RU174806U1

RU174806U1 - Облицовка кумулятивного заряда

Info

Publication number: RU174806U1
Application number: RU2017127241U
Authority: RU
Inventors: Амир Рахимович Арисметов; Татьяна Александровна Кузьмина; Эдуард Рафикович Ананикян
Original assignee: Амир Рахимович Арисметов; Татьяна Александровна Кузьмина; Эдуард Рафикович Ананикян
Priority date: 2017-07-28
Filing date: 2017-07-28
Publication date: 2017-11-02

Abstract

Полезная модель относится к прострелочно-взрывной аппаратуре, конкретно - к облицовке кумулятивного заряда.Задачи создания полезной модели: увеличение глубины пробития кумулятивных зарядов и расширение арсенала средств определенного назначения, т.е. кумулятивных зарядов.Достигнутый технический результат: увеличение глубины пробития кумулятивного заряда на 30%…40%.Решение указанных задач достигнуто в облицовке кумулятивного заряда, содержащей свинец и высокоплотный порошок, тем, что облицовка выполнена многослойной и содержит внутренний низкоплотный слой и внешний высокоплотный слой, при этом высокоплотный слой сосредоточен на внешней стороне облицовки, а в качестве высокоплотного порошка использован вольфрам в количестве от 80 до 90 мас.%.Вольфрам может быть применен в виде частиц размерами от 5 до 50 мкм.Облицовка может быть получена методом прессования в два приема одним пуансоном с одновременным вращением матрицы. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

Description

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и предназначена для использования в кумулятивных зарядах для прострелочно-взрывной аппаратуры, конкретно предложена эффективная облицовка кумулятивных зарядов.

При проведении прострелочно-взрывных работ в скважинах используются кумулятивные заряды. Основным элементом в конструкции заряда является облицовка. Форма и материал, из которой сделана облицовка, определяет основные характеристики кумулятивного заряда: диаметр отверстия и глубину пробития.

Основная задача при разработке кумулятивных зарядов: увеличение их пробивной способности. Для зарядов типа "ГП - глубокое пробитие " используются многокомпонентные порошковые облицовки. Основными характеристиками, определяющими эффективность перфорации, является длина канала, формируемая кумулятивной струей, которая зависит от свойств материала, его плотности, а также она должна обладать максимальным градиентом скорости вдоль кумулятивной струи.

Известна облицовка кумулятивного заряда по патенту РФ №3227307, МПК F42B 1/032, опубл. 10.05.2008 г.).

Эта облицовка выполнена однослойной из порошкового материла, в состав которого входят медь и свинец.

На фиг. 1 показана эта классическая облицовка, сформированная из многокомпонентной порошковой шихты.

Обозначения:

D_к - диаметр калибра кумулятивного заряда,

1_облц - высота облицовки,

α₁ - внешний угол наклона стенок облицовки,

α₂ - внутренний угол наклона стенок облицовки.

Существует несколько способов изготовления порошковых облицовок. Первый способ реализуется с помощью вибропуансона, когда пуансон опускается в матрицу, где находиться шихта с небольшим добавлением машинного масла, в результате при вибрации обеспечивается текучесть шихты, которая выдавливается вибропуансоном и тем самым формируется порошковая облицовка.

Второй способ формирования порошковой облицовки выполняется с помощью вращающейся матрицы. Шихта за счет центробежной силы поднимается вдоль образующей матрицы, а затем происходит прессование облицовки.

Существует два типа облицовок: медно-свинцовые с добавлением машинного масла, где соотношение составляет 85-90% медного порошка, 10-15% свинцового порошка и сверх 100% машинное масло от 0,2-04%. Второй тип облицовок - это облицовки с добавлением высокоплотного компонента. Чаще всего используется вольфрамовый порошок. Соотношение компонентов примерно: 35-70% вольфрамового порошка, 20-75% медного порошка, 10-15% свинцового порошка и сверх 100%, графит 1-1,5% и машинное масло 0,2-0,4%.

Рассмотрим более подробно классическую облицовку, показанную на фиг. 1 и 2. Внутренняя поверхность облицовки соприкасается с осесимметричной шашкой разрывного заряда, угол раскрытия таких облицовок составляет примерно 45-55 градусов, угол внутренней поверхности отличается от угла внешней поверхности на 2-4 градуса. Для увеличения пробития кумулятивного заряда, в шихту, из которой формуется облицовка, добавляют вольфрамовый порошок не менее 65-75%, в этом случае разница в углах раскрытия сокращается до минимума, внешний и внутренний углы уравниваются. Это связано с тем, что изменение толщины вдоль образующей облицовки, при большой разнице в углах, может привести ее к разрушению. Увеличение массы высокоплотного компонента, в шихте, приводит к перераспределению массы вдоль образующей облицовки и когда детонационная волна схлопывает облицовку, за счет инерционности происходит запаздывание схлопывания, где толщина облицовки максимальна, что приводит, как отмечалось ранее, к ее разрушению.

На фиг. 3 показана облицовка кумулятивного снаряда сложной формы, по патенту Франции №2530800, МПК F42B 1/2, опубл., 27.01.1984 г., прототип.

Оболочка выполнена из псевдосплава порошков вольфрама и меди.

При этом массовая доля вольфрама 60%-80%, меди от 20% до 30%. Возможно добавление до 10% серебра и никеля.

Диаметр частиц вольфрама от 5 до 50 мкм.

Плотность спекания 15,5 г/см³.

Поверхность облицовки, которая входит в гнездо разрывного заряда, имеет криволинейную поверхность, где вершина примерно 1/3 от общей высоты линейна, где внутренний и Внешней углы совпадают, затем линейный участок сопрягается с криволинейным участком, с радиусом кривизны R=200-215 мм. Такая облицовка имеет переменный градиент скорости кумулятивной струи, которая формирует канал в бетонной мишени с минимальным скин-фактором. Для увеличения пробития добавляют в шихту высокоплотный компонент в виде вольфрамового порошка. С целью сохранения целостности облицовки в шихту добавляют небольшой процент вольфрамового порошка, не более 35%, что не способствует большему увеличению пробития.

Облицовка сложной формы, показанная на фиг. 2 позволяет сформировать канал в бетонной мишени (общепринятым аналогом) глубиной 900-1000 мм.

Недостаток прототипа: невозможно дальнейшее увеличение глубины пробития брони (свыше 900-1000 мм) кумулятивным снарядом даже при увеличении % содержания вольфрама в оболочке.

Задачи создания полезной модели: увеличение глубины пробития кумулятивных зарядов и расширение арсенала средств определенного назначения, т.е. кумулятивных зарядов.

Достигнутый технический результат: увеличение глубины пробития кумулятивных зарядов на 30%…40%.

Решение указанных задач достигнуто в облицовке кумулятивного заряда, содержащей свинец и высокоплотный порошок, тем, что облицовка выполнена многослойной и содержит внутренний низкоплотный слой и внешний высокоплотный слой, при этом высокоплотный слой выполнен на внешней стороне облицовки, а в качестве высокоплотного порошка использован вольфрам в количестве от 80 до 90 мас.%.

Вольфрам может быть применен в виде частиц размерами от 5 до 50 мкм.

Облицовка может быть получена методом прессования в два приема одним пуансоном с одновременным вращением матрицы.

Сущность полезной модели поясняется на чертежах (фиг. 1-9), где:

на фиг. 1 приведен чертеж облицовки аналога,

на фиг. 2 приведен вид А на фиг. 1,

на фиг. 3 приведен чертеж облицовки прототипа,

на фиг. 4 приведена засыпка первой дозы порошкового материала в матрицу,

на фиг. 5 приведена первая операция прессования облицовки,

на фиг. 6 приведена засыпка второй дозы порошкового материала в матрицу,

на фиг. 7 приведено второе (окончательное) прессование облицовки,

на фиг. 8 приведен вид В на фиг. 7, первый вариант облицовки,

на фиг. 9 приведен вид В на фиг. 7, второй вариант облицовки.

При формировании предложенной многослойной порошковой облицовки, это когда высокоплотный компонент (порошок вольфрама) расположен не во всем объеме порошковой облицовки, а сосредоточен на внешней стороне облицовки. Такая компоновка позволяет увеличить процент содержания высосокоплотного компонента до 80%, без нарушения целостности облицовки, что позволяет увеличить пробитие на 30-40%, так как головная кумулятивная струя формируется при схлопывании облицовки из внешних слоев.

Техническое решение данной задачи представлено на фиг. 4-9.

На фиг. 4 показана матрица 1 и пуансон 2. Пуансон 2 уставлен во втулку 3, в которую засыпают первую дозу порошкового материала 4 (медно-свинцовую шихту). При вращении матрицы шихта поднимается вверх по образующей, одновременно происходит прессование пуансоном 2 низким давлением Р.

На фиг. 5 показана первичная облицовка 5, полученная после первой операции прессования. На фиг. 6 в первичную облицовку 5 засыпают вторую дозу порошкового материала 6 (шихту с большим содержанием высокоплотного компонента). В качестве высокоплотного компонента применен порошок вольфрама в количестве от 80 до 90 мас.%. Второй компонент - свинец в количестве от 10 до 20%. Свыше 100% добавляют 0,2-0,4% машинного масла.

При вращении матрицы 1, вторая доза порошкового материала 6 поднимается по образующей внешней поверхности первичной облицовки 5. На фиг. 7 показано окончательное прессование тем же самым пуансоном 2 при более высоком давлении.

В результате получается многослойная облицовка 7 (фиг. 8), которая содержит несколько слоев. На фиг. 8 многослойная облицовка 7 содержит два слоя: внутренний низкоплотный слой 8 и внешний высокоплотный слой 9. Приведенная на фиг. 9 многослойная облицовка 7 содержит три слоя: внутренний низкоплотный слой 8, внешний высокоплотный слой 9 и расположенный между ними промежуточный слой 10.

Возможны варианты с применением большего количества слоев. При этом химический состав компонентов каждого слоя и их процентное содержание может быть различным. Однако предполагается, что по мере перехода от внутреннего низкоплотного слоя 8 к внешнему высокоплотному слою 9 процентный состав высосокоплотного компонента увеличивается. Между слоями 8 и 9 нет четкой границы и возможна частичная диффузия компонентов из одного слоя в другой.

В качестве высокоплотного компонента могут быть использованы кроме порошка вольфрама порошок молибдена или меди, или стали, или их смеси.

Внешний высокоплотный слой 9 имеет толщину в пределах 0,8-1 мм, внешний и внутренний углы равны α₁=α₂, так как первичная и вторичная часть облицовки формировались одним пуансоном.

Процесс изготовления оболочек кумулятивных зарядов предложенным способом.

В матрицу 1 засыпают первую дозу порошкового материала 4 (медно-свинцовую шихту). При вращении матрицы 1 шихта поднимается вверх по образующей, одновременно происходит прессование пуансоном 2, относительно низким давлением.

Вместо меди могут быть использованы другие металлы: алюминий, сталь, кадмий, молибден.

В результате этого будет сформирована первичная облицовка 5 (фиг. 5), не содержащая вольфрама.

В первичную облицовку 5 (фиг. 6) засыпают вторую дозу порошкового материала 6 (шихту с большим содержанием высокоплотного компонента, обычно порошка вольфрама).

Осуществляют одновременное вращение матрицы 1 и повторное прессование пуансоном 2. Используется тот же пуансон 2, что и при первом прессовании. В результате получается многослойная облицовка 7 (фиг. 7), содержащая два слоя 8 и 9 (фиг. 8).

В табл. 1 Приведены результаты сравнительных испытаний прототипа и кумулятивных снарядов с предложенной облицовкой и доказательство оптимальности процентного содержания вольфрама во внешнем высокоплотном слое 9.

* - для испытанных образцов приведено процентное содержание компонентов внешнего высокоплотного слоя 9.

** - за 100% принята глубина пробития кумулятивного заряда-прототипа.

Из табл. 1 видно, что оптимальный хим. состав облицовки кумулятивных снарядов:

вольфрам	от 80 до 90%,
свинец	от 10 до 20%,
машинное масло (свыше 100%)	от 0,2 до 0,4 мас.%

Применение полезной модели позволило:

повысить пробиваемость кумулятивного снаряда на 30-40%,

использовать один пуансон для двух операций прессования,

упростить процесс прессования облицовок кумулятивных зарядов,

расширить номенклатуру кумулятивных зарядов.

Claims

1. Облицовка кумулятивного заряда, содержащая свинец и высокоплотный порошок, отличающаяся тем, что облицовка выполнена многослойной и содержит внутренний низкоплотный слой и внешний высокоплотный слой, при этом высокоплотный слой выполнен на внешней стороне облицовки, а в качестве высокоплотного порошка использован вольфрам в количестве от 80 до 90 мас.%.

2. Облицовка кумулятивного заряда по п. 1, отличающаяся тем, что вольфрам применен в виде частиц размерами от 5 до 50 мкм.

3. Облицовка кумулятивного заряда по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она получена методом прессования в два приема одним пуансоном с одновременным вращением матрицы.