УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ВЗРЫВНОЙ ВОЛНЫ
BLAST WAVE SHAPING DEVICE

Описываемое изобретение относится к области взрывных работ, в частности к конструкции взрывных устройств, предназначенных для формирования взрывной волны.
Одной из актуальных задач, стоящих в данной области техники, является создание устройств, обладающих повышенной стойкостью к неблагоприятным внешним или аварийным воздействиям (грозовой разряд, прострел, удар, пожар и т.д.), т.е. обладающих повышенной взрывобезопасностью.
Известно устройство для формирования взрывной волны (патент США №3430563 НКИ: 102-22), которое содержит пластину гибкого инертного эластомера, имеющего форму матрицы, и заряд взрывчатого вещества (ВВ) в виде гибкого листа, запрессованного в матрицу таким образом, что образует решетку ВВ, состоящую из компланарных полос с общим для всех полос началом. Лист гибкого ВВ, включая общую для всех полос точку, располагается в толще пластины из эластомера между ее поверхностями. Полосы ВВ имеют одинаковую длину, и концевой участок каждой полосы, образующий выступ, расположен под прямым углом к поверхности пластины из эластомера. Торец концевого участка полосы расположен заподлицо с поверхностью пластины. В результате получается ряд концевых участков, разнесенных равномерно по одной из поверхностей пластины. При подаче детонационного импульса на общее начало заряд ВВ детонирует одновременно в большом количестве точек, в которых он выходит на поверхность пластины из эластомера.
В качестве прототипа заявляемого устройства выбрано устройство для формирования взрывной волны в заряде ВВ (патент РФ №2296943, описание опубликовано 10.04.2007 г.), обеспечивающее многоточечное инициирование поверхности заряда ВВ от одного или более электродетонаторов и предотвращающее его инициирование в случае подрыва электродетонатора в результате аварийных воздействий или неблагоприятных условий. Известное устройство включает в себя основной заряд ВВ и инертную матрицу, в которой выполнены каналы, исходящие из общего участка, проходящие вдоль поверхности матрицы и заполненные ВВ. Концевые участки каналов выполнены с расширением, расположены под углом 90° к поверхности матрицы и выходят на поверхность основного заряда. Общий участок каналов является входным, и его задействуют посредством электродетонатора. Матрица поделена на зоны, каждая из которых имеет свою разводку каналов с общим участком. Согласно изобретению посредством электродетонатора производится подрыв входных участков каналов, от которых детонационные волны по разветвляющимся каналам матрицы, заполненным взрывчатым веществом, расходятся до концевых участков, подрывающих основной заряд взрывчатого вещества и формирующих в нем взрывную волну.
Недостатком рассмотренных выше известных устройств является то, что в данных устройствах как каналы, так и концевые участки матрицы заполняются достаточно чувствительным к аварийным воздействиям взрывчатым веществом, что приводит к снижению взрывобезопасности устройства.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение взрывобезопасности устройства формирования взрывной волны, при этом габаритно-массовые характеристики устройства, количество концевых участков в устройстве, а также его эффективность остаются на прежнем уровне. Так как основная масса взрывчатого вещества содержится в концевых участках устройства, предлагается в концевых участках полностью или частично использовать менее чувствительное взрывчатое вещество, чем в остальных участках каналов матрицы. Чувствительное взрывчатое вещество остается только в участках, имеющих малое сечение.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для формирования взрывной волны, включающем в себя основной заряд ВВ и матрицу, в которой выполнены каналы, заполненные ВВ, имеющие общий входной участок, и концевые участки которых расположены под углом к поверхности матрицы и выполнены с расширением, в качестве взрывчатого вещества каналов используют ВВ с различной чувствительностью к детонационному импульсу, при этом менее чувствительным ВВ полностью или частично заполнены концевые участки, расположенные под углом к поверхности матрицы, т.е. либо только участки каналов, выполненные с расширением, либо вместе с участками, прилегающим к ним.
Наличие признаков, отличающих заявляемое изобретение от прототипа, позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию «новизна».
Рассмотрим влияние отличительных от прототипа признаков на технический результат изобретения.
Заполнение концевых участков каналов матрицы, выполненных с расширением, и возможно вместе с ними прилегающих к ним участков менее чувствительным взрывчатым веществом необходимо, чтобы уменьшить количество чувствительного взрывчатого вещества в устройстве. Участки, заполненные менее чувствительным ВВ, расположены под углом к поверхности матрицы и являются завершающими перед передачей детонационного импульса на поверхность основного заряда ВВ. Эти участки состоят из расширяющейся части, где размещено большое количество ВВ, и части, непосредственно к прилегающей к расширяющейся. Таким образом, в матрице чувствительное взрывчатое вещество останется только в каналах матрицы, которые имеют небольшие размеры и идут по ее поверхности, и возможно в участках, прилегающих к расширяющимся, расположенным под углом к поверхности матрицы. Эти участки имеют также небольшие размеры. А так как ударно-волновая чувствительность взрывчатого вещества сильно зависит от размеров, применение такой конструкции позволит повысить взрывобезопасность. Применение менее чувствительного ВВ на других участках нецелесообразно в связи с увеличением в этом случае габаритно-массовых характеристик или уменьшением количества элементов в устройстве, что приведет к снижению эффективности.
Достижение указанного технического результата при осуществлении данного технического решения подтверждается техническими преимуществами, описываемыми ниже.
Техническая сущность и принцип действия предложенного устройства поясняются чертежами, где
фиг.1 - общий вид одного из вариантов выполнения заявляемого устройства для формирования взрывной волны;
фиг.2 - разрез по А-А.
Предложенное устройство включает в себя матрицу 1 из инертного материала и основной заряд взрывчатого вещества 2. В матрице 1 выполнены каналы 3, которые отходят от общего входного участка (запальной шашки) 4 и расходятся до концевых участков 5. Концевые участки 5 состоят из расширяющегося участка 6 и хвостовика 7. Каналы 3 и хвостовики 7 заполняются взрывчатым веществом 8, а участки 6 - взрывчатым веществом 9, при этом взрывчатое вещество 9 по сравнению с взрывчатым веществом 8 менее чувствительное.
Примером конкретного выполнения может служить устройство для формирования взрывной волны, включающее в себя матрицу из материала АБС-2020 ТУ2214-019-00203521-96 толщиной 8 мм и основной заряд взрывчатого вещества из литого тротила. В матрице выполнены каналы шириной 1,2 мм глубиной 1 мм, которые отходят от общего участка (запальной шашки), выполненной диаметром 5 мм глубиной 1,2 мм. Каналы заканчиваются концевыми участками, расположенными под углом 90°к поверхности матрицы (угол может быть и меньше), которые состоят из расширяющейся части (с 4 мм до 8 мм) высотой 2,5 мм и примыкающей к ней части (хвостовик), выполненной диаметром 2 мм, глубиной 3 мм. Каналы до концевых участков и хвостовики заполняются ВВ на основе ТЭНа, а расширяющаяся часть - менее чувствительным ВВ на основе гексогена. Хвостовики также могут быть заполнены ВВ на основе гексогена.
Предложенное устройство для формирования взрывной волны работает следующим образом. При инициировании шашки 4 детонационный импульс по каналам 3 распространяется по чувствительному ВВ 8 к хвостовикам 7 концевых участков 5 и возбуждает детонацию в менее чувствительном ВВ 9 расширяющейся части 6 концевых элементов 5, которые инициируют основной заряд ВВ 2. Экспериментами установлено, что ударно-волновая чувствительность ВВ в каналах устройства в ≈2 раза ниже, чем в расширяющейся части концевых участках. Т.о. при замене ВВ на основе ТЭНа в них на менее чувствительное ВВ позволит повысить взрывостойкость устройства к аварийным воздействиям. А так как количество ВВ и количество элементов в матрице не изменилось, то не изменились и габаритно-массовые характеристики устройства и, как следствие, эффективность устройства осталась на прежнем уровне.
Предложенное устройство для формирования взрывной волны обладает следующим техническим преимуществом перед устройством-прототипом.
Снижение риска подрыва устройства при аварийных воздействиях, при которых подрыв устройства-прототипа происходит, обусловленное тем, что в концевых участках каналов матрицы полностью или частично применяется низкочувствительное ВВ.
В эксперименте подрыв устройства-прототипа происходил при ударно-волновом воздействии P=20 кбар, заявляемого устройства - при P=40 кбар. Описанное техническое преимущество направлено на то, чтобы использовать предложенное устройство для формирования взрывной волны в конструкциях систем с повышенной взрывобезопасностью. По предложенному техническому решению разработаны рабочие чертежи на опытный образец устройства.