Экспериментальные исследования параметров функционирования удлиненных зарядов различной конфигурации

Работа проводилась с целью определения на основе экспериментальных данных параметров кумулятивной струи и распределения энергии в кумулятивной струе. Эксперименты проводились с помощью сверхскоростной кинокамеры СФР-2М и теневой установки ИАБ-451. Были исследованы параметры функционирования кумулятивных удлиненных зарядов с различной конфигурацией кумулятивной выемки. Определены параметры детонационных волн в зарядах различной конфигурации. Для зарядов типа УКЗ-7М, УКЗ-11М и УКЗ-13М было выявлено, что скорости детонации определяются плотностью запрессовки составов и составляют диапазон 8200÷9000 м/с. Установлены расчетные зависимости скоростей движения материала оболочки для различных конструкций с учетом и без учета прочности материала оболочки. Определены величины углов наклона фронта движения кумулятивной струи к боковой поверхности заряда. Разработанная математическая модель позволяет определять параметры системы «струя-пест» не только для начального момента формирования системы, но и для каждого последующего, вплоть до разрушения системы. В результате данного исследования предложено расширить область использования кумулятивных удлиненных зарядов в горном деле, в то время как такие заряды зачастую применяются только при проведении специальных взрывных работ.

Ключевые слова: взрывчатое вещество, кумуляция, удлиненные кумулятивные заряды, скорость детонации, кумулятивный нож, скорость разлета оболочки зарядов, численная модель, плотность энергии.
Как процитировать:

Мысин А. В., Ковалевский В. Н., Должиков В. В. Экспериментальные исследования параметров функционирования удлиненных зарядов различной конфигурации // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2022. – № 10. – С. 125–140. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_10_0_125.

Благодарности:
Номер: 10
Год: 2022
Номера страниц: 125-140
ISBN: 0236-1493
UDK: 622.235
DOI: 10.25018/0236_1493_2022_10_0_125
Дата поступления: 14.06.2022
Дата получения рецензии: 08.08.2022
Дата вынесения редколлегией решения о публикации: 10.09.2022
Информация об авторах:

Мысин Алексей Владимирович1 — канд. техн. наук, старший преподаватель, e-mail: Mysin_AV@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0001-5968-8290,
Ковалевский Владимир Николаевич1 — канд. техн. наук, доцент, e-mail: Kovalevskiy_VN@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0002-7155-2000,
Должиков Вадим Владимирович1 — канд. техн. наук, доцент, e-mail: Dolzhikov_VV@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0001-8851-2913,
1 Санкт-Петербургский горный университет.

 

Контактное лицо:

Мысин А.В., e-mail: Mysin_AV@pers.spmi.ru.

Список литературы:

1. Ho J., Lough C. S., Mulligan P., Kinzel E. C., Johnson C. E. Additive Manufacturing of Liners for Shaped Charges // AIP Conference Proceedings. 2020, vol. 2272, article 060018. DOI: 10.1063/12.0000845.

2. Duan B. F., Zhou Y. C., Zheng S. C. Blasting demolition of steel structure using linear cumulative cutting technology // Advances in Mechanical Engineering. 2017, vol. 9, no. 11. DOI: 10.1177/1687814017729089.

3. Burch B. Determining and mitigating the effects of fring a linear shaped charge under water. Masters Theses. Missouri University of Science and Technology. 2014, 91 p., available at: https://scholarsmine.mst.edu/masters_theses/7305.

4. Wojewódka A., Witkowski T. Methodology for simulation of the jet formation process in an elongated shaped charge // Combustion, Explosion, and Shock Waves. 2014, vol. 50, pp. 362—367. DOI: 10.1134/S0010508214030150.

5. Bohanek V., Dobrilovic M., Skrlec V. Jet velocity of linear shaped charges // MiningGeological-Petroleum Engineering Bulletin. 2012, vol. 25, no. 1, pp. 73—80.

6. Lim S. Jet velocity profile of linear shaped charges basedon an arced liner collapse // Journal of Energetic Materials. 2013, vol. 31, no. 4, pp. 239—250.

7. Господариков А. П., Ковалевский В. Н. Алгоритм расчета трещины в породе при применении шпурового удлиненного кумулятивного заряда // Записки Горного института. — 2009. — Т. 180. — С. 69—70.

8. Андреев Р. Е., Гридина Е. Б., Жихарев С. Я. Исследование формирования направленного раскола при взрыве удлиненных зарядов взрывчатого вещества // Известия ТулГУ. Науки о Земле. — 2018. — № 2. — 203—214.

9. Afanasev P. I., Makhmudov K. F. Assessment of the parameters of a shock wave on the wall of an explosion cavity with the refraction of a detonation wave of emulsion explosives // Applied Science. 2021, vol. 11, no. 9, article 3976. DOI: 10.3390/app11093976.

10. Victorov S. B. The effect of Al2O3 phase transitions on detonation properties of aluminized explosives / 12th International Detonation Symposium. San Diego, USA, 2002, pp. 1—15.

11. Brown G. I. The Big Bang: A history of explosives. Stroud, Gloucestershire: Sutton Pub., 1998, 345 p.

12. Франтов А. Е. Особенности действия зарядов с осевой полостью в скважинах // Записки Горного института. — 2008. — Т. 171. — С. 226—229.

13. Норов Ю. Д., Бунин Ж. В., Нуфтуллаев Г. С., Заиров Ш. Ш. Интенсификация разрушения массива разнопрочных горных пород зарядами ВВ с кумулятивным эффектом // Горный журнал. — 2016. — № 2. — С. 16—20. DOI: 10.17580/gzh.2016.02.03.

14. Гарнов В. В. Оптические приборы для регистрации ядерных взрывов / История атомного проекта, сборник статей. Вып. 11. — М.: РНЦ «Курчатовский институт», 1997. — С. 75—81.

15. Гарнов В. В., Горюнов Б. Г., Сицинская Н. М. Высокоскоростная фоторегистрирующая аппаратура для регистрации ядерных взрывов и других быстропротекающих процессов // Физика горения и взрыва. — 2004. — Т. 40. — № 6. — С. 132—137.

16. Менжулин М. Г., Шишов А. Н., Серышев C. B. Термокинетическая модель разрушения горных пород и особенности ее численной реализации // Физика и механика разрушения горных пород применительно к прогнозу динамических явлений. — 1995. — С. 59—65.

17. Андреев С. Г., Бойко М. М. Оценка тротилового эквивалента детонирующего гремучего газа // Инженерный журнал: наука и инновации. — 2020. — № 2. DOI: 10.18698/23086033-2020-2-1954.

18. Poylov V. V., Shirokov I. E., Murzin A. Y., Ganigin S. Y. Reliability verification method concerning the initiation of elongated cumulative charges in a metal shell // Journal of Engineering and Applied Sciences. 2016, vol. 11, no. 13, pp. 2920—2924. DOI: 10.3923/jeasci.2016.2920.2924.

19. Фомин В. М., Гулидов А. И., Садырин А. И. Высокоскоростное взаимодействие тел. — Новосибирск: СО РАН, 1999. — 600 с.

20. Vorobev V. V., Peev A. M., Slavko G. V. Change in the degree of elaboration of bench toe under the interaction of charges with various shape of bottom part // Scientific Bulletin of National Mining University. 2005, no. 3, pp. 31—33.

21. Тришин Ю. А. О некоторых физических проблемах кумуляции // Прикладная механика и техническая физика. — 2000. — Т. 41. — № 5. — С. 10—26.

22. Федоров С. В. О реализации принципа имплозии в кумулятивных зарядах с полусферическими облицовками дегрессивной толщины // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия Естественные науки. — 2017. — № 3. — C. 71—92. DOI: 10.18698/1812-3368-2017-3-71-92.

23. Ишейский В. А., Дамбаев Ж. Г., Ковалевский В. Н. К вопросу применения зарядов направленного действия, обеспечивающих безопасную ресурсосберегающую технологию добычи блочного камня // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2015. — № 7. — С. 498—509.

24. Менжулин М. Г., Незаметдинов А. Б., Парамонов Г. П. Разрушение негабаритов горных пород с помощью взрывного устройства // Взрывное дело. — 2005. — № 96/53. — С. 50—58.

25. Жданов И. В., Князев А. С., Маляров Д. В. Получение высокоскоростных компактных элементов требуемых масс при пропорциональном изменении размеров кумулятивных устройств // Труды Томского государственного университета. — 2010. — Т. 276. — С. 193–195.

26. Митков В. Е., Белин В. А., Шишков П. К. Разработка малочувствительного энергетического взрывчатого материала и создание из него режущих кумулятивных зарядов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 5. — С. 108–120. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_5_0_108.

27. Федоров С. В., Ладов С. В., Никольская Я. М. Сравнительный анализ формирования кумулятивных струй из конических и полусферических облицовок // Инженерный журнал: наука и инновации. — 2018. — № 1. DOI: 10.18698/2308-6033-2018-1-1720.

28. Fedorov S. V., Bayanova Ya. M., Ladov S. V. Numerical analysis of high-velocity element formation upon implosion of combined semisphere-cylinder liners / 26th International Symposium on Ballistics. Miami, Florida, USA, 2011, vol. 1, pp. 253—265.

29. Baker E. L., Daniels A. S. Selectable initiation shaped charges / 20th International Symposium on Ballistics. Florida, USA, 2002, pp. 436—449.

30. Ghoshal R., Mitra N. Underwater explosion induced shock loading of structures: influence of water depth, salinity and temperature // Ocean Engineering. 2016, vol. 126, pp. 22—28.

31. Епифанов В. Б., Кирьяков Г. Е., Медведев А. В., Зиборов А. Б., Кузнецов А. А. Утилизация энергонасыщенных материалов // Записки Горного института. — 2001. — Т. 149. — С. 197—199.

32. Менжулин М. Г., Трофимов А. В., Захарян М. В. Двухстадийное разрушения негабаритов накладными и кумулятивными зарядами взрывчатых веществ, размещенными в защитном устройстве // Взрывное дело. — 2009. — № 102/59. — С. 129—137.

33. Kotomln A. A., Nephedoff М. A., Uryaev V. N. «Granilen» elastic tube charges — a new cartridge for pin-point demolition blasting / Fourth International (JSRM Regional) Rock Fragmentation by Blasting «FRAGBLAST-4», Vienna, Austria, 1993, pp. 425—431.

34. Овешников Ю. М., Авдеев П. Б., Гусейнов Т. З. Особенности разработки золоторудного тонкожильного месторождения «Многовершинное» // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2018. — № 4. — С. 91—98. DOI: 10.25018/0236-1493-2018-4-0-91-97.

35. Chernobryvko M. V., Avramov K., Uspensky B. Model of segmentation of rocket fairings due to the action of a cumulative charge // EPJ Web of Conferences. 2018, vol. 183, article 04009. DOI: 10.1051/epjconf/201818304009.

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.