RU2056613C1

RU2056613C1 - Explosive device for high-velocity projection

Info

Publication number: RU2056613C1
Application number: RU93006624A
Authority: RU
Inventors: С.И. Герасимов; Е.В. Зотов; Г.Б. Красовский; С.А. Холин
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики
Priority date: 1993-02-03
Filing date: 1993-02-03
Publication date: 1996-03-20

Abstract

FIELD: ballistics. SUBSTANCE: explosive device includes main charge of explosive, plate for gas compression and chamber with outlet channel matching caliber of projected model. At least one strip of explosive is placed on to internal side surface of chamber under plate and in parallel to it. Buffer body in which capacity charge of explosive may be used is positioned in apex of chamber. Plate boosted up with the use of charge of explosive initiates explosive strip which leads to high-velocity ejection of plasma from zone of plate-chamber contact with further collapse along axis of chamber and formation of superhigh pressure used as piston for projected model. Buffer charge is meant for shut-off of cumulative sheet which is portent of main zone of plasma collapse. EFFECT: boosting of projected models with the use energy of gaseous products of explosion. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к метательным взрывным устройствам для целей баллистики. The invention relates to propelling explosive devices for ballistic purposes.

Анализируя существующий уровень техники, можно выделить два основных направления развития высокоскоростных метательных устройств: первое направление связано с развитием пневматических устройств; второе направление с использованием химических взрывчатых веществ, имеющих значительно большую энергоемкость, что позволяет повысить энтальпию толкающего газа по сравнению с пневматическими устройствами. Analyzing the current level of technology, we can distinguish two main areas of development of high-speed propelling devices: the first direction is associated with the development of pneumatic devices; the second direction using chemical explosives having a significantly greater energy intensity, which allows to increase the enthalpy of the pushing gas in comparison with pneumatic devices.

Прототипом изобретения является газодинамический компрессор Войтенко. Устройство состоит из полусферической камеры, заполненной газом, отводной трубки, расположенной на оси симметрии установки, и пластины, метаемой взрывом ВВ в камеру. Уникальное свойство установки заключается в формировании газовой струи, истекающей со сверхвысокой скоростью (40 км/с) в вакуум. The prototype of the invention is a gas dynamic compressor Voitenko. The device consists of a hemispherical chamber filled with gas, a bypass tube located on the axis of symmetry of the installation, and a plate to be thrown by an explosion of explosives into the chamber. A unique property of the installation is the formation of a gas stream flowing out at ultrahigh speed (40 km / s) into a vacuum.

Попытка использовать взрывной компрессор в качестве ускорителя не увенчались успехом, поскольку метаемая модель разрушалась. Тем не менее скорости осколков метаемой модели, зафиксированные в экспериментах, достигали 8-14 км/с. Разрушение модели происходит за счет опережающей металлической пелены со стенки камеры. Attempts to use an explosive compressor as an accelerator were unsuccessful, as the propelled model was destroyed. Nevertheless, the velocity of the fragments of the missile model recorded in the experiments reached 8-14 km / s. The destruction of the model occurs due to the leading metal sheet from the chamber wall.

Таким образом недостатки прототипа являются: разрушение метаемой модели, наличие системы газонаполнения, низкий КПД. Thus, the disadvantages of the prototype are: the destruction of the missile model, the presence of a gas filling system, low efficiency.

Технической задачей изобретения является достижение большей плотности и давления плазмы, служащей поршнем для метаемой модели (увеличение КПД устройства), неразрушение метаемой модели, исключение необходимости иметь систему газонаполнения. An object of the invention is to achieve a higher density and pressure of the plasma serving as a piston for the missile model (increasing the efficiency of the device), non-destruction of the missile model, eliminating the need for a gas filling system.

Это достигается тем, что в предлагаемом устройства увеличение КПД осуществляется за счет размещения по крайней мере одной полоски ВВ на внутренней боковой поверхности камеры, что одновременно снимает требование по наличию системы газонаполнения, поскольку рабочее тело имеет начальную твердую фазу. Неразрушение модели достигается размещением в полюсе камеры буферного тела малой плотности и низкой теплопроводности, либо буферного заряда. This is achieved by the fact that in the proposed device, an increase in efficiency is achieved by placing at least one explosive strip on the inner side surface of the chamber, which at the same time removes the requirement for a gas filling system, since the working fluid has an initial solid phase. Non-destruction of the model is achieved by placing a low-density buffer body with low heat conductivity or a buffer charge in the camera pole.

Таким образом, рабочее тело, служащее источником получения высокоплотной плазмы-поршня, образуется в процессе движения пластины. Камера выполнена в виде двух секций: цилиндрической для разгона пластины и полусферической с размещенной по крайней мере одной полости ВВ, обеспечивающей фокусировку плазменных струй в полюсе на оси устройства. В полюсе располагается буферное тело, например заряд ВВ, для отсечения кумулятивного предвестника, образующегося при инициировании полости ВВ, который иначе может разрушить метаемую модель. Thus, the working fluid, which serves as a source for obtaining a high-density plasma-piston, is formed during the movement of the plate. The camera is made in the form of two sections: cylindrical for acceleration of the plate and hemispherical with at least one explosive cavity located, which ensures focusing of plasma jets in the pole on the axis of the device. A buffer body, for example, an explosive charge, is located in the pole to cut off the cumulative precursor formed upon initiation of the explosive cavity, which otherwise could destroy the missile model.

Камера выполнена в виде двух секций из-за того, что как показывает теоретическая модель метания пластины взрывом и эксперименты, этим достигается наибольшая эффективность набора начальной скорости пластины. В зависимости от массы основного ВВ на цилиндрическом участке камеры, испытывая минимальные упругопластические деформации, пластина разгоняется волнами разряжения с начальной нулевой до максимальной скорости движения. The camera is made in the form of two sections due to the fact that, as shown by the theoretical model of plate throwing by the explosion and experiments, this achieves the greatest efficiency in gaining the initial speed of the plate. Depending on the mass of the main explosive in the cylindrical section of the chamber, undergoing minimal elastoplastic deformations, the plate is accelerated by rarefaction waves from the initial zero to the maximum speed.

Выбор ширины полоски ВВ зависит от начальной скорости вдвижения (т.е. определяется массой, калорийностью основного ВВ, массой пластины), а также от типа ВВ. Действительно, основной механизм образования высокоплотной плазмы в данном устройстве заключается в том, что пластина во время движения в полусферической части камеры инициирует ВВ, образуя рабочий газ и выталкивая его из зазора пластина-камера в направлении оси камеры. Скорость точки стыка пластина-камера непрерывно возрастает (обратно пропорционально синусу угла между касательной к камере в данной точке и плоскостью пластины), следовательно и рабочий газ выталкивается с большей скоростью, что приводит к схлопыванию высокоскоростных струй с образованием высокоплотной плазмы (с массой полоски ВВ). Но поскольку скорость стыка непрерывно возрастает, а скорость детонации полоски зависит от типа ВВ ширину полоски невыгодно брать больше той, при которой скорость точки стыка начнет превышать скорость детонации, иначе будет происходить захлопывание в зазоре без образования газа и его выталкивание. По этой причине невыгодно располагать полоски, например, вдоль камеры, поскольку эффективно работать будет лишь часть массы, а при подходе пластины к полюсу, при неизбежной потере скорости, противодавление с инициируемой части ВВ может образовать встречную струю, резко уменьшая эффективность устройства. По этой же причине, как показывают эксперименты, невыгодно полное заполнение внутренней части камеры слоем ВВ. The choice of the width of the explosive strip depends on the initial speed of movement (i.e., is determined by the mass, calorific value of the main explosive, and the mass of the plate), as well as the type of explosive. Indeed, the main mechanism for the formation of a high-density plasma in this device is that the plate initiates an explosive during movement in the hemispherical part of the chamber, forming a working gas and pushing it out of the plate-chamber gap in the direction of the chamber axis. The speed of the plate-chamber interface is continuously increasing (inversely proportional to the sine of the angle between the tangent to the camera at a given point and the plane of the plate), therefore, the working gas is pushed out at a higher speed, which leads to the collapse of high-speed jets with the formation of a high-density plasma (with the mass of the explosive strip) . But since the junction speed continuously increases, and the detonation speed of the strip depends on the type of explosive, it is unprofitable to take the strip width greater than that at which the speed of the junction point begins to exceed the detonation speed, otherwise it will collapse in the gap without gas formation and expel it. For this reason, it is unprofitable to place strips, for example, along the camera, since only a part of the mass will work efficiently, and when the plate approaches the pole, inevitable loss of speed, backpressure from the initiated part of the explosive can form an oncoming jet, drastically reducing the efficiency of the device. For the same reason, as experiments show, it is unprofitable to completely fill the inside of the chamber with a layer of explosive.

На чертеже показано предлагаемое устройство, где 1 пластина для сжатия газа, 2 основной заряд ВВ, 3 камера, 4 полоска ВВ, 5 буферное тело. The drawing shows the proposed device, where 1 plate for gas compression, 2 main explosive charge, 3 chamber, 4 explosive strip, 5 buffer body.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Метаемая взрывом пластина 1 двигается внутрь камеры 3 и инициирует полоску ВВ 4, образуя рабочий газ, который выталкивается из зазора пластина-камера с возрастающей скоростью из-за возрастания скорости точки стыка. Сталкиваясь на оси, газовые струи образуют высокоплотную плазму высокого давления, разгоняющую метаемую модель. Из-за того, что при детонации в полости компрессора имеет место опережающаяся сходящаяся ударная волна, способная разрушить метаемую модель, в полюсе камеры располагается буферное тело 5. Это может быть, например, заряд ВВ, инициируемый опережающей ударной волной. При этом в направлении метаемой модели распространяется детонационный фронт, а в камеру истекают продукты детонации, которые отсекают переднюю часть опережающей волны и препятствуют ее прониканию до метаемого элемента. Продукты детонации буферного заряда сообщают модели начальную скорость. The plate 1 thrown by the explosion moves inside the chamber 3 and initiates the strip BB 4, forming a working gas, which is pushed out of the plate-chamber gap at an increasing speed due to an increase in the speed of the junction point. Faced on the axis, gas jets form a high-density high-pressure plasma, accelerating the propelled model. Due to the fact that when detonating in the compressor cavity there is a leading converging shock wave that can destroy the missile model, a buffer body 5 is located in the camera pole. This can be, for example, an explosive charge initiated by a leading shock wave. In this case, a detonation front propagates in the direction of the missile model, and detonation products flow out into the chamber, which cut off the front of the leading wave and prevent its penetration to the missile element. Buffer charge detonation products tell the model the initial velocity.

Далее разгон модели осуществляет газовая струя, истекающая из полусферической камеры. Проведенные эксперименты подтверждают достижение поставленных целей. Показано, что полоска ВВ внутри камеры значительно увеличивает КПД газодинамического компрессора при тех же общих габаритах и массе взрывчатого вещества. Так объемы кратеров в стальной мишени увеличиваются для данного устройства по сравнению с прототипом в 27 раз. Размещение буферного заряда в полюсе приводит к сохранению модели, что подтверждается анализом кратера в центральной части алюминиевой мишени на расстоянии в 20 диаметров пластины устройства. Further, the acceleration of the model is carried out by a gas jet flowing out of a hemispherical chamber. The experiments carried out confirm the achievement of the goals. It is shown that the explosive strip inside the chamber significantly increases the efficiency of the gas-dynamic compressor with the same overall dimensions and mass of the explosive. So the volume of craters in the steel target increases for this device compared with the prototype by 27 times. Placing the buffer charge in the pole leads to the conservation of the model, which is confirmed by the analysis of the crater in the central part of the aluminum target at a distance of 20 diameters of the device plate.

Claims

1. EXPLOSIVE DEVICE FOR HIGH-SPEED THROWING, including the main explosive charge, a gas compression plate and a chamber with an output channel for a caliber of a missile model, characterized in that at least one explosive strip is parallel to the inner side surface of the chamber under the plate, and in the pole of the camera is a buffer body.

2. The device according to claim 1, characterized in that the explosive charge is used as a buffer body.