Инициирующий волновод
INITIATING WAVEGUIDE

Изобретение относится к средствам взрывания и может быть использовано при проведении взрывных работ в горнорудной промышленности и строительстве.
Известен ряд конструкций детонирующих шнуров - инициирующих волноводов, содержащих одно- или многослойную визуально прозрачную трубчатую оболочку с размещенным на ее внутренней поверхности слоем, или предварительно окрашенного гомогенного мелкодисперсного активного вещества, или же смесевого вещества, содержащего краситель в своем составе, например /1, 2/.
Одним из недостатков данных конструкций является их относительно высокая стоимость, вызванная прежде всего необходимостью применения специально получаемых путем перекристаллизации исходных штатных взрывчатых веществ (ВВ), мелкодисперсных активных веществ (составов) с последующим нанесением их по всей внутренней поверхности канала волновода в процессе изготовления.
Кроме того, при экспериментальном исследовании инициирующих волноводов отечественных неэлектрических систем инициирования «Коршун» ТУ 7287-002-54634296-2007 /3/ и СИНВ-С ДИШВ 773979.007 ТУ /4/ было обнаружено, что в случае отсутствия активного вещества на внутренней поверхности трубчатой оболочки в пределах 12…15 см процесс передачи инициирующего импульса по каналу волновода не прерывается. С одной стороны, это подтверждает надежность волноводов, а с другой, можно сделать вывод о некоторой избыточности по навеске, что также отрицательно сказывается на их стоимости.
Указанные недостатки частично устранены в конструкциях инициирующих волноводов, например /3, 4/, предполагающих размещение активного вещества по поверхности канала оболочки неполностью. Наиболее же близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является инициирующий волновод /4/.
В одном из предложенных вариантов конструкции волновода предусмотрено нанесение активного состава не по всему периметру поперечного сечения канала оболочки, а частично, но с использованием дополнительного конструктивного элемента - ленты, на одну сторону которой нанесен активный состав, а другая сторона контактирует с поверхностью канала оболочки.
Однако, данное техническое решение также содержит ряд недостатков.
1) Наличие в конструкции дополнительного элемента - ленты усложняет и удорожает как процесс изготовления, так и само изделие.
2) Т.к. ленту предложено размещать не по всему периметру поперечного сечения, это приведет к анизотропии жесткостных (т.е. способности к изгибу) характеристик оболочки волновода в разных направлениях, что отрицательно сказывается при монтаже взрывных сетей, особенно в условиях низких температур, - кольцуемость и т.п.
3) Материал ленты должен одновременно иметь хорошую адгезию как к активному веществу, так и к внутренней стенке канала оболочки, что трудно достижимо.
4) Т.к. волновод претерпевает много изгибов в различных направлениях и в процессе производства и при непосредственном применении, имеется большая вероятность локальных отслоений ленты от стенки его канала. А далее, под воздействием ударной волны, опережающей зону взрывного процесса в канале волновода при его работе, при достижении ею участка локального отслоения возможно полное отслоение и перекрытие лентой канала, что приведет к отказу.
Технической задачей предлагаемого изобретения является устранение вышеуказанных недостатков, т.е. удешевление и упрощение конструкции при одновременном сохранении безопасности использования путем обеспечения визуального контроля возможного отказа/неисправности.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном инициирующем волноводе, содержащем одно- или многослойную визуально прозрачную трубчатую оболочку с размещенным на ее внутренней поверхности слоем окрашенного мелкодисперсного активного вещества, ширина которого в поперечном сечении канала трубки не превышает его периметр, в соответствии с изобретением слой активного вещества нанесен полосой непосредственно на внутреннюю поверхность канала трубки, причем активное вещество содержит в своем составе компонент с температурой плавления, близкой к температуре переработки материала трубчатой оболочки.
Таким образом, предлагаемая конструкция волновода отличается от прототипа двумя существенными признаками - нанесением слоя активного вещества полосой на внутреннюю поверхность канала трубки без использования дополнительных конструктивных элементов и использованием в качестве активного состава вещества, содержащего в своем составе компонент с температурой плавления, близкой к температуре переработки материала трубчатой оболочки.
Нанесение слоя активного вещества не по всему периметру сечения канала трубки волновода, а полосой, причем без использования дополнительных конструктивных элементов типа ленты, упрощает и удешевляет конструкцию. А использование в качестве активного состава вещества, содержащего в своем составе компонент с температурой плавления, близкой к температуре переработки материала трубчатой оболочки, позволит обеспечить лучшую адгезию за счет локального сплавления в зоне контакта частиц вещества к стенке канала формируемого волновода при его изготовлении.
В качестве подобного вещества может быть использована, в частности, сера, температура плавления которой составляет 119°C, в то время как температура переработки материала трубчатой оболочки, например полиэтилена марки 15803-020 ГОСТ 16337-77, составляет 110…120°C.
Являясь горюче-связующим веществом, сера широко применяется в производстве дымных порохов, а также алюминиевого пороха, которые и могут быть использованы в качестве активного состава для изготовления инициирующих волноводов предлагаемой конструкции, т.к. наряду с высокими энергетическими параметрами имеют и характерную окраску.
Ввиду того, что в настоящее время мелкодисперсные отходы как пороховых, так и пиротехнических производств не всегда пригодны ко вторичной переработке и чаще всего уничтожаются сжиганием, использование подобных отходов при изготовлении инициирующих волноводов сулит как определенный экономический эффект, так и экологический. Кроме того, для изготовления алюминиевого пороха может быть использована алюминиевая пудра, получаемая при расснаряжении боеприпасов с зарядами на основе состава A-IX-2, что также удешевит процесс производства.
Изобретение поясняется следующей графической информацией.
На фиг. 1 схематично представлена в разрезе предлагаемая конструкция инициирующего волновода.
На фиг. 2 условно изображен волновод до (а) и после срабатывания (б).
Инициирующий волновод (фиг. 1) содержит визуально прозрачную трубчатую оболочку 1, на ее внутреннюю поверхность (стенку канала) 2 нанесен полосой слой окрашенного мелкодисперсного активного вещества 3, ширина которого в поперечном сечении канала трубки не превышает его периметр. Т.к. оболочка волновода визуально прозрачна, внешне она выглядит двухцветной (фиг. 2а) (сквозь ее стенку видно размещение полосы слоя окрашенного активного вещества 4 (темный цвет по сравнению с исходным цветом материала оболочки), а также "оставшейся" без активного вещества полосы 5 (исходный цвет материала оболочки).
Перед применением волновод имеет вид двухцветной продольно окрашенной трубки (фиг. 2а) с явно выраженной продольной светлой полоской. А после применения, в результате произошедшего в канале волновода взрывного процесса, вследствие равномерного распределения по стенкам канала продуктов взрывного превращения 3' трубка его приобретает равномерную, более темную окраску по всей длине 4' (фиг. 2б).
В случае же вероятного отказа участок волновода, на котором произошло затухание, исходной окраски не меняет и может быть легко обнаружен визуально.
Экспериментальные образцы инициирующего волновода, изготовленные с использованием мелкодисперсных отходов (10…15 мкм) производства дымного пороха традиционного состава (селитра : уголь : сера - 75:15:10) и алюминиевого пороха (селитра : алюминий : сера - 50:25:25) при навеске 15…18 мг/м и ширине полосы слоя активного вещества 85…90% относительно периметра сечения канала трубки показали надежное инициирование капсюлей детонаторов отечественных неэлектрических систем инициирования «Коршун» /3/ и СИНВ-С /4/.
Использование предложенной конструкции инициирующего волновода с применением в качестве активного вещества мелкодисперсных отходов пороховых и пиротехнических производств, а также с применением в случае пиротехнических производств алюминиевой пудры, получаемой при расснаряжении боеприпасов с зарядами на основе состава A-IX-2, существенно удешевит изготовление волновода, т.е. даст определенный экономический эффект, а наряду с ним и экологический, т.к. необходимость сжигания упомянутых отходов отпадает.
Кроме того, данная конструкция инициирующего волновода позволяет просто и достоверно путем визуального контроля судить о срабатывании (либо отказе) взрывной сети по изменению окраски магистрального и участковых ее элементов, что повышает безопасность ведения взрывных работ.
Источники информации
1) Патент US №5243913 А. Shock tube initiator, С06С 5/00, 1993 г.
2) Патент RU №1655100. Детонирующий шнур, С06С 5/04, 1989 г.
3) Неэлектрическая система инициирования «Коршун». ТУ 7287-002-54634296-2007.
4) Неэлектрическая система инициирования СИНВ-С ДИШВ 773979.007 ТУ.
5) Патент RU №2005984 С1. Инициирующий волновод, F42B 3/10, F42D 1/04, 1990 г.
6) Патент US №6170398. Signal transmission fuse, С06С 5/04, 2001 г. - прототип.