УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ УДЛИНЕННЫХ КУМУЛЯТИВНЫХ ЗАРЯДОВ

Предлагаемая полезная модель относится к испытательному оборудованию и предназначена для определения глубины реза струей удлиненного кумулятивного заряда (УКЗ) металла пластины в зависимости от заранее установленного фокусного расстояния. Такое оборудование может применяться в различных областях саперного дела, нефтяной и газовой промышленности, строительства, ракетно-космической технике, где требуется быстрая и надежная оценка эффективности применения УКЗ для резки металлических конструкций или их элементов.
Известно устройство для испытаний УКЗ, содержащее пластину со скосом с размещенными на ней со стороны скоса кронштейнами для закрепления УКЗ в горизонтальном положении, горизонтальные площадки, выполненные на скосе пластины на разном расстоянии от УКЗ с целью определения оптимального фокусного расстояния для резки металла пластины (SU 1779902 A1, 07.12.92, F42B 35/00).
К недостаткам устройства следует отнести неопределенность выбора угла скоса пластины и пределов вариации фокусного расстояния от УКЗ до горизонтальных площадок на скосе пластины, недолговечность узла крепления УКЗ и подрывного капсюля-детонатора в кронштейнах устройства, а также такое положение УКЗ, что, после выхода фронта детонации в нем за пределы кронштейна, УКЗ оказывается как бы в «висячем» состоянии над пластиной. Существенным недостатком является тот факт, что процесс резки происходит по пластине постоянно изменяющейся толщины и неопределенности соотношения глубины реза и фокусного расстояния.
В качестве прототипа выбрано устройство для испытаний удлиненных кумулятивных зарядов (RU 2284463 C2, 27.09.2006, F42B 35/00), содержащее пластину со скосом и горизонтальными площадками и размещенные со стороны скоса кронштейны для закрепления удлиненного кумулятивного заряда, при этом на скосе пластины между горизонтальными площадками выполнены поперечные пазы, глубина каждого из которых, соответствующая величине наиболее высокой стенки паза, определяется из соотношения плотностей материала облицовки УКЗ и пластины и его произведения на утроенную длину образующей кумулятивной канавки удлиненного кумулятивного заряда.
Основными недостатками устройства прототипа являются следующие:
- в зоне реза кумулятивного «ножа» находится не пластина, а «гребенка» с разновысокими зубьями на переменном расстоянии от УКЗ, что затрудняет точное измерение как глубины реза, так и оптимального фокусного расстояния;
- несоответствие расчетной и приведенной на чертеже глубины пазов на скосе пластины;
- сложность расчета и изготовления пластины с пазами на скосе, глубина которых должна быть равной высоте одной из стенок паза;
- недолговечность конструкции жесткого крепления УКЗ в кронштейнах, так как место крепления будет неизбежно разрушаться при каждом испытании УКЗ, кроме того, после выхода фронта детонации в УКЗ за пределы первого от капсюля-детонатора кронштейна, УКЗ на рабочем для испытания участке находится в консольном положении, что не исключает дополнительной погрешности результата испытания.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение точности измерения глубины реза металлической пластины конкретным УКЗ при фиксированной установке фокусного расстояния от УКЗ до поверхности пластины.
Технический результат достигается за счет того, что в устройстве для испытания удлиненных кумулятивных зарядов, содержащем пластину из испытуемого материала с пазами переменной глубины, скоб для установки фокусного расстояния между УКЗ и поверхностью пластины, пазы выполнены в пластине с противоположной стороны от установленного УКЗ, а скобы выполнены п-образной формы из полимерного материала.
Кроме того, пазы выполнены так, что дно самого мелкого паза не доходит до поверхности пластины на расстояние, равное 1,5 диаметра УКЗ, а дно самого глубокого паза в ряду отстоит от поверхности пластины на 0,5 диаметра УКЗ, при этом дно каждого соседнего паза в ряду пазов приближается к поверхности пластины на расстояние, равное удвоенному значению погрешности измерения глубины реза. Число пазов в ряду можно рассчитать по следующему соотношению:
где n - число пазов в ряду, d - диаметр УКЗ, δ - погрешность измерения глубины реза.
Техническим результатом является максимально возможное приближение условий испытаний УКЗ к условиям практического применения, очевидная схема расчета глубины и количества пазов для достижения любой, наперед заданной точности определения глубины реза. Существенным результатом является возможность одновременного испытания нескольких параллельно установленных УКЗ на одной пластине и, путем вариации установки фиксированных (фокусных) расстояний от УКЗ до пластины, определять оптимальную величину фокусного расстояния по максимальной глубине реза.
Общий вид устройства для испытаний удлиненных кумулятивных зарядов представлен на рис. 1, где позициями обозначены:
1. удлиненный кумулятивный заряд с характерным размером (d), обозначающий диаметр УКЗ;
2. установочные пластиковые скобы для конкретного диаметра УКЗ и определенного фокусного расстояния (f);
3. пластина из испытуемого металла толщиной (H), длиной (L) и шириной (В) с рядом пазов переменной глубины;
4. капсюль-детонатор.
1
n
1
n
Пазы в пластине 3, толщина которой H выбирается равной ~2d, выполнены с последовательно увеличивающейся глубиной, начиная с первого по ходу реза (цифра 1 внутри паза, см. рис. 1), дно которого находится на расстоянии s=1,5d от поверхности пластины. Дно последнего в ряду паза (n внутри паза, см. рис. 1) находится на расстоянии s=0,5d от поверхности пластины и, таким образом, разница (s-s)=d является мерной базой для измерения глубины реза. Эта база, отнесенная к количеству промежутков между пазами, позволяет задавать разницу глубины соседних пазов (шаг Δs):
Глубина реза определяется на «просвет» первого из прорезанных пазов и может быть определена с точностью (δ): δ=Δs/2, (3) т.е. как половина шага между прорезанным и непрорезанным пазами.
Таким образом, соотношения (1)÷(3) позволяют легко рассчитать и задать количество пазов, необходимое для измерения глубины реза с наперед заданной точностью. Например: необходимо измерить глубину реза стальной пластины удлиненным кумулятивным зарядом диаметром 12 мм, установленным на фокусном расстоянии от пластины f=12 мм, с точностью 1 мм. По заданной точности δ=1 мм по (3) определяем шаг Δs=2δ=2 мм, а по (2) и (3) находим требуемое количество пазов n=d/2δ+1=7. На той же пластине, только большей ширины В, можно одновременно испытать несколько одинаковых УКЗ, установленных на разных f (например f±0,25f), и определить зависимость глубины реза от фокусного расстояния.
Устройство работает следующим образом. По предварительному расчету количества пазов и их глубины производится подбор или изготовление пластины 3 для испытания конкретного УКЗ 1. Затем из набора п-образных скоб с «ногами» длиной ~1,5f, путем их обрезки, готовятся скобы 2 для установки УКЗ на определенном фокусном расстоянии от пластины. Длина УКЗ берется несколько большей, чем длина пластины L, для того, чтобы процесс реза происходил в условиях стационарности, как правило, первое испытание производится с УКЗ, установленным на фокусном расстоянии, равным диаметру УКЗ. Крепление установленного на пластину УКЗ производится с помощью легко разрушаемого материала, выбор которого затруднений не вызывает. После монтажа подрывного капсюля-детонатора 4, производится его инициирование и подрыв УКЗ. Порядковый номер прорезанного паза, определенный на просвет, позволяет определить с заданной заранее точностью глубину реза пластины с помощью УКЗ, установленного на фиксированном фокусном расстоянии от нее.
В порядке, приведенном выше, можно одновременно испытать несколько одинаковых УКЗ, установленных параллельно друг другу на разных фокусных расстояния от пластины, имеющей ширину В, кратную количеству УКЗ.