СПОСОБ МЕТАНИЯ ПЛАСТИНЫ ВЗРЫВОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF THROWING PLATE BY EXPLOSION AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Группа изобретений относится к испытательной технике и предназначена для применения при испытаниях, в которых используется подрыв зарядов взрывчатых веществ (ВВ).
Известен способ метания пластины взрывом, реализуемый при работе устройства для метания пластин взрывом (патент РФ №2426968, МПК F41F 7/00 (2006.01), опубл. 20.08.2011, БИ №23), включающий инициирование заряда ВВ, размещенного в контакте, по крайней мере, с одним упором, примыкающим как к грани заряда ВВ, ортогональной к поверхности его инициирования, так и к метаемой пластине, отделенной от заряда ВВ зазором; формирование ударными волнами области повышенного давления, распространяющейся по продуктам взрыва от упора и действующей на всю пластину в целом.
Данный способ является наиболее близким к заявляемому способу и принят за прототип.
Известно устройство для метания пластин взрывом (патент РФ №2426968, МПК F41F 7/00 (2006.01), опубл. 20.08.2011, БИ №23) содержащее выполненные в виде прямоугольных параллелепипедов заряд ВВ и плиту-упор, примыкающую к одной из его граней, а также средство инициирования заряда ВВ и дополнительную плиту-упор в виде прямоугольного параллелепипеда, примыкающую к грани заряда ВВ, противоположной его упомянутой грани, при этом средство инициирования выполнено с возможностью инициирования заряда вдоль линии, расположенной на пересечении плоскости симметрии устройства, параллельной граням заряда ВВ, примыкающим к плитам-упорам, и грани заряда, наиболее удаленной от метаемой пластины.
Данное устройство является наиболее близким к заявляемому устройству и принято за прототип.
Недостатком этого устройства является следующее. Метаемая пластина для исключения преждевременного прорыва ПВ, как правило, устанавливается в пазы, выполненные в плитах-упорах. В некоторых случаях метающее устройство выполняется со ствольной частью, предназначенной для удерживания давления в ПВ в процессе разгона пластины и уменьшения влияния волн разгрузки, распространяющихся с периферии набирающей скорость пластины. Взаимодействие метаемой пластины и плит-упоров, метаемой пластины и ствольной части устройства приводит к деформированию краев метаемой пластины и, соответственно, уменьшению размеров плоского участка ее поверхности.
Техническая проблема, на решение которой направлены заявляемые способ и устройство, заключается в обеспечении увеличения размера плоского участка поверхности метаемой взрывом пластины без изменения габаритных размеров метающего устройства, заряда ВВ и без изменения системы его инициирования.
Технический результат, получаемый при реализации заявляемой группы изобретений, состоит в уменьшении прогиба деформируемого края пластины относительно ее центральной части и, соответственно, увеличении плоского участка поверхности метаемой пластины.
Указанный технический результат достигается тем, что в заявляемом способе метания пластины взрывом, включающем инициирование заряда ВВ, размещенного в контакте, по крайней мере, с одним упором, примыкающим как к грани заряда ВВ, ортогональной к поверхности его инициирования, так и к метаемой пластине, отделенной от заряда ВВ зазором; формирование области повышенного давления, распространяющейся от упора и действующей на всю пластину в целом, в отличие от прототипа создают дополнительную область повышенного давления, действующую локально у периферии метаемой пластины.
Указанный технический результат достигается тем, что в заявляемом устройстве метания пластины взрывом содержащем заряд ВВ, по крайней мере, один упор, примыкающий как к грани заряда ВВ, ортогональной к поверхности его инициирования, так и к метаемой пластине, отделенной от заряда ВВ зазором, в отличие от прототипа в зазоре в контакте, по крайней мере, с одним упором и метаемой пластиной установлен выполненный из материала с акустической жесткостью большей, чем у материала метаемой пластины, отражатель ударных волн в направлении к периферии метаемой пластины.
За счет использования всей совокупности признаков заявляемой группы изобретений создают дополнительную область повышенного давления, действующую локально у периферии метаемой пластины, при помощи которой уменьшают прогиб деформируемого края пластины относительно ее центральной части и, соответственно, увеличивают плоский участок поверхности метаемой пластины без изменения габаритных размеров метающего устройства, заряда ВВ и без изменения системы его инициирования.
Изобретение поясняется фигурой, на которой приведена схема одного из вариантов выполнения заявляемого устройства, осуществляющего способ.
Заявляемое устройство для метания содержит 1 - заряд ВВ, по крайней мере, один упор 3, примыкающий как к грани заряда ВВ 1, ортогональной к поверхности его инициирования, так и к метаемой пластине 4, отделенной от заряда ВВ зазором 5.
В зазоре 5 в контакте, по крайней мере, с одним упором 3 и метаемой пластиной 4 установлен выполненный из материала с акустической жесткостью большей, чем у материала метаемой пластины, отражатель 6 ударных волн в направлении к периферии метаемой пластины 4.
Заявляемый способ реализуется при работе заявляемого устройства следующим образом.
Инициирование заряда ВВ 1 осуществляется в точках, принадлежащих поверхности инициирования 2. Детонационная волна, взаимодействуя с упором 3, отражается в виде ударной волны, распространяющейся по продуктам взрыва в сторону от упора (частично к метаемой пластине 4). Отраженная от метаемой пластины 4 ударная волна взаимодействует с ударной волной, отраженной от упора 3. При этом образуется область повышенного давления, выравнивающая импульс ПВ, передаваемый метаемой пластине 4 в целом. В результате формируется плоский участок поверхности метаемой пластины 4 аналогично прототипу.
Зазор 5 выполнен между зарядом ВВ 1 и метаемой пластиной 4 для предотвращения откольного разрушения метаемой пластины, что известно, например, из [Г.И. Канель, A.M. Молодец, А.А. Воробьев «О метании пластин взрывом» // Физика горения и взрыва, №6 (10), 1974, стр. 884-891; В.А. Огородников, С.Ю. Пинчуков, В.Ю. Шемякин и др. «Экспериментально-расчетное исследование разгона пластин продуктами взрыва через зазор» // Физика горения и взрыва, №1 (17), 1981, стр. 133-136].
Размещение в зазоре 5 в контакте с упором 3 и метаемой пластиной 4 отражателя 6 позволяет создать дополнительную область повышенного давления в ПВ, действующую локально у периферии метаемой пластины 4. При этом компенсируется потеря скорости края метаемой пластины 4, деформирующегося при взаимодействии с упором 3. В результате размер плоского участка поверхности метаемой пластины 4 увеличивается.
Для увеличения амплитуды отраженной от отражателя 6 ударной волны (и, следовательно, повышения эффективности предлагаемого решения) необходимо выполнять отражатель 6 из материала с акустической жесткостью (характеристика, выражающаяся в произведении плотности материала на скорость распространения звука в нем) больше, чем у материала метаемой пластины 4 (например, использовать стальной отражатель в случае метаемой пластины из алюминиевого сплава).
Форма и размеры отражателя 6 зависят от многих факторов: величины зазора 5, расположения точек инициирования на поверхности инициирования 2 заряда ВВ 1, формы установочного паза в упоре 3 и ответной части края метаемой пластины 4, ее толщины, материалов упора 3, отражателя 6 и метаемой пластины 4. Наиболее эффективные форма и размеры отражателя, обеспечивающие отражение ударной волны в направлении к периферии метаемой пластины, определяются для каждого исполнения метающего устройства с помощью численного моделирования.
Достижение технического результата подтверждается данными исследований, включающими как двумерное, так и 3D численное моделирование протекающих процессов по нескольким неоднократно протестированным методикам и экспериментальными данными.
Таким образом, реализация способа и устройства обеспечивает увеличение размера плоского участка поверхности метаемой взрывом пластины без изменения габаритных размеров метающего устройства, заряда ВВ и без изменения конструкции системы его инициирования.