ДЕТОНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2021 года по МПК F42C19/12 F42B3/10 F42D1/04 

Изобретение относится к области средств инициирования взрыва, а именно к детонирующим устройствам и может быть использовано в качестве элемента взрывной автоматики.

Известно техническое решение RU 2640446 С1, 09.01.2018, МПК F42B 3/10, 33/00, F42C 19/12, в котором описан способ сборки устройства, который включает установку в корпус предварительно смонтированных и снаряженных детонирующего узла с основным зарядом взрывчатого вещества (ВВ), в котором происходит преобразование горения в детонацию, и инициатора, монтаж и снаряжение последнего заключается в опрессовке электроизоляционным материалом центрального и кольцевого электрода, к которым припаивают мостик накаливания и устанавливают в гильзу путем запрессовки по прессовой посадке.

К недостаткам устройства следует отнести:

- сложность конструкции, значительные геометрические размеры и масса, дороговизна и трудоемкость изготовления устройства;

- недостаточную инициирующую способность.

Известно устройство RU 2466349 С1, 10.11.2012, МПК F42C 19/12, электродетонатор, которое содержит гильзу с установленным в ней вкладышем с размещенным в нем зарядом ВВ, выполненным в виде навесок выходной из вторичного ВВ высокой плотности, промежуточной навеской из дефлагрирующего ВВ низкой плотности и инициирующей навески из дефлагрирующего ВВ высокой плотности, сопряженной с взрывающимся мостиком, установленным на герметизирующей колодке с токовыводами, и предохранительной навеской, установленной между выходным торцом гильзы и выходной навеской заряда ВВ из бездымного пороха.

К недостаткам устройства следует отнести: снижение инициирующей способности детонатора при размещении вещества, инертного для детонационной волны, между выходным зарядом и донышком колпачка.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является устройство, принятое за прототип, описанное в патенте на изобретение RU 2389971 С1, 20.05.2010, МПК F42C 19/12, содержащее корпус, оборудованный вкладышем с зарядом ВВ, выполненным в виде навесок: выходной, промежуточной и инициирующей, сопряженной с инициатором.

К недостаткам устройства следует отнести:

- неудобство при эксплуатации, обусловленное сложностью сборки устройства;

-сложное конструктивное исполнение элементов детонатора;

- недостаточную инициирующую способность.

Задачей изобретения является создание эффективного безопасного детонирующего устройства с улучшенными эксплуатационными характеристиками, включающими безопасность при эксплуатации.

Технический результат данного изобретения заключается в значительном повышении выходных ударно-волновых параметров детонирующего устройства и, соответственно, его инициирующей способности, увеличении быстродействия за счет снижения времени срабатывания без увеличения массы, содержащихся в нем ВВ.

Это достигается тем, что в детонирующем устройстве, содержащем корпус, с установленным внутри него вкладышем с зарядом ВВ, выполненным в виде навесок: выходной, промежуточной и инициирующей, сопряженной с инициатором, согласно изобретению, корпус выполнен в виде оболочки с вкладышем, выполненным в виде стакана из материала с высоким акустическим импедансом, дно которого контактирует с выходной навеской заряда ВВ, снабженного усиливающей навеской, выполненной из энергонасыщенных металлокомплексов (НКТ) - диперхлорат(5-нитротетразолато)пентаамин кобальта) высокой плотности, расположенной между выходной навеской и промежуточной навеской заряда ВВ, выполненной из энергонасыщенных металлокомплексов (НКТ) низкой плотности и сопряженной с инициирующей навеской заряда ВВ, расположенной в инициаторе, при этом высоту дна вкладыша по оси определяют из соотношения

h = (0,020-0,025) d,

где d - внутренний диаметр вкладыша (мм),

а суммарную высоту усиливающей и промежуточной навесок определяют из соотношения

L = (44-46)/d,

где d - внутренний диаметр вкладыша (мм).

Кроме того, с целью повышения выходных ударно-волновых характеристик и сокращения времени срабатывания, вкладыш выполнен металлическим.

Кроме того, с целью унификации устройства, инициатор выполнен в виде различных низковольтных инициирующих устройств, например, диэлектрическая колодочка с мостиками накаливания, полупроводниковые энергопреобразующие устройства.

Кроме того, с целью повышения бризантности, выходная навеска ВВ выполнена из бризантного ВВ - пентаэритриттетранитрата (ТЭН)а.

Кроме того, с целью сокращения времени срабатывания, промежуточная навеска ВВ выполнена из энергонасыщенного металлокомплекса (НКТ) - низкой плотности, склонного к переходу горения в детонацию и безопасного в обращении.

Кроме того, с целью повышения выходных ударно-волновых характеристик, усиливающая навеска ВВ выполнена из энергонасыщенного металлокомплекса (НКТ) высокой плотности.

Кроме того, с целью с целью стабилизации выходных ударно-волновых характеристик и временных показателей, инициирующая навеска ВВ выполнена из энергонасыщенного металлокомплекса (НКТ) высокой плотности.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «новизна» по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного технического уровня техники.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «изобретательский уровень».

Изобретение проиллюстрировано на следующих чертежах, где:

на фиг. 1 изображена конструкция детонирующего устройства;

на фиг. 2 показаны экспериментальные результаты срабатывания детонирующего устройства с внутренним диаметром вкладыша 2 d=5 мм (кривая а - вкладыш из нержавеющей стали; кривая б - вкладыш алюминиевый);

на фиг. 3 представлена зависимость выходных характеристик детонирующего устройства (в - амплитуды, генерируемой ЭД, ударной волны, г - интегральной характеристики инициирующей способности ∫p²τdτ) от суммарной высоты по оси усиливающей навески ВВ 4 и промежуточной навески ВВ 5 с внутренним диаметром d вкладыша 2, равным пяти мм.

На фиг. 1 введены следующие позиции:

1 - корпус;

2 - вкладыш;

3 - выходная навеска ВВ;

4 - усиливающая навеска ВВ;

5 - промежуточная навеска ВВ;

6 - инициирующая навеска ВВ;

7 - инициатор.

Детонирующее устройство состоит из корпуса 1, выполненного в виде оболочки, в котором установлен вкладыш 2, выполненный из материала с высоким акустическим импедансом, в виде стакана. Внутри вкладыша 2 расположен заряд ВВ, выполненный из навесок ВВ выходной 3, усиливающей 4, промежуточной 5 и инициирующей 6. Выходная навеска ВВ 3, выполнена из бризантного ВВ, граничит с усиливающей навеской ВВ 4 из энергонасыщенных металлокомплексов (НКТ) высокой плотности. Между усиливающей навеской ВВ 4 и инициирующей навеской ВВ 6, расположена промежуточная навеска ВВ 5, выполненная из энергонасыщенных металлокомплексов (НКТ) низкой плотности. Инициирующая навеска ВВ 6 расположена внутри инициатора 7, в качестве которого может быть использовано низковольтное инициирующее устройство, например, диэлектрическая колодочка с мостиками накаливания, полупроводниковые энергопреобразующие устройства. Высоту по оси h дна вкладыша 2 определяют из соотношения h=(0,020-0,025)d, где d - внутренний диаметр вкладыша 2, а суммарную высоту L усиливающей навески 4 и промежуточной навески 5 определяют из соотношения L=(44-46)/d, где d - внутренний диаметр вкладыша 2.

Работа осуществляется следующим образом.

На инициирующее устройство 7 подается низковольтный электрический импульс, который преобразуется в тепловую энергию, задействующую инициирующую навеску ВВ 6, огневой импульс которой передается промежуточной навеске ВВ 5. В качестве ВВ для усиливающей навески ВВ 4 и промежуточной навески ВВ 5 используют энергонасыщенные металлокомилексы (НКТ). Промежуточная навеска ВВ 5 имеет более низкую плотность запрессовки по сравнению с усиливающей навеской ВВ 4, что обеспечивает более быстрое развитие энергетических параметров взрывчатого превращения на этапе конвективного горения и скорейшее его завершение с переходом к режиму низкоскоростной детонации. Увеличение плотности усиливающей навески ВВ 4 позволяет соответственно увеличить энергетику инициирующей детонационной волны, воздействующей на выходную навеску ВВ 3 (бризантное ВВ - БВВ), поскольку она прямо пропорционально зависит от плотности реагирующего ВВ.

Последовательная запрессовка основной части всех навесок ВВ заряда ВВ детонирующего устройства во вкладыш 2 позволяет значительно повысить качество сопряжения усиливающей навески ВВ 4, промежуточной навески ВВ 5 и выходной навески ВВ 3 (БВВ), имеющее существенное влияние на выходные энергетические параметры детонирующего устройства в целом, что подтверждено экспериментально. Высота по оси h дна вкладыша 2 и материал вкладыша 2 существенно влияют на выходные энергетические параметры устройства в целом. Высота по оси h дна вкладыша 2, изготовленного из материала с высоким акустическим и динамическим импедансом, определяется из соотношения h=(0,020-0,025) d, что подтверждено экспериментально (см. фиг. 2), где сравнивают материалы вкладыша 2: кривая а - вкладыш из нержавеющей стали; кривая б - вкладыш алюминиевый, с внутренним диаметром вкладыша 2 d=5 мм. Из чертежа (фиг. 2) видно, что с целью повышения инициирующей способности (которая определяется величиной Р²τ) высота по оси h дна вкладыша 2 из нержавеющей стали должна максимально приближаться к 0,1 мм. При внутреннем диаметре вкладыша 2 d=5 мм, из приведенной выше формулы получаем следующие значения для высоты по оси h дна вкладыша 2: h=0,1-0,125, что согласуется с экспериментальными результатами.

Экспериментально подтверждено (см. фиг. 3), что для детонирующих устройств с диаметром d от 4 до 5 мм величина L определяется выражением L=45/d. На фиг. 3 приведены результаты опытов по определению влияния суммарной длины усиливающей навески ВВ 4 и промежуточной навески 5 заряда ВВ на амплитуду давления выходной ударной волны детонирующего устройства и интегральную характеристику ее инициирующей способности (кривая в - амплитуды, генерируемой ЭД, ударной волны, кривая г - интегральной характеристики инициирующей способности ∫р²τdτ). Анализируя форму кривых виг, можно сделать вывод, что для усиливающей навески ВВ 4 и промежуточной навески 5 из НКТ диаметром 5 мм оптимальная суммарная длина L составляет 8-10 мм (исходя из приведенного выше выражения L=45/d=45/5=9 мм), при меньшей длине происходит заметное снижение выходных энергетических параметров детонирующего устройства в целом, а увеличение длины соответственно не приводит к их значимому росту.

Материал вкладыша 2 также существенно влияет на время срабатывания детонирующего устройства, так, например, при переходе от алюминиевого вкладыша 2 к вкладышу 2 из нержавеющей стали, время срабатывания исследованных вариантов детонирующих устройств уменьшалось на 40%. Связано это с влиянием корпуса 1 из материала с высоким акустическим импедансом на процесс взрывчатого превращения веществ. Максимальное влияние материала вкладыша 2 проявляется при диаметрах заряда ВВ, меньших предельного, либо, как в описываемом изобретении, на начальном этапе развития взрывчатого превращения.

Примером конкретного выполнения является детонирующее устройство, в котором корпус 1 выполнен из отожженной нержавеющей стали, вкладыш 2 из нержавеющей стали, для формирования выходной навески ВВ 3 использовано штатное БВВ - ТЭН, усиливающей навески ВВ 4 - энергонасыщенный металлокомплекс (НКТ) высокой плотности и промежуточной навески ВВ 5 - энергонасыщенный металлокомплекс (НКТ) низкой плотности, в качестве инициатора 7 использована диэлектрическая колодочка с мостиками накаливания.

Использование данного изобретения позволит улучшить эксплуатационные характеристики детонирующего устройства, а именно значительно повысить его инициирующую способность, быстродействие, снизив время срабатывания, не увеличивая массу содержащихся в устройстве ВВ.

Для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных конструктивных решений и способность обеспечения достижения указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

Изобретение относится к области средств взрывания повышенной безопасности, а именно к низковольтным мостиковым электродетонаторам, и может быть использовано в качестве малогабаритного средства инициирования при проведении взрывных работ. Детонирующее устройство содержит корпус 1, с установленным внутри него вкладышем 2 с зарядом взрывчатого вещества, выполненным в виде навесок: выходной 3, промежуточной 5 и инициирующей 6, сопряженной с инициатором 7. Корпус выполнен в виде оболочки с вкладышем 2, выполненным в виде стакана из материала с высоким акустическим импедансом. Дно стакана контактирует с выходной навеской 3 заряда взрывчатого вещества, снабженного усиливающей навеской 4, выполненной из энергонасыщенных металлокомплексов (НКТ) высокой плотности, расположенной между выходной навеской 3 и промежуточной навеской 4 заряда взрывчатого вещества, выполненной из энергонасыщенных металлокомплексов (НКТ) низкой плотности и сопряженной с инициирующей навеской 6 заряда взрывчатого вещества, расположенной внутри инициатора 7. Высоту дна вкладыша 2 по оси определяют из соотношения h=(0,020-0,025)d, где d - внутренний диаметр вкладыша, мм. Суммарную высоту усиливающей 4 и промежуточной 5 навесок определяют из соотношения L=(44-46)/d, где d - внутренний диаметр вкладыша, мм. Вкладыш 2 выполнен металлическим. Инициатор 7 выполнен в виде низковольтного инициирующего устройства. Выходная навеска 3 взрывчатого вещества выполнена из бризантного взрывчатого вещества - ТЭНа. Промежуточная навеска 5 взрывчатого вещества выполнена из энергонасыщенного металлокомплекса (НКТ) низкой плотности. Усиливающая навеска 4 взрывчатого вещества выполнена из энергонасыщенного металлокомплекса (НКТ) высокой плотности. Инициирующая навеска 6 взрывчатого вещества выполнена из энергонасыщенного металлокомплекса (НКТ) высокой плотности. Техническим результатом является повышение инициирующей способности, увеличение быстродействия детонирующего устройства. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Детонирующее устройство, содержащее корпус, с установленным внутри него вкладышем с зарядом взрывчатого вещества, выполненным в виде навесок: выходной, промежуточной и инициирующей, сопряженной с инициатором, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде оболочки с вкладышем, выполненным в виде стакана из материала с высоким акустическим импедансом, дно которого контактирует с выходной навеской заряда взрывчатого вещества, снабженного усиливающей навеской, выполненной из энергонасыщенных металлокомплексов высокой плотности, расположенной между выходной навеской и промежуточной навеской заряда взрывчатого вещества, выполненной из энергонасыщенных металлокомплексов низкой плотности и сопряженной с инициирующей навеской заряда взрывчатого вещества, расположенной в инициаторе, при этом высоту дна вкладыша по оси определяют из соотношения

h=(0,020-0,025)d,

где d - внутренний диаметр вкладыша, мм;

а суммарную высоту усиливающей и промежуточной навесок определяют из соотношения

L=(44-46)/d,

где d - внутренний диаметр вкладыша, мм.

2. Детонирующее устройство по п. 1, отличающееся тем, что вкладыш выполнен металлическим.

3. Детонирующее устройство по п. 1, отличающееся тем, что инициатор выполнен в виде низковольтного инициирующего устройства.

4. Детонирующее устройство по п. 1, отличающееся тем, что выходная навеска взрывчатого вещества выполнена из бризантного взрывчатого вещества - ТЭНа.

5. Детонирующее устройство по п. 1, отличающееся тем, что промежуточная навеска взрывчатого вещества выполнена из энергонасыщенного металлокомплекса (НКТ) низкой плотности.

6. Детонирующее устройство по п. 1, отличающееся тем, что усиливающая навеска взрывчатого вещества выполнена из энергонасыщенного металлокомплекса (НКТ) высокой плотности.

7. Детонирующее устройство по п. 1, отличающееся тем, что инициирующая навеска взрывчатого вещества выполнена из энергонасыщенного металлокомплекса (НКТ) высокой плотности.