Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ВЗРЫВАНИЯ
СПОСОБ ВЗРЫВАНИЯ

СПОСОБ ВЗРЫВАНИЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в области взрывных работ при взрывании веществ бризантного типа. Сущность изобретения: способ взрывания осуществляется путем всестороннего ударного сжатия рабочего вещества взрывом дополнительного заряда. В качестве рабочего вещества используют цеолит, при этом величину сжатия и массу дополнительного заряда выбирают из указанных соотношений. При указанной в соотношении величине сжатия цеолит становится взрывчатым веществом со скоростью детонации 10 14 км/с, что увеличивает мощность взрыва в 2 раза. Увеличивается также и эффективность взрыва за счет роста детонации и изменения характера воздействия ударной волны на окружающую среду.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2044258
Класс(ы) патента: F42D1/00
Номер заявки: 3170178/23
Дата подачи заявки: 11.05.1987
Дата публикации: 20.09.1995
Заявитель(и): Физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе АН СССР
Автор(ы): Тучкевич В.М.; Богомолов В.Н.
Патентообладатель(и): Физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе РАН
Описание изобретения: Изобретение относится к взрывным работам, в частности к способам взрывания веществ бризантного типа.
Известен способ взрывания путем импульсного воздействия на химическое соединение, находящееся в метастабильном состоянии, например пороха, способное разлагаться с выделением тепла и газообразных продуктов [1]
Недостатком известного способа взрывания является малая удельная мощность взрыва, обусловленная малой теплотворной способностью широко распространенных взрывчатых веществ (ВВ), например, тротила (Q3 ≈1000 1500 ккал/кг) [2]
Известен способ взрывания путем ударного сжатия химического вещества, находящегося в метастабильном состоянии, например тротила, и способного разлагаться с выделением тепла и газообразных продуктов [2]
Недостатком известного способа является относительно малая эффективность взрыва из-за ограниченной скорости детонации V3, обусловленной относительно малой теплотворной способностью ВВ (1000-1500 ккал/кг) по отношению, например, к теплотворной способности смесей (Al, Si)-O2 ( 4000 ккал/кг).
Целью изобретения является повышение эффективности взрыва за счет увеличения скорости детонации.
Это достигается тем, что в способе взрывания путем ударного сжатия рабочего вещества взрывом дополнительного заряда, в качестве рабочего вещества используют цеолит, при этом величину ударного сжатия Рсж и массу дополнительного заряда m3 выбирают из соотношений
Pсж>225 Qц·K1, кг/cм2; m3=mK2,
Qц теплота образования цеолита, ккал/кг;
Q3 теплотворная способность дополнительного заряда, ккал/кг;
mц масса цеолита, кг;
К1 коэффициент пропорциональности, определяемый экспериментально;
К2 коэффициент эффективности преобразования энергии взрыва дополнительного заряда в энергосжатие цеолита.
Выбор в качестве рабочего вещества цеолита позволяет увеличить эффективность взрыва за счет того, что энергия дополнительного заряда обычного ВВ аккумулируется в виде упругой энергии каркаса цеолита, который при Рсж > Qц 225˙К1 становится ВВ с Qц ≃ 3500-4000 ккал/кг и соответственно имеет скорость детонации больше, чем у тротила b = 2 раза. При сохранении той же тепловой энергии мощность взрыва повышается в ≈2 раза. Так как у обычных ВВ скорость детонации ≈5-7 км/с, то ее удвоение (до 10-14 км/с) изменяет и характер воздействия взрыва на окружающую среду.
Всестороннее ударное сжатие Рсж необходимо потому, что это то давление, которое совершает работу сжатия каркаса цеолита так, что эта работа становится равной энергии связи каркаса цеолита, а затем ее превышает и при Рсж ≥ Qц 225˙ К1 цеолит будет разрушен, причем выделится запасенная в нем упругая энергия (>Qц) в виде тепла и ударной волны. Цеолит из монокристаллического состояния с плотностью ≈1,5 г/см3перейдет в аморфную смесь окислов кремния и алюминия с плотностью ≈3 г/см3.
Действительно, каркас такого алюмосиликата как цеолит, например, NaX или NaA, представляет собой пористую систему, содержащую в 1 см3кристалла ≈0,5 см3 пустот. Эти пустоты или поры отделены друг от друга стенками толщиной, примерно равной размеру одного силикатного тетраэдра Si-Q4, часть кремния в которых заменена на Al.
В отличие от сплошных сред типа SiO2 или Al2O3, сжатие которых до давлений ≈106 атм является обратимым, сжатие каркасного вещества типа цеолитов приводит в конце концов при Рсж > Qц 225˙ К1 к его разрушению и уменьшению объема ≈ в 2 раза. При этом упругая энергия, закачанная взрывом дополнительного заряда в напряженные межатомные связи, в момент разрушения превратится в химическую энергию оборванных связей и тут же выделится в виде тепла обратной реакции окисления Al и Si. Так как цеолит это соединение Al и Si с кислородом, то энергия этой реакции Qц ≃ 4000 ккал/кг. Зная, что плотность цеолита ρц ≃ 1,5 гр/см3, объем пустот 0,5 см3 на 1 см3 кристалла и полагая, что упругость каркаса цеолита примерно постоянна, можно оценить работу сжатия цеолита под действием давления до Рсж до момента разрушения каркаса. Полагая, что при разрушении каркаса рвутся все связи цеолита, можно получить для 1 см3 цеолита соотношение:
Pсж(кг/см2)·0,5(см) ≥ Qц(ккал/кг)·ρц(кг/см3)·4,27·1014
из которого следует, что давление Рсж будет
Рсж ≥ 225 ˙ Qц ˙К1 (кг/см2)
Для цеолита NaX или NaA Рсж≈106 кг/см2. В зависимости от конкретного вида заряда (его формы и размеров) величина Рсж может отличаться от приведенной в ту или иную сторону в К1 раз (К1 ≈1).
Соотношение масс цеолита mц и дополнительного заряда m3определяется из условия, чтобы энергии, выделившейся из m3 граммов дополнительного заряда, хватило разрушить (разложить) m3 граммов цеолита, т. е.
m3= K2 mц, где К2 коэффициент эффективности преобразования энергии взрыва дополнительного заряда в энергию сжатия цеолита.
Способ взрывания осуществляют следующим образом.
Рассмотрим это на примере испытаний ВВ на работоспособность в стандартных свинцовых бомбах Трауцля.
В качестве рабочего вещества будет 2 г цеолита NaX с размерами кристаллов 1-5 мкм и располагают в канале бомбы (по известной методике [1]), так, чтобы при взрыве дополнительного заряда, вес которого m3 2 ≈8г, давление газов этого заряда оказало всестороннее давление на кристаллы цеолита. В качестве дополнительного заряда был выбран тетрил. Вес суммарного заряда 10 г.
Результаты экспериментов. Калибровочные опыты с навесками 8 г и 10 г тетрила (без цеолита) дали расширения бомбы соответственно 220; 230; 235 см3 и 295; 300 см3 (всего пять опытов). Эти данные хорошо соответствуют стандартной калибровочной кривой таких бомб [2] Затем были выполнены пять опытов с использованием цеолита, т. е. по данному способу. Вес суммарного заряда был 10 г. В четырех опытах из пяти наблюдалось разрушение бомб (отрыв донной части). Для измерения объемов части складывались и щели закрывались пластилином. Объемы были такими: 390, 392, 440, 510, 580 см3. Помимо увеличения работоспособности в 1,5-2 раза наблюдается и качественный положительный эффект раскол бомбы.
Способ взрывания обеспечивает увеличение работоспособности в 1,5-2 раза, чем у тетрила эквивалентного веса 10 г и увеличение бризантности действия (использование бомб Трауцля при испытаниях на работоспособность сопровождается их разрушением).
Формула изобретения: СПОСОБ ВЗРЫВАНИЯ путем всестороннего ударного сжатия рабочего вещества взрывом дополнительного заряда, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности взрыва за счет увеличения скорости детонации, в качестве рабочего вещества используют цеолит, при этом величину ударного сжатия Рсж и массу дополнительного заряда m3 выбирают из соотношений
Рсж > 2250Qц · K1, кг/см2;

где Qц теплота образования цеолита, ккал/кг;
Q3 теплотворная способность дополнительного заряда, ккал/кг;
mц масса цеолита, кг;
K1 коэффициент пропорциональности, определяемый экспериментально;
K2 коэффициент эффективности преобразования энергии взрыва дополнительного заряда в энергосжатие цеолита.