ИНИЦИИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
INITIATOR

Изобретение относится к устройствам, инициирующим и направленно передающим детонацию с целью инициирования взрывного заряда объекта подрыва. Может быть использовано в различных областях взрывной техники, например для применения во взрывных опытах при исследованиях детонационных процессов или свойств взрывчатых веществ (ВВ) и составов, требующих снижения влияния на точность измерений используемого оборудования и средств инициирования - детонаторов.
Известны электрические детонаторы (например, п. РФ №2179699, опубл. 20.02.2002), в которых взрывающийся электрический мостик для инициирования заряда ВВ смещен от оси детонатора в сторону, что приводит к несимметричному выходу детонации к торцу детонатора и несимметричному инициированию объекта подрыва.
Известно устройство для формирования взрывной волны (патент РФ №2226254; МПК F42B 3/10, опубл. 27.03.2004 г. ), которое содержит заряд ВВ и объект подрыва - детонационную разводку с общим приемным участком, соосно которому установлена прокладка (втулка) из инертного материала, содержащая сужающийся в сторону объекта подрыва канал с ВВ (площадь поперечного сечения канала со стороны объекта подрыва меньше площади поперечного сечения общего приемного участка либо канал имеет форму двух усеченных конусов, меньшими основаниями обращенными друг к другу).
Недостатки такого устройства заключаются:
- в отсутствии устройства или требований по положению элемента и места инициирования на поверхности инициирования в случае применения детонаторов с несимметричным выходом детонации к торцу, что приводит к нелинейному характеру изменений времени прохождения детонации в зависимости от положения места инициирования на торце устройства;
- в наличии выступающей инициируемой части, ухудшающей эксплуатационные характеристики изделия;
- в наличии избыточного ВВ в выравнивающей втулке с детонационным каналом.
Данное устройство является наиболее близким аналогом.
Задачей изобретения является разработка компактного инициирующего устройства для стабилизации времени прохождения детонации по инициирующему устройству с детонатором, имеющим несимметричное положение элемента инициирования, вне зависимости от углового положения детонатора вокруг своей оси и для снижения общих габаритов объекта подрыва путем изменения направления распространения детонации с помощью изогнутого канала с ВВ.
Технический результат, достигаемый при использовании инициирующего устройства, выражается в следующем:
- стабилизируется время работы инициирующего устройства, повышается качество измерений временных характеристик работы объекта подрыва;
- улучшаются эксплуатационные и компоновочные характеристики объекта подрыва с инициирующим устройством за счет уменьшения высоты инициирующего устройства над поверхностью объекта подрыва.
Технический результат достигается тем, что в инициирующем устройстве, содержащем детонатор с зарядом взрывчатого вещества и смещенным от его оси элементом инициирования и детонационный канал между детонатором и объектом подрыва, детонатор расположен боковой частью вдоль поверхности объекта подрыва, детонационный канал изогнут и состоит из двух участков. Первый участок обращен к детонатору и размещен под углом к его оси. Второй участок обращен к объекту подрыва. Ось первого участка пересекает ось детонатора в центре торцевой поверхности канала. Нижняя часть кромки смыкания участков канала со стороны объекта подрыва скруглена радиусом от 1 до 2 радиусов зоны углового эффекта распространения детонации в канале так, что поверхность скругления в плоскости симметрии устройства касательна к оси детонатора.
Существуют электрические или другого типа детонаторы коаксиальной конструкции с зарядом ВВ и смещенным от оси заряда на расстояние R элементом инициирования. В случае применения таких детонаторов для инициирования объекта подрыва, содержащего расходящиеся по его поверхности каналы или слои ВВ, время распространения детонации в разные стороны объекта подрыва будет отличаться, что при исследованиях недопустимо, т.к. не позволяет корректно сравнивать результаты измерений для разных направлений подрыва.
Решение данной проблемы, предпринятое с помощью наиболее близкого аналога за счет сужения канала передачи детонации, достигается не в полной мере, т.к. место инициирования может располагаться в пределах всей поверхности инициирования - как в центре, так и на периферии, и расстояние от места инициирования до объекта подрыва от опыта к опыту будет отличаться, неконтролируемо меняя общее время работы объекта подрыва.
В изобретении предлагается детонационный канал между детонатором и объектом подрыва выполнить изогнутым, состоящим из двух участков. Первый участок обращен к детонатору и размещен под углом к его оси. Второй участок обращен к объекту подрыва. Ось первого участка пересекает ось детонатора в центре инициируемой торцевой поверхности канала, а наклон оси первого участка к оси детонатора позволяет нижнюю часть кромки смыкания участков канала со стороны объекта подрыва разместить на оси детонатора. Это при любом угле поворота детонатора вокруг своей оси выравнивает расстояние от элемента и места инициирования до кромки поворота канала. Тем самым устраняется зависимость времени прохождения детонации по инициирующему устройству от положения детонатора вокруг своей оси.
Однако известно, что при распространении детонации по изогнутым детонационным каналам за незакругленным углом поворота возникает угловой эффект, который заключается в образовании зоны непрореагировавшего ВВ или иначе - теневой («темной») зоны определенного размера, который увеличивает ожидаемое время распространения детонации по кратчайшим линиям.
Угловой эффект затухания вызван наличием в детонирующих удлиненных зарядах ВВ слоя Харитона - поверхностного слоя ВВ со сниженным давлением протекания химической реакции из-за «разгрузки» в окружающий материал (Балаганский И.А., Мержиевский Л.А. Действие средств поражения и боеприпасов: Учебник. - Новосибирск: Изд-во НГТУ. - 2004, стр. 191). При этом боковое действие ВВ снижается до уровня, недостаточного для инициирования ВВ, расположенного непосредственно за поворотом детонационного канала. Поверхность массива непрореагировавшего ВВ достаточно сложна, динамична и имеет седловидную форму. Сам массив непрореагировавшего ВВ имеет минимальную толщину в центральной области сечения канала. На экспериментальных металлических пластинах-свидетелях, прилегающих к плоскости, на которой были выполнены сработавшие детонационные каналы с различными углами поворота, остается отпечаток зоны непрореагировавшего ВВ с формой, близкой к полукругу, причем дуга этого полукруга касательна к направлению прихода детонации (С.А. Новиков, В.И. Шутов. О распространении детонации в полосе, имеющей углы поворота. - Физика горения и взрыва, 1980 г. - Т. 16, №3. - Изд-во «Наука». - Сибирское отделение, Новосибирск, с. 153; А.В. Аттетков, М.М. Бойко «Детонационные логические элементы», УДК534.222.2, журнал «Физика горения и взрыва», 1994, том 30, №5; И.Ф. Кобылкин, Н.И. Носенко. Распространение детонационных волн в листовых зарядах ВВ с угловыми границами. - Химическая физика, 1998 г. - Т. 17, №1. - Изд-во «Наука». - Москва, с. 114; Физика взрыва / под ред. Л.П. Орленко. - Изд. 3-е, переработанное. - В 2 т. Т. 1. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002, с. 280).
Характерный радиус зоны углового эффекта для данного ВВ и данных размеров сечения канала приблизительно постоянен, поэтому абсолютный размер зоны углового эффекта будет отличаться в зависимости от угла прихода детонации: с нижнего направления - зона больше, с верхнего - зона меньше, что снова будет влиять на время передачи детонации в зависимости от положения элемента инициирования.
Поэтому при скруглении нижней части кромки смыкания участков канала со стороны объекта подрыва радиусом не менее радиуса зоны углового эффекта возникновение этой зоны и ее влияние на длину пути детонации исключается. Радиус скругления не следует делать больше двух радиусов зоны углового эффекта, т.к. возрастают габариты устройства и усиливается влияние самого скругления на разновременность прохождения детонации. При выполнении скругления радиусом от 1 до 2 радиусов зоны углового эффекта и обеспечении касания поверхности скругления в плоскости симметрии устройства к оси детонатора зависимость длины пути детонации от положения элемента инициирования в детонаторе снижается до допустимой погрешности измерений, существенно повышается стабильность временных характеристик инициирования.
Кроме того, применение изогнутого детонационного канала между детонатором и объектом подрыва позволяет компактно разместить детонатор боковой частью вдоль поверхности объекта подрыва, что улучшает эксплуатационные и компоновочные характеристики объекта подрыва с инициирующим устройством за счет уменьшения высоты инициирующего устройства над поверхностью объекта подрыва - повышается, например, сохранность инициирующего устройства при транспортировке объекта подрыва и удобство работы с ним.
На фиг. 1 и 2 в разрезе изображено инициирующее устройство на поверхности объекта инициирования в двух состояниях из множества возможных - когда элемент инициирования детонатора максимально удален от объекта инициирования и максимально приближен к нему, а также условные кратчайшие пути А и Б распространения детонации и ударных волн в этих состояниях без учета преломления на границах сред.
Инициирующее устройство (фиг. 1, 2) состоит из детонатора 1 с зарядом ВВ 2, смещенного элемента инициирования 3, изогнутого детонационного канала 4 со скруглением радиусом r, объекта инициирования 5. На фиг. 1 показано верхнее положение элемента инициирования 3. На фиг. 2 показано нижнее положение элемента инициирования 3.
Работает инициирующее устройство следующим образом.
При срабатывании элемента инициирования 3 в заряде ВВ 2 детонатора 1 возникает детонация, которая без зазора или с зазором передается торцевой поверхности ВВ изогнутого детонационного канала 4 и распространяется по нему до поворота между первым и вторым участками канала, затем огибает его и достигает объекта инициирования 5. Траектории кратчайших путей распространения детонации в месте поворота детонационного канала 4 касательны скруглению кромки смыкания участков канала со стороны объекта подрыва 5.
Расчетная оценка и экспериментальная проверка работоспособности инициирующего устройства показали, что при инициировании детонатора со смещенным от оси элементом инициирования, установленного в любом положении, детонация проходит к выходам со значительно возросшей стабильностью.
Таким образом, предложенное компактное инициирующее устройство обеспечивает выравнивание времени срабатывания вне зависимости от поворота детонатора относительно своей оси.