(73) Патентовласник (і):
Федеральне державне унітарне підприємство "Російський федеральний ядерний центр - Всеросійський науково-дослідний інститут експериментальної фізики" (ФГУП "РФЯЦ - ВНІІЕФ") (RU)
(54) СПОСІБ ініціювання та ФОРМУВАННЯ ВИБУХОВИЙ ХВИЛІ В ОСНОВНОМУ заряду вибухової речовини
Винахід відноситься до області ініціювання зарядів вибухової речовини (ВВ) по його плоскій або криволінійній поверхні для формування в заряді ВВ фронту вибухової хвилі заданої форми. Технічний результат - забезпечення многоточечного ініціювання поверхні основного заряду вибухової речовини від одного або більше електродетонатори (ЕД) з можливістю зміни форми фронту вибухової хвилі і запобігання ініціювання заряду вибухової речовини в разі аварійного підриву ЕД в результаті аварійних впливів (грозовий розряд, простріл, удар, пожежа і т .п.). Згідно винаходу за допомогою ЕД проводиться підрив вхідних точок матриці, від яких детонаційні хвилі по розгалужуються каналах матриці, заповненим ВВ, розходяться до кінцевих ділянок, котрі підривають основний заряд ВВ і формують в ньому вибухову хвилю. Детонаційний імпульс від кожного ЕД поділяють як мінімум на два імпульсу, які подають з обраної різночасністю на взривологіческіе ланцюга (ВЛЦ), виконані за схемою І, задіяння вхідних точок матриці здійснюється від виходів ВЛЦ, при цьому на всі однойменні входи кожної ВЛЦ подається детонаційний імпульс, по крайней мере, від одного з групи ЕД. На все другі однойменні входи ВЛЦ детонаційні імпульси подаються від другої групи ЕД з різночасністю щодо перших входів, що забезпечується вибором довжин детонаційних каналів. Детонаційні імпульси, що йдуть від одного або декількох ЕД до однойменних входів ВЛЦ, пропускають через комутатор детонаційної ланцюга. Детонатори першої і другої груп розміщують в різних місцях матриці з забезпеченням різного ступеня їх екранування від аварійних впливів, а детонаційні канали між ЕД і ВЛЦ розміщують таким чином, що разновременность проходження імпульсів від ЕД через будь-які поперечні перерізи каналів (крім входів ВЛЦ) відрізняється від різночасності "коду" ВЛЦ. 2 з.п. ф-ли, 2 мул.
Винахід відноситься до області ініціювання зарядів вибухової речовини (ВВ) по його плоскій або криволінійній поверхні для формування в заряді ВВ фронту вибухової хвилі заданої форми.
Недоліком такого способу ініціювання є складність запобіжно-виконавчих механізмів для комутації детонаційної ланцюга, при цьому здійснюється одноточковий підрив заряду вибухової речовини без формування фронту вибухової хвилі необхідної форми.
Відомий спосіб управління детонаційними імпульсами і їх комутації на основі вибухових логічних ланцюгів (ВЛЦ). Пристрої на основі ВЛЦ описані в патенті США № 3430564, F 42 В 3/10, 1969 року і в а.с. СРСР № 1641070, F 42 В 3/10, 1989 г. До них відноситься вибуховий вентиль, що містить два входи і один вихід (схема І), виконані у вигляді детонаційних каналів. Детонація проходить на вихід тільки при ініціюванні обох входів в певній черговості. У зазначеному а.с. СРСР вибухова логічна схема І має два входи і один вихід і забезпечує передачу детонації на вихід при одночасному залученні обох входів.
Зазначені вибухові логічні схеми І здійснюють порівняння за часом двох надходять на їх входи детонаційних імпульсів, але не забезпечують формування в заряді ВВ вибухової хвилі заданої (необхідної) форми.
Відомо пристрій для формування вибухової хвилі, вбрання як прототип (п. РФ № 2135935, F 42 B 3/10, опубл. 27.08.99), в якому на поверхні заряду вибухової речовини розміщується матриця з однією або декількома вхідними точками і розгалужуються від них детонаційними каналами, заповненими ВВ, кінцеві ділянки яких ініціюють поверхню заряду вибухової речовини. За допомогою електродетонаторів (ЕД) проводиться підрив вхідних точок матриці, і від них детонаційний імпульс одночасно передається через кілька детонаційних каналів однакової довжини до різних зон поверхні заряду вибухової речовини.
Недоліком даного рішення є передача детонаційних імпульсів до всіх кінцевих ділянках матриці в разі випадкового, аварійного підриву ЕД (розряди статичної електрики, удар, простріл, пожежа і т.п.). Це призводить до аварійного підриву заряду вибухової речовини та відповідного збитку.
Як правило, в ЕД, матриці і заряді ВВ вищезазначених пристроїв застосовується ВВ з різною чутливістю до аварійних механічним, тепловим і електричним впливам. Найбільшою чутливістю володіють ЕД. Деякі типи низькочутливих основних зарядів ВВ не вибухають при ряді аварійних впливів (гроза, пожежа, удар і т.п.), в той же час ЕД при таких впливах можуть вибухати.
Технічне завдання, яке вирішується пропонованим способом, складається в забезпеченні многоточечного ініціювання поверхні основного заряду вибухової речовини від одного або більше ЕД з можливістю зміни форми фронту вибухової хвилі і запобігання ініціювання заряду вибухової речовини в разі аварійного підриву ЕД в результаті аварійних впливів (грозовий розряд, простріл, удар, пожежа і т.п.).
Технічний результат досягається тим, що в пропонованому способі ініціювання та формування вибухової хвилі в основному заряді ВВ, що полягає в тому, що за допомогою ЕД проводиться підрив вхідних точок матриці, від яких детонаційні хвилі по розгалужуються каналах матриці, заповненим ВВ, розходяться до кінцевих ділянок, котрі підривають основний заряд ВВ і формують в ньому вибухову хвилю, детонаційний імпульс від кожного ЕД розділяється як мінімум на два імпульсу, які подаються до обраної різночасністю на взривологіческі е ланцюга (ВЛЦ), виконані за схемою І, задіяння вхідних точок матриці здійснюється від виходів ВЛЦ, при цьому на всі однойменні входи кожної ВЛЦ подається детонаційний імпульс, по крайней мере, від одного з групи ЕД, а на все другі однойменні входи ВЛЦ детонаційні імпульси подаються від другої групи ЕД з різночасністю щодо перших входів, що забезпечується вибором довжин детонаційних каналів з виконанням умови
tk - разновременность приходу детонаційних імпульсів на різнойменні входи кожної ВЛЦ від ЕД;
L1 - довжина детонаційних каналів, що з'єднують перший вхід кожної ВЛЦ з ЕД першої групи;
L2 - довжина детонаційних каналів, що з'єднують другий вхід кожної ВЛЦ з ЕД другої групи;
D - швидкість поширення детонаційного імпульсу від ЕД до ВЛЦ;
tВЛЦ - разновременность двох детонаційних імпульсів, що подаються на два входи ВЛЦ, при якій ВЛЦ пропускає детонаційний імпульс на свій вихід;
Детонаційні імпульси, що йдуть від одного або декількох ЕД до однойменних входів ВЛЦ, пропускаються через комутатор детонаційної ланцюга. Детонатори першої і другої груп розміщуються в різних місцях матриці з забезпеченням різного ступеня їх екранування від аварійних впливів, а детонаційні канали між ЕД і ВЛЦ розміщуються таким чином, що разновременность проходження імпульсів від ЕД через будь-які поперечні перерізи каналів (крім входів ВЛЦ) відрізняється від різночасності "коду" ВЛЦ.
Спосіб може дозволяти застосування різних схем І, в тому числі і "налаштованих" на нульову разновременность приходу детонаційних імпульсів на різночасові входи кожної ВЛЦ. В цьому випадку довжини каналів від ЕД до ВЛЦ виконуються однаковими.
З'єднання різнойменних входів ВЛЦ з різними групами ЕД, розміщених на поверхні матриці в різних її зонах із забезпеченням різного ступеня їх екранування від аварійних впливів, дозволяє виключити випадкову реалізацію закодованої послідовності видачі імпульсів на ВЛЦ при аварійному підриві одного або декількох ЕД.
Детонаційні канали для передачі імпульсів до ВЛЦ і матриці виконуються з бризантного ВВ з мінімальним поперечним перерізом, що визначаються критичним перетином детонації. Для виключення підриву каналів від аварійних впливів (куль, осколків) з різночасністю "коду" ВЛЦ канали розташовують (зрушують) таким чином, щоб разновременность проходження імпульсів від ЕД через кожне поперечне двох каналів (крім входів ВЛЦ) відрізнялася від закодованої різночасності пропускання імпульсів через ВЛЦ .
Для виключення передачі детонаційних імпульсів від ЕД на вхідні точки матриці в разі аварійного, одночасного підриву всіх ЕД першої і другої групи детонаційний імпульс, що йде на однойменні входи ВЛЦ від однієї групи ЕД (або від одного ЕД), пропускають через комутатор детонаційної ланцюга. У розімкнутому стані цього ланцюга на всі однойменні входи ВЛЦ детонаційний імпульс не надходить, і, отже, ВЛЦ при аваріях не пропускають імпульси на все вхідні точки матриці, виключаючи підрив основного заряду вибухової речовини.
Цей спосіб дозволяє забезпечити зміну форми фронту вибухової хвилі в основному заряді ВВ. При цьому другий детонаційний імпульс, що йде від ЕД, пропускають через комутатор не на всі однойменні входи ВЛЦ, а лише на ті ВЛЦ, відключення (підключення) яких необхідно для зміни форми вибухової хвилі.
На фіг.1 і 2 наведені можливі схеми пристроїв, в яких реалізується спосіб ініціювання та формування вибухової хвилі, зокрема, на фіг.1 наведена схема ініціювання від двох ЕД двох вхідних точок матриці, на фіг.2 наведена схема формування вибухової хвилі від декількох вхідних точок, ініційованих через кілька ВЛЦ з відключенням (підключенням) однієї точки матриці.
4 - вхідні точки матриці,
5 - кінцеві ділянки детонаційних каналів матриці,
6 - детонаційний канал довжиною L1,
7 - детонаційний канал довжиною L2,
8 - комутатор детонаційного каналу,
9 - матриця з розгалужуються каналами з ВВ,
10 - основний заряд ВВ,
11 - відключається вхідні точка матриці.
Спосіб здійснюється наступним чином. При одночасному підриві всіх ЕД 1, 2 детонаційні імпульси від них розгалужуються, при цьому на різнойменні входи всіх ВЛЦ 3 детонаційні імпульси надходять як мінімум від двох ЕД з різночасністю tk. яка визначається різницею в довжинах каналів L1 6 і L2 7. Кожна ВЛЦ 3, побудована за схемою порівняння часу надходження двох вхідних імпульсів (схема І), видає на свій вихід детонаційний імпульс тільки в тому випадку, якщо на її обидва входи надходять імпульси в заданій послідовності і із заданою різночасністю tk.
У разі аварійного підриву одного з ЕД (будь-якого) детонаційний імпульс, розділений як мінімум на два імпульсу, надходить на всі однойменні входи ВЛЦ 3 і через час tЖ руйнує все ВЛЦ 3, виключаючи в подальшому видачу через ВЛЦ 3 імпульсів на вхідні точки матриці 4, навіть у разі, якщо аварійно спрацюють інші ЕД (наприклад, від декількох куль).
При пулеосколочних впливах, ударах, пожежах одночасний аварійний підрив ЕД виключається розміщенням ЕД в протилежних зонах матриці 9 і застосуванням над окремими ЕД екранів і демпферів, що змінюють час аварійного підриву кожного ЕД.
Розгалужені від ЕД детонаційні імпульси пропускають до певних ВЛЦ 3 через комутатор 8 детонаційної ланцюга. При необхідності зміни форми вибухової хвилі здійснюють розмикання детонаційної ланцюга, в результаті чого детонаційні імпульси не проходять на однойменні входи ряду ВЛЦ 3 і, відповідно, не ініціюються певні ділянки матриці 9 і заряду вибухової речовини 10. Якщо все однойменні входи ВЛЦ 3 приєднуються до одного ЕД через комутатор 8, то в розімкнутому стані цієї детонаційної ланцюга блокуються всі ВЛЦ 3 і виключається проходження детонаційних імпульсів через ВЛЦ 3 до всіх вхідних точок 4 матриці 9 при аварійному підриві будь-якого количес ва ЕД, розміщених на матриці 9.
Таким чином нейтралізується підвищена чутливість ЕД до зовнішніх впливів в порівнянні з чутливістю ВВ матриці і заряду вибухової речовини.
У відомих способах для цього ланцюга треба було б застосування не одного, а декількох складних запобіжно-виконавчих механізмів під кожним ЕД.
Реалізація запропонованого способу дозволяє отримати новий технічний результат і вирішити поставлені завдання.
1. Спосіб ініціювання та формування вибухової хвилі в основному заряді вибухової речовини (ВВ), що включає підрив за допомогою електродетонаторів (ЕД) вхідних точок матриці, від яких детонаційні хвилі по розгалужуються каналах матриці, заповненим ВВ, розходяться до кінцевих ділянок, котрі підривають основний заряд ВВ і формують в ньому вибухову хвилю, що відрізняється тим, що детонаційний імпульс від кожного ЕД поділяють як мінімум на два імпульсу, які подають з обраної різночасністю на взривологіческіе ланцюга (ВЛЦ), виконані за схемою І, задіяння вхідних точок матриці здійснюють від виходів ВЛЦ, при цьому на всі однойменні входи кожної ВЛЦ подають детонаційний імпульс, по крайней мере, від одного з першої групи ЕД, а на все другі однойменні входи ВЛЦ детонаційні імпульси подають від другої групи ЕД з різночасністю щодо перших входів, що забезпечується вибором довжин детонаційних каналів з виконанням умови:
де tk - разновременность приходу детонаційних імпульсів на різнойменні входи кожної ВЛЦ від ЕД;
L1 - довжина детонаційних каналів, що з'єднують перший вхід кожної ВЛЦ з ЕД першої групи;
L2 - довжина детонаційних каналів, що з'єднують другий вхід кожної ВЛЦ з ЕД другої групи;
D - швидкість поширення детонаційного імпульсу від ЕД до ВЛЦ;
tВЛЦ - разновременность двох детонаційних імпульсів, що подаються на два входи ВЛЦ, при якій ВЛЦ пропускає детонаційний імпульс на свій вихід;
2. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що детонаційні імпульси, що йдуть від одного або декількох ЕД до однойменних входів однієї або декількох ВЛЦ, пропускають через комутатор детонаційної ланцюга.
3. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що детонатори першої і другої груп розміщують в різних місцях матриці з забезпеченням різного ступеня їх екранування від аварійних впливів, а детонаційні канали між ЕД і ВЛЦ розміщують таким чином, що разновременность проходження імпульсів від ЕД через будь-які поперечні перерізи каналів, крім входів ВЛЦ, відрізнялася від різночасності "коду" ВЛЦ.