ЭЛЕКТРОДЕТОНАТОР Российский патент 2005 года по МПК F42B3/12 

Изобретение относится к взрывным устройствам для подрыва бризантных взрывчатых веществ (БВВ), а более конкретно к электродетонаторам с взрывающимся мостиком.

Известен электрический инициатор (пат. USA №3661085, МПК: F 42 В 3/12 приоритет от 19.09.69, публикация 09.05.72), включающий пиротехнический или взрывной инициирующий заряд, который соприкасается с проволочным взрывающимся мостиком только в тех местах, где этот мостик подходит к электрическим контактам. Инициирующий заряд выполнен с центральным сквозным отверстием и примыкает к основному заряду взрывчатого вещества (ВВ). Все это находится в корпусе, и основной заряд ВВ закрыт дном корпуса. Инициатор приводится в действие взрывом мостика и инициирующего заряда. Продукты взрыва мостика и инициирующего заряда через центральное отверстие летят в сторону основного заряда ВВ и возбуждают в нем детонацию.

К недостатку инициатора следует отнести низкую инициирующую способность частиц продуктов взрыва мостика и инициирующего заряда как следствие различной скорости их движения и неспособности формировать в основном заряде плоскую ударную волну.

Известен электродетонатор (пат. US №4602565 от 26.09.1983, опубл. 29.07.1986, F 42 B 3/10), выбранный в качестве прототипа заявленному изобретению как наиболее близкий по количеству сходных признаков и достигаемому результату.

Детонатор состоит из следующих основных элементов: плотного основания, укрепленных на нем электродов и установленных последовательно: взрывающегося пленочного мостика, тонкой изоляционной метаемой пластины, на поверхности которой размещена втулка со сквозным отверстием цилиндрической формы, и заряда ВВ, состоящего из трех таблеток. Электродетонатор работает на принципе метания тонкой изоляционной пластины продуктами электрического взрыва пленочного мостика (фольги) в цилиндрическом окне втулки. Метаемая пластина, соударяясь с зарядом ВВ, вызывает в нем детонацию.

К недостаткам описанного выше детонатора следует отнести:

1 - сложность конструкции и технологии изготовления (детонатор состоит из более 20 деталей);

2 - необходимая инициирующая способность обеспечивается зарядом ВВ, состоящим из трех составных частей;

3 - круглая форма отверстия во втулке и поверхность взрывающегося пленочного мостика, имеющая форму квадрата, не позволяют эффективно трансформировать энергию электрогенератора в кинетическую энергию метаемой пластины.

Задачей, стоящей в данной области техники, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение безопасности в обращении и термостойкости в работе, а также уменьшение энергопотребления и габаритов ЭД и повышение инициирующей способности.

Техническим результатом изобретения является повышение безопасности обращения и повышение инициирующей способности. Дополнительным результатом является: удешевление технологии изготовления и повышение термостойкости.

Относительно прототипа в предложенной конструкции ЭД высота уменьшена в 2 раза, сокращено количество деталей, повышена безопасность и термостойкость.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в электродетонаторе, включающем последовательно установленные основание, взрывающийся пленочный мостик, метаемую пластину, втулку со сквозным отверстием и заряд ВВ, торец которого закрыт колпачком, сквозное отверстие втулки соответствует форме пленочного мостика и выполнено в виде прямоугольника, у которого ширина к длине находится в отношении 1:1,5...3,0, заряд взрывчатого вещества со стороны втулки выполнен коническим, а в его торце выполнена коническая выемка, при этом форма колпачка соответствует форме выемки, а угол конусности выемки равен углу конусности заряда ВВ.

Оптимальную толщину колпачка выбирают из отношения 1/10...1/15 высоты заряда взрывчатого вещества, а сам заряд может быть выполнен из термостойкого (октогена, октанита, гексанитростильбена) ВВ дисперсностью не менее 8000 cм²/г и относительной плотностью 0,8.

Прямоугольная форма сквозного отверстия втулки и соответственно удлиненная форма пленочного мостика позволяют избежать дополнительных потерь электрической энергии на участках стыка мостика с электродами. Экспериментально показано, что в пленочный мостик прямоугольной формы при отношении сторон 1:3 вводится на 30% больше энергии, чем в мостик квадратной формы при одинаковой их площади и толщине. Поэтому указанное соотношение размеров сторон отверстия позволяет снизить энергозатраты, что повышает безопасность обращения.

Выполнение заряда ВВ конической формы со стороны втулки с конической выемкой со стороны торца, а также выполнение колпачка конической формы при соответствующем выборе угла конусности позволяют обеспечить достаточную инициирующую способность ЭД при малой его высоте. Такое исполнение позволяет использовать менее чувствительные бризантные ВВ и более термостойкие, что также повышает безопасность обращения с ЭД.

Угол конусности выемки, равный углу конусности заряда ВВ, выбирается из условия обеспечения одновременного подлета дна колпачка к поверхности подрываемого внешнего заряда, что также позволяет обеспечить надежный подрыв внешнего заряда ВВ при малой высоте ЭД.

Из расчетов следует, что для обеспечения одновременного подлета дна колпачка к подрываемому внешнему заряду в прототипе суммарная высота 3-х зарядов должна составлять не менее 8 мм, в то время как в предлагаемой конструкции ЭД для решения поставленной задачи высота заряда бризантного ВВ составляет ≤4 мм при одинаковом диаметре зарядов, равном 5 мм в обоих случаях.

Опытным путем установлено, что наибольшая эффективность передачи энергии взрывчатого превращения заряда ВВ в кинетическую энергию метания стенки колпачка происходит, когда толщина стенки колпачка находится в отношении 1/10...1/15 от толщины слоя конического заряда.

Увеличить термостойкость и повысить безопасность ЭД позволило использование в качестве заряда термостойкого ВВ октогена сравнительно высокой относительной плотности (0,8).

Повысить чувствительность заряда ВВ к удару тонкой диэлектрической пластины и добиться приемлемого энергетического уровня задействования ЭД относительно существующих генераторов подрыва удалось за счет использования порошка октогена высокой (не менее 8000 cм²/г) дисперсности.

Высокая дисперсность заряда ВВ необходима для уменьшения критического диаметра детонации и соответственно площади взрывающегося пленочного мостика.

На чертеже изображен общий вид заявляемого электродетонатора, где 1 - основание; 2 - пленочный мостик; 3 - пленочные электроды; 4 - тонкая метаемая диэлектрическая пластина; 5 - втулка со сквозным отверстием прямоугольной формы; 6 - корпус из диэлектрика; 7 - заряд ВВ; 8 - колпачок.

Примером конкретного выполнения заявляемого электродетонатора может служить конструкция со следующими деталями.

Основание 1 представляет собой пластинку размерами 12×6,4×1,0, выполненную из “Поликора” Ще7.817.000-23. На гладкой поверхности пластинки методом вакуумного напыления и последующего химического травления изготовлен пленочный мостик 2 размером 1,5×0,5 мм за одно целое с электродами 3. Мостик и электроды представляют собой пленку из алюминия толщиной 5 мкм.

К электродам, мостику и основанию крепится термодиффузионным способом метаемая пластина 4 диаметром 6,4 мм и толщиной 50 мкм, представляющая собой полиимидный пленочный клей ПИ-ПК-200.50.

На пластине 4 крепится втулка 5 с внешним диаметром 6,4 мм и сквозным отверстием по центру прямоугольной формы размером 1,55×0,55 мм, изготовленная из полиамида. Заряд 8 прессуется из порошка октогена дисперсностью не менее 8000 см²/г до относительной плотности не менее 0,8. При этом скорость детонации в таком заряде составляет 7,95 км/с.

Колпачок 8 изготавливается из алюминиевой ленты толщиной 0,15 мм. Скорость полета дна колпачка при толщине слоя заряда ВВ, равной 2 мм, составляет ~3,8 км/с. Угол конусности колпачка, заряда ВВ и корпуса выбирается из условия одновременного подлета центральной конической части колпачка в точку А и прихода детонационного фронта по заряду ВВ и ударной волны через стенку колпачка в точку Б. Угол раствора конусности выемки в заряде ВВ и колпачке составлял ~145°.

Электродетонатор работает следующим образом.

При подаче импульса электрического тока, например, от источника конденсаторного типа, к электродам 3 взрывается пленочный мостик 2, продукты взрыва которого разгоняют тонкую метаемую пластину 4 до скорости ~3,3 км/с, обеспечивающей надежный подрыв заряда 7 по его центру. Детонационный фронт, распространяясь в осевом и радиальном направлениях, выходит на коническую стенку колпачка 8 и приводит ее в движение. Коническая стенка колпачка, одновременно подлетая к торцу ЭД, строго в плоскости подрывает внешний заряд бризантного ВВ, пристыкованного к ЭД (внешний заряд на чертеже не показан).

Работоспособность предложенного электродетонатора проверена при температуре +20 и +200°С.

Изобретение относится к устройствам подрыва бризантных взрывчатых веществ (ВВ), а более конкретно к электродетонаторам с взрывающимся мостиком. Сущность изобретения: на основании установлены последовательно взрывающийся пленочный мостик, метаемая пластина, втулка со сквозным отверстием, соответствующим форме пленочного мостика и выполненным в виде прямоугольника, у которого ширина к длине находится в отношении 1:1,5...3, заряд взрывчатого вещества, который выполнен коническим со стороны втулки и в его торце выполнена коническая выемка, колпачок, закрывающий торец, соответствует форме выемки, а угол конусности равен углу конусности заряда ВВ. Толщину колпачка выбирают из отношения 1/10...1/15 высоты заряда ВВ, который выполнен из термостойкого состава с дисперсностью и относительной плотностью соответственно не менее 8000 см²/г и 0,8. Технический результат: повышение безопасности обращения, увеличение инициирующей способности. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Электродетонатор, включающий последовательно установленные основание, взрывающийся пленочный мостик, метаемую пластину, втулку со сквозным отверстием и заряд взрывчатого вещества, торец которого закрыт колпачком, отличающийся тем, что сквозное отверстие втулки соответствует форме пленочного мостика и выполнено в виде прямоугольника, у которого ширина к длине находятся в отношении 1:1,5...3, заряд взрывчатого вещества со стороны втулки выполнен коническим, а в его торце выполнена коническая выемка, при этом форма колпачка соответствует форме выемки, а угол конусности выемки равен углу конусности заряда взрывчатого вещества.2. Электродетонатор по п.1, отличающийся тем, что толщину колпачка выбирают из отношения 1/10...1/15 высоты заряда взрывчатого вещества.3. Электродетонатор по любому из пп.1, 2, отличающийся тем, что заряд взрывчатого вещества выполнен из термостойкого состава.4. Электродетонатор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что заряд взрывчатого вещества выполнен из состава с дисперсностью не менее 8000 см²/г и относительной плотностью 0,8.