УСТРОЙСТВО ВЗРЫВНОЙ РЕЗКИ
EXPLOSIVE CUTTING DEVICE

Изобретение относится к взрывным работам, к обработке металлов давлением, в частности к взрывной резке, и может быть использовано для резки корпусных конструкций сложной конфигурации с толщиной стенки до 23 мм на фрагменты, удобные для транспортировки и переплавки.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является обеспечение разделки сложных металлических конструкций, например легких корпусов атомных подводных лодок (АПЛ), с минимальными затратами материалов и энергоносителей.
Поставленная задача решается путем использования шнуровых зарядов взрывчатого вещества (ВВ), выполненных в виде эластичных шнуров или прутков с продольной кумулятивной выемкой (ШКЗ), т.к. в данном случае применять удлиненные кумулятивные заряды (УКЗ) с металлической облицовкой нецелесообразно, кроме того, при использовании УКЗ образуется большое количество металлических осколков, что требует отхода взрывников на расстояние не менее 100 м от места производства взрывных работ.
Известно устройство резки прочных конструкций с помощью ШКЗ (патент US 4297946, 03.11.1981). ШКЗ накладывают на поверхность перерезаемой конструкции и фиксируют, например, липкой лентой, подсоединяют к нему электродетонатор перпендикулярно боковой поверхности и производят подрыв ШКЗ на безопасном расстоянии от места его расположения.
К недостаткам данного устройства относится необходимость использования разных марок ШКЗ для резки конструкций разных толщин. Это требует значительных финансовых расходов, повторных выполнений вышеописанных операций при отсутствии достижения требуемого результата (недорезы), что приводит к снижению трудоемкости, снижению эффективности и усложнению реализации резки.
Известны также отечественные устройства взрывной резки с помощью ШКЗ, которые накладывают на поверхность разрезаемой конструкции, воспроизводя ее обводы, и закрепляют по требуемому контуру реза с помощью простейших средств (бечевок, ленты с липким слоем и т.п.), а затем производят подрыв (Демьянов Ю. Диверсионные мины и подрывные заряды. Зарубежное военное обозрение. 1983, Т. 10, с. 63 67).
Из известных эластичных зарядов, находящихся в открытом применении в промышленности, наибольшее распространение получили заряды типа ШКЗ, выпускаемые НПО "Кристалл" (Краткое руководство по применению шнуровых кумулятивных зарядов. НПО "Кристалл", 1985) и представляющие собой эластичные шнуры или прутки с продольной кумулятивной выемкой, облицованной металлопластом. Металлопласт, применяемый для облицовки, является веществом на полимерной основе, содержащим значительное количество порошкообразного железа или меди, также как и ВВ, обладающее свойством эластичности. Заряды ШКЗ имеют несколько стандартизованных типоразмеров (от ШК3-1 до ШК3-6), различающихся калибром (наибольшим размером поперечного сечения). В поперечном сечении они имеют профиль, близкий к полуэллиптическому с параболической кумулятивной выемкой. Высота заряда Н в сечении, которую можно принять за калибр, изменяется от 8 мм для ШК3-1 до 30 мм для ШК3-6.
При резке высокопрочных конструкций для обеспечения эффективности производимых работ необходимо использовать больший калибр, либо производить повторные взрывы, что приводит к увеличению опасности проведения работ и ущерба, наносимого окружающей среде.
Известно еще одно устройство для взрывной резки конструкций, в частности стальных пластин 18-19 мм (патент RU 2247935, опубл. 10.03.2005), которое по достигаемому результату и наибольшему количеству сходных признаков выбрано в качестве ближайшего аналога. Данное устройство включает ШКЗ, в частности ШК3-4 с приклеенной кумулятивной облицовкой из металлопласта на основе меди. ШКЗ выполнен эластичным с возможностью размещения на поверхность разрезаемой конструкции, воспроизводя ее обводы. ШКЗ накладывают на поверхность разрезаемой конструкции и фиксируют таким образом, чтобы он с усилием прижимался к ее поверхности. Сверху на ШКЗ накладывают другой, более длинный ШКЗ, также ШКЗ-4, но без кумулятивной облицовки, таким образом, чтобы он своей кумулятивной выемкой плотно был прижат к ШКЗ, зафиксированному на поверхности перерезаемой конструкции. При этом выступающие концы более длинного ШКЗ располагают соосно по отношению друг к другу и фиксируют их. Задействовать более длинный ШКЗ можно одним детонатором, который подсоединяют к одному из выступающих концов параллельно его оси. Для повышения надежности инициирования и эффективности реза конструкций более длинный ШКЗ можно задействовать двумя детонаторами, при этом выступающие концы ШКЗ симметрично складывают по отношению друг к другу, фиксируют их и к каждому из концов подсоединяют детонаторы параллельно их осям.
Недостатком данного устройства является то, что при подрыве происходит разлет ничем не ограниченных продуктов взрыва, и часть энергии, высвободившейся при взрыве заряда ВВ, расходуется на метание продуктов взрыва, что приводит к неэффективному использованию общей массы ВВ и накладывает дополнительные требования по защите людей или близко расположенных ответственных деталей или механизмов.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение безопасности проводимых работ и обеспечение эффективности резки металлических конструкций (до 23 мм).
3
Указанный технический результат достигается за счет того, что в устройстве взрывной резки, включающем детонационно соединенный со средством инициирования ШКЗ с направленной на разрезаемую конструкцию металлопластовой облицовкой, выполненный эластичным, с возможностью размещения на поверхности разрезаемой конструкции, воспроизводя ее обводы, новым является то, что в устройство дополнительно включен подпор, закрывающий ШКЗ и установленный заподлицо с поверхностью ШКЗ, контактирующей с поверхностью разрезаемой конструкции, при этом подпор представляет собой эластичную оболочку, в которой заключено насыпное вещество, плотностью 1,5-1,8 г/см, причем габариты подпора выбраны таким образом, что в поперечном сечении его толщина над ШКЗ и ширина с каждой из сторон ШКЗ, по крайней мере, не менее ширины ШКЗ.
3
Применение подпора, установленного заподлицо с поверхностью ШКЗ, контактирующей с поверхностью разрезаемой конструкции, закрывающего ШКЗ по всей длине и представляющего собой оболочку с заключенным в ней насыпным веществом, плотностью 1,5-1,8 г/см, позволяет сдерживать разлет продуктов взрыва, тем самым, помимо воздействия кумулятивной струи, образованной при схлопывании облицовки в результате подрыва заряда ВВ, добавляет фугасное воздействие на разрезаемую конструкцию, что обеспечивает повышение эффективности использования ВВ, а следовательно, повышение эффективности резки. Второй и немаловажной ролью подпора является демпфирование воздушных ударных волн, т.е. снижение ударной нагрузки на окружающую среду, что обеспечивает повышение безопасности обращения с заявляемым устройством и расширяет возможность его применения, обеспечивая проведения взрывных работ вблизи действующих предприятий, производственных площадок, зданий и т.д.
Заключение насыпного вещества подпора в эластичную оболочку дает возможность размещения его вместе с ШКЗ на поверхности разрезаемой конструкции, воспроизводя ее обводы.
Выбор габаритов подпора таким образом, что в поперечном сечении его толщина над ШКЗ и ширина с каждой из сторон ШКЗ, по крайней мере, не менее ширины ШКЗ, был осуществлен экспериментально-расчетным путем и связан с оптимальным обеспечением безопасности обращения и газодинамической эффективности заряда. Выбранные габариты подпора совместно с ШКЗ обеспечивают решение поставленной задачи.
На чертеже схематично показано размещение на разрезаемой конструкции устройства взрывной резки с ШКЗ, где: 1 - ШКЗ; 2 - подпор (песчано-глинистая смесь в коробе ПВХ); 3 - разрезаемая конструкция.
3
Примером конкретного выполнения заявляемого устройства может служить устройство взрывной резки межкорпусных элементов АПЛ (толщиной до 23 мм). Устройство выполнено на основе ШКЗ-6, представляющего собой эластичный профилированный пруток с продольной кумулятивной выемкой, выполненный из ВВ марки ЭГ-85 (по ТУ 84-988-84), обращенной в сторону разрезаемой конструкции. Высота кумулятивной выемки составляет 18 мм. Выемка облицована металлопластом на основе меди, толщиной 1 мм. Ширина ШКЗ-6 составляет 30 мм. Погонный вес ВВ составляет 900 г. ШКЗ-6 окружен подпором, представляющим собой короб из ПВХ, заполненный песчано-глинистой смесью (ρ=1,6 г/см). Высота подпора по оси ШКЗ-6 составляет 60 мм, ширина - 100 мм. Инициирование ШКЗ-6 осуществляют детонатором, подсоединенным к торцу.
Работа заявляемого устройства взрывной резки заключается в следующем.
На поверхность разрезаемой конструкции 3 устанавливают устройство взрывной резки. Сначала устанавливают ШКЗ 1, воспроизводя обводы поверхности разрезаемой конструкции, и фиксируют по требуемому контуру реза. Подпор 2 устанавливают заподлицо с поверхностью ШКЗ, контактирующей с поверхностью разрезаемой конструкции 3, так, чтобы он закрывал ШКЗ по всей длине. При подрыве заряда ВВ, входящего в состав ШКЗ, на основе которого выполнено устройство резки, происходит схлопывание облицовки кумулятивной выемки с образованием кумулятивной струи по длине требуемого контура реза, которая, внедряясь в разрезаемую конструкцию 3, разрезает ее. При этом разлет продуктов взрыва ограничен и сдерживается подпором 2. Продукты взрыва, направляясь в сторону разрезаемой конструкции, повышают энергию и другие параметры кумулятивной струи, а также параметры динамического воздействия на преграду в локальной области реза. Кроме того, за счет использования подпора снижается ударная нагрузка на окружающую среду. Средняя глубина реза составляет 23 мм. По сравнению с прототипом увеличена глубина реза при уменьшенном количестве ВВ. Для доказательства реализуемости и эффективности заявляемого устройства был изготовлен опытный образец и проведены испытания, которые показали, что заявляемое устройство позволяет успешно решать поставленную задачу.
Таким образом, заявляемое устройство обладает повышенной эффективностью действия, уменьшенной массой ВВ и повышенной безопасностью при подрыве за счет снижения уровня ударных нагрузок. Применение заявляемого устройства расширяет область применения производственных методов резки конструкций взрывом, например, при ограничениях по мощности заряда ВВ, когда необходимо производить взрывные работы вблизи действующих предприятий или жилых зданий.