RU2159919C2 - Heat-resistant low-voltage non-destructible electric detonator not containing initiating explosives - Google Patents

Abstract

FIELD: blasting devices for blast of explosives. SUBSTANCE: the body and bush accommodate an igniter, weighed portion of pyrotechnical substance, gas-generating charge of heat-resistant high explosive with a dispersity not exceeding 500 sq.cm/g, projectable plate consisting of two layers with different acoustic stiffness, plate boosting duct, receiving charge of heat- resistant high explosive with a dispersity at least of 5000 sq.cm/g. The plate layer is made of material with a higher acoustic stiffness and thickness of 1/5 to 1/10 of the layer thickness. The relation between duct diameter d and plate total thickness h makes up 3/2≤d/h≤2. EFFECT: enhanced initiating capacity, heat resistance and safety. 3 cl

Description

Изобретение относится к взрывным устройствам для взрывания взрывчатых веществ, а более конкретно к детонаторам. The invention relates to explosive devices for explosive explosives, and more particularly to detonators.

Известен электродетонатор, работающий на принципе разгона пластины, содержащий втулку, воспламенитель, навеску из пиротехнического вещества, заряд бризантного взрывчатого вещества для метания пластины, пластину, канал ускорения пластины, приемный заряд бризантного взрывчатого вещества. Недостатком этого электродетонатора является низкая инициирующая способность, особенно термостойких ВВ, обусловленная низкой акустической жесткостью материала пластины, что не обеспечивает достаточную величину импульса давления для инициирования приемного заряда ВВ (A low-Energy Flying Detonator Albin K. Jacobson, Sandia National Laboratories Albuquerque, New Mexico 87185. This work was supposted by U.S. Department of Energy A.U.S. Department of Energy facility). Known electric detonator, operating on the principle of accelerating the plate, containing a sleeve, an igniter, a sample of pyrotechnic material, a blasting explosive charge for throwing a plate, a plate, a plate acceleration channel, receiving charge of a blasting explosive. The disadvantage of this electric detonator is the low initiating ability, especially of heat-resistant explosives, due to the low acoustic rigidity of the plate material, which does not provide a sufficient pressure pulse to initiate a receiving explosive charge (A low-Energy Flying Detonator Albin K. Jacobson, Sandia National Laboratories Albuquerque, New Mexico 87185. This work was supposted by US Department of Energy AUS Department of Energy facility).

Наиболее близким к заявленному является детонатор, работающий на принципе разгона пластины, содержащий корпус, втулку, воспламенитель, замедлительный состав, навеску из пиротехнического вещества для метания пластины, пластину, канал ускорения пластины, приемный заряд бризантного взрывчатого вещества. Недостатком этого детонатора является также низкая инициирующая способность при сравнительно большой суммарной массе взрывчатого вещества, замедлительного состава и пиротехнического вещества, которая тем не менее не обеспечивает достаточную величину импульса давления для инициирования приемного термостойкого заряда ВВ. Вторым недостатком этого детонатора является то, что большая суммарная масса взрывчатого вещества, замедлительного вещества и пиротехнического вещества приводит к необходимости увеличения габаритов корпуса детонатора при сохранении условия его неразрушаемости в процессе срабатывания. Второй отмеченный недостаток не позволяет создать детонатор в сравнительно малых габаритах, при которых обеспечивалась бы сохранность корпуса и, как следствие, предотвращалась передача детонации соседним детонаторам при хранении и перевозке в случае пожара или других подобных внешних факторов воздействия (United States Patent (19) (11) 4.239.004 Day et al 14 st Dec. 16 1980). Closest to the claimed one is a detonator operating on the principle of accelerating the plate, containing a housing, a sleeve, an igniter, a retarding composition, a sample of pyrotechnic material for throwing the plate, the plate, the acceleration channel of the plate, the receiving charge of the blasting explosive. The disadvantage of this detonator is also a low initiating ability with a relatively large total mass of explosives, retarders and pyrotechnic substances, which nevertheless does not provide a sufficient pressure pulse to initiate a heat-resistant receiving explosive charge. The second disadvantage of this detonator is that the large total mass of the explosive, moderator and pyrotechnic substance leads to the need to increase the dimensions of the detonator body while maintaining the condition of its indestructibility during operation. The second drawback noted does not allow creating a detonator in relatively small dimensions, which would ensure the safety of the case and, as a result, would prevent the transfer of detonation to neighboring detonators during storage and transportation in case of fire or other similar external factors (United States Patent (19) (11) ) 4.239.004 Day et al 14 st Dec. 16 1980).

Целью изобретения является повышение инициирующей способности, термостойкости и безопасности. The aim of the invention is to increase the initiating ability, heat resistance and safety.

Поставленная цель достигается тем, что в термостойком низковольтном электродетонаторе в неразрушаемом исполнении, не содержащем инициирующих веществ, метаемая пластина выполнена двухслойной из материалов с разной акустической жесткостью, причем слой, обращенный к газогенерирующему заряду взрывчатого вещества, имеет меньшую акустическую жесткость, чем слой, обращенный к каналу во втулке, толщину слоя выбирают из отношения 1/5...1/10 к толщине слоя пластины с меньшей акустической жесткостью, навеска пиротехнического вещества, газогенерирующий заряд бризантного взрывчатого вещества и приемный заряда взрывчатого вещества изготавливают из термостойких составов и в качестве термостойкого взрывчатого вещества используют бризантное ВВ дисперсностью не более 500 см/г в газогенерирующем заряде для метания пластины и дисперсностью не менее 5000 см/г в приемном заряде. This goal is achieved in that in a heat-resistant low-voltage electric detonator in an indestructible design that does not contain initiating substances, the throwable plate is made of two-layer materials with different acoustic stiffness, and the layer facing the gas-generating explosive charge has less acoustic rigidity than the layer facing channel in the sleeve, the thickness of the layer is selected from the ratio 1/5 ... 1/10 to the thickness of the layer of the plate with lower acoustic rigidity, a sample of a pyrotechnic substance, gas generator yuschy charge of high explosive and the receiver explosive charge is made of a heat-resistant compositions and as heat-resistant explosive blasting using explosives dispersity not more than 500 cc / g gas generating charge for throwing plate and fineness of at least 5000 cm / g at the receiver is low.

Пластина должна удовлетворять следующим противоречивым требованиям:
- пластина должна быть выполнена по возможности из легкого материала для придания ей высокой скорости в канале отверстия на малой базе разгона,
- толщина пластины должна быть не менее половины диаметра отверстия для обеспечения направленного движения как общего целого по каналу. В противном случае разворот пластинки приведет к отказам инициирования заряда,
- в то же время ударяемая по инициируемому заряду пластина должна обладать достаточно высокой акустической жесткостью ρc (где ρ - плотность пластины, а c - скорость звука в материале пластины). Высокая жесткость материала пластины необходима для генерирования в приемном заряде импульса давления большой амплитуды.The plate must meet the following conflicting requirements:
- the plate should be made, if possible, of light material to give it a high speed in the channel of the hole at a small acceleration base,
- the thickness of the plate should be at least half the diameter of the hole to ensure directed movement as a whole along the channel. Otherwise, the rotation of the plate will lead to failures in the initiation of charge,
- at the same time, the plate hit by the initiated charge should have a sufficiently high acoustic rigidity ρc (where ρ is the density of the plate and c is the speed of sound in the plate material). High rigidity of the plate material is necessary for generating a large amplitude pressure pulse in the receiving charge.

Удовлетворить вышеперечисленным требованиям по существу не может ни один из существующих однородных материалов. Наиболее полно этим требованиям может удовлетворить составная пластина, состоящая по крайней мере из двух слоев: первый слой, контактирующий с газогенерирующим зарядом, должен выполняться из легкого материала, например стеклопластика, алюминия или его сплавов, и иметь толщину, составляющую 1/2...2/3 диаметра во втулке, второй слой пластины, который выдавливается в канале втулки первым и соударяется с инициируемым приемным зарядом ВВ, должен выполняться из более жесткого материала, например титана, никеля, железа, и наибольший эффект достигается слоем из вольфрама, тантала, генерирующего более высокие давления в приемном заряде при соударении. In essence, none of the existing homogeneous materials can satisfy the above requirements. Most fully these requirements can be met by a composite plate consisting of at least two layers: the first layer in contact with the gas-generating charge should be made of light material, such as fiberglass, aluminum or its alloys, and have a thickness of 1/2 ... 2/3 of the diameter in the sleeve, the second layer of the plate, which is squeezed out in the channel of the sleeve first and collides with the initiated receiving charge of the explosive, must be made of more rigid material, such as titanium, nickel, iron, and the greatest effect is achieved tsya layer of tungsten, tantalum, generating a higher pressure in the receiver charge upon impact.

Не обнаружено в известных технических решениях признаков, сходных с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, что соответствует критерию "существенные отличия". Not found in the known technical solutions of signs similar to those distinguishing the claimed solution from the prototype, which meets the criterion of "significant differences".

На чертеже изображен электродетонатор в разрезе. The drawing shows a detonator in section.

Электродетонатор содержит корпус 1, втулку 2, воспламенитель 3, навеску пиротехнического вещества 4, газогенерирующий заряд 5 из термостойкого бризантного взрывчатого вещества, метаемую пластину 6, состоящую из двух слоев (7, 8) и имеющих разные акустические жесткости, канал 9 ускорения пластины 8, приемный заряд 10 из термостойкого бризантного взрывчатого вещества. The electric detonator comprises a housing 1, a sleeve 2, an igniter 3, a sample of a pyrotechnic substance 4, a gas generating charge 5 of a heat-resistant blasting explosive, a throwable plate 6, consisting of two layers (7, 8) and having different acoustic stiffnesses, an acceleration channel 9 of the plate 8, receiving charge 10 of heat-resistant blasting explosive.

Метаемая пластина 6 выполнена двухслойной из разнородных материалов (7 и 8). Первый слой пластины (7), более толстый, выполняется из стеклопластика или легкого металла, например алюминия или его сплава, второй слой пластины (8), более тонкий, выполняется из металла, обладающего большой жесткостью при ударных нагружениях, например титана, никеля, железа. Наиболее ударно-жестким металлом является вольфрам и тантал. Толщина второго слоя пластины (8) должна составлять 1/5...1/10 часть толщины первого слоя пластины (7). Суммарная толщина пластины (6) не должна быть меньше половины диаметра канала (9) во втулке (2). Последнее условие необходимо выполнить с целью устранения возможности развертывания пластины (8) в канале 9 в процессе ее разгона. Throwing plate 6 is made of a two-layer of dissimilar materials (7 and 8). The first layer of the plate (7), thicker, is made of fiberglass or light metal, such as aluminum or its alloy, the second layer of the plate (8), thinner, is made of metal having high rigidity under impact loads, such as titanium, nickel, iron . The most shock-hard metal is tungsten and tantalum. The thickness of the second layer of the plate (8) should be 1/5 ... 1/10 of the thickness of the first layer of the plate (7). The total thickness of the plate (6) should not be less than half the diameter of the channel (9) in the sleeve (2). The last condition must be fulfilled in order to eliminate the possibility of the deployment of the plate (8) in the channel 9 during its acceleration.

Устройство работает следующим образом. При подключении воспламенителя (3) к источнику начального импульса происходит загорание навески (4) из термостойкого пиротехнического состава. Форс пламени от навески (4) поджигает газогенерирующий заряд 5 бризантного термостойкого ВВ, например из октогена или гексанитростильбена. Возникшее давление газов от сгорания навески (4) и газогенерирующего заряда (5) выдавливает двухслойную пластину (6) в канал (9) втулки (2) и она разгоняется до скорости, достаточной для надежного инициирования заряда (10) из термостойкого бризантного ВВ. The device operates as follows. When the igniter (3) is connected to the source of the initial impulse, the sample (4) from the heat-resistant pyrotechnic composition ignites. The force of the flame from the sample (4) ignites the gas-generating charge 5 of the blasting heat-resistant explosive, for example, from HMX or hexanitrostilbene. The resulting gas pressure from the combustion of the sample (4) and gas-generating charge (5) extrudes a two-layer plate (6) into the channel (9) of the sleeve (2) and it accelerates to a speed sufficient to reliably initiate a charge (10) from the heat-resistant blasting explosive.

Экспериментальные результаты показали, что для надежного инициирования приемного заряда из высокодисперсных взрывчатых веществ с дисперсностью больше 5000 см/г могут быть использованы очень тонкие пластины толщиной 0,006.. .0,12 мм и дальнейшее увеличение толщины пластин не приводит к увеличению их инициирующей способности. Поэтому для реальных конструкций детонаторов толщину слоя пластины, обращенного к каналу, выбирают из отношения 1/5...1/10 от толщины слоя пластины, обращенного к газогенерирующему заряду. Experimental results have shown that, in order to reliably initiate a receiving charge from highly dispersed explosives with a dispersion greater than 5000 cm / g, very thin plates with a thickness of 0.006 ... 0.12 mm can be used and a further increase in the plate thickness does not increase their initiating ability. Therefore, for real detonator designs, the thickness of the plate layer facing the channel is selected from a ratio of 1/5 ... 1/10 of the thickness of the plate layer facing the gas generating charge.

Суммарная толщина пластины (h) выбирается из соотношения 3/2 ≤ d/h ≤ 2, где d - диаметр канала втулки. The total plate thickness (h) is selected from the ratio 3/2 ≤ d / h ≤ 2, where d is the diameter of the sleeve channel.

Экспериментально установлено, что, если будет выполняться неравенство d/h > 2, то пластина по каналу в процессе ее разгона газогенерирующим зарядом может развернуться и тонкий ее слой не произведет удара по приемному заряду детонатора плоским образом, что может вызвать отказ в срабатывании детонатора. В то же время, если не будет выполняться другое неравенство d/h > 3/2, то необоснованно будет увеличена суммарная толщина пластины, что приведет к уменьшению ее скорости разгона в канале ствола и уменьшению ее инициирующей способности. It has been experimentally established that if the inequality d / h> 2 is fulfilled, then the plate along the channel during its acceleration by the gas-generating charge can turn around and its thin layer will not hit the receiving charge of the detonator in a flat manner, which can cause the detonator to fail. At the same time, unless another inequality d / h> 3/2 is satisfied, the total thickness of the plate will be unreasonably increased, which will lead to a decrease in its acceleration speed in the bore and a decrease in its initiating ability.

Газогенерирующий заряд изготавливают из термостойкого бризантного сыпучего взрывчатого вещества, например октогена или гексанитростильбена, дисперсностью не более 500 см²/г, в то время как приемный заряд изготавливают из термостойких взрывчатых веществ дисперсностью не менее 5000 см²/г. Выполнение второго условия необходимо для обеспечения надежного инициирования приемного заряда ударом тонкого слоя пластины. Необходимость выполнения этих условий является экспериментально установленным фактом.The gas-generating charge is made of heat-resistant blasting granular explosive, for example, HMX or hexanitrostilbene, with a dispersion of not more than 500 cm ² / g, while the receiving charge is made of heat-resistant explosives with a dispersion of at least 5000 cm ² / g. The second condition is necessary to ensure reliable initiation of the receiving charge by impact of a thin layer of the plate. The need to fulfill these conditions is an experimentally established fact.

Эксперименты показали, что на инициирующую способность пластины (8) существенное влияние оказывают ее акустическая жесткость и скорость соударения и малое влияние оказывает толщина пластины (8) при инициировании зарядов бризантных взрывчатых веществ из высокодисперсных составов. The experiments showed that the initiating ability of the plate (8) is significantly affected by its acoustic stiffness and impact speed, and the thickness of the plate (8) has a small effect when initiating charges of blasting explosives from highly dispersed compositions.

Так, толщина второго слоя пластины (6) может составлять 1/5...1/10 толщины первого слоя пластины (6) и равняться 0,06...0,12, в то время как толщина первого слоя (7) пластины (6) при диаметре отверстия во втулке (2) 2 мм должна быть не менее 1,0 мм. So, the thickness of the second layer of the plate (6) can be 1/5 ... 1/10 of the thickness of the first layer of the plate (6) and equal to 0.06 ... 0.12, while the thickness of the first layer (7) of the plate (6) with a hole diameter in the sleeve (2), 2 mm must be at least 1.0 mm.

Выполнение пластины слоистой (6) позволяет создать детонатор с повышенной термостойкостью, малой массой суммарного заряда в сравнительно небольших габаритах с выполнением условия достаточной инициирующей способности термостойких зарядов в неразрушаемом варианте исполнения корпуса детонатора. The implementation of the laminated plate (6) allows you to create a detonator with increased heat resistance, a small mass of the total charge in a relatively small size with the fulfillment of the conditions for sufficient initiating ability of heat-resistant charges in an indestructible embodiment of the detonator body.

Выполнение составной пластины с отмеченным соотношением позволяет обеспечить работоспособность такого детонатора при температуре окружающей среды от -40^oC до +200^oC.The implementation of the composite plate with the noted ratio allows to ensure the operability of such a detonator at an ambient temperature of from -40 ^o C to +200 ^o C.

Claims (3)

1. Термостойкий низковольтный электродетонатор в неразрушаемом исполнении, не содержащий инициирующих взрывчатых веществ, содержащий корпус, втулку, воспламенитель, навеску пиротехнического вещества, газогенерирующий заряд бризантного взрывчатого вещества для метания пластины, пластину, канал ускорения пластины, приемный заряд бризантного взрывчатого вещества, отличающийся тем, что пластина выполнена двухслойной из материала с разной акустической жесткостью, причем слой, обращенный к газогенерирующему заряду, имеет меньшую акустическую жесткость, чем слой, обращенный к каналу, толщину слоя с большей акустической жесткостью выбирают из отношения 1/5 - 1/10 от толщины слоя пластины с меньшей акустической жесткостью. 1. Heat-resistant low-voltage electric detonator in an indestructible design that does not contain initiating explosives, comprising a housing, a sleeve, an igniter, a sample of a pyrotechnic substance, a gas-generating charge of a blasting explosive for throwing a plate, a plate, a plate acceleration channel, a receiving charge of a blasting explosive, characterized in that that the plate is made of a two-layer material with different acoustic stiffness, and the layer facing the gas-generating charge has less acoustic more rigidity than the layer facing the channel, the thickness of the layer with greater acoustic rigidity is selected from a ratio of 1/5 - 1/10 of the thickness of the layer of the plate with lower acoustic rigidity. 2. Термостойкий низковольтный электродетонатор по п.1, отличающийся тем, что отношение диаметра d канала к суммарной толщине h пластины выбирают в интервале 3/2 ≤ d/h ≤ 2. 2. The heat-resistant low-voltage electric detonator according to claim 1, characterized in that the ratio of the diameter of the channel d to the total thickness h of the plate is selected in the range 3/2 ≤ d / h ≤ 2. 3. Термостойкий низковольтный электродетонатор по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве газогенерирующего заряда используют термостойкое бризантное взрывчатое вещество с дисперсностью не более 500 см²/г, а в приемном заряде также термостойкое бризантное взрывчатое вещество с дисперсностью не менее 5000 см²/г.3. The heat-resistant low-voltage electric detonator according to claim 1 or 2, characterized in that a heat-resistant blasting explosive with a dispersion of not more than 500 cm ² / g is used as a gas-generating charge, and a heat-resistant blasting explosive with a dispersion of not less than 5000 cm is also used in the receiving charge ² / g