RU2570148C1

RU2570148C1 - Blast charge

Info

Publication number: RU2570148C1
Application number: RU2014126984/02A
Authority: RU
Inventors: Владимир Анатольевич Субботин; Борис Владимирович Иоффе
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Самара"
Priority date: 2014-07-01
Filing date: 2014-07-01
Publication date: 2015-12-10

Abstract

FIELD: blasting jobs.

SUBSTANCE: blast charge comprises electric fuse, extra fuse and explosive charge with axial channel arranged in the length to decompose said explosive matter at overcompacted detonation mode from electric fuse and extra fuse. Axial channel in explosive charge is composed of even number of shaped recesses symmetric relative to each other to make intersecting axially symmetric elliptical shapes in height 1.1-2 times greater than the width and to compose two focal distances symmetric about shaped recesses. Extra fuse is arranged nearby the explosive charge end and shaped thereto and can perform the point initiation at its centre. Explosive charge axial channel accommodates the explosive insert arranged opposite said extra fuse explosive charge end. Said insert is shaped to explosive charge axial channel cross-section with extending part to be coupled with similar blast charge.

EFFECT: higher blast fragmentation.

2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к подрывным зарядам высокой мощности и предназначено для проведения взрывных работ при разрушении крепких пород шпуровыми и скважинными зарядами, а также для повышения эффективности осколочно-фугасного действия боеприпасов.The invention relates to subversive charges of high power and is intended for blasting when destroying hard rocks with borehole and borehole charges, as well as to increase the efficiency of high-explosive fragmentation of ammunition.

Кроме того, на многих объектах газотранспортных предприятий проводится замена газоперекачивающих агрегатов (ГПА) на более мощные. Оставшиеся после них железобетонные фундаменты 30…40-летней давности имеют высокую прочность и железную арматуру. Выполнение частичного или полного демонтажа таких фундаментов требует использования высокодетонационных шпуровых зарядов.In addition, gas pumping units (GPU) are being replaced by more powerful ones at many facilities of gas transmission enterprises. The reinforced concrete foundations remaining after them 30 ... 40 years ago have high strength and iron reinforcement. Partial or complete dismantling of such foundations requires the use of highly detonated hole charges.

Бурение шпуров с такой арматурой представляет тяжелую технологическую операцию. Расстояние между шпурами, как правило, составляет (0,4…0,5) м. В качестве шпурового заряда используют мощное взрывчатое вещество (ВВ) - аммонал скальный №3 (Перечень взрывчатых материалов, оборудования и приборов взрывного дела, допущенных к применению в Российской Федерации. Сер. 13. Вып. 2 / Колл. авт. - М.: ФГУП «Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2004, с. 6). Однако его использование не всегда решает поставленную задачу, что делает работу трудоемкой и дорогостоящей, а иногда невыполнимой.Drilling holes with such fittings is a difficult technological operation. The distance between the holes, as a rule, is (0.4 ... 0.5) m. A powerful explosive substance (explosive) is used as a blast hole — rock ammonal No. 3 (The list of explosive materials, equipment and devices for explosives approved for use in Russian Federation, Ser. 13. Issue 2 / Coll. - Moscow: FSUE Scientific and Technical Center for Safety in Industry of the Gosgortekhnadzor of Russia, 2004, p. 6). However, its use does not always solve the task, which makes the work time-consuming and expensive, and sometimes impossible.

Известен заряд (патент №2235965 РФ «Заряд», МПК F42B 3/00, авторы Калашников В.В., Вологин М.Ф., Лаптев Н.И. и др.; заявитель и патентообладатель НИИ проблем конверсии и высоких технологий СамГТУ). Заряд состоит из сегментов, комбинация которых представляет цилиндрическую поверхность, и корпуса. Каждый сегмент имеет тонкостенную оболочку с постоянным поперечным сечением по всей длине и изготовлен путем прокатки трубной заготовки, которая заполняется порошкообразным взрывчатым веществом. Сегменты содержат мощное ВВ гексоген.Known charge (patent No. 2235965 of the Russian Federation "Charge", IPC F42B 3/00, authors Kalashnikov V.V., Vologin M.F., Laptev N.I. et al .; applicant and patent holder of the Research Institute for Conversion Problems and High Technologies of Samara State Technical University) . The charge consists of segments, the combination of which represents a cylindrical surface, and the body. Each segment has a thin-walled shell with a constant cross-section along the entire length and is made by rolling a tube stock, which is filled with powder explosive. Segments contain powerful explosive RDX.

Данному техническому решению характерны следующие недостатки. Прокатка сегментов не позволяет получить высокую и равномерную плотность гексогена по длине сегмента. Резка концов сегментов для обеспечения необходимой длины заряда опасна и может привести к взрыву гексогена при защемлении его кристаллов в металлической трубной заготовке. Технология изготовления данного заряда сложна, что обуславливает его высокую стоимость.This technical solution is characterized by the following disadvantages. Rolling segments does not allow to obtain a high and uniform density of RDX along the length of the segment. Cutting the ends of the segments to ensure the required charge length is dangerous and can lead to the explosion of RDX when pinching its crystals in a metal tube. The manufacturing technology of this charge is complex, which leads to its high cost.

В качестве прототипа выбран линейный подрывной заряд-транслятор, взрывное разложение которого протекает в режиме пересжатой детонации (Физика взрыва./Под ред. Л.П. Орленко. - Изд. 3-е, перераб. В 2 т. Т. 1. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002, с. 468-469).As a prototype, a linear subversive charge-translator was chosen, the explosive decomposition of which proceeds in the mode of compressed detonation (Explosion Physics. / Ed. By L.P. Orlenko. - Ed. 3rd, revised. 2 vol. T. 1. - M .: FIZMATLIT, 2002, p. 468-469).

Режимы пересжатой детонации, значительно повышающие взрывные показатели, возникают в любом ВВ, когда на него воздействуют тело, например метаемая металлическая пластина или продукты взрыва (ПВ) более мощного ВВ со скоростью большей, чем скорость нормального режима самого ВВ. Было отмечено, что ударом стальной пластины пересжатая детонация возбуждается в литом тротиле. При этом пересжатый режим распространяется только на один радиус заряда (Воскобойников И.М., Афанасенков А.Н. О пересжатой детонации. // Взрывное дело, №75/32. - М.: Недра, 1975, с. 21-35).Compressed detonation regimes that significantly increase explosive indicators occur in any explosive when it is affected by a body, for example, a metal plate being thrown or products of an explosion of a more powerful explosive at a speed greater than the speed of the normal regime of the explosive itself. It was noted that the impact of a steel plate overdriven detonation is excited in molten TNT. In this case, the overcompressed mode extends only to one radius of the charge (Voskoboinikov I.M., Afanasenkov A.N. On overcompressed detonation. // Explosive business, No. 75/32. - M .: Nedra, 1975, p. 21-35) .

Линейный подрывной заряд-транслятор состоит из взрывчатой сердцевины, заключенной между внешней и внутренней оболочками, и центрального канала, выполненного в виде окружности. Он содержит внешнюю алюминиевую оболочку и внутреннюю медную. После их центрации в зазор засыпают мелкодисперсное взрывчатое вещество, например гексоген или октоген, которые уплотняют путем развальцовки медной оболочки. Центральный канал линейного подрывного заряда-транслятора заполняют водой. Подрывной заряд-транслятор инициируют миниатюрными электродетонатором и переходным составом - дополнительным детонатором. При этом скорость детонации возрастает до (10…12) км/с, т.е. на (20…40) %. Устойчивое распространение детонации обеспечивается при выполнении условия для толщины слоя ВВ (0,1…0,2) мм.A linear subversive charge-translator consists of an explosive core enclosed between the outer and inner shells and a central channel made in the form of a circle. It contains an outer aluminum sheath and an inner copper sheath. After they are centered, finely dispersed explosives, for example RDX or HMX, are poured into the gap, which are compacted by expanding the copper shell. The central channel of the linear subversive charge-translator is filled with water. The subversive charge-translator is initiated by a miniature electric detonator and a transitional compound - an additional detonator. In this case, the detonation velocity increases to (10 ... 12) km / s, i.e. by (20 ... 40)%. A stable propagation of detonation is ensured when the conditions for the explosive layer thickness (0.1 ... 0.2) mm are met.

Это устройство представляет собой миниатюрный подрывной заряд-транслятор для разведения детонационных команд в бортовых системах пироавтоматики ракетно-космических объектов.This device is a miniature subversive charge-translator for breeding detonation commands in airborne pyroautomatics systems of rocket and space objects.

Однако данное техническое решение, представляющее собой подрывной заряд-транслятор, не может быть использовано для создания подрывного заряда необходимой длины и диаметров. Кроме того, он сложен в изготовлении, дорог и в силу конструктивных решений не может быть использован даже для инициирования зарядов промышленного применения.However, this technical solution, which is a subversive charge-translator, cannot be used to create a subversive charge of the required length and diameter. In addition, it is difficult to manufacture, expensive and, due to design decisions, cannot be used even to initiate charges for industrial applications.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является высокая степень взрывного дробления окружающей среды, значительное упрощение технологии изготовления подрывного заряда, снижение его стоимости, увеличение его габаритных характеристик, позволяющих использовать подрывной заряд в скважинах и боеприпасах на основе высокомощного бризантного ВВ, а также для повышения его работоспособности.The technical result of the invention is a high degree of explosive crushing of the environment, a significant simplification of the manufacturing technology of a subversive charge, a decrease in its cost, an increase in its overall characteristics, allowing the use of a subversive charge in wells and ammunition based on a high-power blasting explosive, as well as to increase its performance.

Технический результат достигается тем, что подрывной заряд, содержащий электродетонатор, дополнительный детонатор и размещенный по длине заряд взрывчатого вещества с осевым каналом, выполненный с возможностью взрывного разложения упомянутого взрывчатого вещества в режиме пересжатой детонации от электродетонатора и дополнительного детонатора, причем осевой канал в заряде взрывчатого вещества выполнен из четного количества зеркально расположенных относительно друг друга кумулятивных выемок с образованием взаимоперекрещивающихся осесимметричных эллипсных форм, высота которых в 1,1-2 раза больше ширины и составляет два фокусных расстояния зеркально расположенных кумулятивных выемок, при этом дополнительный детонатор размещен у торца заряда взрывчатого вещества и имеет форму, повторяющую форму торца заряда взрывчатого вещества, и выполнен с возможностью точечного инициирования в его центре, а в осевом канале заряда взрывчатого вещества с противоположного от дополнительного детонатора конца заряда взрывчатого вещества размещена вставка из взрывчатого вещества, имеющая форму, повторяющую форму сечения осевого канала заряда взрывчатого вещества с выступающей частью, обеспечивающей возможность его соединения с аналогичным подрывным зарядом.The technical result is achieved in that the subversive charge containing an electric detonator, an additional detonator and an explosive substance with an axial channel arranged along the length, is capable of explosively decomposing said explosive in a compressed detonation mode from an electric detonator and an additional detonator, the axial channel being in an explosive charge made of an even number of cumulative recesses mirrored relative to each other with the formation of mutually intersecting axisymmetric ellipse shapes, whose height is 1.1-2 times greater than the width and makes up two focal lengths of mirror-shaped cumulative recesses, while an additional detonator is placed at the end face of the explosive charge and has a shape that repeats the shape of the end face of the explosive charge and is configured point initiation in its center, and in the axial channel of the explosive charge from the opposite end of the explosive charge from an additional detonator, an explosive insert is placed, Commercially shape repeats the shape of the cross section of the axial channel charge explosive with a projecting part which provides the possibility of its connection with the corresponding explosive charge.

Применение дополнительного детонатора из мощного ВВ, повторяющего форму торца заряда взрывчатого вещества и имеющего вес 164-240 г в зависимости от габаритов заряда, приводит к возрастанию скорости детонации 300 мм заряда до 10,3-13,5 км/с.The use of an additional detonator from a powerful explosive that repeats the shape of the end face of an explosive charge and has a weight of 164-240 g, depending on the dimensions of the charge, leads to an increase in the detonation velocity of 300 mm charge to 10.3-13.5 km / s.

На Фиг. 1 представлен пример выполнения сборки подрывного заряда, а также технология выполнения экспериментальных работ с целью оптимизации конструкции подрывного заряда. На Фиг. 2 изображено сечение конструкции подрывного заряда, состоящего из 4-х отрезков ШКЗ, сложенных кумулятивными выемками вовнутрь, при этом 1 - отрезки ВВ, 2 - осевой канал заряда, 3 - липкая лента, 4 - электродетонатор, 5 - соединительные провода, 6 - дополнительный детонатор, 7 - вставка из взрывчатого вещества для соединения зарядов, повторяющая сечение осевого канала заряда взрывчатого вещества, 8, 9 - ионизационные датчики, 10, 11 - разъемы, 12, 13 - коаксиальные кабели, 14 - прибор для измерения скорости детонации.In FIG. Figure 1 shows an example of the assembly of a subversive charge, as well as the technology for performing experimental work to optimize the design of a subversive charge. In FIG. 2 shows a section of the structure of a subversive charge, consisting of 4 sections of the ShKZ, folded cumulative recesses inward, with 1 - sections of explosives, 2 - axial channel of charge, 3 - adhesive tape, 4 - electric detonator, 5 - connecting wires, 6 - additional detonator, 7 — an explosive insert for connecting charges, repeating the cross section of the axial channel of the explosive charge, 8, 9 — ionization sensors, 10, 11 — connectors, 12, 13 — coaxial cables, 14 — a device for measuring detonation velocity.

Для изготовления подрывного заряда используют шнуровой кумулятивный заряд ШКЗ. От бухты ВВ отрезают четыре отрезка 1 длиной, например, 300 мм, при этом от отрезков отделяют приклеенную кумулятивную облицовку. Далее отрезки 1 складывают и фиксируют по бокам, например, липкой лентой 3, с образованием осевого канала 2, выполненного из четного количества зеркально расположенных относительно друг друга кумулятивных выемок с образованием взаимоперекрещивающихся осесимметричных эллипсных форм. Дополнительный детонатор 6 изготавливают из пластин, полученных из отрезков ШКЗ, таким образом, чтобы они полностью повторяли конфигурацию торца заряда, а также частично входили в канал. Вес дополнительного детонатора для получения максимальной скорости пересжатой детонации заряда подбирают экспериментально путем сложения скрепленных пластин. Точечное инициирование дополнительного детонатора осуществляют электродетонатором 4 (ЭД-8Ж), как показано на Фиг. 1.For the manufacture of a subversive charge, a ShKZ cord shaped charge is used. Four segments 1, for example, 300 mm long, are cut from the explosive bay, while the glued cumulative lining is separated from the segments. Next, the segments 1 are folded and fixed on the sides, for example, with adhesive tape 3, with the formation of an axial channel 2 made of an even number of cumulative recesses mirrored relative to each other with the formation of mutually intersecting axisymmetric ellipse shapes. An additional detonator 6 is made of plates obtained from SHKZ segments, so that they completely repeat the configuration of the end of the charge, and also partially enter the channel. The weight of the additional detonator in order to obtain the maximum speed of the compressed charge detonation is selected experimentally by adding the bonded plates. The point initiation of an additional detonator is carried out by an electric detonator 4 (ED-8G), as shown in FIG. one.

Скорость детонации измеряют с помощью прибора 14 OSCILLOSCOPE HEWLETT PACKARD марки 54600А. Точность прибора - 10 наносекунд. Измерение осуществляют при помощи ионизационных датчиков 8, 9. Толщина провода датчиков - 0,25 мм. Ионизационные датчики 8, 9 на пуск и остановку прибора должны находиться под напряжением 1,5 В, а провода в ВВ размещают друг от друга на расстоянии не более 1 мм, при этом база измерения составляла 100 мм и находилась в средней части заряда. Для этого от начала 300 мм заряда отмеряют штангенциркулем 100 мм и устанавливают ионизационные датчики 8, запускающие при детонации подрывного заряда прибор. Затем тщательно отмеряют еще 100 мм и аналогично устанавливают ионизационные датчики 9, останавливающие отсчет прибора при пробеге базового расстояния детонационной волной. Длина коаксиального кабеля 12, 13 марки RG-58 составляет 20 м. Для подсоединения ионизационных датчиков 8, 9 применяют разъемы 10, 11 марки RG-58. На каждый вид эксперимента выполняют не менее 3-х измерений.The detonation speed is measured using an OSCILLOSCOPE HEWLETT PACKARD 54600A. The accuracy of the device is 10 nanoseconds. The measurement is carried out using ionization sensors 8, 9. The thickness of the sensor wire is 0.25 mm. The ionization sensors 8, 9 for starting and stopping the device must be 1.5 V, and the wires in the explosives should be placed at a distance of no more than 1 mm from each other, while the measurement base was 100 mm and was in the middle of the charge. To do this, from the beginning, 300 mm of charge is measured with a 100 mm caliper and ionization sensors 8 are installed, which start the device when detonating a subversive charge. Then another 100 mm is carefully measured and, similarly, ionization sensors 9 are installed, stopping the readout of the device when the base distance is traveled by the detonation wave. The length of the coaxial cable 12, 13 of the RG-58 brand is 20 m. To connect the ionization sensors 8, 9, connectors 10, 11 of the RG-58 brand are used. For each type of experiment, at least 3 measurements are performed.

Результаты исследований зависимости скорости детонации подрывных зарядов от конфигурации канала и способа инициирования приведены в Таблице 1.The results of studies of the dependence of the detonation velocity of subversive charges on the channel configuration and the initiation method are shown in Table 1.

Анализ результатов п. 1, представленных в Таблице 1, показал, что скорости детонации отрезков ШКЗ с облицовками соответствуют техническим условиям ТУ 84-988-99 - 7,9-8,0 км/с. Незначительное повышение скорости детонации ШКЗ по п. 2 Таблицы 1 связано с инициированием подрывного заряда с использованием дополнительного детонатора 6. Согласно п. 2 соударение кумулятивных струй, образованных при синхронном инициировании зарядов ШКЗ, не приводит к получению пересжатой детонации. («Перечень взрывчатых материалов, оборудования и приборов взрывного дела, допущенных к применению в Российской Федерации. Сер. 13. Вып. 2 / Колл. авт. - М: ФГУП «Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2004, с. 33).The analysis of the results of p. 1, presented in Table 1, showed that the detonation velocities of the ShKZ segments with facings correspond to the technical specifications TU 84-988-99 - 7.9-8.0 km / s. An insignificant increase in the velocity of detonation of detonation shocks according to Clause 2 of Table 1 is associated with the initiation of a subversive charge using an additional detonator 6. According to clause 2, the impact of the cumulative jets formed during synchronous initiation of charges of ShKZ does not lead to over-compressed detonation. ("The list of explosive materials, equipment and explosive devices approved for use in the Russian Federation. Ser. 13. Issue 2 / Coll. Aut. - M: FSUE" Scientific and Technical Center for Safety in Industry of the Gosgortekhnadzor of Russia ", 2004, p. 33).

Получение высоких параметров скользящей ударной волны (до 35 ГПа и выше) в осесимметричном осевом канале ШКЗ возможно с использованием «обратной» кумуляции, которая происходит в данной конструкции подрывного заряда. При взрыве дополнительного детонатора происходит инициирование зеркально расположенных кумулятивных выемок по всей внутренней поверхности подрывного заряда. В результате, благодаря процессу обратной кумуляции, происходит резкий скачок давления, обусловленный соударением четырех кумулятивных струй, что приводит к пересжатой детонации рассматриваемого подрывного заряда.Obtaining high parameters of a sliding shock wave (up to 35 GPa and above) in the axisymmetric axial channel of the ShKZ is possible using the “reverse” cumulation that occurs in this subversive charge design. In the explosion of an additional detonator, mirror-shaped cumulative recesses are initiated over the entire inner surface of the subversive charge. As a result, due to the process of reverse cumulation, a sharp jump in pressure occurs due to the collision of four cumulative jets, which leads to over-compressed detonation of the subversive charge under consideration.

Подтверждением данного механизма являются пп. 3-6 Таблицы 1, в которых приведены зависимости скоростей пересжатой детонации от веса дополнительного детонатора. Наилучший эффект наблюдается при большем весе дополнительного детонатора. Наибольшая скорость пересжатой детонации наблюдается в случае, если происходит инициирование всей поверхности зеркально расположенных кумулятивных выемок, отстоящих друг от друга на двух фокусных расстояниях.Confirmation of this mechanism are paragraphs. 3-6 Table 1, which shows the dependence of the speeds of the over-detonated detonation from the weight of the additional detonator. The best effect is observed with a larger weight of the additional detonator. The highest rate of over-compressed detonation is observed if the entire surface of the mirror-shaped cumulative recesses, which are spaced apart at two focal lengths, is initiated.

Предлагаемый подрывной заряд высокой мощности был изготовлен из промышленного взрывчатого материала ШКЗ, нашедшего широкое применение для разрушения сверхпрочных фундаментов.The proposed high-power subversive charge was made of the ShKZ industrial explosive material, which was widely used to destroy heavy-duty foundations.

Для придания округлой формы кумулятивным выемкам в осесимметричном осевом канале подрывного заряда высокой мощности следует использовать традиционные технологии: экструзию, прессование (включая проходное) и литье. В этом случае мощность и дробящее действие подрывного заряда ощутимо возрастет за счет увеличения детонационного давления, образующегося сходящимися сильными ударными волнами и продуктами детонации от «обратной» кумуляции, вследствие увеличения массы ВВ на боковых поверхностях подрывного заряда.To give a rounded shape to cumulative recesses in the axisymmetric axial channel of a high-power subversive charge, traditional technologies should be used: extrusion, pressing (including through passage) and casting. In this case, the power and the crushing effect of the subversive charge will significantly increase due to an increase in detonation pressure generated by converging strong shock waves and detonation products from "backward" cumulation, due to an increase in the mass of explosives on the lateral surfaces of the subversive charge.

Таким образом, предложен подрывной заряд, обладающий высокой степенью взрывного дробления, при этом мощность взрыва можно регулировать на месте работ.Thus, a subversive charge having a high degree of explosive crushing is proposed, while the explosion power can be adjusted at the place of work.

Claims

An explosive charge containing an electric detonator, an additional detonator and an explosive substance with an axial channel arranged along the length, capable of explosively decomposing said explosive in an overdriven detonation mode from an electric detonator and an additional detonator, characterized in that the axial channel in the explosive charge is made of even the number of cumulative recesses mirrored relative to each other with the formation of mutually intersecting axisymmetric ellipse f pm, whose height is 1.1-2 times greater than the width and is two focal lengths of the mirror-shaped cumulative recesses, while an additional detonator is located at the end of the explosive charge, has a shape that repeats the shape of the explosive charge end, and is capable of point initiation in its center, and in the axial channel of the explosive charge from the opposite end of the explosive charge from an additional detonator, an insert of explosive having a shape repeating cross-section of the axial channel of the explosive charge with a protruding part, providing the possibility of its connection with a similar subversive charge.