных к требуемым, при этом формируется гладкий без возмущений фронт волны детонации.
Разработанное устройство может быть использовано для нагружения не только плоских конструкций, но и криволинейных поверхностей сборных объектов. Инициирование поверхностных зарядов от полос ВВ с одним детонатором требует меньше затрат на подготовку по сравнению с системой из множества детонаторов. Нагружение целой конструкции различными импульсами позволяет оценить ее деформирование с учетом узлов стыка и жесткого защемления концов конструкции, взаимодействия ударных волн в сборной конструкции.
Источники информации
1. Физика взрыва / Под ред. Орленко Л.П. Т.2, М. Физматлит, 2002. С.536-541.
2. Патент на изобретение №2156944 от 2 августа 1999 г.
3. Патент на изобретение «Устройство для формирования взрывной волны» №2135935 от 5 августа 1997 г.