Способ инициирования и формирования взрывной волны в основном заряде взрывчатого вещества

Способ инициирования и формирования взрывной волны в основном заряде взрывчатого вещества

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области инициирования зарядов взрывчатого вещества (ВВ) по его плоской или криволинейной поверхности для формирования в заряде ВВ фронта взрывной волны заданной формы.

Известны способы инициирования основного заряда ВВ от ЭД, например, во взрывателях снарядов, в которых детонационная цепь между ЭД и зарядом ВВ коммутируется специальным предохранительно-исполнительным механизмом (например, п. РФ № 2161293, F 42 С 11/06, опубл. 27.12.2000).

Недостатком такого способа инициирования является сложность предохранительно-исполнительных механизмов для коммутации детонационной цепи, при этом осуществляется одноточечный подрыв заряда ВВ без формирования фронта взрывной волны требуемой формы.

Известен способ управления детонационными импульсами и их коммутации на основе взрывных логических цепей (ВЛЦ). Устройства на основе ВЛЦ описаны в патенте США № 3430564, F 42 В 3/10, 1969 г. и в а.с. СССР № 1641070, F 42 В 3/10, 1989 г. К ним относится взрывной вентиль, содержащий два входа и один выход (схема И), выполненные в виде детонационных каналов. Детонация проходит на выход только при инициировании обоих входов в определенной очередности. В указанном а.с. СССР взрывная логическая схема И имеет два входа и один выход и обеспечивает передачу детонации на выход при одновременном задействовании обоих входов.

Указанные взрывные логические схемы И осуществляют сравнение по времени двух поступающих на их входы детонационных импульсов, но не обеспечивают формирование в заряде ВВ взрывной волны заданной (требуемой) формы.

Известно устройство для формирования взрывной волны, выбранное в качестве прототипа (п. РФ № 2135935, F 42 B 3/10, опубл. 27.08.99), в котором на поверхности заряда ВВ размещается матрица с одной или несколькими входными точками и разветвляющимися от них детонационными каналами, заполненными ВВ, концевые участки которых инициируют поверхность заряда ВВ. Посредством электродетонаторов (ЭД) производится подрыв входных точек матрицы, и от них детонационный импульс одновременно передается через несколько детонационных каналов одинаковой длины к различным зонам поверхности заряда ВВ.

Недостатком данного решения является передача детонационных импульсов ко всем концевым участкам матрицы в случае случайного, аварийного подрыва ЭД (разряд статического электричества, удар, прострел, пожар и т.п.). Это приводит к аварийному подрыву заряда ВВ и соответствующему ущербу.

Как правило, в ЭД, матрице и заряде ВВ вышеупомянутых устройств применяется ВВ с различной чувствительностью к аварийным механическим, тепловым и электрическим воздействиям. Наибольшей чувствительностью обладают ЭД. Некоторые типы низкочувствительных основных зарядов ВВ не взрываются при ряде аварийных воздействий (гроза, пожар, удар и т.п.), в то же время ЭД при таких воздействиях могут взрываться.

Техническая задача, решаемая предлагаемым способом, состоит в обеспечении многоточечного инициирования поверхности основного заряда ВВ от одного или более ЭД с возможностью изменения формы фронта взрывной волны и предотвращении инициирования заряда ВВ в случае аварийного подрыва ЭД в результате аварийных воздействий (грозовой разряд, прострел, удар, пожар и т.п.).

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе инициирования и формирования взрывной волны в основном заряде ВВ, заключающемся в том, что посредством ЭД производится 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, детонационный импульс от каждого ЭД разделяется как минимум на два импульса, которые подаются с выбранной разновременностью на взрывологические цепи (ВЛЦ), выполненные по схеме И, задействование входных точек матрицы осуществляется от выходов ВЛЦ, при этом на все одноименные входы каждой ВЛЦ подается детонационный импульс, по крайней мере, от одного из группы ЭД, а на все вторые одноименные входы ВЛЦ детонационные импульсы подаются от второй группы ЭД с разновременностью относительно первых входов, обеспечиваемой выбором длин детонационных каналов с выполнением условия

, где

Δt_k - разновременность прихода детонационных импульсов на разноименные входы каждой ВЛЦ от ЭД;

L₁ - длина детонационных каналов, соединяющих первый вход каждой ВЛЦ с ЭД первой группы;

L₂ - длина детонационных каналов, соединяющих второй вход каждой ВЛЦ с ЭД второй группы;

D - скорость распространения детонационного импульса от ЭД к ВЛЦ;

Δt_ВЛЦ - разновременность двух детонационных импульсов, подаваемых на два входа ВЛЦ, при которой ВЛЦ пропускает детонационный импульс на свой выход;

t_Ж - время, в течение которого обеспечивается газодинамическая "живучесть" ВЛЦ и матрицы после прихода на вход ВЛЦ первого по времени детонационного импульса.

Детонационные импульсы, идущие от одного или нескольких ЭД к одноименным входам ВЛЦ, пропускаются через коммутатор детонационной цепи. Детонаторы первой и второй групп размещаются в разных местах матрицы с обеспечением различной степени их экранирования от аварийных воздействий, а детонационные каналы между ЭД и ВЛЦ размещаются таким образом, что разновременность прохождения импульсов от ЭД через любые поперечные сечения каналов (кроме входов ВЛЦ) отличается от разновременности "кода" ВЛЦ.

Разделение детонационного импульса от каждого ЭД как минимум на два импульса, один из которых подается на одноименные входы ВЛЦ, выполненных по схеме И, с задействованием других одноименных входов ВЛЦ от других ЭД, позволяет исключить прохождение детонационного импульса от любого аварийного подорванного ЭД к матрице и основному заряду ВВ. Выбор заранее определенной для применяемых ВЛЦ разновременности прихода детонационных импульсов от различных групп ЭД на разноименные входы ВЛЦ обеспечивает прохождение детонационного импульса на вход каждой ВЛЦ, соединенной с входной точкой матрицы при одновременном задействовании (подрыве) всех ЭД. Очередность и разновременность прихода детонационных импульсов на входы ВЛЦ определяются настройкой ("кодом") ВЛЦ и обеспечиваются выбором длин детонационных каналов, соединяющих ЭД первой и второй групп с соответствующими входами ВЛЦ, при этом второй по времени импульс должен поступить на вход ВЛЦ не позже начала разрушения ВЛЦ от первого детонационного импульса.

Способ может позволять применение различных схем И, в том числе и "настроенных" на нулевую разновременность прихода детонационных импульсов на разновременные входы каждой ВЛЦ. В этом случае длины каналов от ЭД до ВЛЦ выполняются одинаковыми.

Соединение разноименных входов ВЛЦ с разными группами ЭД, размещенных на поверхности матрицы в разных ее зонах с обеспечением различной степени их экранирования от аварийных воздействий, позволяет исключить случайную реализацию закодированной последовательности выдачи импульсов на ВЛЦ при аварийном подрыве одного или нескольких ЭД.

Детонационные каналы для передачи импульсов к ВЛЦ и матрице выполняются из бризантного ВВ с минимальным поперечным сечением, определяемым критическим сечением детонации. Для исключения подрыва каналов от аварийных воздействий (пуль, осколков) с разновременностью "кода" ВЛЦ каналы располагают (сдвигают) таким образом, чтобы разновременность прохождения импульсов от ЭД через каждое поперечное двух каналов (кроме входов ВЛЦ) отличалась от закодированной разновременности пропускания импульсов через ВЛЦ.

Для исключения передачи детонационных импульсов от ЭД на входные точки матрицы в случае аварийного, одновременного подрыва всех ЭД первой и второй группы детонационный импульс, идущий на одноименные входы ВЛЦ от одной группы ЭД (или от одного ЭД), пропускают через коммутатор детонационной цепи. В разомкнутом состоянии этой цепи на все одноименные входы ВЛЦ детонационный импульс не поступает, и, следовательно, ВЛЦ при авариях не пропускают импульсы на все входные точки матрицы, исключая подрыв основного заряда ВВ.

Этот способ позволяет обеспечить изменение формы фронта взрывной волны в основном заряде ВВ. При этом второй детонационный импульс, идущий от ЭД, пропускают через коммутатор не на все одноименные входы ВЛЦ, а лишь на те ВЛЦ, отключение (подключение) которых необходимо для изменения формы взрывной волны.

На фиг.1 и 2 приведены возможные схемы устройств, в которых реализуется способ инициирования и формирования взрывной волны, в частности, на фиг.1 приведена схема инициирования от двух ЭД двух входных точек матрицы, на фиг.2 приведена схема формирования взрывной волны от нескольких входных точек, инициируемых через несколько ВЛЦ с отключением (подключением) одной точки матрицы.

1 - ЭД № 1,

2 - ЭД № 2,

3 - ВЛЦ (схема И),

4 - входные точки матрицы,

5 - концевые участки детонационных каналов матрицы,

6 - детонационный канал длиной L₁,

7 - детонационный канал длиной L₂,

8 - коммутатор детонационного канала,

9 - матрица с разветвляющимися каналами из ВВ,

10 - основной заряд ВВ,

11 - отключаемая входная точка матрицы.

Способ осуществляется следующим образом. При одновременном подрыве всех ЭД 1, 2 детонационные импульсы от них разветвляются, при этом на разноименные входы всех ВЛЦ 3 детонационные импульсы поступают как минимум от двух ЭД с разновременностью Δt_k, определяемой разницей в длинах каналов L₁ 6 и L₂ 7. Каждая ВЛЦ 3, построенная по схеме сравнения времени поступления двух входных импульсов (схема И), выдает на свой выход детонационный импульс только в том случае, если на ее оба входа поступают импульсы в заданной последовательности и с заданной разновременностью Δt_k.

В случае аварийного подрыва одного из ЭД (любого) детонационный импульс, разделенный как минимум на два импульса, поступает на все одноименные входы ВЛЦ 3 и через время t_Ж разрушает все ВЛЦ 3, исключая в дальнейшем выдачу через ВЛЦ 3 импульсов на входные точки матрицы 4, даже в случае, если аварийно сработают остальные ЭД (например, от нескольких пуль).

При пулеосколочных воздействиях, ударах, пожарах одновременный аварийный подрыв ЭД исключается размещением ЭД в противоположных зонах матрицы 9 и применением над отдельными ЭД экранов и демпферов, изменяющих время аварийного подрыва каждого ЭД.

Разветвленные от ЭД детонационные импульсы пропускают к определенным ВЛЦ 3 через коммутатор 8 детонационной цепи. При необходимости изменения формы взрывной волны осуществляют размыкание детонационной цепи, в результате чего детонационные импульсы не проходят на одноименные входы ряда ВЛЦ 3 и, соответственно, не инициируются определенные участки матрицы 9 и заряда ВВ 10. Если все одноименные входы ВЛЦ 3 подсоединяются к одному ЭД через коммутатор 8, то в разомкнутом состоянии этой детонационной цепи блокируются все ВЛЦ 3 и исключается прохождение детонационных импульсов через ВЛЦ 3 ко всем входным точкам 4 матрицы 9 при аварийном подрыве любого количества ЭД, размещенных на матрице 9.

Таким образом нейтрализуется повышенная чувствительность ЭД к внешним воздействиям по сравнению с чувствительностью ВВ матрицы и заряда ВВ.

В известных способах для этой цепи потребовалось бы применение не одного, а нескольких сложных предохранительно-исполнительных механизмов под каждым ЭД.

Реализация предложенного способа позволяет получить новый технический результат и решить поставленные задачи.

1. Способ инициирования и формирования взрывной волны в основном заряде взрывчатого вещества (ВВ), включающий подрыв посредством электродетонаторов (ЭД) 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, отличающийся тем, что детонационный импульс от каждого ЭД разделяют как минимум на два импульса, которые подают с выбранной разновременностью на взрывологические цепи (ВЛЦ), выполненные по схеме И, задействование входных точек матрицы осуществляют от выходов ВЛЦ, при этом на все одноименные входы каждой ВЛЦ подают детонационный импульс, по крайней мере, от одного из первой группы ЭД, а на все вторые одноименные входы ВЛЦ детонационные импульсы подают от второй группы ЭД с разновременностью относительно первых входов, обеспечиваемой выбором длин детонационных каналов с выполнением условия:

,

где Δt_k - разновременность прихода детонационных импульсов на разноименные входы каждой ВЛЦ от ЭД;

L₁ - длина детонационных каналов, соединяющих первый вход каждой ВЛЦ с ЭД первой группы;

L₂ - длина детонационных каналов, соединяющих второй вход каждой ВЛЦ с ЭД второй группы;

D - скорость распространения детонационного импульса от ЭД к ВЛЦ;

Δt_ВЛЦ - разновременность двух детонационных импульсов, подаваемых на два входа ВЛЦ, при которой ВЛЦ пропускает детонационный импульс на свой выход;

t_ж - время, в течение которого обеспечивается газодинамическая "живучесть" ВЛЦ и матрицы после прихода на вход ВЛЦ первого по времени детонационного импульса.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что детонационные импульсы, идущие от одного или нескольких ЭД к одноименным входам одной или нескольких ВЛЦ, пропускают через коммутатор детонационной цепи.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что детонаторы первой и второй групп размещают в разных местах матрицы с обеспечением различной степени их экранирования от аварийных воздействий, а детонационные каналы между ЭД и ВЛЦ размещают таким образом, что разновременность прохождения импульсов от ЭД через любые поперечные сечения каналов, кроме входов ВЛЦ, отличалась от разновременности "кода" ВЛЦ.