взрыватель для удлиненного кумулятивного заряда (краснов-запал) и способ инициирования заряда с продольной кумулятивной выемкой

Формула изобретения

1. Взрыватель для удлиненного кумулятивного заряда, имеющий вход и выход инициирующего импульса и включающий высокоскоростное взрывчатое вещество с высокой скоростью детонации, отличающийся тем, что он снабжен проводниками инициирующего импульса, в которых скорость распространения инициирующего импульса, по крайней мере, в три раза меньше скорости детонации высокоскоростного взрывчатого вещества, при этом проводник инициирующего импульса выполнен такой геометрической формы, которая обеспечивает выход импульса из проводника одновременно на всем его протяжении, вместе с тем поверхность выхода инициирующего импульса одного проводника является естественным продолжением поверхности выхода инициирующего импульса соседнего проводника.

2. Взрыватель по п.1, отличающийся тем, что проводник инициирующего импульса выполнен из взрывчатого вещества с низкой скоростью детонации.

3. Взрыватель по п.1, отличающийся тем, что объем проводника инициирующего импульса заполнен инертным веществом.

4. Способ инициирования заряда с продольной кумулятивной выемкой, включающий инициирование с помощью взрывателей, отличающийся тем, что взрыватели для удлиненного кумулятивного заряда по п.1 размещают на удлиненном кумулятивном заряде с дистанцированием друг от друга, при этом величина дистанции не меньше ширины кумулятивной выемки.

Описание изобретения к патенту

Группа изобретений относится к области инициирования удлиненных кумулятивных зарядов (УКЗ) взрывчатого вещества (ВВ) с продольной кумулятивной выемкой.

Известен взрыватель для удлиненного кумулятивного заряда в виде электрического детонатора, с помощью которого инициируют УКЗ [1].

Наиболее близким аналогом является взрыватель для удлиненного кумулятивного заряда, имеющий вход и выход инициирующего импульса и включающий высокоскоростное взрывчатое вещество (ВВ) с высокой скоростью детонации, в виде детонирующего шнура, с помощью которого инициируют УКЗ [2].

Недостатком указанного взрывателя является то обстоятельство, что возбужденная им детонационная волна распространяется вдоль УКЗ и вектор массовой скорости продуктов взрыва в первоначальный момент направлен параллельно плоскости преграды. Лишь впоследствии газы в своем движении отклоняются в сторону преграды и кумулятивной выемки в результате их расширения вследствие возникновения волны разрежения в продуктах взрыва. В то время, как в классическом кумулятивном заряде с осесимметричной выемкой направление распространения детонационной волны перпендикулярно плоскости преграды и вектор массовой скорости продуктов детонации сразу с приходом детонационной волны направлен перпендикулярно плоскости преграды, т.е. в желаемом направлении действия взрыва. Использование описанного взрывателя для инициирования УКЗ по указанным причинам существенно снижает эффективность его действия.

Целью настоящего изобретения является существенное повышение эффективности действия УКЗ, инициируемых предлагаемым взрывателем.

Поставленная цель достигается тем, что взрыватель для удлиненного кумулятивного заряда (КРАСНОВ-ЗАПАЛ), имеющий вход и выход инициирующего импульса и включающий высокоскоростное взрывчатое вещество (ВВ) с высокой скоростью детонации, снабжен проводниками инициирующего импульса, в которых скорость распространения инициирующего импульса, по крайней мере, в три раза меньше скорости детонации высокоскоростного ВВ; при этом проводник инициирующего импульса выполнен в такой геометрической форме, которая обеспечивает выход импульса из проводника одновременно на всем его протяжении; вместе с тем поверхность выхода инициирующего импульса одного проводника является естественным продолжением поверхности выхода инициирующего импульса соседнего проводника.

Кроме того, во взрывателе для удлиненного кумулятивного заряда (КРАСНОВ-ЗАПАЛе) проводник инициирующего импульса выполнен из взрывчатого вещества с низкой скоростью детонации. Вариантом исполнения взрывателя для удлиненного кумулятивного заряда (КРАСНОВ-ЗАПАЛа) является заполнение объема проводника инициирующего импульса инертным веществом.

Дополнительно поставленная цель достигается тем, что по способу инициирования заряда с продольной кумулятивной выемкой, включающему инициирование с помощью взрывателей, взрыватели для удлиненного кумулятивного заряда (КРАСНОВ-ЗАПАЛы) размещают на удлиненном кумулятивном заряде с дистанцированием друг от друга, при этом величина дистанции не меньше ширины кумулятивной выемки.

Такое выполнение взрывателя для удлиненного кумулятивного заряда позволяет инициировать УКЗ мгновенно по всей его длине, в результате чего сразу за фронтом детонационной волны вектор массовой скорости продуктов детонации направлен на преграду, за счет чего существенно повышается эффективность действия УКЗ.

При использовании на скальных массивах способ инициирования УКЗ, по которому взрыватели для удлиненного кумулятивного заряда (КРАСНОВ-ЗАПАЛы) размещают на УКЗ с дистанцированием, дает дополнительное повышение эффективности действия УКЗ.

На фиг.1 представлен продольный разрез взрывателя для удлиненного кумулятивного заряда (КРАСНОВ-ЗАПАЛа), размещенного на УКЗ.

На фиг.2 представлено поперечное сечение взрывателя для удлиненного кумулятивного заряда (КРАСНОВ-ЗАПАЛа), размещенного на УКЗ.

Устройство «Взрыватель для удлиненного кумулятивного заряда (КРАСНОВ-ЗАПАЛ)», изображенное на фиг.1, включает в себя слои высокоскоростного взрывчатого вещества (ВВ) 1 с высокой скоростью детонации, например октогена. ВВ 1 находится в контакте с проводниками 2 инициирующего импульса, в которых скорость распространения инициирующего импульса, по крайней мере, в три раза меньше скорости детонации высокоскоростного ВВ 1. Проводники 2 инициирующего импульса выполнены в виде плоского треугольника. Длина перпендикуляра, обозначенная литерой Н, восстановленного из любой точки границы между проводником 2 и высокоскоростным ВВ 1, соотносится с расстоянием (вдоль границы) от этой точки до вершины треугольника с самым острым его углом, обозначенным литерой L, таким же образом, как соотносится скорость распространения инициирующего импульса по проводнику 2 со скоростью детонации высокоскоростного ВВ 1. Нижняя торцевая поверхность проводника 2 является поверхностью выхода инициирующего импульса.

Проводники 2 могут быть выполнены из взрывчатого вещества с низкой скоростью детонации, например из угленита - М. В этом случае отношение H/L=0,25, что равно отношению скоростей детонации угленита - М и октогена (2000/8000).

В вариантном исполнении объем проводников 2 может быть заполнен инертным веществом, например водой или воздухом. С точки зрения механики взрыва, в первом приближении, вакуум тоже можно считать инертным веществом. В случае воды скорость распространения инициирующего импульса около 1500 м/с и отношение H/L=0,1875.

Снизу (см. фиг.1 и 2) к проводникам 2 примыкает слой мощного ВВ 3, например гексогена.

Элементы 1, 2 и 3 в совокупности составляют взрыватель для удлиненного кумулятивного заряда (КРАСНОВ-ЗАПАЛ). Конструктивно они объединены корпусом, не показанном на чертеже.

Взрыватель установлен на удлиненном кумулятивном заряде 4 с продольной кумулятивной выемкой 5, ширина которой обозначена литерой В (см. фиг.2). Источником инициирующего импульса является электродетонатор 6, поверхность контакта которого с ВВ 1 является входом инициирующего импульса.

Взрыватель для удлиненного кумулятивного заряда (КРАСНОВ-ЗАПАЛ) работает следующим образом.

При инициировании электродетонатора 6 в слоях высокоскоростного ВВ 1 возникают детонационные волны, распространяющиеся влево и вправо от электродетонатора. Если проводники 2 выполнены из взрывчатого вещества, то в них также возбуждаются детонационные волны. Если же проводники 2 выполнены из инертного вещества, то в них возбуждаются ударные волны. Распространяющиеся по проводникам 2 возмущения в виде детонационных или ударных волн объединены понятием «инициирующий импульс». Для целей изобретения неважен вид возмущения, распространяющегося по проводнику 2, важны скорость распространения возмущения и его сила. При указанной выше геометрии проводников 2, возмущения, возникающие в любой точке границы ВВ 1 и проводника 2, достигают нижней (на фиг.1) торцевой поверхности проводника 2 одновременно и, вследствие этого, инициирующий импульс выходит из проводников 2 и входит в мощное ВВ 3 одновременно по всей протяженности проводников 2. В мощном ВВ 3 одновременно по всей его длине возбуждается детонационная волна, которая в дальнейшем падает на удлиненный кумулятивный заряд 4, также одновременно по всей его длине.

В результате направление распространения детонационной волны в УКЗ 4 перпендикулярно плоскости преграды. Сразу с приходом детонационной волны вектор массовой скорости продуктов детонации совпадает с желаемым направлением действия взрыва, в результате чего существенно повышается эффективность действия УКЗ 4.

При практическом исполнении взрывателя для удлиненного кумулятивного заряда (КРАСНОВ-ЗАПАЛа) мощности инициирующего импульса, выходящего из проводников 2, может оказаться достаточно для надежного инициирования УКЗ 4 и надобность в слое мощного ВВ 3 в таком случае отпадает.

Предполагается, что длина взрывателя для удлиненного кумулятивного заряда (КРАСНОВ-ЗАПАЛа) составит примерно 0,7 метра. При необходимости инициирования более длинного УКЗ, например 1,4 или 2,1 метра, на нем размещают два или три КРАСНОВ-ЗАПАЛа и инициируют их, например, электродетонаторами, одновременно. КРАСНОВ-ЗАПАЛ в случае необходимости может быть укорочен посредством удаления его части, безразлично симметрично или нет относительно его первоначальной оси симметрии, при этом механизм его работы не нарушается, если электродетонатор установлен на штатном месте.

Чем больше отношение скорости распространения инициирующего импульса в проводнике 2 к скорости детонации ВВ 1, тем больше по высоте габариты КРАСНОВ-ЗАПАЛа, поэтому из практических соображений кратность указанных скоростей (большей к меньшей) ограничена снизу величиной три единицы.

Если преграда имеет вид цилиндрической поверхности, то и УКЗ имеет соответствующую кривизну. В этом случае естественно и КРАСНОВ-ЗАПАЛ выполнять изогнутым. Тогда проводники инициирующего импульса будут иметь форму криволинейного плоского треугольника, стороны которого представляют собой, например, дуги окружностей.

Как можно видеть, в предлагаемом техническом решении использован известный механизм действия взрывной линзы, препарированный для условий инициирования УКЗ.

При использовании УКЗ на скальных массивах его эффективность можно повысить тем, что взрыватели для удлиненного кумулятивного заряда (КРАСНОВ-ЗАПАЛы) размещают на удлиненном кумулятивном заряде с дистанцированием друг от друга, при этом величина дистанции не меньше ширины кумулятивной выемки, обозначенной литерой В на фиг.2.

В этом случае в области, примыкающей к концу КРАСНОВ-ЗАПАЛа, фронт детонационной волны, распространяющейся по УКЗ, разворачивается в сторону от КРАСНОВ-ЗАПАЛа, и направление распространения детонационной волны приобретает составляющую, ориентированную в продольном направлении. Соответственно и вектор массовой скорости продуктов детонации приобретает продольную составляющую. Такую же составляющую, но противоположно направленную приобретают продукты детонации в области, примыкающей к соседнему КРАСНОВ-ЗАПАЛу. В результате продукты детонации взрывчатого вещества, примыкающего к выемке, а также диспергированные частицы вещества ее облицовки устремляются навстречу друг к другу не только в поперечно ориентированном направлении, но и в продольном. То есть имеет место явление формирования не только «ножа», но и кумулятивной струи, подобной той, что возникает при взрыве классического кумулятивного заряда. Естественно, что струя формируется за счет уменьшения энергии ножа в области, примыкающей к промежутку между КРАСНОВ-ЗАПАЛами. Но скорость частиц струи существенно больше скорости частиц ножа и за счет этого горная порода пробивается струей на большее расстояние. Таким образом, на большем расстоянии формируется дефект прочности породы, который в результате действия основной части заряда преобразуется в трещину, по которой отдельность откалывается от массива.

Грубо-приближенный расчет показывает, что существенно ощутимое повышение скорости продуктов детонации и частиц облицовки в струе возникает в случае, когда величина дистанция между КРАСНОВ-ЗАПАЛами не меньше ширины продольной кумулятивной выемки.

Источники информации

1. Патент РФ № 2107885. Опубликован 27.03.1998.

2. Патент РФ № 1792519. Опубликован 30.01.1993. Прототип.