ЗАРЯД

Полезная модель относится к конструкциям зарядов направленного действия, и может быть использовано для дробления горных пород, металлических конструкций, а также в качестве элемента конструкции скважинного заряда. Предлагаемая конструкция пригодна для использования взрывчатых материалов, как фугасного так кумулятивного действия, представляющих собой, как заранее изготовленные (прессованные, формованные путем выплавки или полимеризации, изготовленные токарным способом), так и шашки из пластичного взрывчатого вещества (ВВ), которые вставляются в разборный или цельный корпус (металлический, стеклянный или пластиковый), и фиксируются в них при помощи резьбовых, шпоночных или других способов крепления. Частным случаем является сборка заряда в составе с кумулятивной воронкой.
Известен заряд направленного действия, включающий цилиндрический корпус с взрывчатым веществом внутри и торцевой кумулятивной воронкой, узел инициирования заряда, оппозитный кумулятивной воронке, трубчатую сетчатую вставку, коаксиально установленную внутри корпуса (SU 145385).
Известен заряд, включающий заряд взрывчатого вещества, размещенный в полом корпусе, состоящем из наружной оболочки, конусообразной кумулятивной выемки с центральным отверстием в вершине, крышки с цилиндрической втулкой со сквозным отверстием и инициатора (GB 1243647).
Известен заряд направленного действия, включающий заряд взрывчатого вещества, размещенный в полом корпусе, состоящем из наружной оболочки, конусообразной кумулятивной выемки с центральным отверстием в вершине, крышки с цилиндрической втулкой со сквозным отверстием и инициатора, отличающийся тем, что наружная оболочка и конусообразная кумулятивная выемка выполнены неразъемными, конусообразная кумулятивная выемка выполнена из сопряженных между собой продольных элементов, ориентированных вершинами к центральному отверстию выемки, и снабжена трубчатым элементом с осевым каналом, нижняя часть трубчатого элемента сопряжена с конусообразной кумулятивной выемкой посредством продольных элементов, а осевой канал сообщен с центральным отверстием и выполнен с переменным сечением, нижняя часть, примыкающая к центральному отверстию, выполнена конической, а верхняя - цилиндрической, причем трубчатый элемент выполнен с выступающей над крышкой частью. Сквозное отверстие цилиндрической втулки крышки выполнено в виде встречно направленных вершинами усеченных конусов (RU 2192609).
Известен заряд взрывчатого вещества, содержащий корпус с заключенным в нем взрывчатым веществом и детонатор, размещенный в горловине корпуса, отличающийся тем, что детонатор выполнен в виде детонирующего шнура, проходящего через резьбовую втулку в горловине и имеющего узел внутри корпуса. Хвостовая часть заряда снабжена гнездом под соединительную втулку для сбора зарядов в гирлянду (RU 10451).
Известен заряд, содержащий корпус, в днище которого размещена с возможностью демонтажа шашка взрывчатого вещества, противоположная днищу верхняя часть выполнена цилиндрической, а на внутренней поверхности шашки установлена с возможностью демонтажа кумулятивная воронка, при этом в канавке корпуса установлено стопорное кольцо, «которое препятствует перемещению взрывчатого материала и гильзы по отношению к корпусу 10» (US 2015292306, фиг. 3, прототип).
Недостатками известных зарядов являются сложность и низкая надежность фиксации шашки взрывчатого вещества требующая выполнения операции прессования шашки взрывчатого вещества (ВВ) и кумулятивной воронки, высокой квалификации персонала и сложного оборудования, фиксации воронки нанесением краски, а также высокая сложность расснаряжения заряда - извлечения запрессованной шашки ВВ после истечения срока хранения или для периодической выборочной проверки физико-химических свойств ВВ. При хранении транспортировании зарядов, в результате температурных перепадов от -50 до+50С, и в условиях применения где температура может превышать 200С, т.к. компоненты заряда имеют большую разницу в коэффициенте температурного расширения, возможно отслоение воронки от шашки ВВ, что приводит к резкому снижению его эффективности.
Температурные и иные деформации могут привести к перекосу и/или заклиниванию пружинного кольца в канавке и препятствовать полностью или, по меньшей мере, затруднить разборку заряда.
Малейшая производственная или возникшая под влиянием деформаций несоосность (эксцентричность) или некруглость сопрягаемых деталей заряда влечет за собой неполное прилегание (воздушные зазоры) деталей между собой вызывает неправильное развитие детонации и процесса кумуляции заряда, что в разы снижает глубину пробития, в самом плохом случае, к фугасному срабатыванию заряда (без образования кумулятивной струи), что может привести к разрыву перфоратора и аварийной ситуации.
Шашка ВВ может изготавливаться прессованием непосредственно в корпус заряда, как отдельно, так и совместно с кумулятивной воронкой. В любом случае формирование и фиксация шашки ВВ в корпусе является ответственной контролируемой операцией, если шашка ВВ удерживается в корпусе только силами трения. Воронка в этом случае фиксируется, например, краской. Допустимый технологический разброс размеров корпуса, воронки и шашки ВВ должен быть минимальным для обеспечения гарантированной фиксации шашки ВВ и воронки в корпусе. При выполнении сборки необходимо контролируемое усилие прессования. Процесс сборки заряда должен осуществляться на производственном предприятии, обладающем специальным оборудованием и квалифицированным персоналом. По этому транспортирование зарядов к местам хранения и применения может производиться только в собранном виде. Поскольку транспортируемый заряд снаряжен шашкой ВВ, к транспортированию предъявляются требования по обеспечению безопасного транспортировании ВВ. "Вещества взрывчатые промышленные. Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение" ГОСТ 14839-77.
Масса металла корпуса заряда в несколько раз больше, чем масса ВВ в нем, однако всю эту массу необходимо транспортировать с соблюдением требований ГОСТ 14839-77, что требует соответствующих оборудованных защитными устройствами транспортных средств (вагонов, автомобилей) и подготовленного сопровождающего персонала.
Таким образом, при использовании конструкции известных зарядов необходимо учитывать:
- сложность оснастки, оборудования и процесса прессования (изготовления) зарядов;
- неконтролируемая производственная деформация (нарушение целостности, геометрии) тонкостенной воронки при прессовании шашки ВВ;
- неконтролируемая деформация (нарушение целостности, геометрии) шашки ВВ и тонкостенной воронки при транспортировании и хранении;
- неконтролируемая адгезия (сцепление) шашки ВВ к корпусу заряда и кумулятивной воронки к шашке ВВ;
- нестабильность характеристик зарядов из-за влияния производственных отклонений (овальность, эксцентричность), температурных деформаций и разброса параметров сборки;
- ненадежность установки и возможность заклинивания стопорного кольца в канавке, что может приводить к невозможности или трудоемкости оперативной разборки зарядов без специального оборудования, вследствие чего небезопасно или сложно обеспечить вторичное использование деталей разобранных зарядов или утилизацию бракованных и пришедших в негодность изделий.
Задача, на решение которой направленно заявленная полезная модель, заключается в создании конструкции зарядов, отвечающих современным требованиям по производительности и безопасности их производства, хранения, транспортировки и применения, а также возможности раздельной транспортировки его компонентов и их безопасной утилизации, как в местах производства так и применения, с возможностью повторного использования их составляющих, т.е. создании эффективной конструкции зарядов, отвечающих современным требованиям и в расширении арсенала эффективных конструкций зарядов.
Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи состоит в упрощении технологии сборки и повышение надежности фиксации шашки взрывчатого вещества, повышении стабильности характеристик зарядов благодаря устранению или, по меньшей мере, снижению влияния производственных отклонений (овальность, эксцентричность), температурных деформаций и разброса параметров сборки повышении безопасности, а также в упрощении технологии изготовления, транспортирования и утилизации зарядов. Это обеспечивается благодаря сопряжению всех деталей, включая пружинное кольцо, по коническим поверхностям, возможности исключить операцию прессования, так как шашка ВВ и воронка однозначно фиксируются от перемещения в корпусе с помощью конического пружинного кольца с обеспечением оперативной разборки-сборки и возможности раздельного хранения и транспортирования компонентов зарядов, а также возможности демонтажа и повторного использования их составляющих. Фиксация шашки ВВ и кумулятивной воронки в корпусе определяется не запрессовкой и/или адгезией, а наличием пружинного кольца. Снаряжение и расснаряжение заявляемого заряда (извлечение шашки ВВ и воронки из корпуса) выполняются максимально быстро, просто и безопасно, так как для этих операций не требуется существенных механических воздействий на взрывчатое вещество. Технологический разброс размеров корпуса и шашки ВВ для обеспечения усилия прижима их сопрягаемых конических поверхностей может быть достаточно большим, поскольку величина поля допустимых отклонений размеров может варьироваться в более широких пределах и компенсируется без дополнительных операций благодаря возможности самоустановки по коническим поверхностям. Шашка ВВ может временно демонтироваться и транспортироваться отдельно от корпуса, чем существенно сокращается объем груза, к которому предъявляются требования по безопасности по ГОСТ 14839-77.
Сущность полезной модели состоит в том, что заряд содержит корпус, в днище которого размещена с возможностью демонтажа шашка взрывчатого вещества, а противоположная днищу внутренняя часть корпуса выполнена цилиндрической и снабжена установленным в канавке стопорным кольцом, отличающийся тем, что канавка выполнена с конической внутренней поверхностью, а стопорное кольцо, установленное в упомянутой канавке, выполнено с конической наружной поверхностью, концентричной внутренней конической поверхности канавки, высота которой выполнена большей высоты кольца.
При этом канавка выполнена в виде конической проточки корпуса, обращенной большим диаметром к днищу, а стопорное кольцо выполнено С-образным, с трапецеидальным поперечным сечением, наружный диаметр стопорного кольца в его свободном состоянии выполнен большим максимального диаметра канавки корпуса, а внутренний диаметр стопорного кольца в его свободном состоянии выполнен меньшим диаметра внутренней цилиндрической части корпуса, стопорное кольцо выполнено на каждом свободном конце разреза с серьгой, имеющей монтажное отверстие, стопорное кольцо выполнено из пружиной стали.
Полезная модель поясняется чертежами, которые не охватывает и, тем более не ограничивает весь объем притязаний данного технического решения, а являются лишь иллюстрирующим материалом частного случая выполнения.
На чертеже фиг. 1 изображен комплект деталей заряда россыпью; на фиг. 2 - заряд в сборе, на фиг. 3 - разрез через пружинное кольцо по фиг. 2 на фиг. 4 - увеличенный разрез при двух положениях пружинного кольца.
Заряд содержит корпус 1 (металлический, стеклянный или пластиковый), в коническом днище которого размещены с возможностью демонтажа коническая полая шашка 2 взрывчатого вещества (ВВ) и полая тонкостенная коническая кумулятивная воронка (металлическая облицовка) 3, а противоположная днищу внутренняя часть корпуса 1 выполнена цилиндрической. На внутренней цилиндрической поверхности корпуса 1 выполнена канавка 5 с конической внутренней поверхностью, а элемент фиксации выполнен в виде установленного с возможностью демонтажа в упомянутую канавку 5 разрезного С-образного стопорного кольца 4, выполненного с конической наружной (периферийной) поверхностью, концентричной (эквидистантной) внутренней конической поверхности канавки 5, высота которой выполнена большей высоты кольца 4. На чертеже фиг. 1 стопорное С-образное кольцо 4 условно показано из двух частей.
Канавка 5 выполнена в виде конической проточки корпуса, обращенной большим диаметром к днищу, а кольцо 4 выполнено с конической наружной (периферийной) поверхностью, т.е. с трапецеидальным поперечным сечением.
Наружный диаметр стопорного кольца 4 в его свободном состоянии выполнен большим максимального диаметра канавки 5 корпуса, а внутренний диаметр стопорного кольца 4 в его свободном состоянии выполнен меньшим диаметра внутренней цилиндрической части корпуса 1.
Стопорное кольцо 4 выполнено на каждом свободном конце разреза с серьгой (ушком), имеющей монтажное отверстие (не обозначены).
Стопорное кольцо 4 выполнено равножестким (поджимающее фиксируемые детали с равномерным усилием по всему периметру), из пружиной стали или из полимерных материалов, или из других материалов, обеспечивающих надежность сборки заряда.
Шашка 2 может представлять собой, как заранее изготовленные из взрывчатого вещества (ВВ) изделия (прессованные, формованные путем выплавки или полимеризации, изготовленные токарным способом), так и изделия из пластичного взрывчатого вещества (ВВ),
Отверстие в днище корпуса 1, служащее для передачи детонации и взвода заряда, может быть не сквозным или заглушено вкладышем (не изображен).
Сборка заряда производится следующим способом: в конус корпуса 1 заряда, вкладывается шашка 2 взрывчатого вещества (ВВ), в конус шашки 2 вставляется кумулятивная воронка 3, затем в корпус 1 заряда поверх воронки 3 устанавливается стопорное кольцо 4, и фиксируется в канавке (пазу) 5 корпуса 1 заряда. Стопорное кольцо 4 монтируется (или снимается) при помощи специального инструмента - щипцов (съемника), для этого кольцо 4 имеет «серьги» (ушки) с монтажными отверстиями. При установке стопорное кольцо 4 сжимается (заневоливается) щипцами в радиальном направлении и вводится в кольцевую канавку 5 корпуса 1. После снятия щипцов стопорное кольцо 4 упирается своим наружным конусом в эквидистантную (концентричную) ему коническую стенку канавки 5, чем создается и постоянно поддерживается усилие прижатия кольца 4 к стенке канавки 5, причем благодаря концентричности и равножесткости прижатие осуществляется с сохранением правильности форм контактирующих поверхностей, обеспечивается равномерное усилие поджатая пакета деталей по всей сопряженной конической поверхности.
Внешняя поверхность стопорного кольца 4 выполнена конической, угол которого равен углу стенки канавки корпуса, таким образом, чтобы пружинное усилие стопорного кольца при упоре в конус в канавке 5 корпуса 1 преобразовывалось в усилие сжимающее составляющие заряда между собой, а именно воронку 3, шашку ВВ 2 в корпусе 1 заряда.
Канавка 5 в корпусе 1 заряда больше по высоте, чем высота (или поперечная толщина) стопорного кольца 4, для компенсации допусков на изготовление составляющих 1-3 заряда, а также для компенсации их температурных деформаций, имеющих место при хранении, транспортировании и применении зарядов. Данная конструкция заряда позволяет надежно зафиксировать пакет, включающий шашку ВВ 2 и воронку 3 в корпусе 1 заряда, компенсируя при этом температурные и иные деформации.
При необходимости, разборка заряда производится в обратном порядке, путем извлечения стопорного кольца 4 с помощью щипцов (устройства типа «съемник»).
Диаметр стопорного кольца 4 в его свободном состоянии несколько больше чем максимальный диаметр конической канавки 5 внутри корпуса 1. Таким образом, пружинное усилие стопорного кольца 4 при упоре в конус в канавке 5 корпуса 1 вызывает его скольжение вниз по конусу (внутрь корпуса) и тем самым фиксирует и создает усилие сжимающее составляющие заряда между собой, а именно воронку 3, шашку ВВ 2  в корпусе 1 заряда.
Тем самым практически исключается влияние технологических погрешностей, в том числе геометрии: несоосности, овальности, не допускается сколько-нибудь существенное неполное прилегание (воздушные зазоры) деталей между собой. В результате обеспечивается правильное направленное развитие детонации и процесса кумуляции заряда, что увеличивает стабильность их рабочих характеристик (диаметра отверстия и глубины пробития), практически исключается фугасное срабатывание заряда (без образования кумулятивной струи), разрыв перфоратора и не допускается возникновение аварийной ситуации.
Поскольку в заявленной конструкции все детали 1-4, для простоты центровки при сборке, выполнены сопрягаемыми по соосным коническим поверхностям, прилегание их между собой не зависит от внешних условий (тряски, перепадов температур и т.п.), одновременно с исключением или, по меньшей мере, существенным уменьшением отрицательное влияние производственных отклонений размеров и формы деталей).
Доставку корпусов 1 и шашек ВВ 2 на место хранения (арсенал) целесообразно производить по отдельности, так как заявляемая конструкция допускает простую, не требующую промышленного оборудования и высокой квалификации персонала, сборку зарядов на месте хранения или эксплуатации.
Основную часть массы и объема транспортируемого груза составляют неснаряженные корпуса, к транспортированию которых не предъявляются требования по безопасности взрывчатых веществ, и могут использоваться транспортные средства общего назначения. Шашки ВВ транспортируются самостоятельно, специальным транспортом, с соблюдением требований к транспортированию ВВ. Масса шашек ВВ в несколько раз меньше массы корпусов и для их транспортирования требуется значительно меньше специальных транспортных средств (специально оборудованных вагонов, автомобилей) и обученного сопровождающего персонала. Для некоторых ВВ возможно транспортирование шашки ВВ в воде или специальной инертной жидкости, что исключает несанкционированный доступ и механические воздействия на ВВ на транспорте.
Использование зарядов производится обычным способом по их прямому назначению для выполнения различных инженерных задач или в качестве боеприпасов. При использовании зарядов взрывчатое вещество разлагается, выделяя тепло и образуя большое количество сильно сжатых газов. Обладающие большим давлением газы производят разрушающее действие, сопровождаемое распространением, так называемой ударной волны. Кумулятивные заряды, при взрыве которых благодаря наличию воронки 3 образуется направленная струя с высокой ударной концентрацией, обеспечивающая пробивное действие на значительную глубину, применяются для пробивания больших толщ броневых и железобетонных сооружений.
Разборка заряда производится в обратном порядке, причем для данной конструкции обеспечены:
- возможность технологически несложного выполнения сборки и извлечения (и даже вытряхивания после удаления кольца 4) шашки 2 без разрушения, что позволяет проводить более детальное изучение (плотность, геометрию, скорость детонации и т.п.) для определения целесообразности утилизации или возможности дальнейшего использования партии зарядов;
- корпус 1 заряда, взрывчатое вещество шашки 2 и воронка 3 (в случае кумулятивного заряда) легко разделяются, могут использоваться повторно или утилизироваться раздельно;
- взрывчатое вещество шашки 2 при установке в корпус 1 и при извлечении из него не подвергается физико-химической модификации;
- при данной конструкции заряда обеспечивается, при необходимости, гарантия утилизации всего материала ВВ шашки 2, а также повторное использование деталей.
Таким образом, в предлагаемой конструкции за счет использования стопорного кольца одновременно упрощается технология сборки и повышается надежность фиксации шашки взрывчатого вещества, стабилизируются характеристики зарядов, благодаря устранению или, по меньшей мере, снижению влияния производственных отклонений (овальности эксцентричность), температурных деформаций и разброса параметров сборки. В результате имеет место повышение безопасности, так и упрощение технологии изготовления, транспортирования и утилизации зарядов. Это достигается благодаря сопряжению в пакет всех деталей, включая пружинное кольцо, по коническим поверхностям, возможности исключить операцию прессования, так как шашка ВВ и воронка однозначно фиксируются от перемещения в корпусе с помощью конического пружинного кольца, не допуская его заклинивания, с обеспечением оперативной разборки-сборки и возможности раздельного хранения и транспортирования компонентов зарядов, а также возможности демонтажа и повторного использования их составляющих. Фиксация шашки ВВ и кумулятивной воронки в корпусе определяется не запрессовкой и/или адгезией, а наличием пружинного кольца. Снаряжение и расснаряжение заявляемого заряда (извлечение шашки ВВ и воронки из корпуса) выполняются максимально быстро, просто и безопасно, так как для этих операций не требуется существенных механических воздействий на взрывчатое вещество, стопорное кольцо извлекается по конической поверхности максимально быстро и удобно. Технологический разброс размеров корпуса и шашки ВВ для обеспечения усилия прижима их сопрягаемых конических поверхностей может быть достаточно большим, поскольку величина поля допустимых отклонений размеров может варьироваться в более широких пределах. Шашка ВВ может транспортироваться отдельно от корпуса, чем существенно сокращается объем груза, к которому предъявляются требования по безопасности по ГОСТ 14839-77.
Опытные образцы устройства подтвердили достижение технического результата и целесообразность использования полезной модели.