RU2554711C2

RU2554711C2 - Detonation wave front shape control unit

Info

Publication number: RU2554711C2
Application number: RU2013144187/11A
Authority: RU
Inventors: Владилен Федорович Минин; Игорь Владиленович Минин; Олег Владиленович Минин
Priority date: 2013-10-01
Filing date: 2013-10-01
Publication date: 2015-06-27
Also published as: RU2013144187A

Abstract

FIELD: weapons and ammunition.

SUBSTANCE: invention relates to weapon and can be used in cumulative ammunition. The detonation wave front shape control unit contains axisymmetric intermediate explosive charge with the detonator and the main explosive charge with charge hollow, an inert lens designed as the hollow cylinder with bottom. The lens is made of metal with low sound speed and contains an organic glass gasket, the outer diameter of cylindrical part of the lens is equal to the internal diameter of the device housing.

EFFECT: invention allows to improve efficiency and reliability of cumulative ammunition.

2 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к конструкциям кумулятивных боевых частей боеприпасов, включая конструкции сдвоенных кумулятивных зарядов, к кумулятивным перфораторам, применяемых для перфорации нефтяных и газовых скважин, в частности к устройствам управления формой фронта детонационной волны.The invention relates to designs of cumulative warheads of ammunition, including the design of dual cumulative charges, to cumulative perforators used for perforation of oil and gas wells, in particular to devices for controlling the shape of the front of the detonation wave.

Известны устройства управления формой фронта детонационной волны в кумулятивных зарядах, выполненные в виде специальных профилированных вставок (линз), выполненных из инертных или экзотермических реагирующих материалов, устанавливаемых в заряде взрывчатого вещества (ВВ) между инициатором и кумулятивной облицовкой по оси симметрии заряда. Геометрические параметры линзовых узлов определяются типом ВВ, материалом и формой линзы. Экранирующие линзы из инертных материалов изготавливают из пластмассы, пористых порошковых и керамических материалов, парафина, полиэтилена и металлов т.п. Активные линзы из экзотермических материалов изготавливаются из ВВ, скорость детонации которой меньше, чем скорость детонации основного заряда, пиротехнических составов, металлополимеров, содержащие в качестве порошкового наполнителя реакционноспособного металла - титана, магния, цинка и т.д. Линзовый узел выполняет функцию преобразования первоначально расходящийся детонационной волны в сходящуюся с тороидальной формой фронта. Процесс перехода ударной волны в детонацию через материал линзы является существенно нестационарным и даже малые изменения плотности, дисперсности у компонентного состава ВВ, пористых и керамических материалов, дефектности кристаллов ВВ и т.д. могут вызвать существенные искажения фронта генерируемой в конечном счете детонационной волны. Такие устройства управления формой фронта детонационной волны широко представлены в технической литературе [Физика взрыва/ Под ред. Л.П. Орленко. - М.: Физматлит, 2002. -т.2, - 656 с, с.296-299; Кобылкин И.Ф., Селиванов В.В., Сысоев Н.Н. Ударные и детонационные волны. Методы исследования. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. - 376 с. с.301; Физика быстро протекающих процессов/ под ред. Н.А. Златина М.: Мир, 1971, т.2, с.252, с.291-293].Known devices for controlling the shape of the front of a detonation wave in cumulative charges, made in the form of special shaped inserts (lenses) made of inert or exothermic reactive materials installed in the explosive charge between the initiator and the cumulative lining along the axis of symmetry of the charge. The geometric parameters of the lens assemblies are determined by the type of explosive, the material and shape of the lens. Inert shielding lenses are made of plastic, porous powder and ceramic materials, paraffin, polyethylene and metals, etc. Active lenses made of exothermic materials are made of explosives, the detonation rate of which is less than the detonation velocity of the main charge, pyrotechnic compositions, metal polymers containing, as a powder filler, a reactive metal - titanium, magnesium, zinc, etc. The lens unit performs the function of converting the initially diverging detonation wave into a front converging with a toroidal shape. The process of transition of a shock wave to detonation through the lens material is essentially unsteady and even small changes in the density, dispersion of the component composition of explosives, porous and ceramic materials, defects in crystals of explosives, etc. can cause significant distortion of the front of the ultimately generated detonation wave. Such devices for controlling the shape of the detonation wave front are widely represented in the technical literature [Explosion Physics / Ed. L.P. Orlenko. - M .: Fizmatlit, 2002.-t.2, - 656 s, s.296-299; Kobylkin I.F., Selivanov V.V., Sysoev N.N. Shock and detonation waves. Research Methods. - M .: FIZMATLIT, 2004 .-- 376 p. p. 301; Physics of fast-moving processes / ed. ON. Zlatina M .: Mir, 1971, v. 2, p. 252, p. 291-293].

Недостатком данных устройств является наличие в конструкции кумулятивных зарядов, линз, расположенных внутри основного заряда ВВ, снижающего эффективность кумулятивного заряда, а также наличие непосредственной связи промежуточного и основного зарядов ВВ.The disadvantage of these devices is the presence in the design of cumulative charges, lenses located inside the main explosive charge, which reduces the efficiency of the cumulative charge, as well as the presence of a direct connection between the intermediate and main explosive charges.

Ближайшим техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство управления формой фронта детонационной волны, содержащее осесимметричные промежуточный заряд взрывчатого вещества с детонатором, с противоположной стороны которого примыкает инертная линза, выполненная из материала с низкой скоростью распространения звука, например из свинца или обедненного урана, имеющий в основном плоскую поверхность, расположенную в непосредственной близости от детонатора вещества, и выпуклую поверхность, противоположную упомянутой плоской поверхности или выпукло-выпуклую форму поверхности, основной заряд взрывчатого вещества с кумулятивной выемкой, примыкающий к линзе с обратной стороны, и расположенные в едином корпусе (патент РФ №2160880, кл. МПК F42B 1/00).The closest technical solution, chosen as a prototype, is a detonation wave front shape control device containing axisymmetric intermediate explosive charge with a detonator, on the opposite side of which there is an inert lens made of a material with a low sound propagation velocity, for example, lead or depleted uranium, having a generally flat surface located in the immediate vicinity of the substance detonator and a convex surface opposite to that mentioned Uta flat surface or a concave-convex shape surface, the main explosive charge with a cumulative recess adjacent the lens on the reverse side and disposed in a single casing (RF patent №2160880, cl. IPC F42B 1/00).

Недостатком такой конструкции является сложность ее изготовления, трудности обеспечения сносности отдельных компонентов кумулятивного заряда, т.к. конструкция не обеспечивает центровку узла управления детонационным фронтом, что приводит к существенному снижению кумулятивного действия. Наличие непосредственной связи промежуточного и основного зарядов ВВ. Наличие такой связи может усложнить как саму конструкцию изделия, так и сильно увеличить трудоемкость его изготовления. Кроме того, инертная линза должна иметь значительную толщину, чтобы обеспечить поглощение и задержку ударной волны от предварительного заряда к основному по оси симметрии заряда.The disadvantage of this design is the complexity of its manufacture, the difficulties of ensuring the tolerability of the individual components of the cumulative charge, because the design does not provide centering of the detonation front control unit, which leads to a significant reduction in the cumulative effect. The presence of a direct connection between the intermediate and main explosive charges. The presence of such a relationship can complicate the design of the product itself, and greatly increase the complexity of its manufacture. In addition, the inert lens must have a significant thickness to ensure absorption and delay of the shock wave from the preliminary charge to the main along the axis of symmetry of the charge.

Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства управления формой фронта детонационной волны, отличающегося простотой конструкции и повышенной эффективностью и надежностью действия.The objective of the invention is to provide a device for controlling the shape of the front of the detonation wave, characterized by its simplicity of design and increased efficiency and reliability.

Технический результат выражается в том, что в формировании тороидального фронта детонационной волны, с помощью металлической линзы стаканообразной формы, с размещением основного заряда ВВ с кумулятивной выемкой внутри цилиндрической части линзы и с внешним диаметром цилиндрической части линзы, равным внутреннему диаметру корпуса устройства, выполнение линзы и сплошного корпуса боеприпаса раздельными, исключив непосредственную связь промежуточного и основного заряда, тем самым упрощает устройство и повышает его надежность, улучшает качество сборки изделия в целом. А конструкция устройства управления формой детонационного фронта обладает повышенной центровкой и соосностью всех узлов, за счет его формы.The technical result is expressed in the fact that in the formation of the toroidal front of the detonation wave, using a glass-shaped metal lens, with the placement of the main explosive charge with a cumulative recess inside the cylindrical part of the lens and with an external diameter of the cylindrical part of the lens equal to the inner diameter of the device body, the lens and continuous ammunition shell separate, eliminating the direct connection of the intermediate and main charge, thereby simplifies the device and increases its reliability, improves build quality of the product as a whole. And the design of the detonation front shape control device has an increased centering and alignment of all nodes due to its shape.

В ряде случаев при использовании чувствительных ВВ в качестве шашки основного заряда, например, ВВ на основе октогена или гексогена, с целью предотвращения преждевременного инициирования основного заряда ВВ и повышения надежности осуществления кольцевого инициирования на внутренней стенки дна линзы или на внешней стороне стенки дна линзы может размещаться прокладка из инертного материала с низкими значениями акустического импеданса, например из оргстекла, полистирола, полиэтилена и т.д.In some cases, when using sensitive explosives as the main charge checker, for example, HMX or RDX-based explosives, in order to prevent premature initiation of the main explosive charge and increase the reliability of ring initiation, the lens can be placed on the inner wall of the lens bottom or on the outside of the lens bottom wall gasket made from an inert material with low values of acoustic impedance, for example, from plexiglass, polystyrene, polyethylene, etc.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве управления формой фронта детонационной волны, включающем осесимметричные промежуточный заряд взрывчатого вещества с детонатором, с противоположной стороны которого примыкает инертная линза, выполненная из материала с низкой скоростью распространения звука, основной заряд взрывчатого вещества с кумулятивной выемкой, примыкающий к линзе с обратной стороны, расположенные в едином корпусе, согласно изобретению линза выполнена из металла, имеет форму полого цилиндра с дном, с размещением основного заряда взрывчатого вещества с кумулятивной выемкой внутри цилиндра, внешний диаметр цилиндрической части линзы равен внутреннему диаметру корпуса устройства, линза и корпус выполнены раздельными. При этом на внутренней стенке дна линзы или на внешней стороне стенки дна линзы может размещаться прокладка из инертного материала с низкими значениями акустического импеданса, менее величины акустического импеданса материала линзы, для предотвращения преждевременного инициирования основного заряда ВВ, диаметр прокладки может быть равным или меньше диаметра дна линзы.The problem is achieved in that in the device for controlling the shape of the front of the detonation wave, which includes an axisymmetric intermediate charge of the explosive with a detonator, on the opposite side of which there is an inert lens made of material with a low speed of sound propagation, the main charge of the explosive with a cumulative notch adjacent to the lens on the back, located in a single housing, according to the invention, the lens is made of metal, has the shape of a hollow cylinder with a bottom, with iem main explosive charge with a cumulative recess inside the cylinder, the outer diameter of the cylindrical portion of the lens is equal to the inner diameter of the body casing, and the lens body are made separate. Moreover, on the inner wall of the bottom of the lens or on the outer side of the wall of the bottom of the lens can be placed a gasket of inert material with low values of acoustic impedance, less than the value of the acoustic impedance of the lens material, to prevent premature initiation of the main explosive charge, the diameter of the gasket can be equal to or less than the diameter of the bottom lenses.

При использовании устройства управления детонационным фронтом в боеприпасах с толстым корпусом изделия возможны отказы в работе изделия. Такая ситуация возможна, если корпус и линза выполнены сплошными из одной детали. Это связано с тем, что при детонации предварительного заряда, расширяющийся корпус создает в материале линзы волны разрежения, уменьшающие давление в ударной волне. Это приводит к тому, что давление становится недостаточным для инициирования основного заряда ВВ. Применение отдельного корпуса основного заряда ВВ (цилиндрическая часть линзы) не допускает проникновение волн разрежения в дно линзы. Этим обеспечивается устойчивая кольцевая детонация основного заряда ВВ.When using the device for controlling the detonation front in munitions with a thick body of the product, failures in the operation of the product are possible. Such a situation is possible if the body and lens are made continuous from one part. This is due to the fact that upon detonation of the preliminary charge, the expanding body creates rarefaction waves in the lens material, which reduce the pressure in the shock wave. This leads to the fact that the pressure becomes insufficient to initiate the main explosive charge. The use of a separate housing of the main explosive charge (the cylindrical part of the lens) prevents the penetration of rarefaction waves into the bottom of the lens. This ensures stable annular detonation of the main explosive charge.

Наличие признаков, отличающих изобретение от прототипа, позволяет сделать вывод о соответствии его критерию «новизна».The presence of signs that distinguish the invention from the prototype, allows us to conclude that it meets the criterion of "novelty."

На фиг.1 и фиг.2 представлен общий вид устройства, на фиг.3 - приведен пример процесса преобразования детонационной волны со сферически расходящимся волновым фронтом в тороидальную сходящуюся детонационную волну во времени. Устройство содержит (см. фиг. 1-2) инициатор 1, общий сплошной корпус боеприпаса 2, металлическая линза «стаканообразной» формы 3, промежуточный заряд ВВ 4, основной заряд ВВ 5 с кумулятивной выемкой 6, прокладка из инертного материала 7.Figure 1 and figure 2 presents a General view of the device, figure 3 - shows an example of the process of converting a detonation wave with a spherically diverging wave front into a toroidal converging detonation wave in time. The device contains (see Fig. 1-2) initiator 1, a common solid shell of ammunition 2, a metal lens of a “glass-like” shape 3, an intermediate charge of BB 4, the main charge of BB 5 with a cumulative recess 6, a gasket of inert material 7.

Работает устройство следующим образом. Инициатор 1 (электродетонатор, детонирующий шнур, капсюль детонатор) возбуждает симметричную детонационную волну в промежуточном заряде ВВ 4 с формой формы волны детонации близкой к сферически расходящейся. Детонационная волна падает на «стаканообразную» линзу 3, возбуждая тороидальную сходящуюся детонационную волну в основном заряде ВВ 5, за счет выполнения линзы 3 и общего сплошного корпуса изделия 2 раздельными. При этом инициирование основного заряда ВВ 5 в его центральной части исключается, т.к. на давление во фронте детонационной волны уменьшается ниже критического за счет уменьшения его в материале дна линзы 3 и прокладки из инертного материала 7. Под действием продуктов детонации промежуточного заряда ВВ, дно линзы 3 и прокладка 7 начинают выгибаться и сжиматься по оси симметрии устройства, подпрессовывая слой основного заряда ВВ 5. Но вследствие снижения амплитуды давления в ударной волне в этой слоистой системе, детонации по центру заряда 5 не происходит. Ударная волна распространяясь по материалу линзы 3 увеличивает свою амплитуду в угловой области линзы 3 и переходит в сжатое ВВ основного заряда 5, вызывая кольцевой нагрев ВВ основного заряда 5, повышению давления в этой области и детонацию заряда с тороидальным (кольцевым) волновым фронтом детонации. Далее волна детонации распространяется по основному заряду ВВ 5, обеспечивая тем самым требуемый режим нагружения кумулятивной облицовки. Подобрав параметры промежуточного заряда ВВ 4, основного заряда ВВ 5, линзы 3 (толщину стенки дна, материал), прокладки 7 (плотность и скорость звука материала, толщину и диаметр) можно получить симметричную тороидальную сходящуюся детонационную волну из сферической расходящейся детонационной волны.The device operates as follows. The initiator 1 (electric detonator, detonating cord, detonator capsule) excites a symmetric detonation wave in the intermediate explosive charge 4 with a detonation wave shape close to spherically diverging. The detonation wave is incident on the "glass-like" lens 3, exciting a toroidal converging detonation wave in the main charge of explosive 5, due to the lens 3 and the total solid body of the product 2 being separated. In this case, the initiation of the main explosive charge 5 in its central part is excluded, since the pressure in the front of the detonation wave decreases below critical due to a decrease in the material of the bottom of the lens 3 and gaskets of inert material 7. Under the action of the detonation products of the intermediate explosive charge, the bottom of the lens 3 and the gasket 7 begin to bend and contract along the axis of symmetry of the device, pressing the layer the main explosive charge 5. But due to a decrease in the pressure amplitude in the shock wave in this layered system, detonation at the center of charge 5 does not occur. The shock wave propagating through the material of the lens 3 increases its amplitude in the angular region of the lens 3 and passes into the compressed explosive of the main charge 5, causing ring heating of the explosive of the main charge 5, increasing pressure in this region and detonation of the charge with a toroidal (ring) detonation wavefront. Further, the detonation wave propagates along the main explosive charge 5, thereby providing the required loading mode of the cumulative lining. Having selected the parameters of the intermediate explosive charge 4, the main explosive charge 5, lens 3 (bottom wall thickness, material), gaskets 7 (material density and speed of sound, thickness and diameter), it is possible to obtain a symmetric toroidal converging detonation wave from a spherical diverging detonation wave.

Предлагаемое устройство управления детонационным фронтом прошло экспериментальную проверку и доступно для методов вычислительного эксперимента. Таким образом решается задача создания устройства управления формой фронта детонационной волны, с простой конструкцией и повышенной эффективностью и надежностью действия.The proposed control device for the detonation front has passed an experimental test and is available for computational experiment methods. Thus, the task of creating a device for controlling the shape of the front of a detonation wave is solved, with a simple design and increased efficiency and reliability of the action.

Claims

1. A control device for the shape of the front of the detonation wave, containing an axisymmetric intermediate explosive charge with a detonator, on the opposite side of which is adjacent an inert lens made of a material with a low sound propagation velocity, the main explosive charge with a cumulative recess adjacent to the lens on the back side, located in a single housing, characterized in that the lens is made of metal, has the form of a hollow cylinder with a bottom, with the placement of the main explosive charge and a cumulative recess within the cylindrical portion of the lens, the outer diameter of the cylindrical portion of the lens is equal to the inner diameter of the body casing, and the lens body are made separate.

2. The detonation wave front shape control device according to claim 1, characterized in that a gasket of an inert material with low values of acoustic impedance, for example of plexiglass, is placed on the inner or outer wall of the bottom of the lens.