КОРПУС КУМУЛЯТИВНОГО ЗАРЯДА

Полезная модель относится к изготовлению кумулятивных зарядов для перфорационных систем, применяемых для интенсификации нефтеотдачи, конкретно - к конструкции корпусов кумулятивных зарядов.
Известен корпус кумулятивного заряда по патенту РФ на изобретение №2351878, МПК F42B 1/028, опубл. 10.04.2009 г.
Этот корпус выполнен механической обработкой, конической формы с переходом в цилиндрическую часть на выходе. Высота цилиндрической части не указана.
Недостатки: сложность изготовления и малая глубина пробития.
Известен корпус кумулятивного заряда по патенту РФ на изобретение №2442948, МПК F42B 1/032, опубл. 20.02.2012 г.
Этот корпус выполнен механической обработкой, конической формы с переходом в цилиндрическую часть на выходе. Высота цилиндрической части не указана.
Недостатки: сложность изготовления и малая глубина пробития поверхности.
Известен корпус кумулятивного заряда по патенту РФ на изобретение №2638066, МПК F42B 1/02, опубл. 11.12.2017 г. прототип.
Этот корпус выполнен механической обработкой, фигурной формы с переходом в цилиндрическую часть на выходе. Высота цилиндрической части не указана.
Недостатки: сложность изготовления и малая глубина пробития.
Задача создания полезной модели: увеличение глубины пробития зарядом поверхности при упрощении ее изготовления.
Технический результат: увеличение глубины пробития поверхности.
Решение указанной задачи достигнуто в корпусе кумулятивного заряда, выполненном фигурной формы с цилиндрическим участком на выходе, отличающимся тем, что он выполнен методом штамповки из листа, а высота цилиндрической части выполнена из соотношения
ц
общ
h=(0,3…0,35)Н,
ц
где h - высота цилиндрической части,
общ
Н - общая высота корпуса.
После штамповки может быть выполнена механическая доработка точных поверхностей, например, их токарной проточкой.
Сущность изобретения поясняется чертежами фиг. 1…3, где:
на фиг. 1 приведена конструкция корпуса,
на фиг. 2 приведен вид А, отверстия с фаской,
на фиг. 3 приведены результаты испытания на пробитие стальных пластин зарядом, полученным штамповкой.
1
2
к
вн
нар
Корпус 1 (фиг. 1) выполнен из трех частей: радиусной 2, сопряженной радиусами R и R, с цилиндрической 3 со стороны выхода кумулятивной струи и верхней в виде части сферы 4 высотой h (фиг. 1). В вершине части сферы 4 выполнено отверстие 5 с фаской 6 изнутри. Угол фаски α=100-110°. Скругление произведено радиусами R и R.
Корпус выполнен методом штамповки. Это позволило увеличить глубину пробития зарядом стальной стенки, что подтверждено в табл. 1 и на фиг. 3.
После штамповки может быть выполнена механическая доработка точных поверхностей, например, цилиндрической поверхности 7, ее токарной проточкой.
В результате сравнительных испытаний кумулятивных зарядов с точеным и штампованным корпусами получены следующие результаты по глубине пробития табл. 1.
Из табл. 1 следует, что применение штампованного корпуса увеличило глубину пробития на 7…8% по сравнению с точеным.
При этом глубина пробития, как показали испытания, приведенные на фиг. 3, их результаты - в табл. 2, получилась максимальной при следующем соотношении размеров цилиндрической части и общей высоты корпуса.
Глубина проникновения струи является функцией плотности материала оболочки, пластичности материала в условиях высокоскоростной деформации и объемной скорости звука в материале корпуса. Объемная скорость звука в штампованном материале на 20% выше, чем в изготовленном механической обработкой, что способствует увеличению глубины проникновения кумулятивной струи в пробиваемый материал. Так же на проникающую способность благоприятно способствует оптимально соотношение размеров цилиндрической части оболочки.
Требования к другим размерам:
0
d=(6%…7%) D, где:
d - диаметр отверстия,
0
D - внутренний диаметр основания
угол фаски 5:
α=100°…110°
Толщина стенки корпуса выполнена постоянной:
ст
1
2
о
δ=R-R=(8%…10%) D,
ст
где: δ - толщина стенки,
1
R- внешний радиус,
2
R - внутренний радиус.
Работа кумулятивного заряда с предложенным корпусом
При детонировании взрывчатого вещества (заряд на фиг. 1 и 2 не показан) от детонирующего импульса поступившего через отверстие 5 и фаску 6, где в расширяющемся канале разгоняется до сверхзвуковых скоростей (фиг. 1 и 2), сверхзвуковая струя, имеющая очень высокую температуру, выжигает облицовку (не показана) и пробивает поверхность (фиг. 3). При указанных соотношениях размеров корпуса глубина пробития получается максимальной.
Изготовлена большая опытная партия корпусов и проведены стендовые испытания.
Применение полезной модели позволило:
- увеличить глубину пробития материала,
- упростить технологию,
- ускорить производство корпусов,
- расширить номенклатуру зарядов для перфорационных систем, предназначенных для добычи нефти и газа.