RU2560176C1

RU2560176C1 - Cell charge of sheet explosive

Info

Publication number: RU2560176C1
Application number: RU2014120121/11A
Authority: RU
Inventors: Юрий Валерьевич Гирин; Андрей Иванович Потапенко; Руслан Вячеславович Ульяненков; Александр Александрович Чепрунов
Priority date: 2014-05-19
Filing date: 2014-05-19
Publication date: 2015-08-20

Abstract

FIELD: blasting operations.

SUBSTANCE: invention relates to the technique of explosion of array charge of sheet explosives (explosives) and may be used in the practice of testing the barriers, materials and fragments of constructions, as well as in a number of pulsed technological operations with use of explosion, such as connection and hardening or reinforcement of material layers. The charge consists of a thin layer of explosive applied to the surface of the barrier, the detonators, and the initiation system. To eliminate the "knife effect" the charge is divided into sectors made in the form of combs with gaps between them, which enables to eliminate the interaction of detonation waves coming from different points of initiation. The detonation wiring is made in the form of explosive strips of the same length, facing with the side ends to the barrier.

EFFECT: simplification of the initiation system by reducing the number of detonation strips when reproduction of the pulsed nature of the barrier loading.

1 dwg

Description

Изобретение относится к технике взрыва площадных зарядов из листовых взрывчатых веществ (ВВ) и может быть использовано в практике испытаний преград (образцов материалов и фрагментов конструкций), а также в ряде импульсных технологических операциях с использованием взрыва (соединение и упрочнение слоев материалов).The invention relates to techniques for the explosion of areal charges from sheet explosives (BB) and can be used in the practice of testing barriers (samples of materials and fragments of structures), as well as in a number of pulsed technological operations using an explosion (joining and hardening of layers of materials).

Известно устройство для формирования взрывной волны, основанное на нанесении и подрыве тонкого слоя ВВ на поверхности преграды [1]. Контактный заряд из ВВ размещают в виде листа или пленки на поверхности преграды и инициируют одним детонатором. Недостатком устройства является большая разновременность нагружения преграды, создаваемая скользящей детонацией, а также сложность обеспечения воспроизведения плоской ударной волны в материале преграды.A device for generating a blast wave, based on the application and detonation of a thin layer of explosives on the surface of the barrier [1]. The contact charge from the explosive is placed in the form of a sheet or film on the surface of the barrier and is initiated by a single detonator. The disadvantage of this device is the large difference in loading of the obstacle created by sliding detonation, as well as the difficulty of reproducing a plane shock wave in the material of the obstacle.

Известно устройство [2], в котором для многоточечного инициирования используют детонационную разводку с разветвленными концевыми участками, расположенными на основном заряде ВВ или на дополнительном слое гибкого ВВ, выполняющего роль промежуточного заряда. При помощи разводки осуществляют дискретное инициирование площадного заряда, что позволяет задавать плоское движение детонационной волны, однако не исключает схождение детонационных волн, приходящих из различных точек инициирования, и возникновение на поверхности преграды повреждений в виде ножевого разреза на глубину до нескольких миллиметров в месте схождения детонационных волн (особенно у преград из мягких материалов).A device [2] is known in which detonation wiring with branched end sections located on the main explosive charge or on an additional layer of flexible explosive acting as an intermediate charge is used for multipoint initiation. Using the wiring, discrete initiation of the area charge is carried out, which allows you to set the plane motion of the detonation wave, but does not exclude the convergence of detonation waves coming from different points of initiation, and the occurrence of damage on the surface of the obstacle in the form of a knife cut to a depth of several millimeters at the convergence of detonation waves (especially for barriers made of soft materials).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению (прототипом) является заряд из листового ВВ по патенту №2498200 [3], сформированный в виде секторов с зазорами между ними, при этом детонационную разводку заряда собирают в пучок в виде полосок ВВ одинаковой длины и минимальной ширины. Недостатком прототипа является то, что в техническом решении не определен размер секторов для обеспечения импульсного характера нагружения преграды, а также низкая надежность срабатывания детонационных полосок минимальной ширины при одновременном инициировании заряда.The closest in technical essence and the achieved result to the proposed invention (prototype) is a charge from sheet explosives according to patent No. 2498200 [3], formed in the form of sectors with gaps between them, while the detonation wiring of the charge is collected in a bundle in the form of strips of explosives of the same length and minimum width. The disadvantage of the prototype is that the technical solution does not determine the size of the sectors to ensure the pulsed nature of loading the obstacles, as well as the low reliability of the detonation strips of minimum width while initiating a charge.

Технический результат предлагаемого изобретения направлен на упрощение системы инициирования за счет сокращения количества детонационных полосок (точек одновременного инициирования площадного заряда из листового ВВ) при воспроизведении импульсного характера нагружения преграды.The technical result of the invention is aimed at simplifying the initiation system by reducing the number of detonation strips (points of simultaneous initiation of the area charge from sheet explosives) when reproducing the pulsed nature of the loading of the obstacle.

Этот технический результат достигается тем, что заряд формируют из тонкого слоя ВВ, наносимого на поверхность преграды и разбиваемого для исключения «ножевого эффекта» на секторы, выполненные в виде сот с зазорами между ними, исключающими взаимодействие детонационных волн, приходящих из различных точек инициирования, при этом детонационную разводку выполняют в виде полосок ВВ одинаковой длины, обращенных боковыми торцами к преграде. Использование секторов в виде сот (правильных шестиугольников) по сравнению с квадратной формой секторов при одинаковом радиусе (размере) R позволяет сократить их количество на одинаковой нагружаемой площади преграды в 1,3 раза (см. фиг. 1). Размер сот определяют с учетом наилучшего воспроизведения общего импульса давления, сообщаемого преграде, а время детонации заряда обеспечивают расстоянием от точки инициирования, расположенной в центральной части сектора, до его края и скоростью детонации (D_BB) используемого листового ВВ. Радиус (размер) сот в заряде (R) выбирают из условия обеспечения импульсного характера нагружения преграды, т.е. длительности нагружения меньшей длительности распространения волны разгрузки по толщине этой преграды. Соты заряда ВВ инициируют в точках соединения с полосками ВВ. Полоски одинаковой длины собирают в пучки и инициируют быстродействующими детонаторами (детонаторами с малым временем разброса при срабатывании), которые относят от преграды для исключения дополнительного воздействия. Замену режима мгновенного подрыва сотового заряда на преграде на режим многоточечного инициирования обеспечивают выбором длительности детонации заряда (τ_g) меньшей длительности распространения волны разгрузки по толщине этой преграды (Т_o) из соотношения:This technical result is achieved in that the charge is formed from a thin layer of explosives applied to the surface of the barrier and broken up to eliminate the “knife effect” into sectors made in the form of honeycombs with gaps between them, excluding the interaction of detonation waves coming from different points of initiation, at this detonation wiring is performed in the form of strips of explosives of the same length, facing the side ends to the obstacle. The use of sectors in the form of honeycombs (regular hexagons) compared to the square shape of sectors with the same radius (size) R allows to reduce their number by the same loaded area of the barrier by 1.3 times (see Fig. 1). The cell size is determined taking into account the best reproduction of the total pressure pulse imparted to the barrier, and the charge detonation time is provided by the distance from the initiation point located in the central part of the sector to its edge and the detonation speed (D _BB ) of the used sheet explosive. The radius (size) of the cells in the charge (R) is selected from the condition of providing the pulsed nature of the loading of the barrier, i.e. the duration of loading is less than the duration of the propagation of the unloading wave across the thickness of this barrier. The explosive charge cells are initiated at the junction points with the explosive strips. Strips of the same length are collected in bundles and initiated by high-speed detonators (detonators with a short spread time when triggered), which are carried away from the obstacle to eliminate additional exposure. The replacement of the instantaneous blasting of the cellular charge on the obstacle by the multipoint initiation mode is provided by choosing the duration of the charge detonation (τ _g ) less than the duration of the propagation of the unloading wave across the thickness of this obstacle (T _o ) from the relation:

$τ_{g} < T_{o}, (1)$

τ_{g} < T_{o}, (one)

где τ_g=R/D_BB, T_o=2δ/V (R - радиус сот в заряде; δ - толщина преграды; D_BB - скорость детонации в листовом ВВ; V - скорость распространения ударной волны в материале преграды).where τ _g = R / D _BB , T _o = 2δ / V (R is the radius of the cells in the charge; δ is the thickness of the barrier; D _BB is the detonation velocity in the sheet explosive; V is the velocity of propagation of the shock wave in the barrier material).

Из соотношения (1) следует, что R/D_BB<2δ/V, поэтому радиус сот выбирают из условия R<2δ×D_BB/V, что исключает влияние волны разгрузки в преграде на профиль воспроизводимого импульса давления, при этом детонационную разводку заряда выполняют из полосок, обращенных к преграде боковыми торцами с размерами выпускаемых толщин листового ВВ равными 0,3-0,5 мм [4], что позволяет реализовать безимпульсную систему инициирования (не создающую на преграде дополнительного механического импульса давления).From relation (1) it follows that R / D _BB <2δ / V, therefore, the radius of the cells is chosen from the condition R <2δ × D _BB / V, which excludes the influence of the unloading wave in the barrier on the profile of the reproduced pressure pulse, while the detonation wiring of the charge They are made of strips facing the obstacle with their lateral ends with the dimensions of the sheet thicknesses of the explosive blast equal to 0.3–0.5 mm [4], which makes it possible to implement a pulseless initiation system (which does not create an additional mechanical pressure pulse on the obstacle).

Схема реализации сотового заряда из листового ВВ представлена на фиг. 1, где показаны: 1 - соты заряда из листового ВВ; 2 - зазоры между сотами; 3 детонационная разводка; 4 - электродетонаторы; 5 - преграда.A diagram of the implementation of a cellular charge from sheet explosives is shown in FIG. 1, where are shown: 1 - cell charge from sheet explosives; 2 - gaps between cells; 3 detonation wiring; 4 - electric detonators; 5 - a barrier.

Сотовый заряд собирают следующим образом: тонкий слой листового ВВ закрепляют на преграде 5, из него шаблоном формируют с зазорами соты 1 в виде правильных шестиугольников, при этом детонационную разводку 3 выполняют из полосок одинаковой длины, обращенных к преграде боковыми торцами, которые собирают в пучок и соединяют с электродетонаторами 4.The cell charge is collected as follows: a thin layer of sheet explosive is fixed on the barrier 5, from it a template is formed with gaps of the honeycomb 1 in the form of regular hexagons, while the detonation wiring 3 is made of strips of the same length facing the barrier with side ends that are collected in a beam and connect with electric detonators 4.

Взрывное устройство работает следующим образом: полоски ВВ возбуждают детонацию в центральной части секторов заряда, который при подрыве формирует механический импульс давления на нагружаемой преграде. Срабатывание множества полосок одинаковой длины обеспечивает надежную трансляцию детонации без создания дополнительной нагрузки на преграду.An explosive device operates as follows: explosive strips initiate detonation in the central part of the charge sectors, which, when detonated, generates a mechanical pressure impulse on the loaded obstacle. The operation of multiple strips of the same length provides reliable translation of detonation without creating additional load on the obstacle.

Реализация элементов предлагаемого сотового заряда позволила получить импульсное нагружение преграды с длительностью 1-10 мкс, при этом от одного электродетонатора инициировалось до 10 полосок из листового ВВ марки ЭВВ-8Т [4]. Разбиение площадного заряда ВВ на соты с зазорами между ними от 1 до 5 мм не изменяет общего характера деформирования преграды, при этом обеспечивается минимальная разновременность импульсного нагружения. При толщине преграды δ=0,01 м из композиционного материала по соотношению (1) радиус (размер) сот заряда R составил 0,08 м. Использование сотовой компоновки позволяет сократить количество секторов в заряде (по сравнению с квадратной формой секторов) в 1,3 раза, что ведет к уменьшению количества детонационных полосок ВВ (упрощению системы инициирования заряда).The implementation of the elements of the proposed cellular charge made it possible to obtain pulsed loading of the obstacle with a duration of 1-10 μs, with up to 10 strips of EVV-8T sheet explosives being initiated from one electric detonator [4]. The division of the area explosive charge into cells with gaps between them from 1 to 5 mm does not change the general nature of the deformation of the barrier, while ensuring the minimum difference in pulse loading. With the thickness of the barrier δ = 0.01 m from the composite material, according to relation (1), the radius (size) of the charge cells R was 0.08 m. Using the honeycomb layout allows you to reduce the number of sectors in the charge (compared to the square shape of the sectors) by 1, 3 times, which leads to a decrease in the number of explosive detonation strips (simplification of the charge initiation system).

Предлагаемое изобретение позволяет формировать из листового ВВ заряды сложной конфигурации, работающие с высокой надежностью для нагружения плоских и криволинейных преград, при этом возможно одновременное нагружение преграды различными импульсами давления за счет изменения толщины листов ВВ в сотах заряда.The present invention allows the formation of a sheet of explosive charges of complex configuration, operating with high reliability for loading flat and curved obstacles, it is possible to simultaneously load the obstacles with various pressure pulses due to changes in the thickness of the sheets of explosives in the charge cells.

Источники информацииInformation sources

1. Физика взрыва // Под ред. Орленко Л.П.,т.2. М.: Физматлит, 2002, с.536-541.1. Explosion Physics // Ed. Orlenko L.P., vol. 2. M .: Fizmatlit, 2002, p. 536-541.

2. Патент на изобретение №2135935 от 5.08.1997 г. «Устройство для формирования взрывной волны».2. Patent for the invention No. 2135935 dated 08/05/1997, "Device for the formation of a blast wave."

3. Патент на изобретение №2498200 от 10.11.2013 г. «Контактно-секторный заряд из листового взрывчатого вещества».3. Patent for invention No. 2498200 dated November 10, 2013. “Contact sector charge from sheet explosives”.

4. Котомин А. А. Эластичные взрывчатые материалы // Российский химический журнал, 1997, т.41, №4, c.89-101.4. Kotomin A. A. Elastic explosive materials // Russian Chemical Journal, 1997, v.41, No. 4, p.89-101.

Claims

A cell charge from a sheet explosive containing a detonator, an initiation system, explosive sectors with gaps, characterized in that the charge sectors are in the form of cells, the initiation of which is carried out at a point located in the central part of the cells, and the explosive strips of the initiation system are turned sideways the ends to the loaded barrier, while the radius (size) of the charge cells (R) is selected from the ratio:
R <2δ × D _BB / V,
where δ is the thickness of the barrier, m; D _BB — detonation velocity in sheet explosive, m / s; V is the propagation velocity of the shock wave in the barrier material, m / s.