RU2478904C1

RU2478904C1 - Device to form circular cumulative jet

Info

Publication number: RU2478904C1
Application number: RU2011144493/11A
Authority: RU
Inventors: Иван Владимирович Жданов; Игорь Борисович Тарасов; Дмитрий Владиленович Маляров
Original assignee: Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Priority date: 2011-11-02
Filing date: 2011-11-02
Publication date: 2013-04-10

Abstract

FIELD: blasting.

SUBSTANCE: device comprises an explosive charge, an initiation device, a metal lining and a shaper installed coaxially to the explosive charge, made as capable of provision of skew collision of the lining with the shaper surface. In the charge there is an axisymmetric cavity with an output to at least one its end surface. Inside the cavity there is a metal lining and a shaper with the possibility to form an area of contact of the metal lining with the outer side surface of the shaper. Between the side surface of the shaper at the side of its rear end along with direction of the generated jet and the metal lining there is a circular gap.

EFFECT: expanded range of lengths of a generated cumulative jet.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области высокоскоростного соударения твердых тел и может быть применено в промышленности и военной технике, использующих взрывы зарядов взрывчатых веществ (ВВ) для метания ударников, особенностью которых является формирование в процессе разгона кольцевой кумулятивной струи требуемых размеров.The invention relates to the field of high-speed collision of solids and can be applied in industry and military equipment using explosives of explosive charges for throwing projectiles, a feature of which is the formation of an annular cumulative jet of the required size during acceleration.

Известно взрывное метающее устройство (ВМУ), содержащее осесимметричный заряд ВВ, устройство инициирования, W-образную металлическую облицовку, расположенную на поверхности заряда, описанное в статье «О некотором механизме струеобразования в кумулятивных зарядах», В.И.Ситников, Ю.А.Ведерников, А.И.Селезнев, Сибирский независимый университет, Новосибирск, 2001 г. (Ж. «Химическая физика», 2001 г. том 20, №10, с.35-37).Known explosive throwing device (VMU) containing an axisymmetric explosive charge, an initiating device, a W-shaped metal lining located on the surface of the charge described in the article "On some mechanism of jet formation in cumulative charges", V.I. Sitnikov, Yu.A. Vedernikov, A. I. Seleznev, Siberian Independent University, Novosibirsk, 2001 (J. “Chemical Physics”, 2001, Volume 20, No. 10, pp. 35-37).

Формирование кольцевой кумулятивной струи в данном устройстве достигается тем, что под действием продуктов взрыва W-образная облицовка охлопывается, образуя кольцевую кумулятивную струю. Недостаток данного устройства - наличие больших градиентов массовой скорости деформируемого материала облицовки, при этом формируемая кольцевая струя приобретает форму разнотолщинной трубки, сходящейся к оси симметрии заряда. В результате имеющееся распределение скорости, как в осевом, так и радиальном направлении движения струи, не позволяет использовать такие струи как средство импульсного нагружения для широкого круга задач в области физики высоких плотностей энергии. Кроме того, недостатком указанного устройства является то, что при фиксированных требуемом диаметре кольцевой струи и ее массово-скоростных параметрах (толщина струи, скорость ее распространения) устройство имеет существенное ограничение в возможности увеличения длины струи из-за геометрических особенностей облицовки, так как длина образующей облицовки зависит от угла ее раствора.The formation of an annular cumulative jet in this device is achieved by the fact that under the action of the explosion products the W-shaped lining cools, forming an annular cumulative jet. The disadvantage of this device is the presence of large gradients in the mass velocity of the deformable cladding material, while the formed ring jet takes the form of a different thickness tube, converging to the axis of charge symmetry. As a result, the existing velocity distribution, both in the axial and radial directions of the jet, does not allow the use of such jets as a means of pulsed loading for a wide range of problems in the field of high energy density physics. In addition, the disadvantage of this device is that for a fixed required diameter of the annular jet and its mass-speed parameters (jet thickness, velocity of its propagation), the device has a significant limitation in the possibility of increasing the length of the jet due to the geometric features of the lining, since the length of the generatrix facing depends on the angle of its solution.

Известно устройство для образования кольцевой кумулятивной струи [Патент РФ №2137083, МПК⁶ F42B 1/02, опубликован 10.09.1999], содержащее осесимметричный корпус с размещенными в нем соосно друг другу устройством плосковолнового инициирования, осесимметричным зарядом ВВ, метаемой пластиной (облицовкой) и формирователем из высокопластичных материалов, в котором выполнена соосно кольцевая полость трапециевидного профиля, заканчивающаяся цилиндрическим (трубчатым) каналом вокруг оси симметрии. Внутренняя поверхность кольцевой полости выполнена с возможностью косого соударения ее с метаемой пластиной. Данное устройство выбрано за прототип.A device for the formation of an annular cumulative jet [RF Patent No. 2137083, IPC ⁶ F42B 1/02, published on 09/10/1999], comprising an axisymmetric body with a plane-wave initiation device coaxial with each other, an axisymmetric explosive charge, thrown by a plate (lining), and a shaper of highly plastic materials, in which a coaxially annular cavity of a trapezoidal profile is made, ending with a cylindrical (tubular) channel around the axis of symmetry. The inner surface of the annular cavity is made with the possibility of an oblique collision with a throwing plate. This device is selected for the prototype.

В устройстве-прототипе формирование кольцевой кумулятивной струи достигается тем, что метаемая зарядом ВВ пластина взаимодействует с кольцевой полостью формирователя таким образом, что, деформируясь, образует кольцевую кумулятивную струю. К недостаткам устройства можно отнести имеющееся ограничение, состоящее в том, что максимальная длина кольцевой кумулятивной струи достигается при диаметре пластины, равном двум диаметрам кольцевой струи.In the prototype device, the formation of an annular cumulative jet is achieved by the fact that the plate thrown by the explosive charge interacts with the annular cavity of the former so that, when deformed, it forms an annular cumulative jet. The disadvantages of the device include the existing limitation that the maximum length of the annular cumulative jet is achieved with a plate diameter equal to two diameters of the annular jet.

Решаемая задача заключается в разработке конструкции устройства взрывного метания, обеспечивающей получение безградиентной кольцевой кумулятивной струи.The problem to be solved is to develop the design of an explosive throwing device that provides a gradientless annular cumulative jet.

Технический результат состоит в получении трубчатых ударников заданных длины и диаметра, представляющих собой кольцевую кумулятивную струю с безградиентным распределением массовой скорости с необходимыми геометрическими и массово-скоростными параметрами с расширенным диапазоном длин формируемой кумулятивной струи.The technical result consists in obtaining tubular impactors of a given length and diameter, which are an annular cumulative jet with a gradientless distribution of mass velocity with the necessary geometric and mass-velocity parameters with an extended range of lengths of the formed cumulative jet.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для формирования кольцевой кумулятивной струи, содержащем заряд ВВ, устройство инициирования, металлическую облицовку и формирователь, установленные соосно заряду ВВ и выполненные с возможностью косого соударения облицовки с поверхностью формирователя, новым является то, что в заряде образована осесимметричная полость с выходом по крайней мере на одну его торцевую поверхность, внутри полости размещены металлическая облицовка и формирователь с возможностью образования области контакта металлической облицовки с внешней боковой поверхностью формирователя.The specified technical result is achieved by the fact that in the device for forming an annular cumulative jet containing an explosive charge, an initiating device, a metal cladding and a former installed coaxially to the explosive charge and configured to obliquely collide the facing with the surface of the former, it is new that the charge is formed axisymmetric cavity with exit to at least one of its end surfaces, metal lining and former are placed inside the cavity with the possibility of formation I contact area of the metal cladding with the outer side surface of the shaper.

Между боковой поверхностью формирователя со стороны его заднего торца по направлению движения формируемой струи и металлической облицовкой может быть выполнен кольцевой зазор.An annular gap can be made between the lateral surface of the former from the side of its rear end in the direction of motion of the formed jet and the metal cladding.

Выполнение всей совокупности признаков формулы позволяет получить трубчатые ударники заданных длины и диаметра, представляющие собой кольцевую кумулятивную струю с безградиентным распределением массовой скорости, с необходимыми геометрическими и массово-скоростными параметрами с расширенным диапазоном длин формируемой кумулятивной струи.Fulfillment of the totality of the features of the formula makes it possible to obtain tubular impactors of a given length and diameter, which are an annular cumulative jet with a gradientless distribution of mass velocity, with the necessary geometric and mass-velocity parameters with an extended range of lengths of the formed cumulative jet.

Выполнение зазора между боковой поверхностью формирователя со стороны его заднего торца по направлению движения формируемой струи и металлической облицовкой позволяет регулировать скорость разгона металлической облицовки.The gap between the lateral surface of the shaper from the side of its rear end in the direction of motion of the formed jet and the metal cladding allows you to adjust the acceleration speed of the metal cladding.

Изобретение поясняется фигурой, на которой приведена схема устройства.The invention is illustrated by the figure, which shows a diagram of the device.

Устройство для формирования кольцевой кумулятивной струи содержит осесимметричный заряд ВВ 1, металлическую облицовку 2 и формирователь 3 выполненный в виде тела вращения, установленные соосно, устройство инициирования (на фигуре не показано).A device for forming an annular cumulative jet contains an axisymmetric charge BB 1, a metal lining 2 and a shaper 3 made in the form of a body of revolution, mounted coaxially, an initiation device (not shown in the figure).

В данном примере выполнения устройства заряд ВВ выполнен с поперечным сечением в виде полого усеченного конуса, меньший торец которого направлен в одну сторону, а формирователь 3 - в виде усеченного конуса, меньший торец которого направлен в другую сторону, в направлении движения формируемой струи, при этом обеспечивается их косое соударение. При данной форме заряда 1 формирователь также может быть выполнен в форме цилиндра или усеченного конуса, меньший торец которого направлен аналогично заряду ВВ. Основным условием выбора геометрии формирователя является обеспечение выполнения требований к параметрам формируемой кольцевой кумулятивной струи.In this example embodiment of the device, the explosive charge is made with a cross section in the form of a hollow truncated cone, the smaller end of which is directed to one side, and the shaper 3 is in the form of a truncated cone, the smaller end of which is directed to the other side, in the direction of motion of the formed jet, while their oblique collision is provided. With this form of charge 1, the former can also be made in the form of a cylinder or a truncated cone, the smaller end of which is directed similarly to the explosive charge. The main condition for choosing the geometry of the shaper is to ensure that the requirements for the parameters of the formed annular cumulative jet are met.

Между боковой поверхностью формирователя 3 со стороны его (в данном примере большего) торца 4 и металлической облицовкой 2 выполнен кольцевой зазор 5.An annular gap 5 is made between the lateral surface of the shaper 3 from its side (in this example, larger) of the end face 4 and the metal lining 2.

Устройство работает следующим образом: производится инициирование заряда ВВ, под действием давления продуктов взрыва заряда ВВ 1 металлическая облицовка 2 метается на формирователь 3 с образованием области контакта металлической облицовки с внешней боковой поверхностью формирователя 3 и выдавливанием материала внутреннего слоя облицовки 2 в кольцевую кумулятивную струю.The device operates as follows: the explosive charge is initiated, under the action of the pressure of the explosion products of the explosive charge 1, the metal lining 2 is thrown onto the former 3 with the formation of the contact area of the metal lining with the outer side surface of the former 3 and extrusion of the material of the inner layer of the lining 2 into an annular cumulative stream.

Выбирая параметры метания металлической облицовки: варьируя геометрическими размерами заряда ВВ, а также выбирая геометрию формирователя, обеспечивается дозвуковой режим косого соударения облицовки с формирователем.By choosing the throwing parameters of the metal cladding: by varying the geometrical dimensions of the explosive charge, as well as by choosing the shaper geometry, a subsonic regime of oblique collision of the cladding with the shaper is ensured.

Изменением кольцевого зазора 5 регулируют скорость разгона металлической облицовки 2.By changing the annular gap 5 regulate the acceleration rate of the metal cladding 2.

При использовании заявляемого устройства получены высокоскоростные безградиентные струи с необходимыми геометрическими и массово-скоростными параметрами с расширенным диапазоном длин формируемой кумулятивной струи.When using the inventive device obtained high-speed gradientless jets with the necessary geometric and mass-speed parameters with an extended range of lengths of the formed cumulative jet.

Claims

1. Device for forming an annular cumulative jet containing an explosive charge, an initiation device, a metal cladding and a shaper installed aligned with the explosive charge and configured to provide an oblique collision of the cladding with the shaper surface, characterized in that an axisymmetric cavity is formed in the charge with an exit at least on one of its end surfaces, inside the cavity there is a metal cladding and former with the possibility of formation of the contact area of the metal lining with the outer side surface of the shaper.

2. The device according to claim 1, characterized in that an annular gap is made between the lateral surface of the former from the side of its rear end in the direction of motion of the formed jet and the metal cladding.