RU2247925C1 - Electric detonator - Google Patents

Abstract

FIELD: devices for blasting of brisant explosives, in particular, electric detonators with a detonating bridge.

SUBSTANCE: installed in succession on the base are a film bridge, propelled plate, bushing with a through opening corresponding to the shape of the film bridge and made in the form of a rectangle, whose width-to-length ratio is in proportion 1:1,5 to 3, explosive charge that is made tapered on the side of the bushing, and a tapered recess is made in its end face, cap closing the end face corresponds to the shape of the recess, and the taper angle equals the taper angle of the explosive charge. The cap thickness is selected from relation 1/10 to 1/15 of the height of the explosive charge that is made of a heatproof compound with a dispersivity and relative density respectively at least of 8000 sq.cm/g and 0.8.

EFFECT: enhanced safety of handling, enhanced initiating capacity.

4 cl, 1 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к взрывным устройствам для подрыва бризантных взрывчатых веществ (БВВ), а более конкретно к электродетонаторам с взрывающимся мостиком.The invention relates to explosive devices for detonating blasting explosives (BVV), and more particularly to detonators with an exploding bridge.

Известен электрический инициатор (пат. USA №3661085, МПК: F 42 В 3/12 приоритет от 19.09.69, публикация 09.05.72), включающий пиротехнический или взрывной инициирующий заряд, который соприкасается с проволочным взрывающимся мостиком только в тех местах, где этот мостик подходит к электрическим контактам. Инициирующий заряд выполнен с центральным сквозным отверстием и примыкает к основному заряду взрывчатого вещества (ВВ). Все это находится в корпусе, и основной заряд ВВ закрыт дном корпуса. Инициатор приводится в действие взрывом мостика и инициирующего заряда. Продукты взрыва мостика и инициирующего заряда через центральное отверстие летят в сторону основного заряда ВВ и возбуждают в нем детонацию.Known electrical initiator (US Pat. USA No. 3661085, IPC: F 42 V 3/12 priority of 09/19/69, publication 09/05/72), including a pyrotechnic or explosive initiating charge, which is in contact with a wire exploding bridge only in places where this The bridge comes to electrical contacts. The initiating charge is made with a central through hole and is adjacent to the main explosive charge (BB). All this is in the case, and the main explosive charge is closed by the bottom of the case. The initiator is driven by the explosion of the bridge and the initiating charge. The products of the explosion of the bridge and the initiating charge through the central hole fly towards the main explosive charge and excite detonation in it.

К недостатку инициатора следует отнести низкую инициирующую способность частиц продуктов взрыва мостика и инициирующего заряда как следствие различной скорости их движения и неспособности формировать в основном заряде плоскую ударную волну.The initiator's disadvantage is the low initiating ability of the particles of the products of the explosion of the bridge and the initiating charge as a consequence of the different speeds of their movement and the inability to form a plane shock wave in the main charge.

Известен электродетонатор (пат. US №4602565 от 26.09.1983, опубл. 29.07.1986, F 42 B 3/10), выбранный в качестве прототипа заявленному изобретению как наиболее близкий по количеству сходных признаков и достигаемому результату.Known electric detonator (US Pat. US No. 4602565 from 09/26/1983, publ. 07/29/1986, F 42 B 3/10), selected as a prototype of the claimed invention as the closest in the number of similar features and the achieved result.

Детонатор состоит из следующих основных элементов: плотного основания, укрепленных на нем электродов и установленных последовательно: взрывающегося пленочного мостика, тонкой изоляционной метаемой пластины, на поверхности которой размещена втулка со сквозным отверстием цилиндрической формы, и заряда ВВ, состоящего из трех таблеток. Электродетонатор работает на принципе метания тонкой изоляционной пластины продуктами электрического взрыва пленочного мостика (фольги) в цилиндрическом окне втулки. Метаемая пластина, соударяясь с зарядом ВВ, вызывает в нем детонацию.The detonator consists of the following main elements: a dense base, electrodes mounted on it and installed in series: an exploding film bridge, a thin insulating throwable plate, on the surface of which a sleeve with a through hole of a cylindrical shape is placed, and an explosive charge consisting of three tablets. The electric detonator operates on the principle of throwing a thin insulating plate with the products of an electric explosion of a film bridge (foil) in a cylindrical window of a sleeve. The missile plate, colliding with the explosive charge, causes detonation in it.

К недостаткам описанного выше детонатора следует отнести:The disadvantages of the detonator described above include:

1 - сложность конструкции и технологии изготовления (детонатор состоит из более 20 деталей);1 - the complexity of the design and manufacturing technology (the detonator consists of more than 20 parts);

2 - необходимая инициирующая способность обеспечивается зарядом ВВ, состоящим из трех составных частей;2 - the necessary initiating ability is provided by the explosive charge, consisting of three components;

3 - круглая форма отверстия во втулке и поверхность взрывающегося пленочного мостика, имеющая форму квадрата, не позволяют эффективно трансформировать энергию электрогенератора в кинетическую энергию метаемой пластины.3 - the round shape of the hole in the sleeve and the surface of the exploding film bridge, having the shape of a square, do not allow you to effectively transform the energy of the generator into the kinetic energy of the propelled plate.

Задачей, стоящей в данной области техники, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение безопасности в обращении и термостойкости в работе, а также уменьшение энергопотребления и габаритов ЭД и повышение инициирующей способности.The challenge in this technical field, to which the claimed invention is directed, is to increase safety in handling and heat resistance in operation, as well as reducing energy consumption and dimensions of ED and increasing initiating ability.

Техническим результатом изобретения является повышение безопасности обращения и повышение инициирующей способности. Дополнительным результатом является: удешевление технологии изготовления и повышение термостойкости.The technical result of the invention is to improve handling safety and increase initiating ability. An additional result is: cheaper manufacturing technology and increased heat resistance.

Относительно прототипа в предложенной конструкции ЭД высота уменьшена в 2 раза, сокращено количество деталей, повышена безопасность и термостойкость.Regarding the prototype in the proposed design, the ED height is reduced by 2 times, the number of parts is reduced, the safety and heat resistance are increased.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в электродетонаторе, включающем последовательно установленные основание, взрывающийся пленочный мостик, метаемую пластину, втулку со сквозным отверстием и заряд ВВ, торец которого закрыт колпачком, сквозное отверстие втулки соответствует форме пленочного мостика и выполнено в виде прямоугольника, у которого ширина к длине находится в отношении 1:1,5...3,0, заряд взрывчатого вещества со стороны втулки выполнен коническим, а в его торце выполнена коническая выемка, при этом форма колпачка соответствует форме выемки, а угол конусности выемки равен углу конусности заряда ВВ.The specified technical result is achieved due to the fact that in the electric detonator, including a sequentially mounted base, an exploding film bridge, a throwable plate, a sleeve with a through hole and an explosive charge, the end face of which is closed by a cap, the through hole of the sleeve corresponds to the shape of the film bridge and is made in the form of a rectangle, in which the width to length is in the ratio 1: 1.5 ... 3.0, the explosive charge from the side of the sleeve is made conical, and a conical recess is made in its end, the shape olpachka corresponds to the shape of the recess, and the angle of taper of the recess equals the angle of taper of the explosive charge.

Оптимальную толщину колпачка выбирают из отношения 1/10...1/15 высоты заряда взрывчатого вещества, а сам заряд может быть выполнен из термостойкого (октогена, октанита, гексанитростильбена) ВВ дисперсностью не менее 8000 cм²/г и относительной плотностью 0,8.The optimal cap thickness is selected from the ratio 1/10 ... 1/15 of the explosive charge height, and the charge itself can be made of heat-resistant (octogen, octanite, hexanitrostilbene) explosive with a dispersion of at least 8000 cm ² / g and a relative density of 0.8 .

Прямоугольная форма сквозного отверстия втулки и соответственно удлиненная форма пленочного мостика позволяют избежать дополнительных потерь электрической энергии на участках стыка мостика с электродами. Экспериментально показано, что в пленочный мостик прямоугольной формы при отношении сторон 1:3 вводится на 30% больше энергии, чем в мостик квадратной формы при одинаковой их площади и толщине. Поэтому указанное соотношение размеров сторон отверстия позволяет снизить энергозатраты, что повышает безопасность обращения.The rectangular shape of the through hole of the sleeve and, accordingly, the elongated shape of the film bridge allow avoiding additional losses of electrical energy at the junction of the bridge with electrodes. It has been shown experimentally that 30% more energy is introduced into a film-shaped bridge with a 1: 3 aspect ratio than in a square-shaped bridge with the same area and thickness. Therefore, the specified aspect ratio of the hole allows to reduce energy consumption, which increases the safety of handling.

Выполнение заряда ВВ конической формы со стороны втулки с конической выемкой со стороны торца, а также выполнение колпачка конической формы при соответствующем выборе угла конусности позволяют обеспечить достаточную инициирующую способность ЭД при малой его высоте. Такое исполнение позволяет использовать менее чувствительные бризантные ВВ и более термостойкие, что также повышает безопасность обращения с ЭД.The execution of the explosive charge of the conical shape on the side of the sleeve with a conical recess on the side of the end, as well as the execution of the cap of the conical shape with the appropriate choice of the angle of taper, allow us to provide a sufficient initiating ability of the ED at its low height. This design allows the use of less sensitive blasting explosives and more heat-resistant, which also increases the safety of handling ED.

Угол конусности выемки, равный углу конусности заряда ВВ, выбирается из условия обеспечения одновременного подлета дна колпачка к поверхности подрываемого внешнего заряда, что также позволяет обеспечить надежный подрыв внешнего заряда ВВ при малой высоте ЭД.The angle of the taper of the recess, equal to the angle of the taper of the explosive charge, is selected from the condition of ensuring the simultaneous approach of the bottom of the cap to the surface of the detonated external charge, which also allows for reliable undermining of the external explosive charge at a low ED height.

Из расчетов следует, что для обеспечения одновременного подлета дна колпачка к подрываемому внешнему заряду в прототипе суммарная высота 3-х зарядов должна составлять не менее 8 мм, в то время как в предлагаемой конструкции ЭД для решения поставленной задачи высота заряда бризантного ВВ составляет ≤4 мм при одинаковом диаметре зарядов, равном 5 мм в обоих случаях.From the calculations it follows that to ensure the simultaneous approach of the bottom of the cap to the detonated external charge in the prototype, the total height of 3 charges should be at least 8 mm, while in the proposed ED design to solve the problem, the charge height of the blasting explosive is ≤4 mm with the same diameter of charges equal to 5 mm in both cases.

Опытным путем установлено, что наибольшая эффективность передачи энергии взрывчатого превращения заряда ВВ в кинетическую энергию метания стенки колпачка происходит, когда толщина стенки колпачка находится в отношении 1/10...1/15 от толщины слоя конического заряда.It has been experimentally established that the highest efficiency of transferring the explosive charge explosive energy into kinetic energy of throwing the cap wall occurs when the cap wall thickness is in the ratio 1/10 ... 1/15 of the thickness of the conical charge layer.

Увеличить термостойкость и повысить безопасность ЭД позволило использование в качестве заряда термостойкого ВВ октогена сравнительно высокой относительной плотности (0,8).The use of a relatively high relative density (0.8) as a charge of a heat-resistant explosive HMX made it possible to increase the heat resistance and increase the safety of ED.

Повысить чувствительность заряда ВВ к удару тонкой диэлектрической пластины и добиться приемлемого энергетического уровня задействования ЭД относительно существующих генераторов подрыва удалось за счет использования порошка октогена высокой (не менее 8000 cм²/г) дисперсности.It was possible to increase the sensitivity of the explosive charge to the impact of a thin dielectric plate and to achieve an acceptable energy level of ED activation relative to existing detonation generators due to the use of high dispersion HMX powder (at least 8000 cm ² / g).

Высокая дисперсность заряда ВВ необходима для уменьшения критического диаметра детонации и соответственно площади взрывающегося пленочного мостика.High dispersion of the explosive charge is necessary to reduce the critical diameter of detonation and, accordingly, the area of the exploding film bridge.

На чертеже изображен общий вид заявляемого электродетонатора, где 1 - основание; 2 - пленочный мостик; 3 - пленочные электроды; 4 - тонкая метаемая диэлектрическая пластина; 5 - втулка со сквозным отверстием прямоугольной формы; 6 - корпус из диэлектрика; 7 - заряд ВВ; 8 - колпачок.The drawing shows a General view of the inventive electric detonator, where 1 is the base; 2 - film bridge; 3 - film electrodes; 4 - thin missile dielectric plate; 5 - a sleeve with a through hole of a rectangular shape; 6 - dielectric housing; 7 - explosive charge; 8 - cap.

Примером конкретного выполнения заявляемого электродетонатора может служить конструкция со следующими деталями.An example of a specific implementation of the inventive electric detonator can serve as a design with the following details.

Основание 1 представляет собой пластинку размерами 12×6,4×1,0, выполненную из “Поликора” Ще7.817.000-23. На гладкой поверхности пластинки методом вакуумного напыления и последующего химического травления изготовлен пленочный мостик 2 размером 1,5×0,5 мм за одно целое с электродами 3. Мостик и электроды представляют собой пленку из алюминия толщиной 5 мкм.The base 1 is a plate with dimensions of 12 × 6.4 × 1.0, made of “Polycor” Shche7.817.000-23. On a smooth surface of the plate by the method of vacuum deposition and subsequent chemical etching, a film bridge 2 of size 1.5 × 0.5 mm was made in one piece with the electrodes 3. The bridge and electrodes are a 5 μm thick aluminum film.

К электродам, мостику и основанию крепится термодиффузионным способом метаемая пластина 4 диаметром 6,4 мм и толщиной 50 мкм, представляющая собой полиимидный пленочный клей ПИ-ПК-200.50.A throwing plate 4 with a diameter of 6.4 mm and a thickness of 50 μm, which is a PI-PK-200.50 polyimide film adhesive, is attached to the electrodes, bridge and base by a thermal diffusion method.

На пластине 4 крепится втулка 5 с внешним диаметром 6,4 мм и сквозным отверстием по центру прямоугольной формы размером 1,55×0,55 мм, изготовленная из полиамида. Заряд 8 прессуется из порошка октогена дисперсностью не менее 8000 см²/г до относительной плотности не менее 0,8. При этом скорость детонации в таком заряде составляет 7,95 км/с.A sleeve 5 is mounted on the plate 4 with an outer diameter of 6.4 mm and a through hole in the center of a rectangular shape of 1.55 × 0.55 mm in size, made of polyamide. Charge 8 is pressed from HMX powder with a dispersion of at least 8000 cm ² / g to a relative density of at least 0.8. In this case, the detonation velocity in such a charge is 7.95 km / s.

Колпачок 8 изготавливается из алюминиевой ленты толщиной 0,15 мм. Скорость полета дна колпачка при толщине слоя заряда ВВ, равной 2 мм, составляет ~3,8 км/с. Угол конусности колпачка, заряда ВВ и корпуса выбирается из условия одновременного подлета центральной конической части колпачка в точку А и прихода детонационного фронта по заряду ВВ и ударной волны через стенку колпачка в точку Б. Угол раствора конусности выемки в заряде ВВ и колпачке составлял ~145°.Cap 8 is made of aluminum tape with a thickness of 0.15 mm. The flight speed of the bottom of the cap with a thickness of the explosive charge layer equal to 2 mm is ~ 3.8 km / s. The angle of taper of the cap, explosive charge, and body is selected from the condition of simultaneous approach of the central conical part of the cap to point A and the detonation front arriving at the explosive charge and shock wave through the cap wall to point B. The angle of the taper of the notch in the explosive charge and cap was ~ 145 ° .

Электродетонатор работает следующим образом.Electric detonator works as follows.

При подаче импульса электрического тока, например, от источника конденсаторного типа, к электродам 3 взрывается пленочный мостик 2, продукты взрыва которого разгоняют тонкую метаемую пластину 4 до скорости ~3,3 км/с, обеспечивающей надежный подрыв заряда 7 по его центру. Детонационный фронт, распространяясь в осевом и радиальном направлениях, выходит на коническую стенку колпачка 8 и приводит ее в движение. Коническая стенка колпачка, одновременно подлетая к торцу ЭД, строго в плоскости подрывает внешний заряд бризантного ВВ, пристыкованного к ЭД (внешний заряд на чертеже не показан).When applying an electric current pulse, for example, from a capacitor-type source, to the electrodes 3, a film bridge 2 explodes, the explosion products of which accelerate a thin throwable plate 4 to a speed of ~ 3.3 km / s, which ensures reliable undermining of the charge 7 in its center. The detonation front, propagating in the axial and radial directions, goes to the conical wall of the cap 8 and sets it in motion. The conical wall of the cap, while flying up to the end of the ED, strictly in the plane undermines the external charge of the blasting explosive attached to the ED (the external charge is not shown in the drawing).

Работоспособность предложенного электродетонатора проверена при температуре +20 и +200°С.The performance of the proposed electric detonator tested at a temperature of +20 and + 200 ° C.

Claims (4)

1. Электродетонатор, включающий последовательно установленные основание, взрывающийся пленочный мостик, метаемую пластину, втулку со сквозным отверстием и заряд взрывчатого вещества, торец которого закрыт колпачком, отличающийся тем, что сквозное отверстие втулки соответствует форме пленочного мостика и выполнено в виде прямоугольника, у которого ширина к длине находятся в отношении 1:1,5...3, заряд взрывчатого вещества со стороны втулки выполнен коническим, а в его торце выполнена коническая выемка, при этом форма колпачка соответствует форме выемки, а угол конусности выемки равен углу конусности заряда взрывчатого вещества.1. An electric detonator including a sequentially mounted base, an exploding film bridge, a throwable plate, a sleeve with a through hole and an explosive charge, the end of which is closed by a cap, characterized in that the through hole of the sleeve corresponds to the shape of the film bridge and is made in the form of a rectangle with a width to the length are in the ratio 1: 1.5 ... 3, the explosive charge from the side of the sleeve is conical, and a conical recess is made at its end, while the shape of the cap corresponds to Orme notch and recess taper angle equal to the angle of taper of the explosive charge. 2. Электродетонатор по п.1, отличающийся тем, что толщину колпачка выбирают из отношения 1/10...1/15 высоты заряда взрывчатого вещества.2. The electric detonator according to claim 1, characterized in that the thickness of the cap is selected from a ratio of 1/10 ... 1/15 of the height of the explosive charge. 3. Электродетонатор по любому из пп.1, 2, отличающийся тем, что заряд взрывчатого вещества выполнен из термостойкого состава.3. An electric detonator according to any one of claims 1, 2, characterized in that the explosive charge is made of a heat-resistant composition. 4. Электродетонатор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что заряд взрывчатого вещества выполнен из состава с дисперсностью не менее 8000 см²/г и относительной плотностью 0,8.4. An electric detonator according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the explosive charge is made of a composition with a dispersion of at least 8000 cm ² / g and a relative density of 0.8.