КОЛЬЦЕВОЙ ИНИЦИАТОР ДЕТОНАЦИИ (ВАРИАНТЫ)
ANNULAR DETONATION INITIATOR (VERSIONS)

Изобретение относится к взрывной технике, а именно к устройствам, инициирующим и передающим детонацию к взрывному заряду объекта подрыва по условию и с ограничением доступа к точке (месту, элементу, участку поверхности) инициирования, так как важнейшей задачей, стоящей в данной области техники, помимо обеспечения надежности работы изделий является обеспечение максимально возможного уровня их безопасности ввиду значительной энергоемкости и чрезвычайной мощности объектов подрыва.
Известен взрывной логический элемент И, имеющий два входа и один выход с приемным элементом, которые выполнены в виде удлиненных зарядов взрывчатого вещества или состава (далее - ВВ) - детонационных каналов, заполненных ВВ и разделенных перегородкой из инертного материала (А.С. №1778491; МПК F42B 3/10, F42C 15/00, опубл. в бюл. №44 от 30.11.1992 г.), представляющий собой детонационный триод.
Известно инициирующее устройство, содержащее детонатор с зарядом ВВ и детонационный канал между детонатором и объектом подрыва (патент РФ №2636982; МПК F42C 19/00, F42B 3/10, опубл. в бюл. №34 от 29.11.2017).
Недостатком конструкций известных устройств является то, что в них не предпринято мер по ограничению доступа к возможным точкам инициирования объекта подрыва. Единственная конструктивно-организационная мера защиты - отсутствие (изъятие) детонатора вплоть до момента приведения в работоспособное состояние. Но эта мера не действенна при наличии другого детонатора.
Инициирующее устройство является наиболее близким аналогом.
Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства передачи детонации, не имеющего явной доступной точки инициирования, подрыв которой вызывал бы детонацию объекта подрыва. Тем самым обеспечивается повышенная безопасность объекта подрыва.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в обеспечении защиты объекта подрыва от несанкционированной детонации при попытке инициирования доступных поверхностей ВВ. Защита обеспечивается за счет маскировки точки инициирования и конструкции инициатора, выполненной неразборной при доступе к нему с наружной стороны объекта подрыва.
Указанный технический результат достигается в первом варианте исполнения кольцевого инициатора детонации, содержащего накладку, детонатор, сепаратор, основание и детонационный канал между детонатором и точкой инициирования объекта подрыва, за счет того, что накладка выполнена отъемной от сепаратора, а детонационный канал выполнен составным из трех частей и разъемным. При этом входная часть канала примыкает к детонатору и размещена в накладке. Средняя часть канала выполнена замкнутой и размещена в пазу сепаратора. Сепаратор закреплен на объекте подрыва изнутри. В основании размещена, по крайней мере, одна выходная часть канала, примыкающая, по крайней мере, к одной точке инициирования объекта подрыва. Толщина сепаратора между средней и выходной частями детонационного канала выбрана из условия формирования ударной волны с интенсивностью, необходимой для возбуждения детонации в выходной части канала. Такая интенсивность достигается при встречном столкновении детонационных волн. Для этого отъемные части инициатора имеют устройства взаимного позиционирования в виде выступов и ответных им углублений и, с их помощью, совмещены таким образом, что длины участков средней части канала между точкой входа входной части канала и точкой смыкания сепаратора и выходной части равны.
Выполнение накладки отъемной от сепаратора, а детонационного канала составным и разъемным из трех частей позволяет дважды санкционирование прервать детонационную связь в инициаторе в целях безопасности на этапе подготовки объекта подрыва к применению и взрыву. Прерывание между детонатором с входной частью детонационного канала и доступной средней замкнутой частью канала возможно путем изъятия отъемной накладки. При этом средняя часть канала становится доступной, но выполнение ее замкнутой (например, круглой кольцевой) позволяет скрыть, сделать неявной необходимую для штатного подрыва точку инициирования. Размещение средней части детонационного канала в пазу сепаратора на его наружной стороне, а выходной части - в основании под сепаратором и разделение частей материалом сепаратора определенной толщины обеспечивают постоянное прерывание безусловной детонационной связи между ними. Отсутствие доступа к основанию и выходной части канала обеспечивается креплением сепаратора на объекте подрыва изнутри до окончательной сборки объекта подрыва. Толщина сепаратора между частями канала рассчитана так, что ударная волна в сепараторе с интенсивностью, необходимой для возбуждения детонации в выходной части канала, возникает только при условии встречного столкновения детонационных волн в средней части канала над его выходной частью. Чтобы это обеспечить точка инициирования средней части равноудалена по ее участкам от точки смыкания с выходной частью. Соответствующее однозначное положение на сепараторе отъемной накладки с входной частью канала обеспечивается устройствами взаимного позиционирования в виде выступов (например, в виде пары штифтов разного диаметра) и ответных им по форме и размерам углублений (например, отверстий или пазов).
Таким образом, формируется условие штатной передачи детонации кольцевым инициатором детонации - детонационная связь по условию.
При отсутствии отъемной накладки точка передачи детонации от средней части к выходной по условию столкновения детонационных волн замаскирована и не будет раскрыта, так как не может быть определена путем геометрических измерений, анализа, расчетов и даже при удалении ВВ из средней части детонационного канала.
Для штатной передачи детонации от средней части канала к выходной части толщина сепаратора подбирается с учетом акустической жесткости его материала.
Таким образом, первым вариантом исполнения кольцевого инициатора детонации на этапе подготовки объекта подрыва к взрыву обеспечивается защита от демаскировки и раскрытия места инициирования объекта подрыва при отсутствии отъемной накладки. После установки накладки обеспечивается инициирование объекта подрыва обычной универсальной многоразовой системой инициирования.
Также указанный выше технический результат достигается во втором варианте исполнения кольцевого инициатора детонации, содержащего накладку, детонаторы, сепаратор, основание и детонационный канал между детонаторами и точкой инициирования объекта подрыва, за счет того, что накладка выполнена отъемной от сепаратора, а детонационный канал выполнен составным из четырех частей и разъемным. Причем две входные части канала примыкают к двум детонаторам и размещены в накладке. Средняя часть канала также выполнена замкнутой и размещена в пазу сепаратора. Сепаратор закреплен на объекте подрыва изнутри. В основании размещена, по крайней мере, одна выходная часть канала, примыкающая, по крайней мере, к одной точке инициирования объекта подрыва. Толщина сепаратора между средней и выходной частями детонационного канала также выбрана из условия формирования в месте смыкания сепаратора и выходной части канала ударной волны с интенсивностью, необходимой для возбуждения детонации в выходной части канала. Такая интенсивность достигается при встречном столкновении детонационных волн. Для этого отъемные части инициатора имеют устройства взаимного позиционирования в виде выступов и ответных им углублений и, с их помощью, совмещены таким образом, что разница
где  - длины участков средней части канала между точками входа входных частей канала и точкой смыкания сепаратора и инициируемой выходной части, Δτ - отрезок времени между моментами последовательного инициирования детонаторов, U - скорость детонации в канале.
Выполнение накладки отъемной от сепаратора, а детонационного канала составным и разъемным из четырех частей позволяет трижды санкционированно прервать детонационную связь в инициаторе в целях безопасности на этапе подготовки объекта подрыва к применению и взрыву.
Прерывание в двух местах между детонаторами с входными частями детонационного канала и доступной средней замкнутой частью канала возможно путем изъятия отъемной накладки. При этом средняя часть канала становится доступной, но выполнение ее замкнутой (например, круглой кольцевой) позволяет скрыть, сделать неявной необходимую для штатного подрыва точку инициирования. В то же время даже при наличии отъемной накладки прерывание детонационной связи обеспечивается изъятием одного из детонаторов, так как наличие любого из детонаторов является необходимым, но не достаточным условием обеспечения работоспособности инициатора. То есть применение двух детонаторов формирует дополнительное условие штатного срабатывания инициатора. Размещение средней части детонационного канала в пазу сепаратора на его наружной стороне, а выходной части - в основании под сепаратором и разделение частей материалом сепаратора определенной толщины обеспечивают постоянное прерывание безусловной детонационной связи между ними. Отсутствие доступа к основанию и выходной части канала обеспечивается креплением сепаратора на объекте подрыва изнутри до окончательной сборки объекта подрыва. Толщина сепаратора между частями канала рассчитана так, что ударная волна в сепараторе с интенсивностью, необходимой для возбуждения детонации в выходной части канала, возникает только при условии встречного столкновения детонационных волн в средней части канала над его выходной частью. Чтобы это обеспечить точки инициирования средней части отстоят по каналу от места столкновения на определенные расстояния. Разница этих расстояний - длин участков средней части канала между точками входа входных частей канала и местом смыкания сепаратора и выходной части - равняется произведению отрезка времени между моментами последовательного инициирования детонаторов и скорости детонации в канале. Соответствующее однозначное положение на сепараторе отъемной накладки с входными частями канала обеспечивается устройствами взаимного позиционирования в виде выступов (например, в виде пары штифтов разного диаметра) и ответных им по форме и размерам углублений (например, отверстий или пазов).
Необходимые последовательность и разновременность инициирования детонаторов обеспечиваются двухимпульсной системой инициирования, выдающей подрывные импульсы на детонаторы по отдельным линиям с необходимой задержкой в определенном порядке.
Таким образом, формируется двойное условие штатной передачи детонации кольцевым инициатором детонации - детонационная связь по условию столкновения детонационных волн и рассинхронизированного инициирования детонаторов.
В этом варианте кольцевого инициатора детонации как при отсутствии отъемной накладки, так и при ее наличии точка передачи детонации от средней части к выходной по условию столкновения детонационных волн замаскирована и не будет раскрыта, так как также не может быть определена путем геометрических измерений, анализа, расчетов и даже при удалении ВВ из средней части детонационного канала.
Для штатной передачи детонации от средней части канала к выходной части толщина сепаратора подбирается с учетом акустической жесткости его материала.
Таким образом, вторым вариантом исполнения кольцевого инициатора детонации из-за неодновременного инициирования детонаторов обеспечивается маскировка места инициирования объекта подрыва даже при наличии отъемной накладки. Инициирование объекта подрыва обеспечивается системой инициирования с линией задержки между линиями подрыва детонаторов.
Тем самым обеспечивается еще более высокий уровень безопасности автономного объекта подрыва, например, при эксплуатации, когда имеется доступ к детонаторам до момента стыковки с системой инициирования. При наличии защитных мер также и в системе инициирования гарантируется отсутствие возможности несанкционированного инициирования детонации объекта подрыва на всех этапах подготовки изделия к взрыву.
Учитывая, что конструктивное отличие вариантов изобретения заключается в отличии отъемных накладок в объекте подрыва, при необходимости, может быть реализовано в качестве штатного последовательное применение обоих вариантов исполнения устройства. Для этого несъемная часть инициатора выполняется единой, общей, совместимой как с одним, так и с другим вариантами исполнения отъемной части.
Это может понадобиться на различных этапах отработки и эксплуатации объекта подрыва и связано с тем, что первый вариант исполнения устройства инициируется обычной системой инициирования детонатора, а второй вариант исполнения устройства требует применять для инициирования детонаторов систему раздельного последовательного инициирования детонаторов с определенной разновременностью. Несмотря на некоторое отличие в работе детонационного тракта обоих вариантов исполнений инициатора, первый его вариант может применяться при отработке объекта подрыва с обычной многоразовой системой инициирования, а второй, более защищенный - при эксплуатации с более сложной и сложно управляемой системой инициирования, которая может быть отработана автономно. Тем самым снижаются затраты на отработку объекта подрыва. Также, наличие вариантов отъемной части позволяет упрощать и удешевлять эксплуатацию вариантов объекта подрыва при снижении требований по защищенности в зависимости от условий применения за счет применения обычной безусловной системы инициирования.
Дополнительной мерой защиты от определения местоположения выходной части инициатора в многоточечных объектах подрыва являются отличающиеся углы поворота инициаторов вокруг точки инициирования.
Изобретение поясняется следующими чертежами.
Фиг. 1 - кольцевой инициатор детонации по варианту 1-е одним детонатором (разрез).
Фиг. 2 - кольцевой инициатор детонации по варианту 1-е одним детонатором (вид сверху).
Фиг. 3 - кольцевая замкнутая средняя часть детонационного канала (вид при снятой отъемной накладке).
Фиг. 4 - кольцевой инициатор детонации по варианту 2 - с двумя детонаторами (вид сверху) и размеры участков средней части канала.
1
2
На фигурах позициями обозначены: 1 - детонатор, 2 - отъемная накладка варианта 1, 3 - сепаратор, 4 - входная часть детонационного канала, 5 - средняя замкнутая часть детонационного канала, 6 - выходная часть детонационного канала, 7 - основание, 8 - шашка инициирования объекта подрыва, 9 - штифт, 10 - отверстие, 11 - винт, 12 - винт, 13 - винт, 14 - фиксатор, 15 - отъемная накладка варианта 2, 16 - объект подрыва. L, L - длины участков средней части канала между точками входа входных частей 4 канала и точкой смыкания сепаратора 3 и инициируемой выходной части 6.
Устройство функционирует следующим образом.
По варианту 1 в штатном режиме работы на объекте подрыва 16 закреплено изнутри винтами 12 основание 7 инициатора с предварительно закрепленным изнутри винтами 11 сепаратором 3 через фиксатор 14. К фиксатору 14 снаружи винтами 13 крепится отъемная накладка 2 с детонатором 1. Инициирование детонатора 1 приводит к прохождению детонации по входной части 4 составного детонационного канала и инициированию средней замкнутой части 5 канала. Далее, распространение детонации по средней части 5 приводит к столкновению детонационных волн в точке над местом размещения выходной части 6 канала инициатора. В сепараторе 3 формируется ударная волна с интенсивностью, необходимой для инициирования детонации выходной части 6 канала. Это приводит к детонации ВВ в шашке 8 объекта подрыва 16.
При отсутствии отъемной накладки 2 не представляется возможным определить место размещения замаскированной выходной части 6 канала даже при попытке удаления содержимого канала сепаратора 3 - средней замкнутой части 5. Демонтажу сепаратора 3 с объекта подрыва 16 препятствуют фиксатор 14, винты 11 и 12.
По варианту 2, аналогичному варианту 1 по конфигурации и креплениям с отличием в отъемной накладке 15 вместо накладки 2, в штатном режиме последовательное инициирование детонаторов 1 с необходимой задержкой приводит к прохождению детонации по входным частям 4 составного детонационного канала и инициированию средней замкнутой части 5 канала в двух точках. Далее, распространение детонации по средней части 5 приводит к столкновению детонационных волн в точке над местом размещения выходной части 6 канала инициатора, а также еще в одной неиспользуемой точке. В сепараторе 3 формируется ударная волна с интенсивностью, необходимой для инициирования детонации выходной части 6 канала. Это приводит к детонации ВВ в шашке 8 объекта подрыва 16.
Как при отсутствии, так и при наличии отъемной накладки 15 не представляется возможным определить место размещения замаскированной выходной части 6 канала даже при попытке удаления содержимого канала сепаратора 3 - средней замкнутой части 5.
При отсутствии двухимпульсной системы инициирования, либо необходимой для ее срабатывания информации или данных о величине задержки между импульсами не представляется возможным привести инициатор к штатному срабатыванию и передаче детонации объекту подрыва 16.
Кроме того, в обоих вариантах исполнения кольцевого инициатора детонации его крепление винтами 12 на объекте подрыва 16 изнутри корпусного или иного элемента его конструкции не позволяет получить доступ к выходной части 6 или к шашке инициирования 8 без полной разборки изделия, что часто не представляется возможным без специального оборудования.
Таким образом, обеспечивается надежная маскировка места инициирования объекта подрыва и его защита от несанкционированного подрыва по штатным детонационным цепям.
Разработаны расчетно-теоретическая модель, конструкция и рабочие чертежи. Работоспособность основных элементов кольцевого инициатора детонации экспериментально подтверждена.