Установка для исследования метания взрывом

 

Использование: для исследования высокоскоростных ударных явлений. Сущность изобретения: установка содержит вакуумированную камеру и размещенную в ней мишень и устройство для ослабления повреждения мишени продуктами детонации заряда взрывчатого вещества. Устройство для ослабления повреждения мишени установки содержит толстостенный цилиндрический корпус, выполненный со сквозной осевой полостью для аксиального размещения в нем с зазором метательного заряда взрывчатого вещества, перфорированную плиту, жестко скрепленную с наружной поверхностью корпуса и расположенную перпендикулярно его оси, пакет решеток, установленных параллельно перфорированной плите и связанных между собой и со стенками камеры жестко, а с плитой через упругий элемент. Проемы соседних решеток несоосны, а проекции проемов решеток соответствуют переплетам соседних решеток. На решетках закреплены основаниями полые металлические конусы, расположенные вдоль оси установки вершинами к корпусу. В конусах и переплетах решеток выполнены соосные оси установки отверстия диаметром, равным максимальному диаметру используемого метательного заряда. Установка снабжена устройством для инициирования метательного заряда, выполненным в виде генератора колгерентного светового потока и оптической системы, расположенных вне вакуумированной камеры. В стенке камеры соосно отверстиям и конусах выполнен иллюминатор, закрытый воздухопрочным стеклом. Оптическая система выполена с возможностью изменения диаметра светового потока в зависимости от диаметра используемого метательного заряда. 1 ил.

Изобретение относится к лабораторным метательным установкам взрывного типа и может быть использовано для исследования высокоскоростных ударных явлений.

Известна лабораторная метательная установка взрывного типа, содержащая заряд взрывчатого вещества, представляющий собой тело вращения, систему инициирования, расположенную на оси заряда, метаемый образец, также расположенный на оси заряда с другой стороны, расположенную соосно с зарядом мишень, размещенную между ними, устройства для ослабления взрывного повреждения мишени.

Подобная установка не пригодна для исследования высокоскоростного метания мелкодисперсных порошков, поскольку они образуют облако, в поперечном размере большее, нежели отверстие в устройстве ослабления повреждения мишени продуктами детонации. Поскольку подобные эксперименты, как правило, проводятся в вакуумированных взрывных камерах, то не снимается вопрос о воздействии на материал мишени продуктов детонации, отраженных от ее стенок.

Известна установка для исследования метания взрывом, содержащая вакуумированную камеру и размещенные в ней мишень и устройство ослабления повреждения мишени продуктами детонации, которое выполнено в виде толстостенного цилиндрического корпуса со сквозной осевой полостью для аксиального размещения в ней с зазором метательного заряда взрывчатого вещества, перфорированной плиты, жестко скрепленной с наружной поверхностью корпуса и расположенной перпендикулярно его оси, и пакета решеток, параллельных перфорированной плите и связанных между собой и со стенками камеры жестко, а с плитой через упругий элемент, при этом проемы соседних решеток несоосны, а проекции проемов решеток соответствуют переплетам соседних.

Подобная схема обладает рядом недостатков. Для получения однородного облака мелкодисперсных частиц из таблетки необходимо создание в заряде плоской детонационной волны, перпендикулярной метаемому образцу. Разброс векторов скорости частиц будет минимальным.

Цель изобретения улучшение условий функционирования путем создания в метательном заряде плоской детонационной волны и защиты системы инициирования от воздействия на нее продуктов детонации.

Поставленная цель достигается за счет того, что установка, содержащая вакуумированную камеру и размещенные в ней мишень и устройство для ослабления повреждения мишени продуктами детонации, снабжена устройством для инициирования метательного заряда, выполненным в виде генератора когерентного светового потока и оптической системы, расположенных вне вакуумированной камеры. В стенке камеры соосно отверстиям в переплетах решеток и корпуса выполнен иллюминатор, закрытый высокопрочным стеклом. Оптическая система выполнена с возможностью изменения диаметра светового потока в зависимости от диаметра используемого метательного заряда. На решетках закреплены основаниями полые металлические конусы, расположенные вдоль оси установки вершинами к корпусу. В конусах и переплетах решетки выполнены соосные оси установки отверстия диаметром, равным максимальному диаметру используемого метательного заряда.

На чертеже представлена установка, общий вид.

Установка для исследования метания взрывом содержит полый толстостенный цилиндрический корпус 1, выполненный из пластичного высокоплотного металла, например меди, аксиально размещенный в его полости метательный снаряд 2 взрывчатого вещества, к одному из торцов которого прикреплен метаемый образец 3 в виде таблетки прессованного мелкодисперсного исследуемого материала, а со стороны, противоположной метаемому образцу 3, корпус 1 жестко крепится к перфорированной плите 4. Плита 4 на упругих элементах 5 крепится к пакету решеток 6 (не менее трех), отличие от перфорированной плиты 4 поперечные размеры проемов в решетках 6 значительно больше размеров их переплетов. Решетки 6 жестко связаны между собой балками 7 длиной не менее двух поперечных размеров проема решетки 6. Подобными же балками 7 вся конструкция крепится к стенке вакуумированной камеры 8, в которой она размещена. Мишень 9 располагается на оси установки на необходимом для формирования из таблетки облака мелкодисперсных частиц расстоянии. Проемы каждых двух рядом расположенных решеток 6 не являются соосными, а располагаются, например, в шахматном порядке. В стенке камеры 8 на оси мишени 9 и метательного заряда 2 сделан иллюминатор 10 из высокопрочного стекла. Устройство инициирования включает в себя оптическую часть, размещенную вне камеры 8, состоящую из мощного источника 11 когерентного излучения и оптической системы 12, выполненной с возможностью изменения диаметра светового пучка в соответствии с диаметром заряда 2. На торец метательного заряда 2, противоположный метаемому образцу 3, нанесен инициирующий слой 13, выполненный из взрывчатого вещества, чувствительного к световому воздействию. Для беспрепятственного прохождения светового пучка от оптической системы к инициирующему заряду 13 в переплетах решеток 6 там, где это необходимо, выполнены сквозные отверстия 14 диаметром, равным максимальному диаметру используемых на установке зарядов 2, 13. Для защиты оптической системы от повреждения продуктами детонации использованы полые, обращенные вершинами к зарядам 2, 13 конусы 15. Конусы 15 расположены соосно с оптической системой 12 и имеют сквозные осевые отверстия 16 диаметром, равным диаметру отверстий 14.

Установка работает следующим образом.

Перед проведением эксперимента устанавливают в корпусе 1 при помощи оптической системы 12 сборку, включающую в себя заряды 2, 13, и метаемый образец 3 так, чтобы мишень 9, заряды 2, 13 и метаемый образец оказались на одной оси. Из камеры 8 откачивается воздух. При включении источника 11 когерентного излучения световой поток, преобразованный оптической системой 12, проходит через стекло иллюминатора 10 и взаимодействует с инициирующим зарядом 13, вызывая его подрыв во всей поверхности плоского торца. Детонационная волна через передаточный заряд 14 проходит в метательный заряд 2. При этом обеспечивается ее плоский фронт и, следовательно, благоприятные условия метания образца 3. При подрыве зарядов 2, 13 продукты детонации начинают истекать в стороны и назад. Истекающие в стороны газы воздействуют на толстостенный корпус 1, который не разрушается и вследствие своей пластичности не дает осколков, способных повредить установку, а также приборы и устройства камеры 8. При этом около 50% газов, движущихся в радиальном направлении, устремляется в сторону метаемого образца 3, а остальные истекают в осевом направлении в противоположную сторону. Поток газов, движущихся в сторону, противоположную расположению мишени 9, встречает на своем пути пакет решеток 6, взаимодействует с их переплетами, дробится, обтекает их и взаимно гасится. Скорость распространения продуктов детонации падает. Часть газов, отразившись от стенки камеры 8, возвращается, взаимодействуя с решетками 6 и еще не дошедшими до стенок продуктами детонации. Та часть продуктов детонации, которая движется вдоль оси установки при взаимодействии с первым же полым конусом 15 частично отражается от наружной его поверхности, а частично проходит сквозь осевое отверстие 16. Поскольку истечение газа идет в вакуум, то конус 15 работает как обычное реактивное сопло. При этом давление газов, прошедших через конус 15, падает, газы расширяются. При взаимодействии со следующим конусом 15 процесс повторяется. К иллюминатору 10 подходит значительно ослабленный и разреженный поток.

Формула изобретения

УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕТАНИЯ ВЗРЫВОМ, содержащая вакуумированную камеру и размещенные в ней мишень и устройство для ослабления повреждения мишени продуктами детонации, выполненное в виде толстостенного цилиндрического корпуса со сквозной осевой полостью для аксиального размещения в ней с зазором метательного заряда взрывчатого вещества, перфорированной плиты, жестко скрепленной с наружной поверхностью корпуса и расположенной перпендикулярно к его оси, и пакета решеток, параллельных перфорированной плите и связанных между собой и со стенками камеры жестко, а с плитой через упругий элемент, при этом проемы соседних решеток несоосны, а проекции проемов решеток соответствуют переплетам соседних, отличающаяся тем, что она снабжена устройством для инициирования метательного заряда, выполненным в виде генератора когерентного светового потока и оптической системы, расположенных вне вакуумированной камеры, причем в стенке камеры соосно с отверстиями в переплетах решеток и корпуса выполнен иллюминатор, закрытый высокопрочным стеклом, оптическая система выполнена с возможностью изменения диаметра светового потока в зависимости от диаметра используемого метательного заряда, а на решетках закреплены основаниями полые металлические конусы, расположенные вдоль оси установки вершинами к корпусу, в конусах и переплетах решетки выполнены соосные с осью установки отверстия диаметром, равным максимальному диаметру используемого метательного заряда.

РИСУНКИ

Рисунок 1