ИНИЦИИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО С ВРЕМЕННОЙ ЗАДЕРЖКОЙ СРАБАТЫВАНИЯ И СПОСОБ ЕГО СБОРКИ
INITIATOR WITH ACTUATION TEMPORARY DELAY AND METHOD OF ITS ASSEMBLY

Изобретение относится к области взрывных работ, к средствам подрыва зарядов взрывчатых веществ (ВВ), в частности к электровзрывным устройствам, вырабатывающим инициирующий импульс по истечении заданного промежутка времени за счет включения в конструкцию замедлительного состава.
Задача, решаемая изобретением, состоит в создании инициирующего устройства со стабильным временем замедления, не содержащего в своем составе инициирующих взрывчатых веществ, срабатывающего с высокой надежностью, компактного и безопасного в производстве, конструкция которого технологична в изготовлении.
Известна конструкция инициирующего устройства по патенту RU 2281456 (опубл. 10.08.2006), которая представляет собой предохранительный электродетонатор для взрывных работ, включающий гильзу с бризантным зарядом ВВ и замедляющим зарядом, выполненным в виде колпачка, снаряженного зажигательным составом, составом на основе азида свинца и бризантным ВВ. Электродетонатор также включает электровоспламенитель с электродами и константановым мостиком накаливания, соединенным с гильзой, на наружную поверхность которой нанесен пламегасящий состав.
При сборке инициирующего устройства по патенту RU 2281456 снаряжение колпачка осуществляют путем послойной запрессовки разных составов давлением, изменяющимся в пределах 50,0-80,0 МПа. Достигается повышение эффективности устройства и обеспечение его изготовления на существующих технологических линиях.
Недостатком является то, что в конструкции используют заряд из инициирующего состава и осуществляют прессование разных составов в один колпачок, что снижает безопасность.
Известна конструкция инициирующего устройства по патенту US 5175390 (29.12.1992), представляющая собой детонатор с временной задержкой, который содержит гильзу с замедляющим зарядом, выполненным из трех частей - двух крайних и одной промежуточной, запрессованной между ними. Крайние части замедляющего заряда выполнены в виде колпачков, снаряженных составом, скорость горения которого превышает скорость горения состава промежуточной части.
Промежуточная часть включает пять идентичных участков с переменным ступенчатым сечением, увеличивающимся в направлении распространения горения. Такая конструкция замедляющего заряда обеспечивает стабильность процесса непрерывного горения в течение требуемого времени при сложных условиях эксплуатации из-за искусственного увеличения поверхности контакта, что обеспечивает высокую надежность работы. Регулирование времени горения осуществляют подбором высоты промежуточной часть замедляющего заряда, которая может быть выполнена из меньшего количества идентичных участков переменного сечения.
Способ сборки инициирующего устройства по патенту US 5175390 включает монтаж и поэтапное формирование замедляющего заряда, которое начинают с формирования крайних частей путем прессования зажигательного состава в колпачок, один из которых устанавливают в гильзу в первую очередь. После установки снаряженного колпачка осуществляют формирование промежуточной части замедляющего заряда, имеющей участки разного сечения, путем поэтапного прессования в гильзу зажигательного состава, формируя на каждом этапе ступеньку трехступенчатого участка промежуточной части. После формирования всех участков, число которых может доходить до пяти, заканчивают сборку установкой второго снаряженного колпачка.
Инициирующее устройство и способ его сборки по патенту US 5175390 выбраны в качестве ближайших аналогов заявляемого изобретения.
Недостатком известных устройства и способа его сборки является сложность конструкции и нетехнологичность сборки, требующей большого количества операций. При этом используется пресс-инструмент сложной геометрии.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение технологичности сборки при обеспечении высокой надежности срабатывания.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в инициирующем устройстве с временной задержкой срабатывания, содержащем гильзу, в которой установлен замедляющий заряд, выполненный из нескольких частей, одна из которых, являющаяся крайней, выполнена в виде колпачка, снаряженного составом со скоростью горения, превышающей скорость горения состава предыдущей промежуточной части, которая выполнена с участками разного сечения, с размещением участка большего сечения со стороны колпачка, новым является то, что другая крайняя часть замедляющего заряда, противоположная колпачку, а также промежуточная часть выполнены из одного состава, а в качестве состава, которым снаряжают колпачок, используют бризантное взрывчатое вещество, при этом участок промежуточной части замедляющего заряда, выполненный меньшим сечением, размещен в плотно установленной в гильзе втулке, высоту которой подбирают в зависимости от требуемого времени замедления, а участок промежуточной части большего сечения примыкает к втулке и выполнен диаметром, соответствующим диаметру гильзы и превышающим диаметр участка меньшего сечения не менее чем в два раза.
2
Также указанный технический результат достигается за счет того, что в способе сборки инициирующего устройства с временной задержкой срабатывания, включающем поэтапное формирование замедляющего заряда, состоящего из нескольких частей, начиная с крайних, одну из которых прессуют из зажигательного состава и устанавливают в гильзу в первую очередь, а другую - путем снаряжения колпачка бризантным взрывчатым веществом и установки в гильзу на завершающем этапе, промежуточную часть формируют путем послойного прессования зажигательного состава на установленную в гильзе крайнюю часть с формированием участков разного сечения, новым является то, что формирование крайней части замедляющего заряда, которую устанавливают в гильзу в первую очередь, осуществляют путем запрессовки зажигательного состава непосредственно в гильзу, а формирование промежуточной части осуществляют следующим образом, сначала предварительно облуживают втулку припоем на основе олова и устанавливают ее в гильзу с усилием 170±10 кгс до смыкания с уже установленной в гильзе частью, затем в канал втулки запрессовывают зажигательный состав, тем самым формируя участок меньшего сечения, далее формируют примыкающий к втулке участок большего сечения путем запрессовки в гильзу зажигательного состава снаряженным колпачком, причем запрессовку в гильзу зажигательных составов осуществляют давлением 2000±25 кг/см.
Выполнение крайней части замедляющего заряда, противоположной снаряженному колпачку, а также промежуточной части замедляющего заряда из одного и того же состава упрощает этап подготовки снаряжения и обеспечивает идентичность состава этих частей.
Снаряжение колпачка бризантным взрывчатым веществом позволяет сформировать в габаритах гильзы конвективное горение с увеличением скорости, что дает возможность обойтись без формирования дополнительных переходных участков горения.
Размещение участка промежуточной части замедляющего заряда, выполненного меньшим сечением, в плотно установленной в гильзе втулке, высоту которой подбирают в зависимости от требуемого времени замедления, обеспечивает более точный подбор времени замедления при более простой сборке.
Выполнение участка большего сечения примыкающим к втулке и диаметром, соответствующим диаметру гильзы и превышающим диаметр участка меньшего сечения не менее чем в два раза, позволяет обеспечить оптимальные условия перехода одного режима горения в другой при упрощении снаряжения.
Формирование одной из крайних частей замедляющего заряда путем прессования зажигательного состава непосредственно в гильзу позволяет сформировать очаг инициирования горения в габаритах гильзы, что упрощает конструкцию и повышает технологичность.
Предварительное облуживание втулки припоем на основе олова при формировании участка промежуточной части замедляющего заряда с меньшим сечением исключает зазор между втулкой и гильзой и обеспечивает требуемую посадку втулки в гильзу.
Установка втулки в гильзу с усилием 170±10 кгс до смыкания с уже сформированной и установленной в гильзе частью замедляющего заряда обеспечивает плотное прилегание торца втулки к замедляющему заряду без применения дополнительных приспособлений.
Запрессовка зажигательного состава в канал втулки упрощает обеспечение требуемой стабильности времени работы устройства.
Формирование участка большего сечения, примыкающего к втулке, путем запрессовки в гильзу зажигательного состава снаряженным колпачком, позволяет обеспечить примыкание разных составов без зазоров одним инструментом.
2
Запрессовка в гильзу зажигательных составов первой и промежуточной части замедляющего заряда давлением 2000±25 кг/см позволяет без перенастройки инструмента гарантированно получить смыкание поверхностей разных частей замедляющего заряда.
На чертеже изображено устройство, являющееся примером конкретного выполнения заявляемого изобретения, где: 1 - неразрушаемый корпус; 2 - токопроводная обойма; 3 - гильза; 4 - колпачок снаряженный; 5 - втулка; 6 - промежуточная часть замедляющего заряда, выполненная с участками разного сечения; 7 - крайняя часть замедляющего заряда, противоположная колпачку; 8 - мостик.
Примером конкретного выполнения заявляемого устройства может служить инициирующее устройство с временной задержкой срабатывания, входящее в состав низковольтного электродетонатора и выполненное по коаксиальной компоновочной схеме. Устройство включает установленную в толстостенном корпусе токопроводящую обойму со стальной гильзой, в которой размещены колодочка из прессматериала АГ-4 с центральным электродом, припаянным мостиком и замедляющий заряд, выполненный из трех частей - двух крайних и установленной между ними промежуточной части. Одна из частей, являющаяся крайней, выполнена в виде колпачка, снаряженного составом со скоростью горения, превышающей скорость горения состава предыдущей промежуточной части - состав ОКТАНАЛ (разработан во ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ». АОТУ 391 и защищен патентом на изобретение SU 1825354 с приоритетом от 11.01.1991 г.). Другая крайняя часть замедляющего заряда, противоположная колпачку, примыкает к мостику, при этом она и промежуточная часть выполнены из одного и того же зажигательного замедляющего состава Кр50Сд50 (ОСТ В84 207-78). Промежуточная часть выполнена с участками разного сечения, с размещением участка большего сечения со стороны колпачка и размещением участка меньшего сечения в канале втулки, плотно установленной в гильзе между участком большего сечения и крайней частью замедляющего заряда, примыкающей к мостику. Высота втулки, которую подбирают в зависимости от требуемого времени замедления, составляет 5.5 мм, а диаметр каната втулки составляет 1.5 мм. Участок промежуточной части большего сечения, примыкающий с одной стороны к втулке, а с другой к колпачку, выполнен диаметром 3.6 мм, соответствующем диаметру гильзы и превышает диаметр участка меньшего сечения более, чем в 2 раза. Длина гильзы гарантирует утопание колпачка при установке в электровоспламенитель.
Работа заявляемого устройства заключается в следующем.
При подаче напряжения от источника тока на установленные в корпусе 1 обойму 2 и установленный в колодочке гильзы 3 электрод через мостик 8 будет протекать ток. Под действием тока мостик 8 нагревается и воспламеняет установленную в гильзе 3 крайнюю часть замедляющего заряда 7 из состава Кр50Сд50, которая примыкает к мостику 8. Далее горение распространяется на установленную в гильзе 3 промежуточную часть 6, выполненную разным сечением из состава Кр50Сд50. При этом, из-за применения одного и того же состава и передачи горения сначала на участок, выполненный меньшим сечением и размещенный во втулке 5, а затем на участок большего сечения распространение горения происходит надежно и стабильно. Выбор зажигательного состава, его массы и длины связан с обеспечением требуемого времени срабатывания электродетонатора и способности работать при больших перепадах температуры. Далее горение передается составу ОКТАНАЛ, которым снаряжен колпачок 4, являющийся последней частью замедляющего заряда, в объеме которого продукты горения вызывают рост давления и скорости. Под действием продуктов горения дно снаряженного колпачка 4 прорывается и продукты горения попадают во втулку с основным составом ВВ, обеспечивая надежный переход горения взрывчатых веществ в детонацию.
Способ сборки инициирующего устройства с временной задержкой срабатывания включает поэтапное формирование замедляющего заряда, которое начинают с формирования крайних частей 4, 7. Формирование одной из них 7 осуществляют путем прессования зажигательного состава Кр50Сд50 непосредственно в гильзу 3. Формирование другой крайней части 4 осуществляют путем снаряжения колпачка составом ОКТАНАЛ. При этом формирование крайних частей осуществляют одним пуансоном. Далее осуществляют формирование промежуточной части 6 замедляющего заряда путем послойного прессования в гильзу 3 с установленной в ней крайней частью 7 зажигательного состава Кр5ОСд50. Раздельное снаряжение колпачка 4 составом ОКТАНАЛ и гильзы 3 зажигательным составом Кр50Сд50 повышает безопасность процесса снаряжения и позволяет обеспечить оптимальные условия горения.
2
На этапе послойного прессования сначала облуживают втулку 5 припоем на основе олова и устанавливают ее в гильзу 3 с усилием 170 кгс до смыкания с уже сформированной и установленной в гильзе крайней частью 7 замедляющего заряда для обеспечения примыкания части 7 и состава, запрессованного в канале втулки 5. Далее формируют участок промежуточной части 6 большего сечения, примыкающий к втулке 5, путем запрессовки непосредственно в гильзу 3 зажигательного состава Кр50Сд50 колпачком 4, снаряженным составом ОКТАНАЛ. Зажигательный состав Кр50Сд50 первой 7 и промежуточной частей 6 замедляющего заряда запрессовывают в гильзу давлением 2000 кг/см. Установка колпачка снаряженного 4 с утопанием в гильзу 3 исключает гальваническую связь гильзы 3 и корпуса 1. Формирование участков разного сечения промежуточной части путем отдельного прессования одного из них (меньшего сечения) в канал втулки 5 является технологически более предпочтительным для реализации условий обеспечения оптимального времени и необходимой скорости горения промежуточной части 6.
Простота снаряжения и использование минимального количества инструмента для снаряжения упрощают технологию сборки заявляемого устройства. По сравнению с прототипом так же значительно снижено количество необходимых технологических операций при использовании несложного в изготовлении инструмента. На заявляемое устройство была выпущена конструкторская документация с литерой «О», проведены предварительные и зачетные испытания, которые подтвердили достижение заявляемого результата.