ТЕРМОСТОЙКИЙ НИЗКОВОЛЬТНЫЙ ЭЛЕКТРОДЕТОНАТОР В НЕРАЗРУШАЕМОМ ИСПОЛНЕНИИ, НЕ СОДЕРЖАЩИЙ ИНИЦИИРУЮЩИХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ Российский патент 2000 года по МПК F42B3/12 

Изобретение относится к взрывным устройствам для взрывания взрывчатых веществ, а более конкретно к детонаторам.

Известен электродетонатор, работающий на принципе разгона пластины, содержащий втулку, воспламенитель, навеску из пиротехнического вещества, заряд бризантного взрывчатого вещества для метания пластины, пластину, канал ускорения пластины, приемный заряд бризантного взрывчатого вещества. Недостатком этого электродетонатора является низкая инициирующая способность, особенно термостойких ВВ, обусловленная низкой акустической жесткостью материала пластины, что не обеспечивает достаточную величину импульса давления для инициирования приемного заряда ВВ (A low-Energy Flying Detonator Albin K. Jacobson, Sandia National Laboratories Albuquerque, New Mexico 87185. This work was supposted by U.S. Department of Energy A.U.S. Department of Energy facility).

Наиболее близким к заявленному является детонатор, работающий на принципе разгона пластины, содержащий корпус, втулку, воспламенитель, замедлительный состав, навеску из пиротехнического вещества для метания пластины, пластину, канал ускорения пластины, приемный заряд бризантного взрывчатого вещества. Недостатком этого детонатора является также низкая инициирующая способность при сравнительно большой суммарной массе взрывчатого вещества, замедлительного состава и пиротехнического вещества, которая тем не менее не обеспечивает достаточную величину импульса давления для инициирования приемного термостойкого заряда ВВ. Вторым недостатком этого детонатора является то, что большая суммарная масса взрывчатого вещества, замедлительного вещества и пиротехнического вещества приводит к необходимости увеличения габаритов корпуса детонатора при сохранении условия его неразрушаемости в процессе срабатывания. Второй отмеченный недостаток не позволяет создать детонатор в сравнительно малых габаритах, при которых обеспечивалась бы сохранность корпуса и, как следствие, предотвращалась передача детонации соседним детонаторам при хранении и перевозке в случае пожара или других подобных внешних факторов воздействия (United States Patent (19) (11) 4.239.004 Day et al 14 st Dec. 16 1980).

Целью изобретения является повышение инициирующей способности, термостойкости и безопасности.

Поставленная цель достигается тем, что в термостойком низковольтном электродетонаторе в неразрушаемом исполнении, не содержащем инициирующих веществ, метаемая пластина выполнена двухслойной из материалов с разной акустической жесткостью, причем слой, обращенный к газогенерирующему заряду взрывчатого вещества, имеет меньшую акустическую жесткость, чем слой, обращенный к каналу во втулке, толщину слоя выбирают из отношения 1/5...1/10 к толщине слоя пластины с меньшей акустической жесткостью, навеска пиротехнического вещества, газогенерирующий заряд бризантного взрывчатого вещества и приемный заряда взрывчатого вещества изготавливают из термостойких составов и в качестве термостойкого взрывчатого вещества используют бризантное ВВ дисперсностью не более 500 см/г в газогенерирующем заряде для метания пластины и дисперсностью не менее 5000 см/г в приемном заряде.

Пластина должна удовлетворять следующим противоречивым требованиям:
- пластина должна быть выполнена по возможности из легкого материала для придания ей высокой скорости в канале отверстия на малой базе разгона,
- толщина пластины должна быть не менее половины диаметра отверстия для обеспечения направленного движения как общего целого по каналу. В противном случае разворот пластинки приведет к отказам инициирования заряда,
- в то же время ударяемая по инициируемому заряду пластина должна обладать достаточно высокой акустической жесткостью ρc (где ρ - плотность пластины, а c - скорость звука в материале пластины). Высокая жесткость материала пластины необходима для генерирования в приемном заряде импульса давления большой амплитуды.

Удовлетворить вышеперечисленным требованиям по существу не может ни один из существующих однородных материалов. Наиболее полно этим требованиям может удовлетворить составная пластина, состоящая по крайней мере из двух слоев: первый слой, контактирующий с газогенерирующим зарядом, должен выполняться из легкого материала, например стеклопластика, алюминия или его сплавов, и иметь толщину, составляющую 1/2...2/3 диаметра во втулке, второй слой пластины, который выдавливается в канале втулки первым и соударяется с инициируемым приемным зарядом ВВ, должен выполняться из более жесткого материала, например титана, никеля, железа, и наибольший эффект достигается слоем из вольфрама, тантала, генерирующего более высокие давления в приемном заряде при соударении.

Не обнаружено в известных технических решениях признаков, сходных с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, что соответствует критерию "существенные отличия".

На чертеже изображен электродетонатор в разрезе.

Электродетонатор содержит корпус 1, втулку 2, воспламенитель 3, навеску пиротехнического вещества 4, газогенерирующий заряд 5 из термостойкого бризантного взрывчатого вещества, метаемую пластину 6, состоящую из двух слоев (7, 8) и имеющих разные акустические жесткости, канал 9 ускорения пластины 8, приемный заряд 10 из термостойкого бризантного взрывчатого вещества.

Метаемая пластина 6 выполнена двухслойной из разнородных материалов (7 и 8). Первый слой пластины (7), более толстый, выполняется из стеклопластика или легкого металла, например алюминия или его сплава, второй слой пластины (8), более тонкий, выполняется из металла, обладающего большой жесткостью при ударных нагружениях, например титана, никеля, железа. Наиболее ударно-жестким металлом является вольфрам и тантал. Толщина второго слоя пластины (8) должна составлять 1/5...1/10 часть толщины первого слоя пластины (7). Суммарная толщина пластины (6) не должна быть меньше половины диаметра канала (9) во втулке (2). Последнее условие необходимо выполнить с целью устранения возможности развертывания пластины (8) в канале 9 в процессе ее разгона.

Устройство работает следующим образом. При подключении воспламенителя (3) к источнику начального импульса происходит загорание навески (4) из термостойкого пиротехнического состава. Форс пламени от навески (4) поджигает газогенерирующий заряд 5 бризантного термостойкого ВВ, например из октогена или гексанитростильбена. Возникшее давление газов от сгорания навески (4) и газогенерирующего заряда (5) выдавливает двухслойную пластину (6) в канал (9) втулки (2) и она разгоняется до скорости, достаточной для надежного инициирования заряда (10) из термостойкого бризантного ВВ.

Экспериментальные результаты показали, что для надежного инициирования приемного заряда из высокодисперсных взрывчатых веществ с дисперсностью больше 5000 см/г могут быть использованы очень тонкие пластины толщиной 0,006.. .0,12 мм и дальнейшее увеличение толщины пластин не приводит к увеличению их инициирующей способности. Поэтому для реальных конструкций детонаторов толщину слоя пластины, обращенного к каналу, выбирают из отношения 1/5...1/10 от толщины слоя пластины, обращенного к газогенерирующему заряду.

Суммарная толщина пластины (h) выбирается из соотношения 3/2 ≤ d/h ≤ 2, где d - диаметр канала втулки.

Экспериментально установлено, что, если будет выполняться неравенство d/h > 2, то пластина по каналу в процессе ее разгона газогенерирующим зарядом может развернуться и тонкий ее слой не произведет удара по приемному заряду детонатора плоским образом, что может вызвать отказ в срабатывании детонатора. В то же время, если не будет выполняться другое неравенство d/h > 3/2, то необоснованно будет увеличена суммарная толщина пластины, что приведет к уменьшению ее скорости разгона в канале ствола и уменьшению ее инициирующей способности.

Газогенерирующий заряд изготавливают из термостойкого бризантного сыпучего взрывчатого вещества, например октогена или гексанитростильбена, дисперсностью не более 500 см²/г, в то время как приемный заряд изготавливают из термостойких взрывчатых веществ дисперсностью не менее 5000 см²/г. Выполнение второго условия необходимо для обеспечения надежного инициирования приемного заряда ударом тонкого слоя пластины. Необходимость выполнения этих условий является экспериментально установленным фактом.

Эксперименты показали, что на инициирующую способность пластины (8) существенное влияние оказывают ее акустическая жесткость и скорость соударения и малое влияние оказывает толщина пластины (8) при инициировании зарядов бризантных взрывчатых веществ из высокодисперсных составов.

Так, толщина второго слоя пластины (6) может составлять 1/5...1/10 толщины первого слоя пластины (6) и равняться 0,06...0,12, в то время как толщина первого слоя (7) пластины (6) при диаметре отверстия во втулке (2) 2 мм должна быть не менее 1,0 мм.

Выполнение пластины слоистой (6) позволяет создать детонатор с повышенной термостойкостью, малой массой суммарного заряда в сравнительно небольших габаритах с выполнением условия достаточной инициирующей способности термостойких зарядов в неразрушаемом варианте исполнения корпуса детонатора.

Выполнение составной пластины с отмеченным соотношением позволяет обеспечить работоспособность такого детонатора при температуре окружающей среды от -40^oC до +200^oC.

Использование: взрывные устройства для взрывания взрывчатых веществ. Сущность изобретения: в корпусе и втулке размещены воспламенитель, навеска пиротехнического вещества, газогенерируюший заряд из термостойкого бризантного взрывчатого вещества с дисперсностью не более 500 см²/г, метаемая пластина, состоящая из двух слоев и с разной акустической жесткостью, канал ускорения пластины, приемный заряд из термостойкого бризантного взрывчатого вещества с дисперсностью не менее 5000 см²/г. Слой пластины выполнен из материала с большей акустической жесткостью и толщиной 1/5 - 1/10 толщины слоя. Отношение диаметра d канала к суммарной толщине h пластины составляет 3/2 ≤ d/h ≤ 2. Повышается инициирующая способность, термостойкость и безопасность. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Термостойкий низковольтный электродетонатор в неразрушаемом исполнении, не содержащий инициирующих взрывчатых веществ, содержащий корпус, втулку, воспламенитель, навеску пиротехнического вещества, газогенерирующий заряд бризантного взрывчатого вещества для метания пластины, пластину, канал ускорения пластины, приемный заряд бризантного взрывчатого вещества, отличающийся тем, что пластина выполнена двухслойной из материала с разной акустической жесткостью, причем слой, обращенный к газогенерирующему заряду, имеет меньшую акустическую жесткость, чем слой, обращенный к каналу, толщину слоя с большей акустической жесткостью выбирают из отношения 1/5 - 1/10 от толщины слоя пластины с меньшей акустической жесткостью. 2. Термостойкий низковольтный электродетонатор по п.1, отличающийся тем, что отношение диаметра d канала к суммарной толщине h пластины выбирают в интервале 3/2 ≤ d/h ≤ 2. 3. Термостойкий низковольтный электродетонатор по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве газогенерирующего заряда используют термостойкое бризантное взрывчатое вещество с дисперсностью не более 500 см²/г, а в приемном заряде также термостойкое бризантное взрывчатое вещество с дисперсностью не менее 5000 см²/г.