УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ КОЛЬЦЕВОЙ КУМУЛЯТИВНОЙ СТРУИ
DEVICE TO FORM CIRCULAR CUMULATIVE JET

Изобретение относится к области высокоскоростного соударения твердых тел и может быть применено в промышленности и военной технике, использующих взрывы зарядов взрывчатых веществ (ВВ) для метания ударников, особенностью которых является формирование в процессе разгона кольцевой кумулятивной струи требуемых размеров.
Известно взрывное метающее устройство (ВМУ), содержащее осесимметричный заряд ВВ, устройство инициирования, W-образную металлическую облицовку, расположенную на поверхности заряда, описанное в статье «О некотором механизме струеобразования в кумулятивных зарядах», В.И.Ситников, Ю.А.Ведерников, А.И.Селезнев, Сибирский независимый университет, Новосибирск, 2001 г. (Ж. «Химическая физика», 2001 г. том 20, №10, с.35-37).
Формирование кольцевой кумулятивной струи в данном устройстве достигается тем, что под действием продуктов взрыва W-образная облицовка охлопывается, образуя кольцевую кумулятивную струю. Недостаток данного устройства - наличие больших градиентов массовой скорости деформируемого материала облицовки, при этом формируемая кольцевая струя приобретает форму разнотолщинной трубки, сходящейся к оси симметрии заряда. В результате имеющееся распределение скорости, как в осевом, так и радиальном направлении движения струи, не позволяет использовать такие струи как средство импульсного нагружения для широкого круга задач в области физики высоких плотностей энергии. Кроме того, недостатком указанного устройства является то, что при фиксированных требуемом диаметре кольцевой струи и ее массово-скоростных параметрах (толщина струи, скорость ее распространения) устройство имеет существенное ограничение в возможности увеличения длины струи из-за геометрических особенностей облицовки, так как длина образующей облицовки зависит от угла ее раствора.
6
Известно устройство для образования кольцевой кумулятивной струи [Патент РФ №2137083, МПК F42B 1/02, опубликован 10.09.1999], содержащее осесимметричный корпус с размещенными в нем соосно друг другу устройством плосковолнового инициирования, осесимметричным зарядом ВВ, метаемой пластиной (облицовкой) и формирователем из высокопластичных материалов, в котором выполнена соосно кольцевая полость трапециевидного профиля, заканчивающаяся цилиндрическим (трубчатым) каналом вокруг оси симметрии. Внутренняя поверхность кольцевой полости выполнена с возможностью косого соударения ее с метаемой пластиной. Данное устройство выбрано за прототип.
В устройстве-прототипе формирование кольцевой кумулятивной струи достигается тем, что метаемая зарядом ВВ пластина взаимодействует с кольцевой полостью формирователя таким образом, что, деформируясь, образует кольцевую кумулятивную струю. К недостаткам устройства можно отнести имеющееся ограничение, состоящее в том, что максимальная длина кольцевой кумулятивной струи достигается при диаметре пластины, равном двум диаметрам кольцевой струи.
Решаемая задача заключается в разработке конструкции устройства взрывного метания, обеспечивающей получение безградиентной кольцевой кумулятивной струи.
Технический результат состоит в получении трубчатых ударников заданных длины и диаметра, представляющих собой кольцевую кумулятивную струю с безградиентным распределением массовой скорости с необходимыми геометрическими и массово-скоростными параметрами с расширенным диапазоном длин формируемой кумулятивной струи.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для формирования кольцевой кумулятивной струи, содержащем заряд ВВ, устройство инициирования, металлическую облицовку и формирователь, установленные соосно заряду ВВ и выполненные с возможностью косого соударения облицовки с поверхностью формирователя, новым является то, что в заряде образована осесимметричная полость с выходом по крайней мере на одну его торцевую поверхность, внутри полости размещены металлическая облицовка и формирователь с возможностью образования области контакта металлической облицовки с внешней боковой поверхностью формирователя.
Между боковой поверхностью формирователя со стороны его заднего торца по направлению движения формируемой струи и металлической облицовкой может быть выполнен кольцевой зазор.
Выполнение всей совокупности признаков формулы позволяет получить трубчатые ударники заданных длины и диаметра, представляющие собой кольцевую кумулятивную струю с безградиентным распределением массовой скорости, с необходимыми геометрическими и массово-скоростными параметрами с расширенным диапазоном длин формируемой кумулятивной струи.
Выполнение зазора между боковой поверхностью формирователя со стороны его заднего торца по направлению движения формируемой струи и металлической облицовкой позволяет регулировать скорость разгона металлической облицовки.
Изобретение поясняется фигурой, на которой приведена схема устройства.
Устройство для формирования кольцевой кумулятивной струи содержит осесимметричный заряд ВВ 1, металлическую облицовку 2 и формирователь 3 выполненный в виде тела вращения, установленные соосно, устройство инициирования (на фигуре не показано).
В данном примере выполнения устройства заряд ВВ выполнен с поперечным сечением в виде полого усеченного конуса, меньший торец которого направлен в одну сторону, а формирователь 3 - в виде усеченного конуса, меньший торец которого направлен в другую сторону, в направлении движения формируемой струи, при этом обеспечивается их косое соударение. При данной форме заряда 1 формирователь также может быть выполнен в форме цилиндра или усеченного конуса, меньший торец которого направлен аналогично заряду ВВ. Основным условием выбора геометрии формирователя является обеспечение выполнения требований к параметрам формируемой кольцевой кумулятивной струи.
Между боковой поверхностью формирователя 3 со стороны его (в данном примере большего) торца 4 и металлической облицовкой 2 выполнен кольцевой зазор 5.
Устройство работает следующим образом: производится инициирование заряда ВВ, под действием давления продуктов взрыва заряда ВВ 1 металлическая облицовка 2 метается на формирователь 3 с образованием области контакта металлической облицовки с внешней боковой поверхностью формирователя 3 и выдавливанием материала внутреннего слоя облицовки 2 в кольцевую кумулятивную струю.
Выбирая параметры метания металлической облицовки: варьируя геометрическими размерами заряда ВВ, а также выбирая геометрию формирователя, обеспечивается дозвуковой режим косого соударения облицовки с формирователем.
Изменением кольцевого зазора 5 регулируют скорость разгона металлической облицовки 2.
При использовании заявляемого устройства получены высокоскоростные безградиентные струи с необходимыми геометрическими и массово-скоростными параметрами с расширенным диапазоном длин формируемой кумулятивной струи.