ВЗРЫВНОЕ УСТРОЙСТВО
EXPLOSIVE DEVICE

Изобретение относится к области взрывных работ, а именно к конструкции взрывных устройств, и может быть использовано как техническое средство, например кумулятивный заряд (КЗ) для пробития однослойных или многослойных преград (пластин, профильных материалов и т.д.) в различных отраслях промышленности, использующих взрывные технологии, например в прострелочно-взрывной аппаратуре при взрывных работах в нефтегазодобывающей промышленности.
Известны следующие технические решения из предшествующего уровня техники. Так, например, в описании к патенту RU 2104465 (опубликовано 10.02.98) представлена конструкция взрывного устройства (ВУ) для пробития стальных листов. В огневую цепь известного ВУ входят следующие элементы, расположенные последовательно на общей оси: КЗ, канал с взрывчатым веществом (ВВ), примыкающий к КЗ, и электродетонатор, который при сборке устанавливается в последнюю очередь и является замыкающим звеном огневой цепи. Недостатком известной конструкции является недостаточная безопасность при обращении с ней, поскольку при сборке и в процессе эксплуатации могут возникнуть аварийные ситуации из-за замкнутости огневой цепи.
Известна кумулятивная боевая часть по патенту RU 2243486 (описание опубликовано 27.12.04), которая по наибольшему количеству сходных признаков и общей решаемой задаче является ближайшим техническим решением и выбрана в качестве прототипа к заявляемому изобретению.
Известная кумулятивная боевая часть представляет собой ВУ, включающее металлический корпус с элементами огневой цепи, в которую входят воспламенитель, срабатывающий от электрического импульса, и КЗ. Между воспламенителем и КЗ последовательно расположены преобразователь горения в детонацию и детонационный канал. Воспламенитель размещают в гнезде, образованном дном и стенками корпуса ВУ. Все элементы огневой цепи расположены на общей оси. При этом воспламенитель разъединен с огневой цепью ВУ, с возможностью соединения непосредственно перед применением, т.о. огневая цепь выполнена разомкнутой. Преобразователь включает в себя канал, выполненный в дне корпуса и снаряженный высокоэнергетическим ВВ с низким давлением возбуждения детонации. Кроме канала преобразователя в дне корпуса выполнен также детонационный канал, который выполнен с меньшим диаметром, чем канал преобразователя. Таким образом, преобразователь совмещен с другими элементами ВУ и не является отдельной сборочной единицей. Разомкнутость огневой цепи достигается перекрытием преобразователя от воспламенителя подпружиненной заслонкой, в которой выполнено отверстие определенных размеров. Перемещая заслонку с имеющимся в ней отверстием до совмещения оси отверстия с общей осью устройства, замыкают огневую цепь.
Данная конструкция, по сравнению с представленной выше, более безопасна в обращении, но недостаточно безопасна при определенных условиях. Например, в аварийной ситуации при пожаре, когда температура корпуса ВУ достигает значения, при котором происходит воспламенение ВВ. Выполнение в едином корпусе детонационного канала и канала преобразователя, которые снаряжают разными по чувствительности составами ВВ, могут увеличить опасность сборки.
Одной из задач, стоящих в данной области техники, является обеспечение безопасности обращения с изделиями, содержащими ВВ, на всем протяжении срока эксплуатации.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение безопасности обращения с ВУ.
Указанный технический результат достигается за счет того, что ВУ, которое включает общие признаки с прототипом, а именно: корпус с элементами огневой цепи, в которую входит преобразователь горения в детонацию, включающий канал, заполненный ВВ, выполнение в корпусе гнезда под установку воспламенителя, содержит ряд отличительных от прототипа признаков. К отличительным признакам относятся: выполнение преобразователя горения в детонацию в виде отдельной сборочной единицы, в корпусе которой выполняют гнездо под установку воспламенителя и, по крайней мере, одно сквозное отверстие, сообщающееся с каналом, при этом в корпусе ВУ также выполняют, по крайней мере, одно сквозное отверстие, сообщающееся со сквозным отверстием преобразователя, причем сквозное отверстие преобразователя, по крайней мере, частично заполняют легкоплавким припоем, а его поверхность, по крайней мере, частично выполняют с неровностями. Неровности поверхности сквозного отверстия преобразователя могут быть выполнены в виде резьбы.
Выполнение преобразователя в виде отдельной сборочной единицы позволяет повысить безопасность изготовления ВУ за счет:
- уменьшения массы ВВ в составных частях ВУ, проходящих опасные операции при снаряжении;
- разделения производственных участков снаряжения составных частей, где одновременно могут находиться разные ВВ, отличающиеся по чувствительности;
- оптимизации конструкции ВУ по массе ВВ путем выбора оптимальной геометрии каналов под ВВ, что в наибольшей степени обеспечивается в конструкции с раздельным снаряжением корпуса ВУ и преобразователя.
Выполнение в корпусе преобразователя гнезда под установку воспламенителя обеспечивает компактность соединения ЭВ с другими элементами ВУ, обеспечивает создание оптимальных условий формирования детонационного импульса в канале преобразователя в условиях замкнутого объема, уменьшая утечку продуктов сгорания, так как при работе воспламенителя происходит расширение конструкционного материала его корпуса в гнезде преобразователя, приводящее к устранению зазоров между сопрягаемыми поверхностями гнезда и воспламенителя. Это позволяет оптимизировать конструкции преобразователя и воспламенителя по массе используемого ВВ, что повышает безопасность обращения с ВУ.
Выполнение в корпусе преобразователя, в зоне расположения канала, заполненного ВВ, сквозного отверстия, по крайней мере, частично заполненного легкоплавким припоем и сообщающегося с каналом, а в корпусе ВУ, по крайней мере, одного сквозного отверстия, сообщающегося со сквозным отверстием преобразователя, позволяет обеспечить в условиях пожара сброс давления продуктов горения ВВ за счет вытекания припоя и разгерметизации преобразователя, тем самым предотвратить возникновение детонации в преобразователе, что приводит к повышению пожаровзрывобезопасности, а также обеспечить работоспособность преобразователя, а значит и всего ВУ в штатном режиме задействования.
Выполнение поверхности сквозного отверстия преобразователя с неровностями позволяет надежно фиксировать легкоплавкий припой в месте его расположения и обеспечивать герметичность преобразователя, а выполнение неровностей в виде резьбы определяет технологичность изготовления данного элемента.
На чертеже схематично представлено заявляемое изобретение, где:
1 - корпус;
2 - КЗ;
3 - детонационный канал;
4 - дополнительный детонационный канал;
5 - преобразователь;
6 - сквозное отверстие корпуса ВУ;
7 - сквозное отверстие корпуса преобразователя;
8 - гнездо под установку электровоспламенителя (ЭВ).
Примером конкретного выполнения заявляемого изобретения может служить следующая конструкция ВУ, представляющая собой стальной корпус, в котором размещены КЗ и другие элементы огневой цепи без ЭВ, который отстыкован. Во всех элементах огневой цепи ВУ применены бризантные ВВ. Корпус ВУ выполнен с гнездом под установку преобразователя. Гнездо выполнено диаметром 13 мм. Преобразователь представляет собой отдельную сборочную единицу - стальную втулку со сквозным осевым каналом, выполненным диаметром 3,6 мм и заполненным ВВ. КЗ представляет собой шашку ВВ с кумулятивной выемкой и медной облицовкой. Следующим звеном огневой цепи является детонационный канал, выполненный диаметром 4 мм, примыкающий к КЗ и заполненный пластичным ВВ. Ось детонационного канала смещена относительно оси КЗ на 2 мм. К этому детонационному каналу под углом 90° примыкает дополнительный детонационный канал, заполненный тем же пластичным ВВ и выполненный диаметром 2 мм. Дополнительный детонационный канал установлен соосно каналу преобразователя. Во втулке преобразователя, в зоне размещения сквозного осевого канала, выполнено радиальное сквозное отверстие, сообщающееся с каналом и заполненное припоем на основе олова, свинца и кадмия. Поверхность этого отверстия выполнена с неровностями в виде резьбы диаметром 2,5 мм. В корпусе ВУ выполнено сквозное радиальное отверстие диаметром 2 мм, сообщающееся со сквозным радиальным отверстием втулки преобразователя. Во втулке также выполнено гнездо под установку ЭВ диаметром 6 мм. Заявляемое ВУ хранится и транспортируется без подстыковки ЭВ, что повышает безопасность обращения с ним до его применения.
Работа представленного выше ВУ осуществляется следующим образом.
На место использования поставляется ВУ, в корпусе 1 которого установлены КЗ 2, детонационный канал 3, дополнительный детонационный канал 4 и преобразователь 5. Непосредственно перед применением в гнездо 8 втулки преобразователя устанавливают ЭВ (не показано). После подачи электрического импульса на ЭВ, он срабатывает. При этом образовавшиеся продукты сгорания зажигают ВВ преобразователя 5. За счет высокой скорости истечения и температуры продуктов сгорания ЭВ в осевом канале преобразователя, в котором запрессовано ВВ, возникает конвективный режим горения, переходящий в условиях замкнутого объема в детонацию. Далее детонационный импульс передается в дополнительный детонационный канал 4, а затем в детонационный канал 3. За счет большего диаметра канала 3 по отношению к каналу 4 обеспечивается надежная передача детонации к КЗ 2 при расположении каналов 3 и 4 под углом друг к другу 90°. Смещение оси канала 3 относительно оси КЗ 2 выравнивает детонационный фронт, падающий на облицовку КЗ 2, что обеспечивает в КЗ 2 формирование кумулятивной струи в оптимальном режиме. В аварийной ситуации при пожаре, когда температура корпуса ВУ достигает температуры плавления легкоплавкого припоя в отверстии 7 втулки преобразователя (температура плавления материала припоя примерно в 1,5 раза ниже температуры воспламенения ВВ), происходит плавление припоя и его вытекание через отверстие корпуса ВУ 6, что исключает повышение давление в преобразователе при горении ВВ и тем самым препятствует переходу горения в детонацию. Таким образом, снимается опасность детонации ВВ в ВУ при пожаре, как при отсутствии, так и при наличии в огневой цепи ЭВ.
Таким образом, при использовании заявляемого ВУ, надежного при функционировании, в большей степени по сравнению с имеющимися аналогами реализуются требования по повышенной безопасности при изготовлении, в обращении и при пожаре.