МАТРИЦА С ПРЕРЫВАЕМЫМ КАНАЛОМ ДЕТОНАЦИОННОЙ ЦЕПИ
MATRIX WITH AN INTERRUPTED DETONATION CIRCUIT CHANNEL

Изобретение относится к взрывной технике и может быть использовано при разработке средств повышения безопасности взрывных устройств (ВУ) за счет прерывания детонационной цепи (ДЦ) с гарантией сохранения высокого уровня надежности ВУ.
Известен пороховой нож (патент РФ №2287411; МПК B23D 15/14, B21F 11/00; опубл. в бюл. №32 от 20.11.2006), содержащий исполнительный механизм в виде режущего инструмента и пусковой механизм в виде порохового заряда с приводом, который отключает несколько электрических цепей, перерезая кабели.
Недостатком порохового ножа является то, что в случае его применения в ВУ для прерывания электрической цепи подрыва от электродетонатора (ЭД) детонационные цепи остаются в работоспособном состоянии. Тогда при интенсивном аварийном воздействии на ЭД не исключается взрыв ВУ в целом.
Известен пирорезак (патент РФ №2353481; МПК B23D 15/12, B64D 17/72; опубл. в бюл. №12 от 27.04.2009), содержащий корпус с отверстием под разрушаемый элемент, с ударно-спусковым механизмом, газообразующим зарядом и цилиндрическим ножом с двухсторонней заточкой.
Недостатком пирорезака является то, что в случае попытки его применения в ВУ для прерывания детонационной цепи не исключается превышение допустимых параметров механического воздействия на взрывчатое вещество (или взрывчатый состав, далее - ВВ) от острой кромки цилиндрического ножа с опасным инициированием воспламенения или детонации ВВ.
Известна взрывная логическая схема (патент РФ №2247923; МПК F42B 3/10; опубл. в бюл. №7 от 10.03.2005), содержащая плату с входами и выходом, детонационными прутками (каналами) с обеих сторон, исполнительными элементами, разрушающими детонационную связь и выполненными в виде приемного заряда и примыкающей инертной преграды со стороны разрушаемого прутка с возможностью перемещения под действием продуктов взрыва приемного заряда.
Недостатком взрывной логической схемы является то, что разрушение детонационной цепи (ДЦ) происходит только в момент детонации всей схемы при срабатывании изделия и дальнейшее разрушающее воздействие продуктов взрыва ВВ схемы уже не влияет на работоспособность схемы и изделия. Однако в ряде случаев необходимо отключение ДЦ заранее, без взрыва, что данная схема не обеспечивает.
Взрывная логическая схема является наиболее близким аналогом.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в возможности прерывания канала ДЦ, надежно отключаемого простейшим способом и гарантированно обеспечивающего взрывобезопасность в процессе и после прерывания.
Указанный технический результат достигается матрицей с прерываемым каналом детонационной цепи, содержащим взрывчатый состав, накрытым инертным слоем, за счет того, что в матрице и накрывающем инертном слое по боковым сторонам канала и под ним выполняются полости (пазы), в матрице и накрывающем инертном слое образуется перемычка. В одной из боковых полостей располагается нож с плоским прямоугольным торцом или вогнутым профилированным торцом, большая сторона которого превышает прилегающий размер (высоту) перемычки.
Полости (пазы) в матрице и накрывающем инертном слое по боковым сторонам канала и под ним выполнены так, что образуют в матрице и накрывающем инертном слое перемычку (мостик) из материала матрицы и накрывающего инертного слоя так, что и в пределах перемычки инертный материал окружает канал с ВВ со всех сторон. Перемычка представляет собой участок канала ДЦ, подготовленный для разрушения с минимальными последствиями для окружающей конструкции изделия.
В одной из боковых полостей расположен нож с плоским прямоугольным торцом либо торцом с вогнутой профилированной поверхностью - цилиндрической, сферической, предназначенный для выдавливания части перемычки в полость с другой стороны перемычки - в другую полость без касания ВВ канала кромками ножа. Силовое воздействие ножа на перемычку обеспечивается, например, пневматическим приводом.
Большая сторона торца ножа превышает размер прилегающей стороны перемычки, образованной в матрице и накрывающем инертном слое, для гарантированного полного выноса выдавливаемой части перемычки в другую полость. Этому же способствует ограниченная длина полости под перемычкой.
3
Для выполнения матрицы и накрывающего инертного слоя может быть выбран пористый пластический материал (пластмасса) плотностью в пределах 0,5…0,8 г/см. Материал рабочей части ножа должен иметь пределы прочности при сжатии и смятии, превышающие пределы прочности материала перемычки. При давлении ножа торцом на перемычку с разрушающим усилием в ней образуются две поперечные расходящиеся косые трещины, идущие от кромок ножа в сторону другой полости. Для квазистатического разрушения перемычки не требуется высокая скорость смещения ножа, достаточно значений в диапазоне 0,1…10 м/с. В расширяющихся зазорах косых трещин происходит срезающе-растягивающий разрыв пластичного ВВ прерываемого канала и последующий вынос ножом отколовшейся части (частей) перемычки с частью ВВ и части (частей) накрывающего инертного слоя в другую полость. Нож, сместившийся на расстояние, превышающее поперечный размер (ширину) перемычки, устанавливается между сохранившимися частями перемычки и, при срабатывании ДЦ, надежно предотвращает распространение детонации между оставшимися частями канала за счет ослабления необходимой толщиной ножа возникающей в его материале ударной волны. Поскольку торцевой нож в процессе всего прерывания канала ДЦ путем разрушения перемычки не касается ВВ, и разрыв ВВ происходит, в том числе, от непосредственного воздействия кромками достаточно мягкого пластического материала перемычки, то в ВВ не возникает опасных местных перенапряжений, способных привести к его вспышке или детонации. Смещенное положение ножа фиксируется приводом или специальным дополнительным устройством. Нож, испытывающий сжатие от привода, для исключения потери устойчивости размещается с минимальными зазорами в направляющем пазу матрицы, накрытом конструктивными слоями изделия и выходящим в полость у перемычки.
Применение предлагаемой матрицы с прерываемым каналом ДЦ позволяет надежно и безопасно прерывать ДЦ, например - отключать детонационную связь между электродетонатором и основным зарядом ВВ изделия. Матрица с прерываемым каналом ДЦ обеспечивает функцию прерывания простейшим способом - разрушением подготовленного участка, не требуя применения точной механики.
Матрица с прерываемым каналом ДЦ, как простое устройство высокой надежности, может быть использована не только для отключения, но и для включения ДЦ в случае применения детонационных логических схем, например - в ДЦ, построенной по схеме управляемой детонационной логической цепи (патент РФ №2470256; МПК F42D 1/04, F42B 3/10; опубл. в бюл. №35 от 20.12.2012). Такая схема содержит управляемый (отключаемый) канал вывода из строя, который реализует принцип функционального разрыва - обеспечивает исходный «функциональный разрыв» ДЦ при исходно физически сомкнутых ее участках. Включение такой ДЦ осуществляется прерыванием (разрушением) управляемого канала вывода из строя, выполненного в виде прерываемого канала ДЦ предлагаемой матрицы.
Изобретение поясняется следующими чертежами.
Фиг. 1 - Конструкция матрицы с прерываемым каналом детонационной цепи (накрывающий инертный и конструктивный слои не показаны).
Фиг. 2 - Разрез конструкции матрицы с прерываемым каналом детонационной цепи поперек перемычки.
На фигурах позициями обозначены: 1 - детонационный канал с ВВ, 2 - матрица, 3 - накрывающий инертный слой, 4 - нож, 5 - полость (паз) с ножом, 6 - вторая полость, 7 - ограничивающая полость, 8 - перемычка (мостик), 9, - направляющий паз, 10 - конструктивный слой, 11 - направление движения ножа.
Устройство функционирует следующим образом: при срабатывании привода (на фиг. не показан) нож 4 внедряется в перемычку 8 с ВВ и разрушает ее, вынося материал во вторую полость 6 и, одновременно, перекрывая детонационный канал 1.
Разработаны расчетно-теоретическая модель матрицы с прерываемым каналом детонационной цепи и рабочие чертежи на устройство прерывания ДЦ, по которым изготовлен и успешно испытан опытный образец устройства с пневматическим приводом.