RU2415370C1

RU2415370C1 - Blast wave formation device

Info

Publication number: RU2415370C1
Application number: RU2009126007/11A
Authority: RU
Inventors: Игорь Леонидович Распопин (RU); Игорь Леонидович Распопин; Владимир Александрович Губачев (RU); Владимир Александрович Губачев; Виктор Иванович Шутов (RU); Виктор Иванович Шутов; Игорь Николаевич Чигаринов (RU); Игорь Николаевич Чигаринов
Original assignee: Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Priority date: 2009-07-06
Filing date: 2009-07-06
Publication date: 2011-03-27
Also published as: RU2009126007A

Abstract

FIELD: blasting operations.

SUBSTANCE: device includes matrix with channels which are the branches of primer and which are filled with explosive, blasting device of primer and the main charge of explosive. Primer is divided with partitions from inert material into parts the number of which is equal to the number of the above branching channels. Explosive of the primer blasting device is installed with a gap relative to the surface of the primer. When additional charge of explosive is arranged between matrix and the main charge, it is also divided with partitions from inert material into the parts the number of which is not less than the number of branching channels of the primer.

EFFECT: explosion safety of the device is improved.

3 cl, 3 dwg

Description

Описываемое изобретение относится к области взрывных работ, в частности к конструкции взрывных устройств.The described invention relates to the field of blasting, in particular to the design of explosive devices.

Актуальной задачей является создание взрывных устройств с повышенной взрывобезопасностью.An urgent task is the creation of explosive devices with increased explosion safety.

Известно устройство для формирования взрывной волны (патент США №3430563 НКИ: 102-22), которое содержит пластину гибкого инертного эластомера, имеющего форму матрицы, и плоский лист гибкого взрывчатого вещества (ВВ), запрессованного в матрицу таким образом, что образует решетку ВВ, состоящую из компланарных полос ВВ 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 от конца каждой из них отходит участок полосы, образующий выступ, расположенный под прямым углом к поверхности пластины из эластомера. Конец этого участка полосы расположен заподлицо с поверхностью пластины. В результате получается ряд концевых участков, разнесенных равномерно по одной из поверхностей пластины. Заряд ВВ детонирует одновременно в большом количестве точек, в которых он выходит на поверхность пластины из эластомера при инициировании заряда в общей для всей решетки точке.A device for generating a blast wave (US patent No. 3430563 NKI: 102-22), which contains a plate of a flexible inert elastomer having the shape of a matrix, and a flat sheet of flexible explosive (BB), pressed into the matrix in such a way that forms a lattice BB, consisting of coplanar explosive bands with a common beginning for all bands. A sheet of flexible explosive, including a point common to all strips, is located in the thickness of an elastomer plate between its surfaces. Strips BB have the same length, and from the end of each of them departs a portion of the strip forming a protrusion located at right angles to the surface of the plate of elastomer. The end of this portion of the strip is flush with the surface of the plate. The result is a series of end sections spaced evenly along one of the surfaces of the plate. The explosive charge detonates simultaneously in a large number of points at which it leaves the plate surface from the elastomer when the charge is initiated at a point common to the entire lattice.

В качестве прототипа выбран способ инициирования и формирования взрывной волны в основном заряде ВВ (патент РФ №2296943, опубликовано 10.04.2007 г.), при котором обеспечивается многоточечное инициирование поверхности основного заряда от одного или более электродетонаторов и предотвращается инициирование заряда ВВ в случае подрыва электродетонатора в результате аварийных воздействий (грозовой разряд, прострел, удар, пожар и т.д.). Согласно изобретению посредством электродетонатора производят подрыв входных точек матрицы, от которых детонационные волны по разветвляющимся каналам матрицы, заполненным ВВ, расходятся до концевых участков, подрывающих основной заряд ВВ и формирующих в нем взрывную волну.As a prototype, the method of initiation and formation of a blast wave in the main explosive charge (RF patent No. 2296943, published April 10, 2007) is selected, which ensures multipoint initiation of the surface of the main charge from one or more electric detonators and prevents the initiation of explosive charge in case of detonation of the electric detonator as a result of accidental impacts (lightning discharge, lumbago, shock, fire, etc.). According to the invention, by means of an electric detonator, the input points of the matrix are detonated, from which detonation waves diverge along the branching channels of the matrix filled with explosives to end sections that undermine the main explosive charge and form a blast wave in it.

Недостатком этих известных устройств - аналога и прототипа является то, что при несанкционированном подрыве ВВ матрицы в любой точке детонация по каналам матрицы, заполненным взрывчатым веществом, через входную точку пройдет с участка, где произошел подрыв, на остальные участки и сынициирует взрывчатое вещество этих участков одновременно в большом количестве точек.The disadvantage of these known devices - analogue and prototype is that if an unauthorized detonation of the explosive matrix occurs at any point, detonation through the matrix channels filled with explosive material passes through the input point from the site where the detonation occurred, to the remaining sections and initiates the explosive of these sections simultaneously in a lot of points.

Техническим результатом заявляемого изобретения является исключение взрыва основного заряда взрывчатого вещества в многоточечном режиме, а при применении в качестве основного заряда малочувствительных взрывчатых веществ - исключение взрыва основного заряда в любом режиме, при аварийном (соударении, простреле, пожаре и т.д.) подрыве взрывчатого вещества матрицы, т.е. повышение взрывобезопасности устройства.The technical result of the claimed invention is to exclude the explosion of the main explosive charge in a multi-point mode, and when using insensitive explosives as the main charge, to exclude the explosion of the main charge in any mode, in case of emergency (collision, shot, fire, etc.) explosive matrix substances, i.e. increased explosion safety of the device.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для формирования взрывной волны, включающем в себя матрицу с каналами, отходящими от запальной шашки и заполненными ВВ, средство для подрыва запальной шашки и основной заряд ВВ, предусмотрены следующие конструктивные отличия:The specified technical result is achieved in that in the device for generating a blast wave, which includes a matrix with channels extending from the ignition block and filled with explosives, means for detonating the ignition block and the main explosive charge, the following design differences are provided:

1 - запальная шашка разделена перегородками из инертного материала на части; 2- число частей, на которые разделена запальная шашка, равно числу отходящих от нее каналов.1 - the ignition block is divided by partitions of inert material into parts; 2 - the number of parts into which the igniter is divided is equal to the number of channels extending from it.

Кроме того, предложенное устройство для формирования взрывной волны может отличаться следующим:In addition, the proposed device for generating a blast wave may differ in the following:

1. Средство для подрыва запальной шашки по отношению к ее поверхности установлено с зазором.1. Means for undermining the ignition block relative to its surface is installed with a gap.

2. При размещении между матрицей и основным зарядом дополнительного заряда ВВ он также разделен перегородками из инертного материала на части. 2. When placing an additional explosive charge between the matrix and the main charge, it is also divided into parts by inert material partitions.

3. Число частей, на которые разделен дополнительный заряд ВВ, не меньше числа отходящих от запальной шашки каналов. 3. The number of parts into which the additional explosive charge is divided is not less than the number of channels extending from the igniter.

4. Толщину перегородок запальной шашки t, толщину перегородок дополнительного заряда t₁ и толщину дополнительного заряда t₂ выбирают из следующих условий

4. The thickness of the partitions of the pilot block t, the thickness of the partitions of the additional charge t ₁ and the thickness of the additional charge t _{2 is} chosen from the following conditions

где K , K₁- коэффициенты, определяемые экспериментально и зависящие от материала перегородок и чувствительности ВВ запальной шашки и дополнительного заряда соответственно;where K, K ₁ are the coefficients determined experimentally and depending on the material of the partitions and the sensitivity of the explosive fuse and the additional charge, respectively;

m_a , m_1a - активные массы ВВ запальной шашки и дополнительного заряда соответственно;m _a , m _1a are the active masses of the explosive igniter and additional charge, respectively;

t_max - толщина перегородки, при которой отсутствует надежное инициирование запальной шашки средством для подрыва;t _max is the thickness of the partition at which there is no reliable initiation of the ignition block by means of detonation;

l - расстояние между каналами матрицы в зоне размещения перегородки;l is the distance between the channels of the matrix in the area of the partition;

t_кр. , ρ , υ - критическая толщина, плотность, скорость детонации ВВ дополнительного заряда соответственно;t _cr , ρ, υ — critical thickness, density, detonation velocity of an additional explosive charge, respectively;

I_кр - критический импульс, необходимый для подрыва основного заряда ВВ.I _cr - critical momentum necessary to undermine the main explosive charge.

Деление запальной шашки перегородками из инертного материала на части дает возможность исключить прохождение детонации через запальную шашку матрицы с участка, где произошел аварийный подрыв ВВ, на остальные участки матрицы. При толщине t меньше

, при аварийном подрыве ВВ одного из участков матрицы произойдет передача детонации с части запальной шашки, принадлежащей данному участку, на другие непосредственно через перегородки. При толщине t больше t_mах запальную шашку в штатном режиме средством для подрыва не сынициировать. Толщина t_max зависит как от чувствительности ВВ запальной шашки, так и от средства для подрыва запальной шашки.The division of the ignition block with partitions of inert material into parts makes it possible to exclude the passage of detonation through the matrix ignition block from the area where the explosive accidentally detonated, to the remaining sections of the matrix. With a thickness t less

, in the event of an explosive accidental detonation of one of the matrix sections, detonation will transfer from the part of the ignition block belonging to this section to others directly through the partitions. If the thickness t is greater than t _{max, the} ignition block cannot be secured in the normal mode. The thickness t _max depends both on the sensitivity of the explosive fuse and the means for detonating the fuse.

Число частей, на которые разделена запальная шашка, выбирается по числу отходящих от нее каналов для того, чтобы при аварийном подрыве любого из участков матрицы детонация не могла попасть на другие.The number of parts into which the ignition block is divided is selected by the number of channels extending from it so that in case of an emergency detonation of any of the sections of the matrix, detonation could not fall onto the others.

Расположение средства для подрыва запальной шашки по отношению к поверхности запальной шашки с зазором необходимо для того, чтобы при аварийном подрыве ВВ одного из участков матрицы исключить прохождение детонации на другие участки непосредственно через средство для подрыва.The location of the means for undermining the ignition block relative to the surface of the ignition block with a gap is necessary so that in the event of an explosive detonation of an explosive in one of the sections of the matrix, to prevent the detonation from passing to other sections directly through the means for undermining.

Дополнительный заряд ВВ, расположенный между матрицей и основным зарядом, необходим для возбуждения в нем детонации одновременно с возбуждением детонации в каналах матрицы при аварийном подрыве, что приведет к прохождению по нему детонации, которая позволит избежать многоточечного инициирования участка матрицы, где произошел подрыв. В противном случае аварийное инициирование ВВ некоторых каналов одного из участков матрицы может привести к одновременному инициированию основного заряда ВВ в нескольких точках данного участка матрицы. При толщине t₂ меньше t_кр детонации в дополнительном заряде ВВ при аварийном подрыве происходить не будет. При толщине t₂ больше

аварийный подрыв ВВ дополнительного заряда приведет к взрыву ВВ основного заряда. Деление дополнительного заряда ВВ перегородками из инертного материала на части необходимо для уменьшения мощности взрыва при аварийном подрыве ВВ дополнительного заряда, что позволит избежать при применении в качестве основного заряда малочувствительных ВВ его инициирования. При толщине t₁ меньше

при подрыве одной части ВВ дополнительного заряда произойдет передача детонации на другие части дополнительного заряда непосредственно через перегородки. При толщине t₁ больше l возможно инициирование ВВ каналов матрицы, находящихся в зоне размещения перегородки, без инициирования ВВ дополнительного заряда.An additional explosive charge, located between the matrix and the main charge, is necessary to initiate detonation in it simultaneously with the initiation of detonation in the matrix channels during an emergency detonation, which will lead to detonation passing through it, which will avoid multipoint initiation of the matrix section where the detonation occurred. Otherwise, the emergency initiation of the explosive of some channels of one of the matrix sections can lead to the simultaneous initiation of the main explosive charge at several points of this matrix section. If the thickness t _{2 is} less than t _{cr cr,} detonation in the additional explosive charge will not occur during an emergency detonation. With a thickness t ₂ greater

emergency blasting of the explosive of an additional charge will lead to an explosion of the explosive of the main charge. Dividing the additional explosive charge by partitions of inert material into parts is necessary to reduce the explosion power in case of emergency explosive detonation of an additional charge, which will allow avoiding its initiation as the main charge. With a thickness t ₁ less

if one part of the explosive additional charge is detonated, detonation will be transferred to other parts of the additional charge directly through the partitions. When the thickness t _{1 is} greater than l, it is possible to initiate explosive channels of the matrix located in the area of the partition, without initiating an additional charge.

Число частей дополнительного заряда должно быть не меньше числа отходящих от запальной шашки каналов для того, чтобы при аварийном подрыве одного из участков дополнительного заряда детонация не распространилась на остальные участки.The number of parts of the additional charge should be no less than the number of channels extending from the ignition checker so that in case of an emergency detonation of one of the sections of the additional charge, detonation does not spread to the remaining sections.

Техническая сущность и принцип действия предложенного устройства поясняются чертежами, на которых:The technical nature and principle of operation of the proposed device are illustrated by drawings, in which:

фиг.1 - общий вид устройства для формирования взрывной волны;figure 1 - General view of a device for generating a blast wave;

фиг.2 - разрез по А-А; фиг.3 - вид Б.figure 2 is a section along aa; figure 3 is a view of B.

Предложенное устройство включает в себя матрицу 1 из инертного материала, основной заряд ВВ 2, средство для подрыва 3 и дополнительный заряд ВВ 4. В матрице 1 выполнены каналы 5, отходящие от запальной шашки 6, заполненные ВВ 7. Запальная шашка 6 разделена перегородками из инертного материала 8 на четыре части, что соответствует числу отходящих от нее каналов 5. Средство для подрыва - электродетонатор 3. Дополнительный заряд ВВ 4, расположенный между матрицей 1 и основным зарядом ВВ 2, разделен перегородками из инертного материала 9 на четыре части, что не меньше числа отходящих от запальной шашки 6 каналов 5.The proposed device includes a matrix 1 of inert material, the main charge of explosive 2, means for detonating 3 and an additional charge of explosive 4. In matrix 1 there are channels 5 extending from the ignition block 6, filled with explosives 7. The ignition block 6 is separated by inert partitions material 8 into four parts, which corresponds to the number of channels extending from it 5. The means for detonation is an electric detonator 3. An additional charge of explosive 4, located between the matrix 1 and the main charge of explosive 2, is divided into four parts by inert material partitions 9, h then not less than the number of channels 6 extending from the ignition checker 5.

Примером конкретного выполнения может служить устройство для формирования взрывной волны, включающее в себя матрицу из материала АБС-2020 ТУ2214-019-00203521-96, литой основной заряд ВВ, электродетонатор и дополнительный заряд из ВВ. Торец заряда ВВ, входящего в состав электродетонатора, расположен с зазором по отношению к поверхности запальной шашки. Толщина дополнительного заряда выбрана из вышеприведенной формулы. В матрице выполнены каналы и запальная шашка, заполненные ВВ. Запальная шашка и дополнительный заряд разделены перегородками из материала АБС-2020 толщиной 1 и 3 мм соответственно, что соответствует соотношению (0,8 мм≤t≤2 мм; 2,4 мм ≤t₁≤8 мм). Перегородки как запальной шашки, так и дополнительного заряда взрывчатого вещества выполнены за одно целое с матрицей.An example of a specific implementation can serve as a device for generating a blast wave, which includes a matrix of ABS material 2020 TU2214-019-00203521-96, a molded main explosive charge, an electric detonator and an additional explosive charge. The end face of the explosive charge, which is part of the electric detonator, is located with a gap relative to the surface of the ignition block. The thickness of the additional charge is selected from the above formula. In the matrix, channels and an ignition bomb filled with explosives are made. The igniter and the additional charge are separated by partitions made of ABS-2020 material with a thickness of 1 and 3 mm, respectively, which corresponds to the ratio (0.8 mm≤t≤2 mm; 2.4 mm ≤t ₁ ≤8 mm). The partitions of both the ignition block and the additional explosive charge are made in one piece with the matrix.

Предложенное устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

При аварийном подрыве устройства в одной из его частей может произойти возбуждение детонации как в каналах 5 матрицы 1, так и в ВВ дополнительного заряда 4. По каналам 5 матрицы 1 детонация может дойти до запальной шашки 6 и там затухнуть. В дополнительном заряде ВВ 4 детонация дойдет до перегородок 9, отделяющих части дополнительного заряда друг от друга, и там затухнет. Таким образом, при аварийном подрыве устройства взрыва основного заряда ВВ 2 в многоточечном режиме не происходит, и устройство исключает передачу детонации с одной из его частей на остальные при аварийном подрыве этой части в одной точке. При штатном применении устройства от электродетонатора 3, торец заряда ВВ которого расположен с зазором по отношению к поверхности запальной шашки 6, летящей фольгой инициируется запальная шашка 6, и детонация по каналам 5 матрицы через дополнительный заряд ВВ 4 попадает на основной заряд ВВ 2, обеспечивая его взрыв в многоточечном режиме.In case of emergency undermining of the device in one of its parts, detonation can occur both in channels 5 of matrix 1 and in explosive of additional charge 4. Through channels 5 of matrix 1, detonation can reach ignition block 6 and die out there. In an additional charge of explosive 4, detonation will reach the partitions 9 separating the parts of the additional charge from each other, and there it will decay. Thus, in the event of an emergency detonation of the explosive device, the main explosive charge 2 does not occur in multipoint mode, and the device excludes the transmission of detonation from one of its parts to the others during the emergency detonation of this part at one point. With the standard use of the device from the electric detonator 3, the end of the explosive charge of which is located with a gap with respect to the surface of the ignition block 6, the ignition block 6 is initiated by flying foil, and detonation through the channels 5 of the matrix through the additional charge of explosive 4 falls on the main charge of explosive 2, providing it multipoint explosion.

В одном из экспериментов детонация, возбужденная в ВВ, находящемся в канале одной из частей матрицы, не проходила на другую часть через перегородку запальной шашки, выполненную из материала АБС-2020 толщиной 0,8 мм. В другом эксперименте детонация, возбужденная в одной части дополнительного заряда ВВ, не проходила на другую часть через перегородку из материала АБС-2020 толщиной 3 мм, при этом детонации основного заряда ВВ не происходило. Исключение многоточечного инициирования устройства, в котором произошел аварийный подрыв ВВ матрицы, обусловлено и тем, что с одной стороны матрицы расположен дополнительный заряд ВВ. В эксперименте при подрыве ВВ одной из частей матрицы, детонация возбуждалась как в каналах матрицы, заполненных пластическим составом, так и в дополнительном заряде ВВ, что обеспечило одноточечный подрыв ВВ части устройства и, в результате, исключило подрыв основного заряда ВВ. Штатная работа устройства подтверждена экспериментом, в котором запальная шашка матрицы, заполненная ВВ и разделенная перегородками из материала АБС-2020 толщиной 1 мм, инициировалась летящей фольгой из алюминиевого сплава толщиной 0,3 мм.In one of the experiments, the detonation excited in the explosive located in the channel of one of the parts of the matrix did not pass to the other part through the baffle of the igniter, made of 0.8 mm thick ABS material 2020. In another experiment, detonation excited in one part of the additional explosive charge did not pass to the other part through a 3 mm thick partition made of ABS-2020 material, with no detonation of the main explosive charge occurring. The exception of the multipoint initiation of the device in which the explosive detonation of the matrix occurred, is also due to the fact that an additional explosive charge is located on one side of the matrix. In the experiment, when an explosive of one of the matrix parts was detonated, detonation was excited both in the matrix channels filled with plastic composition and in an additional explosive charge, which ensured a single-point detonation of the explosive part of the device and, as a result, excluded the main explosive charge undermining. The regular operation of the device was confirmed by an experiment in which the igniter of the matrix, filled with explosives and separated by partitions of ABS material 2020 with a thickness of 1 mm, was initiated by a flying foil of an aluminum alloy with a thickness of 0.3 mm.

Описанные технические преимущества направлены на то, чтобы использовать предложенное устройство для формирования взрывной волны в конструкциях систем с повышенной взрывобезопасностью.The described technical advantages are aimed at using the proposed device for generating a blast wave in the design of systems with increased explosion safety.

По предложенному техническому решению разработаны рабочие чертежи на опытный образец устройства.According to the proposed technical solution, working drawings for a prototype device are developed.

Claims

1. A device for generating a blast wave, including a matrix with channels extending from the ignition block and filled with explosive, means for detonating the ignition block and the main charge of the explosive, characterized in that the ignition block is divided into parts by an inert material, number which is equal to the number of channels departing from it.

2. The device according to claim 1, characterized in that the means for undermining the ignition block is installed with a gap in relation to its surface.

3. The device according to claim 1, characterized in that when placed between the matrix and the main charge of an additional explosive charge, it is also divided by partitions of inert material into parts, the number of which is not less than the number of channels extending from the igniter, and the thickness of the ignition blocks t, the thickness of the walls of the additional charge t ₁ and the thickness of the additional charge t ₂ choose from the following conditions:

where K, K ₁ are the coefficients determined experimentally and depending on the material of the partitions and the sensitivity of the explosive of the ignition block and the additional charge, respectively;
m _a , m _1a are the active masses of the explosive of the ignition block and the additional charge, respectively;
t _max is the thickness of the partition at which there is no reliable initiation of the ignition block by means of detonation;
l is the distance between the channels of the matrix in the area of the partition;
t _cr , ρ, υ - critical thickness, density, detonation velocity of the explosive of an additional charge, respectively;
I _kp is the critical momentum necessary to undermine the main explosive charge.