RU2226259C2

RU2226259C2 - Air shock wave generator

Info

Publication number: RU2226259C2
Application number: RU2002110777/02A
Authority: RU
Inventors: В.А. Бердников; В.В. Залесский; А.В. Калинкин; М.Р. Крот; А.А. Пехтерев; О.В. Стаценко
Original assignee: Министерство Российской Федерации по атомной энергии
Priority date: 2002-04-22
Filing date: 2002-04-22
Publication date: 2004-03-27

Abstract

FIELD: testing technology; testing instruments for effect of air shock waves realized at large distances at several powerful explosions. SUBSTANCE: proposed air shock wave generator contains explosive charges located along straight lines at preset distance between them, initiation system ensuring explosion of charges at preset shift in time; generator contains flat charges; each charge is symmetrically secured inside metal bush along its longitudinal axis of symmetry which is perpendicular relative to generatrix of lateral surface of bush and is located along one of straight lines of charge location. Bushes are provided with axial grooves in form of truncated cones whose lesser bases coincide with longitudinal axis of symmetry of bush and larger bases are directed outside. Each explosive charge is closed on both sides by means of covers which are brought into hermetic contact with inner taper surfaces of bush; explosive charges are fastened together by means of destructible coupling whose destructive force exceeds force of action of any adjacent explosive charge during explosion. Explosive charges are kept in cassette. Density of material of covers is lesser than that of material of bush and cassette. EFFECT: extended field of parameters of generator at explosion of minor amount of explosive. 5 dwg

Description

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний, например, приборов на воздействия воздушных ударных волн (ВУВ), реализуемых на больших расстояниях при нескольких мощных взрывах.The invention relates to testing equipment and can be used for testing, for example, devices for exposure to air shock waves (HVW), implemented over long distances with several powerful explosions.

Известен генератор воздушной ударной волны, состоящий из подрывных зарядов-модулей, содержащих корпус в виде параллелепипеда с размещенным в нем зарядом взрывчатого вещества и расположенными на боковых гранях узлами присоединения и выполненными в виде взаимосопрягаемых у смежных граней удлиненных выступов, расположенных на торцах узлами фиксации, и дополнительными узлами фиксации, размещенными на геометрических центрах граней между удлиненными выступами и выполненными в виде односторонне закрепленной на грани пружинной пластины с отверстием на ее наиболее выступающей части, совмещенным с геометрическим центром грани, и выступа на смежной грани, согласованного по поперечному сечению с отверстием пружинной пластины (см. патент РФ № 2068980, МПК6 F 42 В 3/02, опубл. 10.11.96, бюл. № 31).Known generator of an air shock wave, consisting of subversive charges-modules, containing a body in the form of a parallelepiped with an explosive charge placed on it and located on the side faces of the attachment nodes and made in the form of elongated protrusions interconnected at adjacent faces located at the ends of the fixation nodes, and additional fixation nodes located on the geometric centers of the faces between the elongated protrusions and made in the form of a spring plate unilaterally fixed on the edge with a hole on its most protruding part, combined with the geometric center of the face, and a protrusion on an adjacent face, coordinated in cross section with the hole of the spring plate (see RF patent No. 2068980, IPC F 42 B 3/02, publ. 10.11.96, bull. . No. 31).

Недостатком данного генератора воздушной ударной волны (ВУВ) является то, что он, в зависимости от количества подрывных зарядов-модулей и сформированной из них геометрии, рассчитан на одновременный подрыв и реализацию определенного ограниченного по параметрам (амплитуде, длине волны) набора ВУВ, незначительно отличающегося от подрыва сосредоточенного заряда. И при его использовании для реализации ВУВ на значительных расстояниях от мощных взрывов необходимо подрывать большие массы ВВ, что экономически невыгодно.The disadvantage of this air shock wave (WBM) generator is that, depending on the number of subversive charges-modules and the geometry formed from them, it is designed to simultaneously undermine and implement a certain set of WBW limited in parameters (amplitude, wavelength), which differs slightly from undermining a concentrated charge. And when it is used to implement the IWL at considerable distances from powerful explosions, it is necessary to undermine the large masses of explosives, which is economically disadvantageous.

Известно устройство для генерации импульсов давления, содержащее заряды взрывчатого вещества (ВВ), расположенные вдоль прямых линий с заданными интервалами между зарядами, достаточными для предотвращения взрыва или разрушения одного заряда за счет детонации соседнего заряда, систему инициирования, обеспечивающую с помощью детонационной разводки подрыв зарядов с заданным сдвигом во времени (см. патент США № 3687074, МПК F 42 D 1/04, 3/06, опубл. 29.08.72).A device for generating pressure pulses containing explosive (BB) charges located along straight lines with predetermined intervals between charges sufficient to prevent the explosion or destruction of one charge due to detonation of an adjacent charge, an initiation system that provides charge detonation with detonation wiring with a predetermined time shift (see US patent No. 3687074, IPC F 42 D 1/04, 3/06, publ. 29.08.72).

Недостатком данного генератора воздушной ударной волны (ВУВ) является узкий диапазон его параметров, так для обеспечения, например, секундных задержек конструкция его сильно усложняется (увеличиваются его размеры, так как при этом длина детонационной разводки между зарядами возрастает до ~7 км, возрастают интервалы между зарядами из условия взаимонепоражения и, соответственно, растут общие габариты генератора).The disadvantage of this air shock wave (WBM) generator is the narrow range of its parameters, so to ensure, for example, second delays, its design is greatly complicated (its dimensions increase, since the detonation wiring between charges increases to ~ 7 km, the intervals between charges from the condition of mutual immunity and, accordingly, the overall dimensions of the generator grow).

Задачей предлагаемого решения является создание компактного генератора воздушной ударной волны, позволяющего при подрыве небольших масс ВВ воспроизводить ВУВ, реализуемые при подрыве нескольких мощных зарядов на различных расстояниях от места взрыва.The objective of the proposed solution is to create a compact generator of an air shock wave, which, when undermining small masses of explosives, can reproduce HLWs, which are realized when several powerful charges are detonated at various distances from the place of the explosion.

Технический результат: обеспечение испытаний объектов на непосредственное воздействие широкого диапазона ВУВ, реализуемых при подрыве небольших масс ВВ.EFFECT: provision of testing of objects for direct impact of a wide range of HVW, realized when small masses of explosives are detonated.

Поставленная задача решается тем, что генератор воздушной ударной волны, содержащий заряды взрывчатого вещества (ВВ), расположенные вдоль прямых линий с заданными интервалами между зарядами, систему инициирования, обеспечивающую подрыв зарядов с заданным сдвигом во времени, содержит плоские заряды, каждый из которых симметрично закреплен внутри металлической втулки вдоль ее продольной оси симметрии, перпендикулярной образующей боковой поверхности втулки и размещенной вдоль одной из прямых линий расположения зарядов, втулки выполнены с осевыми выемками в виде усеченных конусов, меньшие основания которых совпадают с продольной осью симметрии втулки, а большие обращены наружу, каждый заряд ВВ закрыт с обеих сторон крышками, герметично контактирующими с внутренними коническими поверхностями втулки и скрепленными между собой разрушаемой связью, усилие разрушения которой больше усилия воздействия на нее при подрыве любого из соседних зарядов ВВ, установленных во втулках в металлическую кассету, плотность материала крышек меньше плотности материала втулок и кассеты.The problem is solved in that the generator of an air shock wave containing explosive charges located along straight lines with predetermined intervals between charges, the initiation system, which provides undermining of charges with a given time shift, contains flat charges, each of which is symmetrically fixed inside the metal sleeve along its longitudinal axis of symmetry perpendicular to the generatrix of the side surface of the sleeve and placed along one of the straight lines of charge arrangement, the sleeve is made with axial recesses in the form of truncated cones, the smaller bases of which coincide with the longitudinal axis of symmetry of the sleeve, and the larger ones are facing outward, each explosive charge is closed on both sides by caps that are hermetically in contact with the inner conical surfaces of the sleeve and fastened together by a destructible bond, the breaking force of which is greater the forces of exposure to it when undermining any of the adjacent explosive charges installed in the bushings in a metal cartridge, the density of the material of the covers is less than the density of the material of the bushings and the cartridge.

От прототипа заявляемый генератор воздушной ударной волны отличается тем, что содержит плоские заряды, каждый из которых симметрично закреплен внутри металлической втулки вдоль ее продольной оси симметрии, перпендикулярной образующей боковой поверхности втулки и размещенной вдоль одной из прямых линий расположения зарядов, втулки выполнены с осевыми выемками в виде усеченных конусов, меньшие основания которых совпадают с продольной осью симметрии втулки, а большие обращены наружу, каждый заряд ВВ закрыт с обеих сторон крышками, герметично контактирующими с внутренними коническими поверхностями втулки и скрепленными между собой разрушаемой связью, усилие разрушения которой больше усилия воздействия на нее при подрыве любого из соседних зарядов ВВ, установленных во втулках в металлическую кассету, плотность материала крышек меньше плотности материала втулок и кассеты.The inventive air shock wave generator differs from the prototype in that it contains flat charges, each of which is symmetrically fixed inside the metal sleeve along its longitudinal axis of symmetry, perpendicular to the generatrix of the side surface of the sleeve and placed along one of the straight lines of charge arrangement, the sleeve is made with axial recesses in in the form of truncated cones, the smaller bases of which coincide with the longitudinal axis of symmetry of the sleeve, and the larger ones are turned outward, each explosive charge is closed on both sides by caps, which are in contact with the inner conical surfaces of the sleeve and are fastened together by a destructible bond, the breaking force of which is greater than the force exerted on it when any of the adjacent explosive charges installed in the bushings in the metal cartridge are detonated, the density of the cover material is less than the density of the material of the bushings and the cartridge.

Расположение вдоль прямых линий с заданными интервалами плоских зарядов взрывчатого вещества, каждый из которых симметрично закреплен внутри металлической втулки вдоль ее продольной оси симметрии, перпендикулярной образующей боковой поверхности втулки и размещенной вдоль одной из прямых линий расположения зарядов, выполнение втулок с осевыми выемками в виде усеченных конусов, меньшие основания которых совпадают с продольной осью симметрии втулки, а большие обращены наружу, позволяет существенно уменьшить давление продуктов взрыва, действующее в сторону втулок, так как энерговыделение плоских зарядов имеет неравномерную направленность и в сторону втулок не превышает 20%, а выполнение внутренних поверхностей втулок обтекаемыми со стороны зарядов, в свою очередь, приводит к существенному уменьшению действующих на втулки давлений, определяющих их прочность, что позволяет существенно снизить материалоемкость втулок и, соответственно, генератора.Arrangement along straight lines with predetermined intervals of flat explosive charges, each of which is symmetrically fixed inside the metal sleeve along its longitudinal axis of symmetry perpendicular to the generatrix of the side surface of the sleeve and placed along one of the straight lines of charge arrangement, making the bushes with axial recesses in the form of truncated cones , the smaller bases of which coincide with the longitudinal axis of symmetry of the sleeve, and the larger ones are turned outward, can significantly reduce the pressure of the explosion products, acting towards the sleeves, since the energy release of flat charges has an uneven direction and does not exceed 20% towards the sleeves, and the execution of the inner surfaces of the sleeves streamlined from the side of the charges, in turn, leads to a significant decrease in the pressure acting on the sleeves, determining their strength, which can significantly reduce the material consumption of the bushings and, accordingly, the generator.

Закрытие каждого заряда ВВ с обеих сторон крышками, герметично контактирующими с внутренними коническими поверхностями втулки и скрепленными между собой разрушаемой связью, усилие разрушения которой больше усилия воздействия на нее при подрыве любого из соседних зарядов ВВ, установка втулок в металлическую кассету, выполнение крышек из материала, плотность которого меньше плотности материала втулок и кассеты, наличие системы инициирования, обеспечивающей подрыв зарядов с заданным сдвигом во времени, позволяют компактно разместить заряды в кассете, инициировать любой из зарядов в любой последовательности с неограниченным сдвигом по времени, что, в свою очередь, дает возможность реализовать широкий диапазон ВУВ по амплитуде и длительности. Образующиеся при подрыве зарядов осколки крышек, выполненных из материала, плотность которого меньше плотности материала втулок и кассеты, не повредят конструкцию генератора.Closing each explosive charge on both sides with caps that are hermetically in contact with the inner conical surfaces of the sleeve and fastened with a destructible bond, the breaking force of which is greater than the force exerted on it when any of the adjacent explosive charges are detonated, installing the bushings in a metal cassette, making covers of material, whose density is less than the density of the material of the bushings and cassettes, the presence of an initiation system that provides undermining of charges with a given time shift, allows compact placement rows in the cassette to initiate any of the charges in any desired sequence with an unlimited time shift, which in turn makes it possible to implement a wide range of DVD in amplitude and duration. The fragments of caps formed during the explosion of charges made of a material whose density is less than the density of the material of the bushings and cassettes will not damage the design of the generator.

Изобретение поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:

на фиг.1 представлен вид сбоку генератора ВУВ, размещенного в ударной трубе; figure 1 presents a side view of the generator VUV, placed in the shock tube;

на фиг.2 представлено поперечное сечение генератора ВУВ, размещенного в ударной трубе; figure 2 presents the cross section of the generator of the VVV, placed in the shock tube;

на фиг.3 представлен элемент вида сбоку генератора ВУВ; figure 3 presents an element of a side view of the generator VUV;

на фиг.4 представлен элемент поперечного сечения генератора ВУВ; figure 4 presents the element of the cross section of the generator VUV;

на фиг.5 представлен увеличенный элемент поперечного сечения генератора ВУВ; figure 5 presents an enlarged element of the cross section of the generator of the HVW;

Генератор воздушной ударной волны 1 содержит плоские заряды взрывчатого вещества (ВВ) 3, расположенные вдоль прямых линий с заданными интервалами между зарядами. Каждый заряд 3 симметрично закреплен внутри металлической втулки 4 вдоль ее продольной оси симметрии, перпендикулярной образующей боковой поверхности втулки и размещенной вдоль одной из прямых линий расположения зарядов. Втулки 4 выполнены с осевыми выемками в виде усеченных конусов 5, меньшие основания которых совпадают с продольной остью симметрии втулки, а большие обращены наружу. Каждый заряд ВВ 3 закрыт с обеих сторон крышками 6, герметично контактирующими с внутренними коническими поверхностями втулки 4 и скрепленными между собой через опорные шайбы 7, толщина которых равна толщине плоского заряда 3, разрушаемой связью 8, усилие разрушения которой больше усилия воздействия на нее при подрыве любого из соседних зарядов ВВ. В данном примере выполнения разрушаемая связь 8 имеет ослабляющую проточку, делящую связь на две равные части. Втулки 4 установлены в металлическую кассету, состоящую из двух металлических пластин 9 и 10, в сквозные отверстия 11, выполненные соосно осевым выемкам втулок. Крышки 6 выполнены из материала, плотность которого меньше плотности материала втулок и кассеты, например, из текстолита.The air shock wave generator 1 contains flat explosive charges (BB) 3 located along straight lines with predetermined intervals between charges. Each charge 3 is symmetrically fixed inside the metal sleeve 4 along its longitudinal axis of symmetry, perpendicular to the generatrix of the side surface of the sleeve and placed along one of the straight lines of charge arrangement. The bushings 4 are made with axial recesses in the form of truncated cones 5, the smaller bases of which coincide with the longitudinal axis of symmetry of the bushings, and the larger ones are turned outward. Each explosive charge 3 is closed on both sides by covers 6, which are hermetically in contact with the inner conical surfaces of the sleeve 4 and fastened to each other through support washers 7, the thickness of which is equal to the thickness of the flat charge 3, which is destroyed by the bond 8, the breaking force of which is greater than the force of impact on it when undermining any of the adjacent explosive charges. In this embodiment, the destructible bond 8 has a weakening groove dividing the bond into two equal parts. The bushings 4 are installed in a metal cassette, consisting of two metal plates 9 and 10, in the through holes 11 made coaxially with the axial recesses of the bushings. The covers 6 are made of a material whose density is less than the density of the material of the bushings and cassettes, for example, of PCB.

В одной из пластин 10 кассеты выполнены закрытые крышками 12 технологические отверстия, через которые и отверстия 13 во втулках 4 производится разводка электрических цепей 14 системы инициирования (полностью на фигуре не показана), обеспечивающей подрыв зарядов с заданным сдвигом во времени. На внутренней поверхности крышек 6 установлены фиксаторы 15 детонатора 16 системы инициирования, выполненные в виде резиновых пластин.Technological holes closed by covers 12 are made in one of the cassette plates 10, through which the holes 13 in the bushings 4 are wired through the electrical circuits 14 of the initiation system (not fully shown in the figure), which undermines the charges with a given time shift. On the inner surface of the covers 6 are mounted latches 15 of the detonator 16 of the initiation system, made in the form of rubber plates.

Работает генератор ВУВ в следующем порядке.The VUV generator operates in the following order.

Для усиления эффективности он может быть размещен вертикально вдоль продольной оси взрывной камеры ударной трубы 2.To enhance efficiency, it can be placed vertically along the longitudinal axis of the blast chamber of the shock tube 2.

Последовательно с заданным алгоритмом временных задержек производится подрыв плоских зарядов 3. При этом формируется ВУВ (или несколько) с заданной зависимостью амплитуды от времени.Consistently with a given algorithm of time delays, flat charges 3 are detonated. At the same time, an IWW (or several) is formed with a given amplitude dependence on time.

Подрыв одного заряда 3 не нарушает сохранность других зарядов, так как крышки 6 исключают воздействие продуктов взрыва соседнего заряда на закрываемый ими заряд за счет герметичной опоры их на коническую поверхность втулок 4 и опоры на шайбу 7. Симметричность конструктивных элементов втулок 4 (и симметричность размещения кассеты в данном примере в ударной трубе 2) обеспечивают симметричность газодинамических процессов и сводят к нулю результирующую поперечную нагрузку на кассету и, соответственно, на крышки 6.The undermining of one charge 3 does not violate the safety of other charges, since the covers 6 exclude the effect of the products of the explosion of an adjacent charge on the charge that they close due to their tight support on the conical surface of the bushings 4 and support on the washer 7. The symmetry of the structural elements of the bushings 4 (and the symmetry of the placement of the cartridge in this example, in the shock tube 2), the gas-dynamic processes are symmetrical and the resulting lateral load on the cartridge and, accordingly, on the cover 6 is reduced to zero.

Разрушаемая связь 8 обеспечивает закрытое положение крышек 6 и при действии волны разрежения, а при подрыве заряда симметричный разлет их материала и, как следствие, симметричное воздействие продуктов взрыва на крышки 6 или втулки 4 (если заряд уже сработал) соседних зарядов 3. Выполнение заряда ВВ 3 плоским при подрыве снижает действие продуктов взрыва на втулку 4 (основная энергия выделяется в направлении, перпендикулярном плоскости заряда), а выполнение втулки 4 с коническими выборками снижает действие радиально расширяющих продуктов взрыва на втулку за счет ее обтекаемости, что позволяет снизить материалоемкость конструкции втулок. Кроме того, обтекаемая форма внутренней поверхности втулки 4 после срабатывания в ней заряда значительно снижает продольные нагрузки воздействия продуктов взрыва при подрыве соседнего заряда, что также способствует снижению материалоемкости конструкции генератора ВУВ и элементов его крепления.The destructible bond 8 ensures the closed position of the covers 6 even under the action of a rarefaction wave, and when the charge is detonated, the symmetrical expansion of their material and, as a result, the symmetrical effect of the explosion products on the covers 6 or bushings 4 (if the charge has already worked) of neighboring charges 3. Explosive charge 3 flat when undermining reduces the effect of explosion products on the sleeve 4 (the main energy is released in the direction perpendicular to the plane of the charge), and the execution of the sleeve 4 with conical samples reduces the effect of radially expanding products of the explosion Islands on the hub due to its aerodynamics, thereby reducing the consumption of materials design sleeves. In addition, the streamlined shape of the inner surface of the sleeve 4 after the charge is triggered in it significantly reduces the longitudinal loads of the effects of the explosion products when an adjacent charge is detonated, which also helps to reduce the material consumption of the design of the VVV generator and its fastening elements.

Таким образом, предложенное устройство позволяет существенно расширить технические возможности генератора ВУВ за счет расширения диапазона воспроизводимых параметров ВУВ.Thus, the proposed device allows you to significantly expand the technical capabilities of the HF generator by expanding the range of reproducible HF parameters.

Claims

An air shock wave generator containing explosive (BB) charges located along straight lines at predetermined intervals between charges, an initiation system that provides charge detonation with a predetermined time shift, characterized in that it contains flat charges, each of which is symmetrically fixed inside metal sleeve along its longitudinal axis of symmetry perpendicular to the generatrix of the side surface of the sleeve and placed along one of the straight lines of the arrangement of charges, the sleeve is made with axial with truncated cones, the smaller bases of which coincide with the longitudinal axis of symmetry of the sleeve, and the larger ones are facing out, each explosive charge is closed on both sides by caps that are hermetically in contact with the internal conical surfaces of the sleeve and fastened together by a destructible bond, the breaking force of which is greater than the impact force upon undermining any of the adjacent explosive charges installed in the bushings in the metal cassette, the density of the material of the covers is less than the density of the material of the bushings and the cartridge.