Устройство для регистрации пролета подвижного тела и линия передачи детонации

 

Использование: в горно-добывающей промышленности, обработка материалов взрывом, оборудование полигонов, техника баллистических измерений. Сущность изобретения: устройство для регистрации пролета подвижного тела содержит датчики 1 и 2, входную 5 и выходную 7 линии передачи, исполнительный блок 9, решающий блок 10 на линиях передачи из акустопроводящего материала, выходной преобразователь, усилитель, входной преобразователь, источник разности потенциалов, дисперсионную линию задержки. Линия передачи выполнена в виде генераторов протяженной детонационной волны, установленных на несущей основе. 2 с.п. и 12 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к горно-добывающей промышленности, обработке материалов взрывом, оборудованию тиров и полигонов, технике балластических измерений.

Известно устройство для регистрации пролета подвижного тела, содержащее датчики пролета, установленные на определенном расстоянии друг от друга, узел временной задержки и решающий блок [1] Известно выполнение линии передачи в виде набора отрезков детонирующего шнура, связанных с линией задержки [2] Оба известных устройства являются наиболее близкими аналогами группы изобретений.

Недостатком известных устройств является сложность конструкции, низкая точность регистрации.

Техническим результатом от использования изобретения является повышение точности и обеспечение автоматизации привязки длины линии задержки к любой по длине части подвижного тела вне зависимости от скорости его движения.

По первому объекту изобретения это достигается тем, что в устройстве для регистрации пролета подвижного тела, содержащем первый и второй датчики пролета, установленные на определенном расстоянии друг от друга и связанные через узел временной задержки с регистрирующим блоком, датчики соединены между собой первой линией передачи, а узел временной задержки выполнен в виде второй линии передачи, размещенной с зазором вдоль первой, при этом выходом узла временной задержки является конец второй линии передачи, ориентированный в сторону первого датчика, причем линии передачи выполнены с обеспечением возрастания времени распространения информационного импульса от второго датчика к выходу устройства, а вторая линия передачи выполнена относительно первой с меньшей скоростью распространения информационных импульсов, при этом линии передачи могут быть выполнены из взрывного материала или из материала, обладающего реакцией самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, или из акустопроводящего материала, причем акустопровод первой линии передачи со стороны зазора, а второй линии передачи с противоположной стороны снабжены токопроводящим покрытием, на акустопроводе второй линии передачи со стороны зазора установлены изолированные между собой контактные площадки, токопроводящие слои соединены с источником электрического сигнала, а контактные площадки выполнены в виде входных преобразователей электрического сигнала в поверхностную акустическую волну либо связанными с таковыми. Кроме того, устройство снабжено дисперсионной линией задержки, подключенной к выходному преобразователю и являющейся выходом узла временной задержки, источник электрического сигнала выполнен широкополосным, а каждый входной преобразователь совместно с выходным образуют полосовой фильтр, набор которых имеет по длине акустопровода возрастающую в направлении к выходному преобразователю центральную частоту, акустопровод второй линии передачи выполнен в виде изолированных секций, образующих набор линий задержки с убывающим в направлении ее выхода временем задержки, при этом выходы всех линий задержки подключены к входам схемы ИЛИ, являющейся выходом узла временной задержки.

По второму объекту технический результат достигается тем, что в линии передачи детонации, содержащей набор отрезков детонирующей цепи, каждый из отрезков выполнен в виде генератора протяженной детонационной волны, содержащего метаемый зарядом взрывчатого вещества элемент, причем каждый последующий генератор установлен с обеспечением возможности удара по его взрывчатому веществу метаемого элемента предыдущего генератора, генераторы установлены в направлении к концу линии передачи с изменяющимся шагом или углом наклона или с тем и другим, или с изменяющимся соотношением масс метаемого элемента и метающего заряда взрывчатого вещества, при этом метающий заряд в каждом генераторе связан со своим инициирующим зарядом, они расположены последовательно друг за другом и разделены взрывонепередающими зарядами или прокладками.

На фиг. 1 показано устройство, общий вид; на фиг.2 выполнение решающего блока на основе линий передачи из акустопроводящего материала; на фиг.3 фрагмент решающего блока с суммарным информационным импульсом; на фиг.4 фрагмент решающего блока с информационными импульсами, которые разошлись в разные стороны; на фиг.5 решающий блок с выполнением акустопроводов в виде токопроводящих слоев; на фиг. 6 решающий блок с дисперсионной линией задержки; на фиг.7 вид выходной линии передачи, составленной из самостоятельных линий задержки на поверхностных акустических волнах; на фиг.8 линия передачи в виде набора генераторов протяженной детонационной волны, установленных на несущей основе; на фиг.9 линия передачи в виде цепочки зарядов взрывчатого вещества; на фиг.10 фрагмент инициирования удара предыдущего метающего заряда по последующему.

Устройство регистрации (вид сбоку либо сверху) содержит первый (лицевой) 1 и второй 2 датчики прохода регистрируемым телом 3 двух сечений трассы. Эти датчики установлены с зазором 4 и соединены первой входной линией 5 передачи, вдоль которой с зазором либо через изолирующую прокладку 6 установлена вторая выходная линия 7 передачи, выход 8 которой обращен в сторону первого датчика 1 и нагружен исполнительным (технологическим) блоком 9. Элементы 5-8, образующие решающий блок 10 предотвращения нарушения предусмотренной логики работы (например, при случайном попадании в них тела 3), размещены вне зоны 11 действия устройства регистрации пролета тела 3.

Если регистрируемое тело 3 примерно параллельная датчикам 1 и 2 пластина, летящая по стрелке 3, датчики могут быть выполнены в виде висящих либо натянутых на каркас отрезков детонирующего шнура (ДШ), срабатывающих при ударе пластины. Если же тело 3 удлиненный предмет, то датчики могут быть выполнены в виде плоского экрана взрывчатого вещества (ВВ). В обоих случаях линии 5 и 7 передачи можно выполнить из ДШ.

Длина линии 5 выбирается такой, чтобы зона 12 встречи информационного импульса 13 (фронт детонации) о проходе телом датчика 1 с информационным импульсом 14 о проходе датчика 2 лежала в пределах ее длины, причем для всего диапазона возможных скоростей регистрируемых тел 3. При этом параметры элементов 1,2,4 и 5 подбирают так, чтобы зона 12 встречи при самом скоростном теле лежала максимально близко к датчику 1, а при самом тихоходном возле датчика 2, в обоих случаях в пределах длины выходной линии 7 передачи. Местоположение зоны 12 на пластине шкале 15 автоматически характеризует величину скорости тел 3.

Для компактности устройства зазор 4 делают минимально возможным, предельное значение которого вытекает из условия отсутствия взаимного влияния датчиков 1 и 2 друг на друга.

При зазоре 0,1 м, размере 11 0,5 м, ожидаемой скорости тел 3 в диапазоне 300-1000 м/с и скорости детонации элементов 1,2 и 5 порядка 5000 м/с зона 12 встречи для верхнего значения скорости будет отстоять от плоскости датчика 1 не менее чем на 0,1:10³˙5˙10³=0,5 м, а для нижнего на 5 м. Значит длина линии 5 должна быть не менее 5,5 м и при зазоре 4 всего 0,1 м должна быть уложена, например, зигзагообразно. Ее конфигурацию должна повторять и выходная линия 7 передачи, которая выполнена так и расположена от входной на таком удалении, что способна принимать всплеск сигнала в зоне 12 встречи информационных импульсов 13 и 14 с обоих датчиков, не реагируя (оставаясь целой) при этом на каждый из них в отдельности из-за недостатка амплитуды для пробития зазора либо прокладки 6.

Кроме того, линия 7 передачи выполнена имеющей среднюю скорость распространения информационного импульса меньше аналогичный скорости во входной линии 5 и/или уменьшающийся градиент времени задержки по мере приближения к выходу 8, например, вследствие набора ее из отдельных отрезков ДШ со скоростью детонации от 1˙10³ до 8˙10³ м/с.

Следует подчеркнуть, что датчики 1 и 2 могут быть как контактными, так и неконтактными. Первые могут быть выполнены из любого вещества материала, преобразующего ударное (контактное) действие в информационный импульс. Это может быть ВВ, пьезоэлектрический, акустопроводящий материал и т.п. Неконтактный датчик может быть выполнен в виде индукционной рамки и, если в этом случае линия 5 передачи является взрывопроводящей, то на ее концах необходимо поставить по возбудителю детонации, например, в виде электродетонатора.

Согласно фиг.2-4 решающий блок 10 выполнен на линиях передачи из акустопроводящего материала. Здесь акустопроводы 16 и 17 образуют соответственно входную и выходную линии передачи (поз.5 и 7 на фиг.1). Зазор 18 между ними выбран превышающим амплитуду акустических импульсов с датчиков 1 и 2 по отдельности, но меньше амплитуды образуемого ими суммарного всплеска (гребня) и задан концевыми (периферийными) прокладками утолщениями 19.

В зоне выхода акустопровода 17 установлен выходной преобразователь 20, преобразующий акустический импульс в электрический после усиления в усилителе 21, подаваемый на исполнительный блок 9.

Момент встречи импульсов 13 и 14 и следующий за этим момент более подробно проиллюстрированы на фиг.3 и 4. На фиг.3 встречно идущие информационные импульсы 13 и 14 складываются, образуя суммарный выброс (вспучивание поверхности акустопровода 16) 22, достаточный для удара по акустопроводу 17 выходной линии 7 и возбуждения в ней вторичного акустического импульса, преобразуемого на выходном конце 8 в электрический.

Согласно фиг.4 импульсы 13 и 14 разошлись и всплеск (гребень) 22 исчез, но от этого места в обе стороны по выходному акустопроводу распространяются акустические импульсы (поверхностные акустические волны) 23 и 24, последний из которых снимается преобразователем 20 в качестве выходного. Здесь входной акустопровод 16 снабжен входным преобразователем 25 электрического информационного импульса (например, с индукционного датчика 1) в поверхностную акустическую волну (ПАВ) 13.

На фиг. 5, иллюстрирующей устройство по п.7 формулы в момент передачи информации с входной линии в выходную, звукопровод 16 со стороны зазора 18, а звукопровод 17 с противоположной этому зазору стороны снабжены сплошными шинами (токопроводящими слоями) 26 и 27, к которым подключен источник 28 разности потенциалов.

Со стороны зазора на выходном акустопроводе (по его длине) установлена секционированная шина, состоящая из взаимоизолированных токопроводящих контактных площадок 29-31 и т.д. Датчики 1 и 2 согласно данной иллюстрации выполнены также из акустопроводящего материала.

Контактные площадки 29-31 на акустопроводе 17 согласно фиг.6 выполнены в виде входных, например встречно-штыревых, преобразователей 32-34, образующих в паре с общим выходным преобразователем 20 набор полосовых фильтров, полоса пропускания которых по мере приближения преобразователей 32-34 к выходному преобразователю 20 смещается в область более высоких частот (т.е. самый низкочастотный фильтр образован элементами 32, 17, 20, следующий элементами 33, 17, 20 и т.д.). Выходной преобразователь всех фильтров нагружен входом дисперсионной линии 35 задержки, которая низкочастотные сигналы в сравнении с высокочастотными задерживает на большее время.

В варианте по фиг.7 выходная линия 7 передачи по своей длине (слева-направо) составлена из самостоятельных линий задержки 37-39 на ПАВ. Эти линии задержки (ЛЗ) имеют общую шину 37, индивидуальные входные 32-34 и выходные 40-42 преобразователи. Выходные преобразователи всех ЛЗ через развязывающие диоды 43 объединены схемой ИЛИ 44. Здесь, как и в схеме на фиг.6, задействование ЛЗ с требуемым временем задержки осуществляется суммарным всплеском (вспучиванием) поверхности акустопровода 16 входной линии передачи в зоне встречи входных ПАВ 13 и14.

Устройство работает следующим образом.

Встречно идущие по линии 5 импульсы (фронты детонации) 13 и 14 с датчиков 1 и 2, порожденные телом 3, суммируются в зоне 12 встречи и амплитуда суммарного всплеска становится достаточной для инициирования через зазор (прокладку) 6 детонации в выходной линии 7 передачи, причем именно напротив зоны встречи этих фронтов. Выходной импульс выдается на вход 8 только по завершении детонации оставшейся части линии 7, вносящей задержку.

Если линия 7 выполнена с убывающим градиентом времени задержки по мере приближения к выходу 8, то за счет исходного подбора величины этого градиента не составит труда добиться автоматической выдачи выходной команды на блок 9 для проведения той или иной технологической операции, например фотографирования, в тот момент, когда регистрируемые тела 3, несмотря на разброс скоростей движения, пройдут за датчик 2 на одно и то же расстояние, что и является целью этого объекта изобретения.

В представленной на фиг.6 ситуации входные информационные импульсы в виде ПАВ 13 и 14, выданные входными преобразователями 25 и 36, сошлись напротив входного преобразователя 34, входящего в состав фильтра, образованного элементами 34, 17, 20, и всплеском (гребнем) 22 замкнули цепь подачи на этот фильтр широкополосного сигнала с генератора 28. При попадании гребня в зону между двумя соседними преобразователями в работу включаются два фильтра. Данный фильтр пропускает на вход дисперсионной линии 35 задержки сигнал с частотой, соответствующей этому фильтру. Линия 35 задержки осуществляет регулируемую (частотой входного сигнала) задержку.

Схематично проиллюстрированная на фиг.8 линия передачи в силу однонаправленной передачи информационного импульса может использоваться в устройстве регистрации только в качестве выходной линии 7. В ней на несущей основе 45 на удалениях друг от друга Н₁> Н₂> Н₃ расположены генераторы 46-48 (их может быть больше) протяженной детонационной волны, каждый из которых состоит из метаемого элемента (язычка, пластинки) 49 и метающего заряда 50 взрывчатого вещества. На выходном конце линии (основы 45) установлен выходной заряд 51 (это может быть отрезок ДШ). Входной информационный (детонационный) импульс подается, например, с помощью отрезка 52 ДШ и на тот генератор из набора 46-48, начиная с которого задействованный до выхода 51 набор генераторов дает требуемую задержку. Подгонку времени задержки под требуемое значение можно осуществлять съемом выходного импульса не с конечного элемента 51, а с предшествующих генераторов (поз.47 и 48). На этой же иллюстрации пунктиром изображена дублирующая линия 53 передачи.

Градиент времени задержки по длине данной линии передачи, целесообразный при использовании в устройстве регистрации подвижных тел, а также для реализации числа задаваемых задержек, превышающего количество генераторов 46-48, обеспечивается за счет подбора интервалов Н, соотношения масс, рецептуры ВВ, углов установки α между метаемым элементом и основой и т.п.

В варианте на фиг. 9 (до начала работы) и 10 (в процессе передачи информации) линия передачи выполнена в виде редкозубой расчески, зубья которой метаемые элементы сформированы в виде отогнутых язычков 49, 54, 55 основы 45. На одноименных сторонах этих язычков установлено по метающему заряду 56-58. Эти заряды, заходя на свободную от язычков поверхность 59 основы 45, образуют на ней цепочку взрывоизолированных друг от друга входных зарядов 60-62, предназначенных для подвода входного информационного (инициирующего) импульса, например, посредством ДШ 52 либо детонационного всплеска в зоне 12 встречи входных импульсов 13 и 14, т.е. в соответствии с требуемой задержкой. Эти же зарядики можно использовать и для съема выходного импульса.

Согласно фиг. 10 метающий заряд 56 уже сработал и метнул язычок 49 свободным концом в направлении к последующему генератору (поз.54 и 57), который инициируется в зоне 63 удара по заряду 57. Таким образом срабатывают все последующие генераторы. Съем выходного (задержанного) импульса осуществляется с заряда 51 либо зарядов 61 и 62, если требуется меньшая задержка. Подвод начального (входного) детонирующего импульса осуществляется к зарядам более левых генераторов, причем посредством ДШ 52 либо всплеска 12 (см. фиг. 1).

Главным преимуществом устройства для регистрации пролетов подвижных тел является его способность выдавать выходную команду при нахождении регистрируемых тел в строго заданной от устройства зоне, причем вне зависимости от разброса скоростей движения, при простоте реализации и высокой автономности работы (нет зависимости от наличия электропитания), что весьма существенно в полевых условиях.

Главным достоинством предложенной линии передачи является возможность с ее помощью задавать различные задержки общим числом, превышающим количество выводов, причем с обеспечением однонаправленной передачи детонации.

Формула изобретения

1. Устройство для регистрации пролета подвижного тела, содержащее первый и второй датчики пролета, установленные на определенном расстоянии друг от друга и связанные через узел временной задержки с регулирующим блоком, отличающееся тем, что датчики соединены между собой первой линией передачи, а узел временной задержки выполнен в виде второй линии передачи, размещенной с зазором вдоль первой, при этом выходом узла временной задержки является конец второй линии передачи, ориентированный в сторону первого датчика.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что линии передачи выполнены с обеспечением возрастания времени распространения информационного импульса от второго датчика к выходу устройства.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что вторая линия передачи выполнена относительно первой с меньшей скоростью распространения информационных импульсов.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что линии передачи выполнены из взрывчатого материала.

5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что линии передачи выполнены из материала, обладающего реакцией самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

6. Устройство по п.3, отличающееся тем, что линии передачи выполнены из акустопроводящего материала.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что акустопроводы первой линии передачи со стороны зазора, а второй линии передачи с противоположной стороны снабжены токопроводящим покрытием, при этом на акустопроводе второй линии передачи со стороны зазора установлены изолированные между собой контактные площадки, а токопроводящие слои соединены с источниками электрического сигнала.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что контактные прощадки выполнены в виде входных преобразователей электрического сигнала в поверхностную акустическую волну, либо связанными с таковыми.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что оно снабжено дисперсионной линией задержки, подключенной к выходному преобразователю и являющейся выходом узла временной задержки, источник электрического сигнала выполнен широкополосным, а каждый входной преобразователь совместно с выходным образуют полосовой фильтр, при этом набор полосовых фильтров имеет возрастающую по длине акустопровода в направлении к выходному преобразователю центральную частоту.

10. Устройство по п.7, отличающееся тем, что акустопровод второй линии передачи выполнен в виде изолированных секций, образующих набор линий задержки с убывающим в направлении ее выхода временем задержки, при этом выходы всех линий задержки подключены к входам схемы ИЛИ, являющейся выходом узла временной задержки.

11. Линия передачи детонации, содержащая набор отрезков детонирующей цепи, отличающаяся тем, что каждый из отрезков детонирующей цепи выполнен в виде генератора протяженной детонационной волны, содержащего метаемый зарядом взрывчатого вещества элемент, при этом каждый последующий генератор установлен с обеспечением возможности удара по его взрывчатому веществу метаемого элемента предыдущего генератора.

12. Линия по п.11, отличающаяся тем, что генераторы протяженной детонационной волны установлены в направлении к ее концу с изменяющимся шагом или углом наклона или с изменяющимся шагом и углом наклона.

13. Линия по п.11, отличающаяся тем, что генераторы протяженной детонационной волны выполнены с изменяющимся в направлении от одного конца линии к другому соотношением масс метаемого элемента и метающего заряда взрывчатого вещества.

14. Линия по пп.11 и 12, отличающаяся тем, что метающий заряд взрывчатого вещества в каждом из генераторов протяженной детонационной волны связан со своим инициирующим зарядом, при этом все инициирующие заряды расположены последовательно друг за другом и разделены взрывонепередающими зазорами или прокладками.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10