НЕПЕРВИЧНЫЙ КАПСЮЛЬ-ДЕТОНАТОР

Полезная модель относится к разработке безопасных средств взрывания для подрыва зарядов взрывчатых веществ (ВВ) в электрических и неэлектрических системах взрывания при проведении работ в горнодобывающей, нефтегазовой промышленности и строительстве.
Наиболее эффективным способом снижения опасности производства и применения средств инициирования детонации является исключение применения в них первичных, т.е. инициирующих взрывчатых веществ (ИВВ), путем замены узла с ИВВ на узел с вторичным, т.е. бризантным взрывчатым веществом (БВВ), в котором реализуется быстрый переход в цепочке: воспламенение - горение - детонация (ПГД).
Известен капсюль-детонатор (КД) без ИВВ (патент РФ №2070708, кл. F42B 3/10, 20.12.1998), состоящий из трубчатого корпуса со ступенчатыми внутренними полостями, диаметр которых последовательно увеличивается по определенному соотношению. Корпус может быть размещен в гильзе с закрытым дном. В открытом конце гильзы крепится один из инициаторов ряда: ударно-волновая трубка (УВТ) типа «Нонель», воспламенитель электрического типа, огневая трубка или оптический световод лазера небольшой мощности. Полость корпуса наименьшего диаметра обращена к инициатору. Все полости заполнены штатным БВВ (0,5 г тэна). Между корпусом и инициатором может быть установлен заряд мелкодисперсного БВВ (тэна 0,2 г). Инициатор зажигает БВВ в первом канале корпуса диаметром от 0.02 мм до 2 мм, длиной от 0,1 мм до 10 мм, где развивается детонация (горение), переходящее далее в дефлаграцию, детонацию, пересжатую детонацию.
Недостатками данного КД следует считать сложность и неоднозначность изготовления и снаряжения корпуса, отсутствие конкретных размеров и плотности БВВ в каналах корпуса. Из приведенных примеров реализации изобретения совершенно непонятно к какой конструкции корпуса КД относятся полученные результаты, так как развитие детонации в канале с диаметром менее предельного диаметра детонации тэна (1 мм) представляется маловероятным.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели (прототипом) является КД на основе БВВ (патент РФ №2413166, кл. F42B 3/10, 27.02.2011), состоящий из корпуса с размещенными в нем воспламенительным элементом, промежуточной оболочкой и основным зарядом БВВ. Промежуточная оболочка выполнена в виде цилиндрической втулки с осевым резьбовым каналом, который заполнен со стороны воспламенительного элемента прессованными пиротехническими составами и инициирующим зарядом БВВ. Срабатывание воспламенительного элемента приводит к зажиганию инициирующего заряда БВВ, которое на определенной длине канала переходит в детонацию с последующей детонацией основного заряда.
Основным недостатком конструкции прототипа является следующее. В месте контакта цилиндрической втулки и основного заряда имеется резкий переход из малого внутреннего диаметра втулки в больший диаметр основного заряда. Детонационный импульс от заряда БВВ в канале втулки при переходе во внешнюю среду можно сделать значительно более эффективным за счет придания заряду конического расширения.
Техническим результатом заявляемой полезной модели (ПМ) является усовершенствование конструкции цилиндрической втулки с зарядом БВВ в устройстве прототипа с целью повышения надежности и эффективности работы в процессе практического применения.
Технический результат достигается тем, что непервичный капсюль-детонатор (НКД) состоит из корпуса, в котором размещены элемент воспламенения (ЭВ), основной заряд БВВ и цилиндрическая втулка с осевым резьбовым каналом, содержащим запрессовки пиротехнического состава (ПС) и бризантного взрывчатого вещества (БВВ), цилиндрическая втулка выполнена с каналом, переходящим со стороны основного заряда в фаску до наружного диаметра втулки.
На рис. 1 показан продольный разрез НКД, где 1 - корпус, 2 - ЭВ, 3 - основной заряд БВВ, 4 - втулка с фаской, 5 - зажигательный ПС, 6 - инициирующий заряд БВВ. Корпус НКД 1 представляет собой металлическую гильзу диаметром 7,2 мм, длиной от 50 до 70 мм. В качестве ЭВ 2 могут быть применены штатные электровоспламенители (ЭВ-Ж, ЭВ-Э), любые УВТ типа «Нонель», лазерный импульс от полупроводникового лазера небольшой мощности (3-5 Вт). Стальная втулка 4 диаметром 6,4 мм имеет длину 20-22 мм, стенка резьбового канала имеет толщину не менее 1,4 мм, резьба может быть неполной, фаска может иметь угол в пределах от 70 до 120 градусов. В качестве БВВ 6 применен штатный поликристаллический тэн, возможны комбинации с мощными нитраминами (гексогеном, октогеном и др). Шлакующийся ПС 5 должен срабатывать от всех перечисленных выше элементов воспламенения. В качестве основного заряда могут применяться любые мощные БВВ.
Работа НКД (см. рис. 1) происходит следующим образом: срабатывание ЭВ 2 приводит к зажиганию ПС 5 и БВВ 6 в канале втулки 4. Зажигание, горение БВВ в канале быстро переходит в детонацию на длине равной примерно половине длины втулки. Детонация половины заряда 6 сопровождается отрывом и дроблением части втулки за счет бокового действия детонации в канале, а осевое действие (основная составляющая детонационного импульса) усиливается конической частью заряда БВВ 6 и передается основному заряду 3.
мк
мк
мк
3
В результате многочисленных экспериментов установлено, что надежность полноценного ПГД в цилиндрической втулке определяется плотностью запрессовки инициирующего заряда БВВ. Гарантированный ПГД с отрывом и дроблением половины длины втулки происходит в диапазоне плотностей прессованного БВВ в цилиндрической втулке от 0.7 до 0,9 плотности монокристалла тэна (ρ, г/см). При плотности запрессовок БВВ менее 0,7 ρ ПГД имеет вероятностный характер, процесс развивается до низкоскоростного режима, сопровождается раздутием или разрывами в нижней части втулки. Свинцовая пластина пробивается в режиме «прострела», без откола и с характерной вытяжкой свинца из пробитого отверстия. При плотности заряда БВВ 0,9 ρ и более происходит раздутие втулки в середине длины, что является свидетельством обрыва переходного процесса, происходит неполное пробитие свинцовой пластины.
Заявителем были проведены серии экспериментов, подтверждающие эффективность предлагаемой полезной модели.
В первой серии проводились сравнительные испытания НКД и КД прототипа без основного заряда БВВ по пробитию свинцовых пластин толщиной 5 мм.
Во второй серии проводились сравнительные испытания НКД и КД прототипа по пробитию свинцовых пластин толщиной 5 мм с основным зарядом БВВ - гексогеном массой 500 мг.
Эти эксперименты показали, что НКД как с основным зарядом, так и без него, по диаметру пробития свинцовой пластины превосходит КД-прототип на 1,5-2 мм.
В третьей и четвертой сериях экспериментов проводился подрыв патронов аммонита 6ЖВ - 200 ГОСТ 21984-76 и тротиловых шашек-детонаторов Т-400Г ОСТ 84-411-80 при помощи НКД с основным зарядом гексогена массой 500 мг. В экспериментах получена полная детонация патронов 6ЖВ - 200 и шашек Т-400Г.
Таким образом, поставленную задачу изобретения можно считать успешно решенной:
изменение конструкции цилиндрической втулки за счет фаски и, тем самым, образование конусной части в инициирующем заряде БВВ, привело к усилению детонационного импульса по сравнению с прототипом.