Способ многоочагового электровзрывного инициирования детонации в бризантном взрывчатом веществе

Изобретение относится к физике взрыва и физике высоких давлений. Способ многоочагового электровзрывного инициирования детонации в бризантном взрывчатом веществе включает применение сильноточного высоковольтного генератора, двухпроводной передающей линии, электрически взрывающихся проводников и бризантного взрывчатого вещества. Наносекундный электрический импульс от сильноточного высоковольтного генератора подают по согласованной с импедансом генератора двухпроводной передающей линии на ряд электрически взрывающихся проводников, установленных последовательно в разрывах одного или обоих электродов этой передающей линии в точках будущих очагов синхронной детонации. Пространство вокруг взрывающихся проводников заполнено бризантным взрывчатым веществом. При наносекундном электрическом взрыве проводника в примыкающем пространстве формируется ударная волна, за фронтом которой происходит объемный взрыв, приводящий непосредственно к формированию детонационной волны в бризантном взрывчатом веществе. Целью изобретения является синхронное инициирование нескольких очагов детонации и уменьшение времени от начала подачи электрического импульса до формирования ударной волны и детонации бризантного взрывчатого вещества. 3 ил.

 

Изобретение относится к физике взрыва и физике высоких давлений. Предлагаемый способ предназначен для прямого инициирования одного или синхронно нескольких очагов детонации в бризантном взрывчатом веществе (БВВ) наносекундным электрическим взрывом проводников (ЭВП).

Электрическое инициирование детонационной волны в бризантном взрывчатом веществе может быть реализовано двумя принципиально разными способами: через процесс перехода горения в детонацию или прямым инициированием. В первом способе для воспламенения используется источник с относительно малой энергией, проволочный или фольговый мостик высокого сопротивления нагревается током до температуры воспламенения инициирующего взрывчатого вещества (ИВВ), контактирующего с одной стороны с мостиком, с другой стороны с массивом основного бризантного взрывчатого вещества, а детонационная волна возникает, в результате ускорения волны горения. Вследствие этого, переход горения в детонацию происходит на больших расстояниях от места инициирования и за длительное время. К недостаткам способа также следует отнести то, что в таких системах используются чувствительные к нагреву и механическим воздействиям ИВВ. При ударах или электромагнитных наводках возможно несанкционированное воспламенение заряда.

Во втором способе достаточно мощный источник энергии создает интенсивную ударную волну в бризантном взрывчатом веществе, при этом в области за фронтом ударной волны происходит объемный взрыв, приводящий непосредственно к формированию детонационной волны. Для создания такой ударной волны необходим локализованный источник с высоким энерговкладом. Обычно в качестве источника с такой энергией используются мощный искровой разрядник или электрически взрывающийся проводник. В последнем случае энергия, вложенная в плазму, образовавшуюся при взрыве проволочного мостика, вызывает ударную волну, инициирующую детонацию основного заряда бризантного взрывчатого вещества, которое находится в непосредственном контакте с мостиком. Вместо чувствительных к теплу и механическим нагрузкам зарядов ИВВ в данном случае применяются относительно нечувствительные бризантные взрывчатые вещества. Эти ВВ относительно устойчивы к воздействию механических нагрузок и низкоамплитудных импульсов, так как вероятность того, что проволочка случайно поглотит достаточное для своего взрыва количество энергии мала (ЭВП мостик имеет сравнительно низкое сопротивление порядка 1 Ом).

Одним из наиболее близких аналогов заявляемого способа по технической сущности и достигаемому результату от его использования является способ инициирования детонации бризантного взрывчатого вещества, описанный в книге «Вспомогательные системы ракетно-космической техники» (перевод с английского, издательство «Мир», Москва, 1970, страницы 216÷245). Этот способ электровзрывного инициирования детонации в бризантном взрывчатом веществе содержит взрывающийся элемент, который инициируется мощным электрическим импульсом разряда конденсаторной батареи (напряжением до 2,5÷3 кВ), с амплитудой тока 2÷3 кА. При взрыве проволочного мостика образуется ударная волна, вызывающая детонацию заряда БВВ. Данная система (фиг. 1а и 1б) представляет собой комплекс из трех отдельных, но взаимосвязанных компонентов: электровзрывного устройства, электрического кабеля 2 и блока питания 3. Электровзрывное устройство 1 с замкнутой цепью является концевым элементом системы и содержит проволочный мостик низкого сопротивления (менее 1 Ом), приваренный или припаянный к концевым электродам, которые изолированы друг от друга и от корпуса диэлектрическим материалом, и заряд БВВ, запрессованный в корпус вокруг проволочного мостика.

Кратко опишем работу инициатора детонационной волны созданного по способу-аналогу. При подаче электрического импульса металл проволочки в первый период времени нагревается, плавится и переходит в коллоидное состояние (смесь преимущественно нейтрального газа и капель металла), в результате сопротивление разрядного канала резко повышается до приблизительно 10÷15 Ом. Ток разряда уменьшается. Так как энергия, приобретаемая электроном между столкновениями We ~ qEλ, (где q - заряд электрона, Е - напряженность электрического поля, λ - длина свободного пробега электрона между двумя последовательными столкновениями) должна быть достаточной для ионизации газа - необходима длительная временная пауза для расширения канала. При расширении канала плотность газа падает и одновременно возрастает средняя длина свободного пробега электронов в газе, что вызывает интенсивную ударную ионизацию вследствие соударения носителей заряда, принимающую лавинообразный характер. Это так называемая стадия вторичного пробоя. В результате повторного пробоя сопротивление разрядного канала падает ниже 1 Ом и сила тока повышается до уровня, определяемого параметрами генератора (для ЭВП мостика, запитанного от высоковольтного конденсатора - до величины определяемой зарядным напряжением и импедансом разрядного контура). Энергия, вложенная в плазму, образовавшуюся при взрыве проволочного мостика, вызывает ударную волну, инициирующую детонацию основного заряда бризантного взрывчатого вещества.

Недостатки описанного способа:

1) использование короткозамкнутого электровзрывного устройства не предоставляет возможности организовать многоочаговое синхронное инициирование детонации в бризантном ВВ от одного высоковольтного источника электрической энергии.

2) большая временная задержка от момента начала протекания тока по проволочке до формирования устойчивой волны детонации. Это вызвано тем, что:

а) ток в ЭВП - мостике определяется законами разряда RLC - контура (R - резистивное сопротивление, L - индуктивность, С - электрическая емкость), поэтому фаза нагрева и плавления проволочки длится несколько сотен наносекунд,

б) для реализации повторного пробоя необходима длительная пауза, во время которой происходит существенное увеличение диаметра канала (снижение плотности). Кроме временной задержки увеличение диаметра канала приводит к снижению эффективности энерговклада после повторного пробоя, так как электрическое сопротивление плазменного канала обратно пропорционально квадрату радиуса плазменного канала.

Целью изобретения является синхронное инициирование нескольких очагов детонации и уменьшение времени от начала подачи электрического импульса до формирования ударной волны и детонации БВВ.

Эти цели достигаются за счет того, что взрыв одного или нескольких проводников осуществляется одним электрическим импульсом малогабаритного сильноточного высоковольтного наносекундного генератора, электрический импульс передается от генератора к взрывающимся проводникам по, согласованной с импедансом генератора, двухпроводной передающей линии (ρлинии ≈ ρгенератора), а взрывающиеся проводники устанавливаются в разрывах электродов этой двухпроводной линии, например, полосковой линии, в точках будущих очагов синхронной детонации. Полосковая линия представляет собой два фольговых электрода определенной ширины, расположенные параллельно и повернутые плоскостями друг к другу. Пространство вокруг взрывающихся проводников заполнено БВВ.

Пример реализации мобильной системы инициирования детонации БВВ по предлагаемому способу представлен на фиг. 2 и включает в себя: высоковольтный генератор, формирующий сильноточный импульс, двухпроводную передающую линию, взрывающиеся проводники и инициируемое бризантное взрывчатое вещество.

Формирование электрического импульса осуществляется малогабаритным генератором прямоугольных наносекундных импульсов напряжения. Сформированный электрический импульс передается на взрывающиеся проводники с помощью двухпроводной передающей линии с ρлинии ≈ ρгенератора. Взрывающиеся проводники представляют собой отрезки проволоки длиной около 1 см и диаметром 10÷50 мкм, установленные в разрывах одного или обоих электродов двухпроводной линии в местах планируемых очагов детонации. Пространство вокруг взрывающихся проводников заполнено БВВ.

При срабатывании генератора, электрический импульс (напряжением 200÷400 к В с током порядка 10 кА) распространяется по передающей линии, взрывая проволочки диаметром 10÷50 мкм за время 10÷20 не. Таким образом, формируются ударные волны, достаточные для инициирования многоочаговой детонации заряда БВВ. Диаметры отдельных проволочек могут быть выбраны так, чтобы компенсировать запаздывание взрывов отдельных проводников, связанное с пробегом электромагнитной волны по двухпроводной передающей линии и затуханием волны при пробеге от места установки первой проволочки до последней. Для примера, масса медной проволочки диаметром 50 мкм и длиной 1 см приблизительно равна 175 мкг. При энергии сублимации порядка 103Дж/г для взрыва одной такой проволочки потребуется вложить в нее около 0,2 Дж, при энергии в электрическом импульсе несколько десятков джоулей.

Осуществление взрыва проводников электрическим импульсом малогабаритного сильноточного высоковольтного наносекундного генератора с использованием двухпроводной передающей линии имеет следующие достоинства:

1) согласование импеданса передающей линии с выходным импедансом генератора обеспечивает максимальную эффективность передачи энергии из генератора в передающую линию.

2) позволяет устанавливать несколько, расположенных последовательно, взрывающихся проводников, в точках будущих очагов синхронной детонации.

3) при подаче на вход передающей линии электрического импульса напряжением 200÷400 кВ с током порядка 10 кА проволочки диаметром 10÷50 мкм синхронно взрываются (плазма разрядных каналов нагревается до температур более 8000°С за время 10÷20 не) и порождают ударные волны и детонацию заряда БВВ. Такая синхронность дает возможность задействовать параллельно несколько таких систем инициирования (каждая в свою очередь с несколькими ЭВП).

4) при использовании двухпроводной передающей линии с открытым концом, обеспечивает практически стопроцентную защиту от мощных электромагнитных импульсов (ЭМИ), так как нет замкнутого электрического контура, в который были бы включены взрывающиеся проводники.

Способ многоочагового электровзрывного инициирования детонации в бризантном взрывчатом веществе, с применением сильноточного высоковольтного генератора, двухпроводной передающей линии, электрически взрывающихся проводников и бризантного взрывчатого вещества, заключающийся в том, что наносекундный электрический импульс от сильноточного высоковольтного генератора подают по согласованной с импедансом генератора двухпроводной передающей линии на ряд электрически взрывающихся проводников, установленных последовательно в разрывах одного или обоих электродов этой двухпроводной передающей линии в точках будущих очагов синхронной детонации, предварительно пространство вокруг взрывающихся проводников заполняют бризантным взрывчатым веществом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к инициирующим устройствам для подрыва пиротехнических средств и может быть использовано в системах управления изделий ракетно-космической техники и в авиационных системах.

Изобретение относится к военной технике, а именно к предохранительным механизмам, применяемым в пиросредствах, которые используются в ракетах различного назначения для воспламенения твердотопливных двигателей, газогенераторов, разделения агрегатов и т.д.

Изобретение относится к области взрывной техники, к взрывателям зарядов взрывчатого вещества (ВВ) с неконтактной функцией срабатывания, и может быть использовано в автоматических и подствольных гранатометах.

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к конструкциям патронов стрелкового оружия и их функционированию. Способ электрического инициирования выстрела патрона стрелкового оружия предназначен для перспективного безгильзового патрона, который характеризуется тем, что выстрел происходит за счет встраивания его в электрическую цепь постоянного тока и пробоя электрического разряда внутри порохового заряда патрона.

Изобретение относится к системам бортовой и наземной пироавтоматики летательных аппаратов различного назначения, в частности к устройствам, предназначенным для надежного задействования детонационных исполнительных механизмов, узлов систем разделения, метания, газогенерации, ликвидации и т.д., а также гарантированной защиты их от случайных паразитных сигналов и несанкционированного вмешательства извне.

Изобретение относится к системам инициирования пиросредств в области взрывных работ. Прибор для подрыва пиросредств содержит микроконтроллер, внешний источник энергии, выходы которого подключены к входам преобразователя напряжения, электронные ключи K1…Kn, к управляющим входам которых подключены соответствующие выходы микроконтроллера и электровзрывные сети, при этом дополнительно введены система контроля функционирования, генератор импульсов, первый и второй диоды, резистор, стабилизатор напряжения, вход запуска и электромагнитные реле P1…Pn, обмотки которых через усилители мощности УМ1…УМn подключены к соответствующим выходам микроконтроллера, выходы электронных ключей K1…Кn через нормально разомкнутые контакты электромагнитных реле подключены к первым выводам электровзрывных сетей, вторые выводы которых объединены и соединены с плюсовым выходом источника энергии, минусовой выход которого подключен к минусовой шине питания стабилизатора напряжения и электронной части прибора, выход системы контроля функционирования соединен с управляющим входом генератора импульсов, противофазные выходы которого соединены с тактовыми входами преобразователя напряжения, минусовый выход которого подключен к одному из выходов источника энергии, а плюсовой выход - через первый диод к входу стабилизатора напряжения, выход которого подключен к плюсовой шине питания электронной части прибора, вход запуска через последовательно соединенные второй диод и резистор подключен к входу стабилизатора напряжения.

Изобретение относится к системам инициирования пиросредств. Прибор для подрыва пиросредств содержит микроконтроллер, каждый выход которого подключен к управляющему входу соответствующего релейного ключа, электровзрывные сети, источник энергии, к минусовой клемме которого подключен первый вывод первого электронного ключа, первый, второй и третий резисторы, конденсатор, блок гальванической развязки и второй электронный ключ.

Изобретение относится к многорежимным взрывателям боеприпаса, изготовленным с применением микроэлектромеханических структур и элементов. Взрыватель боеприпаса содержит боевую часть с боеприпасом, спецвычислитель, блок питания, соединенный с спецвычислителем, блок задания режимов.

Изобретение относится к многорежимным взрывателям боеприпаса, изготовленным с применением микроэлектромеханических структур и элементов. Взрыватель содержит боевую часть с боеприпасом, спецвычислитель, блок питания, соединенный с спецвычислителем, блок управления режимами.

Устройство для замыкания сильноточных электрических цепей включает полый цилиндрический корпус и размещенные в нем неподвижные, установленные с зазором относительно друг друга, контактные элементы, заряд пиротехнических средств (ПТС) и средство его воспламенения, генерирующее термокомпрессионный импульс.

Изобретение относится к области безопасных средств взрывания, а именно к низковольтным мостиковым электродетонаторам с использованием вторичных (бризантных) взрывчатых веществ (ВВ), и может быть применено в качестве малогабаритного средства инициирования зарядов ВВ промышленного назначения, используемым в горнорудной, угледобывающей и других отраслях промышленности, а также в военной отрасли.

Изобретение относится к производству электрических средств инициирования и может быть использовано в горном, военном деле и в других отраслях промышленности. Линия включает подачу посредством штангового транспортера групповых сборок (кассет) к механизму подачи узлов инициирования, собранных на участке сборки узлов инициирования, подачу сборок с узлами инициирования к автоматизированному рабочему месту приваривания мостиков накаливания, осуществление запрессовки узлов инициирования с приваренными мостиками накаливания в корпуса электровоспламенителя с помощью механизма сборки модуля, подачу собранных заготовок на рабочее место снаряжения предварительно приготовленным воспламенительным составом, последующее перемещение на участок сушки и к механизму лакировки, далее подачу готовых изделий в групповых сборках на участок контроля параметров и участок упаковки готовых изделий.

Изобретение относится к средствам инициирования. Термостойкий электровоспламенитель содержит корпус, гермоввод со встроенными электровводами, основной воспламенительный и инициирующий заряды из термостойкого высококалорийного пиротехнического состава, инициатор, прикрепленный к электровводам.

Изобретение относится к средствам инициирования и предназначено для инициирования детонирующего шнура, шашечных зарядов взрывчатых веществ и т.п. в негерметичной прострелочно-взрывной аппаратуре, использующейся преимущественно при геологоразведке и разработке нефтяных и газовых месторождений.

Изобретение относится к детонирующим устройствам. Безопасный электродетонатор для пристрелочно-взрывной аппаратуры содержит установленный в гнезде электроввод, состоящий из двух контактов, соединенных на торце мостиком накаливания, цилиндрический корпус, пусковой и основной заряды и сквозной осевой канал.

Изобретение относится к области взрывных работ, в частности к электрическому взрыванию зарядов, и может быть использовано в горной промышленности, строительстве и других областях.

Электродетонатор относится к области безопасных средств взрывания, а именно к низковольтным мостиковым электродетонаторам, и может быть использовано в качестве малогабаритного средства инициирования при проведении взрывных работ.

Изобретение относится к способам изготовления электрических инициирующих элементов, а более конкретно к способам изготовления электромеханических инициаторов. .

Изобретение относится к устройствам для подрыва бризантных взрывчатых веществ - электродетонаторам с взрывающимся мостиком. .

Изобретение относится к средствам инициирования и предназначено для инициирования детонирующего шнура в герметичной прострелочно-взрывной аппаратуре. .

Изобретение относится к физике взрыва и физике высоких давлений. Способ многоочагового электровзрывного инициирования детонации в бризантном взрывчатом веществе включает применение сильноточного высоковольтного генератора, двухпроводной передающей линии, электрически взрывающихся проводников и бризантного взрывчатого вещества. Наносекундный электрический импульс от сильноточного высоковольтного генератора подают по согласованной с импедансом генератора двухпроводной передающей линии на ряд электрически взрывающихся проводников, установленных последовательно в разрывах одного или обоих электродов этой передающей линии в точках будущих очагов синхронной детонации. Пространство вокруг взрывающихся проводников заполнено бризантным взрывчатым веществом. При наносекундном электрическом взрыве проводника в примыкающем пространстве формируется ударная волна, за фронтом которой происходит объемный взрыв, приводящий непосредственно к формированию детонационной волны в бризантном взрывчатом веществе. Целью изобретения является синхронное инициирование нескольких очагов детонации и уменьшение времени от начала подачи электрического импульса до формирования ударной волны и детонации бризантного взрывчатого вещества. 3 ил.

Наверх