Пиротехническое устройство для резки конструкционных материалов

 

Использование: разделение металлоконструкций, тросов, кабелей, перфорирование и разделка корпусов производственных аппаратов. Сущность изобретения: в корпусе смонтированы воспламенитель - обтюрирующий заряд, заряд пиротехнического состава, сопло и рассекатель. Заряд пиротехнического состава выполнен с осевым каналом. На наружной боковой поверхности этого заряда, одном торце и участке внутренней поверхности расположен бронированный слой. Длина участка составляет не более 0,9 от длины канала. Рассекатель установлен в канале заряда на расстоянии от торца, не превышающем 0,1 от длины канала. Рассекатель перекрывает канал не менее чем на 50%. 2 ил.

Изобретение относится к струйной обработке материалов, в частности пиротехнических средств, предназначенных для резки металлоконструкций, тросов, кабелей, перфорирования и разделки корпусов производственных аппаратов, оборудования и других видов работ.

Известно устройство (патент США N 3291050, 13.12.66) для проплавления корпусов, представляющее собой цилиндрический кожух, заполненный алюмотермитной смесью. Устройство устанавливается над корпусом прибора или аппарата, после чего производится воспламенение смеси с помощью электрозапала. Образующиеся при горении термита жидкие шлаки стекают вниз, воспламеняя нижележащие слои термита, проходят через формообразующее кольцо и проплавляют корпус прибора.

Известно устройство [1], представляющее собой прочный стальной корпус, внутри которого размещен заряд пиротехнического состава, состоящий из набора прессованных канальных шашек, причем канал заполнен порошкообразной смесью той же рецептуры, что и основной заряд пиротехнического состава. Воспламенение заряда производится с помощью электрозапала, при этом внутри корпуса за счет быстрого сгорания порошкообразного состава и шашек основного заряда развивается высокое давление, под действие которого продукты сгорания, проходя через сопло, формируются в виде высокоскоростной струи, после чего вступают во взаимодействие с материалом преграды, вызывая его разрушение.

Эффективность данного устройства при резке металлоконструкций практически не зависит от пространственного положения устройства. Оно может работать под водой и в условиях невесомости.

Основными недостатками данного устройства являются: возможность инициирования только от электрозапала, введенного непосредственно в корпус устройства, что снижает автономность последнего, поскольку требует наличия стационарного или переносного источника электрического тока. Кроме того, усложняется узел ввода электрических проводов в корпус устройства, поскольку этот узел должен выдерживать большие давления и температуры, возникающие при работе устройства; нестабильный (взрывной) режим горения заряда ПС, приводящий к высоким пиковым значениям давления внутри корпуса и очень быстрому сгоранию заряда ПС (до 1 с), что не позволяет эффективно резать конструкционные материалы из пластических масс, а также требует высокой прочности корпуса, что однако не исключает возможность его разрушения вследствие прожигания продуктами сгорания.

Целью изобретения является повышение эффективности устройства за счет стабилизации горения заряда и расширение эксплуатационных возможностей.

Это достигается тем, что устройство для резки конструкционных материалов, состоящее из корпуса, сопла, заряда пиротехнического состава, дополнительно содержит воспламенительно-обтюрирующий заряд и рассекатель, причем заряд пиротехнического состава расположен между воспламенительно-обтюрирующим зарядом и соплом, дополнительно содержит осесимметричный с воспламенительно-обтюрирующим зарядом канал и бронирующий слой, нанесенный по боковой поверхности и торцу со стороны воспламенительно-обтюрирующего заряда, а также внутренней поверхности канала на не более 9/10 его длины со стороны воспламенительно-обтюрирующего заряда, а рассекатель введен в канал заряда пиротехнического состава со стороны сопла на глубину не более 1/10 его длины, перекрывая при этом поперечное сечение канала не менее чем на 50%.

На фиг. 1 представлено устройство, общий вид; на фиг. 2 - электрозапал.

Устройство состоит из корпуса 1, канального заряда 2 пиротехнического состава с бронирующим слоем 3, рассекателя 4, сопла 5, воспламенительно-обтюрирующего заряда, включающего слой 6 воспламенительного состава и слой 7 обтюрирующего состава. В качестве первичного средства инициирования представлен огнепроводный шнур 8 (фиг. 1), а на фиг. 2 - электрозапал 9.

Устройство работает следующим образом. Устройство закрепляют над разрезаемым объектом, после чего приводят в действие первичное средство инициирования, в качестве которого могут быть использованы электрозапалы, капсюли-воспламенители всех типов огнепроводные шнуры, огнепроводные каналы и другие средства, при этом луч пламени воспламеняет слой обтюрирующего состава в воспламенительно-обтюрирующем заряде, при сгорании которого образуются плотные и достаточно прочные шлаки.

При прогорании обтюрирующего слоя загорается воспламенительный состав, образующий при горении жгучий форс пламени, которое проходит по каналу заряда пиротехнического состава и при встрече с рассекателем направляется на незабронированную поверхность заряда пиротехнического состава и воспламеняет ее. В дальнейшем форма фронта горения определяется величиной поверхности, на которой отсутствует бронирующий слой внутри канала и на торце со стороны сопла. Так, при отсутствии бронирующего слоя на торце со стороны сопла и наличии его на 9/10 длины канала горение быстро переходит в послойное торцовое, чем обеспечивается достаточно большая длительность работы устройства при невысоких давлениях внутри корпуса, что целесообразно при резке материалов с низкой теплопроводностью (пластики).

В случае отсутствия бронирующего слоя внутри канала заряда пиротехнического состава и частичном (или полном) бронировании торца заряда со стороны сопла горение протекает в основном внутри канала и сопровождается ростом давления внутри корпуса, что желательно при перфорировании материалов, имеющих большую толщину.

Использование предлагаемого технического решения позволяет стабилизировать процесс горения заряда пиротехнического состава, расширить область применения устройства для резки конструкционных материалов с различными теплофизическими свойствами и слоистых материалов (металл - пластик), а также повысить автономность действия устройства за счет расширения номенклатуры первичных средств инициирования без изменения конструкции самого устройства. Кроме того, стабилизация процесса горения дает возможность регулировать давление внутри корпуса и тем самым значительно (в 2-3 раза) уменьшить массу устройства и его габаритные размеры, что особенно важно при проведении аварийно-спасательных работ.

Формула изобретения

ПИРОТЕХНИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЗКИ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее корпус, в котором расположены заряд пиротехнического состава и сопло, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности путем стабилизации горения заряда и расширения эксплуатационных возможностей, оно снабжено рассекателем и воспламенительно-обтюрирующим зарядом, установленным в корпусе со стороны торца заряда пиротехнического состава, противоположного соплу, заряд пиротехнического состава выполнен с расположенным соосно с воспламенительно-обтюрирующим зарядом каналом и бронированным слоем, размещенным на наружной боковой поверхности, торце, обращенном к воспламенительно-обтюрирующему заряду, и внутренней поверхности на участке со стороны упомянутого торца, длина которого составляет не более 0,9 длины канала, а рассекатель установлен в канале заряда пиротехнического состава на расстоянии от обращенного к соплу торца, не превышающем 0,1 длины канала, при этом площадь поперечного сечения рассекателя составляет не менее 50 % площади канала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2