Устройство для инициирования детонации жидких взрывчатых систем

 

Использование: в области разработки средств инициирования для подрыва зарядов взрывчатых веществ, в том числе жидких взрывчаты систем. Сущность изобретения: устройство для инициирования детонации жидких взрывчатых систем содержит контейнер 1, внутри которого расположено средство инициирования, которое может быть выполнено в виде электрически взрывающегося проводника 3. Для создания кавитации, которая облегчает переход горения жидкой взрывчатой системы в детонацию, в контейнер 1 дополнительно установлены один или несколько волноводов-кавитаторов 2, выполненных из материала, скорость звука в котором больше скорости звука в жидкой взрывчатой системе. Средство инициирования может закрепляться в дне контейнера, где могут быть установлены и волноводы-кавитаторы 2, которые можно выполнить из алюминия или его сплавов и в виде стержней, пластин или трубок. Контейнер 1 можно снабдить крышкой 7. 6 з.п. ф-лы., 2 ил.

Изобретение относится к области разработки средств инициирования для подрыва зарядов взрывчатых веществ (ВВ).2 В настоящее время на практике инициирование зарядов ВВ, в том числе жидких ВВ или жидких взрывчатых смесей, именуемыми в дальнейшем жидкими взрывчатыми системами (ЖВС), осуществляется главным образом с помощью капсюлей-детонаторов, воспламенителей, а также их комбинаций с промежуточными зарядами твердых вторичных ВВ (бустеров) [1] Следует учесть, что присущая жидкостям сплошность физической структуры приводит к завышенным, по сравнению с порошкообразными и прессованными твердыми ВВ, характерным значениям энергией внешнего воздействия, необходимых для инициирования детонации ЖВС (почти на порядок величины). Данное обстоятельство приводит к увеличению вероятности отказа подрыва зарядов ЖВС даже с помощью бустеров.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату к настоящему изобретению является детонационное устройство для инициирования жидких взрывчатых смесей [2] В описании данного патента предложено два варианта устройства, имеющие в качестве средства воспламенения пиротехнический электровоспламенитель, и различающиеся способом усиления ударной волны, возникающей при воспламенении4 ЖВС. В первом варианте усиление достигается с помощью погружаемого в объем ЖВС незамкнутого контейнера. Стенки данного контейнера отражают ударные волны, генерируемые фронтом горения в ЖВС, повышая давление в контейнере и облегчая тем самым переход горения ЖВС в детонацию. Во втором варианте роль усилителя ударной волны играет металлическая пластина-отражатель, располагаемая напротив кумулятивной выемки промежуточного заряда твердого ВВ.

Существенными недостатками вышеперечисленных средств инициирования, содержащих высокочусствительные ВВ или воспламенительные составы, является необходимость применения особых мер безопасности при обращении с ними, их высокая стоимость и повышенные затраты энергии на процесс перехода горения ЖВС в детонацию, что повышает вероятность отказа подрыва зарядов ЖВС, особенно с низкой детонационной способностью.

Задачей предлагаемого изобретения является создание такого устройства для инициирования ЖВС, применение которого позволило бы повысить безотказность подрыва зарядов ЖВС, понизить взрывоопасность в обращении с ними и стоимость взрывных работ.

Решение поставленной задачи достигается предлагаемым устройством для инициирования детонации ЖВС, содержащим контейнер, внутри которого расположено средство инициирования, при этом в контейнере дополнительно установлены один или несколько волноводов-кавитаторов, выполненных из материала, скорость звука в котором больше скорости звука в ЖВС. Средство инициирования может быть закреплено в дне контейнера. Волноводы-кавитаторы могут быть установлены в дне контейнера. Волноводы-кавитаторы могут быть установлены в дне контейнера. Волноводы-кавитаторы могут быть выполнены из алюминия или его сплавов. Волноводы-кавитаторы могут быть выполнены в виде стержней, пластин или трубок. Средство инициирования может быть выполнено в виде электрически взрывающегося проводника. Контейнер может быть снабжен крышкой.

Предлагаемое решение основано на идее создания конструкции, позволяющей в процессе инициирования не только усиливать давление вблизи воспламеняющегося объема ЖВС, но и создавать впереди фронта горения зону кавитации ЖВС. Такая задача ранее для создания средств инициирования не ставилась и не решалась.

Кавитация существенно облегчает переход горения ЖВС в детонацию. Именно для создания кавитации в заряд (контейнер) нами предлагается ввести акустические волноводы в виде стержней, пластин и т.п. а в качестве генератора ударно-волновых возмущений, вызывающих кавитацию ЖВС, использовать взрывающийся проводник.

Волноводы должны быть выполнены из материала, скорость распространения звука в котором выше скорости звука в ЖВС. Только тогда волновые возмущения, создаваемые источником инициирования или развивающимся процессом горения, способны опережать по волноводу волну сжатия в ЖВС и способствовать появлению в дофронтовом потоке кавитационных пузырьков. Механизм кавитации ЖВС связан главным образом с высокочастотными колебаниями волновода, возникающими при прохождении по нему упруго-волновых возмущений. Поэтому кавитационные пузырьки располагаются преимущественно вблизи поверхности волновода.

Когда волна сжатия, создаваемая взрывом проводника или фронтом горения, вступает в зону кавитации ЖВС, пузырьки схлопываются и становятся новыми центрами инициирования взрыва. Многочисленные очаги реакции поддерживают фронт ударной волны в ЖВС, его амплитуда возрастает, пока не окажется достаточной для инициирования нормальной или низкоскоростной детонации.

Взрывающийся проводник, служащий не только генератором ударных волн, но и изначальным источником воспламенения ЖВС, инициируется от внешнего источника электрического импульса, например, взрывной машинки (I) или конденсаторной батареи.

На фиг. 1 общий вид (схема) устройства.

На фиг. 2 вид по разрезу А-А.

Устройство состоит из контейнера 1 (цилиндрической или иной формы), волновода 2, проводника 3, закрепленного в дне 4 контейнера и взрывающегося с помощью электровводов 5 с выведенными к источнику электрического импульса проводами 6. В случае использования варианта замкнутого контейнера устройство дополняется крышкой 7, предотвращающей вытекание ЖВС из контейнера. Если вся конструкция погружается в объем той же ЖВС, то крышка 7 не обязательна.

Наиболее подходящим материалом для оболочки контейнера и волноводов является алюминий или его сплавы. Ограничений на размеры контейнера 1 не существует, однако наиболее употребительны оболочки диаметров 10-30 мм, длиной более 20 мм и толщиной 0,5-5 мм. Такая оболочка сама по себе является акустическим волноводом и способна создавать кавитацию в ЖВС. Волновод-кавитатор 2 диаметром 0,5-5 мм плотно вставлен в дно 4, выполненное из диэлектрика. Взрывающийся проводник 3, которым могут быть металлические проволочка или фольга, подпаян или закреплен иным способом к выходящим внутрь оболочки электровводам 5. Размер проводника должен быть таков, что его электрическое сопротивление на порядок величины превышало сопротивление соединительных проводов 6 или кабеля подрыва, соединенного с внешним источником электроэнергии. В этой связи наиболее подходящим проводником является медная проволочка длиной 5-10 мм и диаметром 20-30 мкм.

Устройство работает следующим образом. Контейнер заполняется ЖВС 8 или погружается (без крышки 7) непосредственно в объем ЖВС. Взрывающийся проводник подсоединяется к источнику электрического импульса и подрывается. Электровзрыв проводника воспламеняет окружающую ЖВС, горение которой с помощью создания волноводами и оболочкой кавитации ЖВС (при достаточном уровне выделившейся энергии) переходит в режим детонации.

Испытание устройства в лабораторных условиях показало, что введение волноводов позволяет почти на порядок величины снизить пороговое значение энергии электровзрыва, требуемой для возбуждения детонации что снижает вероятность отказа при подрыве зарядов ЖВС при проведении взрывных работ.

Применение в качестве источника инициирования взрывающегося проводника позволяет отказаться от дорогостоящих электродетонаторов, что снижает стоимость взрывных работ. Кроме того при использовании варианта замкнутого контейнера, наполненного ЖВС, предлагаемое устройство может использоваться как капсюль-детонатор для подрыва зарядов ВВ различной детонационной способности и реологии, в том числе твердых, пластичных и пр. С целью увеличения взрывобезопасности такой детонатор может снаряжаться на месте проведения взрывных работ жидкой взрывчатой смесью типа окислитель-горючее, компоненты которой по отдельности невзрывоопасности.

Формула изобретения

1. Устройство для инициирования детонации жидких взрывчатых систем, содержащее контейнер, внутри которого расположено средство инициирования, отличающееся тем, что в контейнер дополнительно установлены один или несколько волноводов-кавитаторов, выполненных из материала, скорость звука в котором больше скорости звука в жидкой взрывчатой системе.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что средство инициирования закреплено в дне контейнера.

3. Устройство по пп.1 или 2, отличающееся тем, что волноводы-кавитаторы установлены в дне контейнера.

4. Устройство по любому из пунктов 1 3, отличающееся тем, что волноводы-кавитаторы выполнены из алюминия или его сплавов.

5. Устройство по любому из пунктов 1 4, отличающееся тем, что волноводы-кавитаторы выполнены в виде стержней, пластин или трубок.

6. Устройство по любому из пунктов 1 5, отличающееся тем, что средство инициирования выполнено в виде электрически взрывающегося проводника.

7. Устройство по любому из пунктов 1 6, отличающееся тем, что контейнер снабжен крышкой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2