УДЛИНЕННЫЙ ЗАРЯД

Полезная модель относится к взрывотехнике и предназначена преимущественно для разрезания взрывом металлических (в основном стальных) изделий листовой, цилиндрической и др. форм. К таковым может быть отнесен прокат, трубы (нефте- и газопроводы), корпуса ракет и т.п.
Известен удлиненный заряд УЗ из бризантного взрывчатого вещества ВВ [1], предназначенный для разрушения металлоизделий посредством наложения заряда на металлоизделия. При взрыве в металле создается ударная волна и растягивающие напряжения, разрушающие изделие. Однако, оптимальная форма заряда неизвестна, в результате - неконтролируемый расход ВВ.
Для разрезания металлических листов кумулятивной струей широко использовались удлиненные кумулятивные заряды (УКЗ) из мощного бризантного ВВ (гексоген, сплав его с тротилом) с кумулятивной выемкой по образующей [2]. Однако УКЗ крайне сложны в изготовлении, весьма дорогостоящи и требуют применения специальных полимерного и металлизованного покрытий. Мощные бризантные ВВ обладают кроме высокой цены и очень сильной чувствительностью к различным механическим воздействиям, что делает их опасными при эксплуатации. Струя от кумулятивной выемки скользит наклонно к поверхности металла (а не нормально падает на него, как при бронепробивании), чем теряется ее эффективность при разрезании.
В работе [3] форма заряда ВВ соответствует условиям разделки ограниченной по размерам пластины и такой заряд нельзя применять для листов и труб большой протяженности.
Известен ближайший аналог УЗ, содержащий, по меньшей мере, два слоя полос прямоугольного сечения из детонационно-способного вещества [4] - мощного ВВ.
Недостатками всех удлиненных зарядов является использование в них мощных бризантных ВВ, обладающих высокой чувствительностью к механическим воздействиям и, соответственно, взрывоопасностью в производстве, высокой стоимостью, как самих ВВ, так и УЗ из них, малотехнологичное заводское изготовление в три фазы. УЗ к тому же не гибок (не эластичен).
Задача создания полезной модели направлена на лишение удлиненным зарядом всех указанных недостатков.
Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в практической ликвидации взрывоопасности УЗ, существенного снижения его стоимости, повышении эффективности.
Поставленная задача решается, а технический результат от использования полезной модели достигается тем, что в отличие от известного УЗ, содержащего, по меньшей мере, два слоя полос прямоугольного сечения из детонационно-способного вещества, в заявленной полезной модели полосы выполнены из полотна баллиститного пороха со скоростью детонации 6,5-7,1 км/сек, критической толщиной детонации не более 3,0 мм и критическим давлением возбуждения детонации не более 6,0 ГПа, при этом ширина полос составляет 3-40 мм, а толщина каждой полосы 1,0-4,0 мм.
Исследованиями установлено, что промежуточный продукт производства баллиститных порохов - полотно, снятое с вальцев, не относится к классу бризантных ВВ, но является способным к детонации веществом с необычными, благоприятными для удлиненного заряда взрывчатыми свойствами (детонационными параметрами).
Ряд марок баллиститов (РСИ-12к, РСТ-4к и др. подобных) имеет достаточно высокую скорость и малую критическую толщину детонации, что
близко к бризантным ВВ и позволяет использовать полотно во всех типах удлиненных зарядов; в то же время невысокая чувствительность к механическим воздействиям и особенно крайне низкая ударно-волновая возбудимость детонации (Рк=6,0-10,0 ГПа против Рк<0,1 ГПа для ВВ) обеспечивают взрывобезопасность с отсутствием возбуждения детонации при изготовлении, транспортировке и рабочих операциях с удлиненными зарядами, а детонация возбуждается только от капсюлей-детонаторов №8 и более мощных детонаторов.
Удлиненные заряды (брикеты, пакеты) прямоугольной формы необходимых размеров изготавливаются испытателем (оператором) из полос полотна толщиной от 1,0 до 4,0 мм, длиной до 2,0 м шириной до 40 мм непосредственно или накануне подрывов. Этим исключаются фаза заводского (флегматизация и прессование в формы) изготовления удлиненных (практически любой необходимой длины) в заявленной полезной модели зарядов.
Таким образом, в совокупности с низкой стоимостью баллиститов (сравнительно с ВВ) цену готового заряда имеем в десятки раз меньшую, чем зарядов из бризантных ВВ.
Заряд из полос полотна баллистита достаточно эластичен (гибок) и позволяет при наложении его на металлоконструкцию (изделие) принимать формы, совпадающие с профилем разрезаемой поверхности металла (круглые, криволинейные и др.).
Существенно, что продукты детонации для баллиститов экологически более чистые сравнительно с бризантными ВВ, имеющими резко отрицательный кислородный баланс, что повышает содержание СО, NO и др. ядовитых веществ.
Цели и преимущества полезной модели станут более понятными из описания примера его осуществления и прилагаемых чертежа (фиг.1) и фото (фиг.2 и 3). Фиг.1, 2, 3 дают общий вид удлиненного заряда, результаты его использования, например, при разрезании стальных пластин.
Из полос 4 полотна баллиститного пороха прямоугольной формы, шириной (до 40 мм) и толщиной (до 4 мм), требуемых для подрываемого заряда, набирается слоеный, по меньшей мере, в два слоя, удлиненный заряд 6. Поверхности полос предварительно смачивают 8, затем УЗ в виде пакета полос стягивают в поперечном направлении лентами 5 типа скотч относительно продольной оси с шагом 10-15 см и крепят к поверхности металла 7 (при необходимости).
В качестве детонационноспособного вещества выбирают баллиститы, удовлетворяющие вышеуказанным параметрам детонации; к ним относятся марки РСИ-12к, ДБС, ГСТ-4к.
Инициирование осуществляется штатным капсюлем-детонатором 2, который устанавливают на крепежном материале 3 типа пластилин.
Экспериментальные исследования подрывов удлиненных зарядов из полос показали, что оптимальные условия использования энергии взрыва из зарядов полотна баллистита достигаются аналогично с [5], когда сечение заряда имеет форму прямоугольника с большей стороной, прилегающей к металлическому листу (цилиндру и т.п.) и имеющей длину 1,3-1,9, и меньшей стороной, имеющей длину 0,5-1,0 толщины стального листа.
В таблице приведены результаты экспериментов, подтверждающие работу полезной модели в части технологичности и экономичности, эффекта разрезания при использовании полос из полотна баллиститного пороха РСИ-12к в виде зарядов прямоугольного сечения в пределах размеров большой и малой сторон сечения, установленных в [5].
На фиг.2 дано фото стального листа с толщиной 12 мм, разрезанного детонацией заряда УЗ из баллистита по данному способу на длине 470 мм.
На фиг.3 дано фото для толщины листа 7 мм.
Воздействие УЗ из баллистита на стальной лист (ст. 3)
Стальной лист толщиной 12 мм
Размеры сечения, мм
15,0×10,8
16,5×9,5
18,0×9,0
21,0×7
24,0×6,2
Отношение размеров
1,25*
1,40
1,50
1,8
2,00
сечения УЗ баллистита
0,9**
0,8
0,75
0,6
0,52
к толщине листа
Результат
-
+
+
+
-
Стальной лист толщиной 7 мм
Размеры сечения, мм
8,5×5,2
9,5×6,0
11,0×4,0
12,0×7,0
14,5×3,1
Отношение размеров
1,20
1,35
1,57
1,7
2,1
сечения УЗ баллистита к толщине листа
0,75
0,9
0,57
0,5
0,44
Результат
-
+
+
+
-
+ - полный разрез листа
- - отказ
* - отношение большей стороны сечения к толщине листа
** - отношение меньшей стороны сечения к толщине листа
х
Пример 1. Разрезание стального листа толщиной 12 мм в соответствии с предлагаемой полезной моделью производилось следующим образом: перед подрывом из пластин вальцованного полотна баллистита РСИ-12к нарезают полосы шириной (большая сторона прямоугольного сечения заряда) требуемой для данной толщины листа - у нас ширина 11,5 мм. Из полос набирают слоеный заряд наложением одна на другую до требуемой высоты (меньшая сторона сечения) заряда - у нас 9,5 мм. Заряд стягивают (обвязывают) в 4 местах скотчем (лентой и т.п.) и устанавливают на поверхность листа большей стороной, затем производят подрыв от капсюля-детонатора №8 с инициированием в торец заряда.
3
Скорость детонации полотна РСИ-12к 7,0 км/сек, критическая толщина детонации 1 мм, критическое давление возбуждения детонации 10 ГПа, плотность 1,60 г/см. Как видно на фото фиг.2 имело место полное разрезание стального листа по всей длине.
Пример 2. Для разрезания стального листа толщиной 7,0 мм операции, аналогично пример 1, производились с зарядом, полученным из пластин полотна баллистита РСИ-12к, имеющим размеры сечения 12,5×7,0 мм. Как видно на фото фиг.3, произошло полное разрезание листа.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ф.А.Баум, Л.П.Орленко, К.П.Станюкович, В.П.Челышев, Б.И.Шехтер, Физика взрыва, М. Наука, 1970 г.
2. Б.И.Шехтер, Л.А.Шубко. «Исследование обжатия облицовки удлиненного заряда и формирование элементов кумулятивного потока» «Физика горения и взрыва», 1977, 13 №2 стр. 247-255.
3. Франция, Патент №2131744. МКИ 16 к, 17/6, АТ2с 37/00, Счк 1/00, 1972.
4. А.А.Аттетков и др. «Резка металлов взрывом», М. СИП РИА, 2000 г., стр. 126, 130, 145.
5. Патент RИ 2003031 C 1 кл. F 42 B 1/02, 15.11.93.