ЭЛЕКТРОВЗРЫВНОЕ УСТРОЙСТВО
ELECTRIC EXPLOSIVE DEVICE

Изобретение относится к электровзрывным устройствам, используемым для подрыва бризантных взрывчатых веществ (БВВ), а более конкретно - к инициирующим системам, выполненным на основе электрических детонаторов с взрывающимся мостиком.
Заявляемое изобретение позволяет решить следующие задачи, стоящие в данной области техники: повышение технологичности изготовления, универсальности в обращении и работе электрических детонаторов, а также уменьшение энергопотребления и габаритов систем инициирования на основе таких детонаторов.
Известен электрический детонатор (пат. RU №2247925, МПК: F42В 3/12), включающий установленные последовательно взрывающийся пленочный мостик, метаемую пластину, втулку со сквозным отверстием, соответствующим форме пленочного мостика, заряд термостойкого взрывчатого вещества БВВ. Детонатор работает на принципе метания тонкой пластины продуктами электрического взрыва пленочного мостика в цилиндрическом окне втулки. Метаемая пластина, соударяясь с зарядом ВВ, вызывает в нем детонацию.
К недостаткам описанного выше детонатора следует отнести сложность технологии изготовления (изготовление предполагает ручную сборку из деталей, размером в несколько миллиметров).
Известно электровзрывное устройство (пат. US 4471697 от 28.01.1982, опубл. 18.09.1984, F42C 19/12), выбранное в качестве прототипа заявленному изобретению, как наиболее близкое по решаемой задаче и количеству сходных признаков. Известное устройство содержит детонаторы, соединенные последовательно кабелем, выполненным с плоскими электродами, при этом детонатор состоит из следующих основных элементов: инициатора и заряда БВВ. Инициатор выполнен из двух отдельных конструктивных узлов, один из которых включает диэлектрическое гибкое основание с нанесенным медным покрытием, выполненным в форме мостика и прилегающих электродов, и изолирующую пленку, а другой - сапфировую втулку, установленную со стороны, обратной медному покрытию. Детонатор работает по тому же принципу, что и описанный выше. Благодаря тому, что электроды кабеля выполнены плоскими и расположены строго друг над другом удается свести индуктивность кабеля и его волновое сопротивление к минимуму. Что, в свою очередь, снижает энергопотребление устройства в целом.
К недостаткам данного устройства следует отнести: высокие энергетические потери в электродах ввиду их относительно высокого сопротивления; неустойчивость материала моста и электродов (медь) к воздействию внешней среды, что может привести к ухудшению показателей надежности срабатывания детонатора после длительного хранения; высокую трудоемкость сборки, предполагающую ручное позиционирование малогабаритных деталей; невозможность создания систем многоточечного инициирования со значительным расстоянием между точками инициирования.
Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей устройства (а именно: возможность создания различных многоточечных систем инициирования на основе одной конструкции электроинициатора). Дополнительным результатом является уменьшение габаритов электровзрывного устройства и повышение стойкости к внешним воздействиям.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в электровзрывном устройстве, содержащем детонаторы, соединенные кабелем, выполненным с плоскими электродами, и включающие заряд бризантного взрывчатого вещества (БВВ) и инициатор с взрывающимся пленочным мостиком и метаемой пластиной, отделенной от заряда БВВ пластиной с отверстием, инициатор выполнен в виде отдельного узла, в который входит взрывающийся пленочный мостик, пластина с отверстием и метаемая пластина, при этом инициатор снабжен контактами для соединения с электродами кабеля, которые выведены на его поверхность со стороны размещения инициатора, при этом количество выводов соответствует количеству детонаторов.
При этом электроды кабеля и инициатора, а также мостик могут быть выполнены из алюминия.
Выполнение инициатора в виде единого конструктивного узла позволяет повысить технологичность и точность сборки, т.к. отпадает необходимость ручного совмещения разных узлов друг с другом.
Выполнение электродов кабеля плоскими позволяет сблизить токоведущие части, что значительно снижает их индуктивность, то есть снижает энергопотребление системы в целом.
Использование в заряде детонатора малочувствительного БВВ повышает безопасность устройства в обращении.
Снабжение инициатора пленочным мостиком на керамической подложке обеспечивает высокое значение рассеиваемой мощности (более 1 Вт) и тока, не приводящего к выходу детонатора из строя (более 1 А). Что обеспечивает высокую стойкость детонатора к электромагнитному излучению, в т.ч. и сверхвысокой частоты (СВЧ).
Возбуждение детонации в заряде ВВ происходит под воздействием удара тонкой пластины, что позволяет отделить электрическую часть детонатора от ВВ и их состыковку производить непосредственно перед установкой в изделия, а благодаря снабжению инициатора контактами появляется возможность варьировать количество детонаторов и расстояние между ними на требуемом участке кабеля при минимальном монтаже.
Снабжение инициатора контактами для соединения с электродами кабеля, которые выведены на его поверхность со стороны размещения инициатора при соответствии количества выводов количеству детонаторов, позволяет упростить монтаж и повысить его безопасность. Отсутствие широко используемых в настоящее время коаксиальных разъемов и разветвителей позволяет уменьшить габариты устройства.
Для повышения стойкости к внешним воздействиям электроды кабеля, инициатора и взрывающийся мостик выполняют из алюминия.
На чертеже изображен общий вид заявляемого электровзрывного устройства, где
1 - заряд ВВ, 2 - пластина с отверстием, 3 - отверстие, 4 - пленка-материал метаемой пластины, 5 - подложка с нанесенными электродами 6 и пленочным мостиком 7, 8 - выводы кабеля, 9 - ленточный кабель, 10 - проводник кабеля.
Примером конкретного выполнения заявляемого устройства может служить конструкция со следующими деталями.
2
3
Заряд ВВ 1 выполнен из гексанитростильбена с удельной поверхностью от 4 до 15 м/г, прессованный из порошка до плотности 1,5-1,6 г/см с введением полимерного связующего или без него. Скорость детонации такого заряда составляет от 6 до 7 км/с.
Детонатор состоит из основания 5, пластины 2 с отверстием 3, которые выполнены из «Поликора», взрывающегося пленочного мостика 7, который с прилегающими электродами 6 выполнены методом вакуумного напыления и последующего химического травления из алюминия и имеют толщину 5 мкм. Мостик 7 выполнен прямоугольным длиной 0,5 мм и шириной от 0,2 мм. Материал метаемой пластины 4 представляет собой полиимидную пленку типа ПМФ-С-352. Форма и размеры отверстия в пластине 3 соответствуют таковым для мостика 7 или на 5-10% превосходят их.
Кабель 9 состоит из алюминиевых электродов 10 толщиной - 50 мкм и шириной 5 мм. Электроды разделены диэлектрической пленкой с высоким удельным сопротивлением - ПМФ-С-352. Ширина выводов 8 соответствует ширине электродов, прилегающих к пленочному мостику.
На ленточном кабеле 9 может быть установлено несколько инициаторов, их число зависит от мощности электрического импульса, вводимого в устройство.
Электровзрывное устройство работает следующим образом.
При подаче импульса электрического тока амплитудой 1 кА и длительностью 250 нс (например, от источника тока конденсаторного типа) по ленточному кабелю 9 к пленочному мостику 7 происходит взрыв последнего. При этом давление расширяющейся плазмы, образованной из материала моста, заставляет фрагмент пленки 4 ускоренно двигаться в отверстие 3 (канале) пластины 2 до соударения фрагмента с зарядом ВВ 1. При подлете к заряду ВВ 1 скорость фрагмента может составлять 4 км/с. Удар фрагмента по поверхности ВВ вызывает его детонацию.
Работоспособность предложенного взрывного устройства проверена при температурах от -60°С до +120°С.