УПРАВЛЯЕМАЯ ДЕТОНАЦИОННАЯ ЛОГИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ
CONTROLLED DETONATION LOGIC CIRCUIT

Изобретение относится к взрывной технике - передатчикам детонации для взрывных устройств (ВУ), а именно - к управляемым цепям передачи и инициирования детонации с блокирующими свойствами, применяемым в горном деле и при строительных работах.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в обеспечении блокирующих свойств управляемой детонационной логической цепи (УДЛЦ) при любых вариантах внешних аварийных воздействий, способных привести к инициированию входов цепи в какой-либо последовательности, а также к снижению вероятности групповых взрывов боеприпасов в случае пожаров на складах.
Известна «Бинарная взрывная логическая сеть» (патент US 3768409, приор. 10.11.1972, опубл. 30.10.1973, МПК F42D 1/04), представляющая собой детонационную миллисхему с двумя входами и тремя выходами, управляемая выбором сочетаний инициирования входов. Из данных миллисхем предложена также интегральная миллисхема со множеством входов и выходов.
Известно также «Взрывное логическое предохранительное устройство» (патент US 4412493, приор. 04.11.1981, опубл. 01.11. 1983, МПК F42D 1/04), аналогичное предыдущему.
Недостатком этих известных схем является то, что не исключается аварийное инициирование их входов с необходимыми условиями (последовательностью) с последующей передачей ими детонации инициируемому заряду взрывчатого вещества (или взрывчатого состава, далее - ВВ) в ВУ от каких-либо вариантов внешних воздействий.
Наиболее близким аналогом является схема управляемой детонационной логической цепи (патент RU 2470256 C1, приор. 04.05.201 1, МПК F42D 1/04, F42B 3/10, опубл. 20.12.2012, бюл. №35), которая имеет входы, разветвленную детонационную цепь, включающую логический элемент «И» (детонационный триод - ДТ), имеющий два входа для соединения с входами цени и один выход для соединения с выходом цепи, а также средство предотвращения несанкционированного срабатывания объекта подрыва - отключаемый участок, функционирующий как управляемый канал вывода из строя (УКВС). Недостатком конструкции устройства, построенного по известной схеме, является то, что несмотря на наличие УКВС, не исключается аварийное срабатывание при ряде аварийных взрывных воздействий в виде высокоскоростного осколочного поля или интенсивной ударной волны, способных инициировать прилегающие к входам цепи детонаторы в определяемой скоростью воздействия и расстоянием ΔL последовательности, которая приведет к срабатыванию ДТ (см. фиг. 1).
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в исключении аварийного срабатывания при любых вариантах аварийного инициирования входов УДЛЦ. Это существенно повышает безопасность обращения с ВУ при эксплуатации за счет исключения из числа опасных для УДЛЦ указанных аварийных воздействий.
Указанный технический результат достигается управляемой детонационной логической цепью, содержащей два основных участка равной длины, соединяющих первый и второй входы цепи с логическим элементом «И», выход которого является выходом цепи, и отключаемый участок меньшей длины, соединяющий первый вход с основным участком, за счет того, что отключаемый участок соединен со вторым основным участком.
Перенос места соединения отключаемого участка на второй основной участок с другой стороны логического элемента «И» исключает возможность срабатывания элемента из-за последовательного аварийного инициирования входов цепи, распространения детонации по основному каналу, по УКВС и инициирования входов элемента с разновременностью из диапазона его работоспособности. Опережающее инициирование первого входа всегда приведет к детонационному разрушению ДТ от УКВС за счет меньшей длины УКВС по сравнению с основным каналом. Опережающее инициирование второго входа исключает одновременный подход детонации к входам ДТ за счет того, что последующее инициирование первого входа сынициирует через УКВС тот же вход ДТ, что и основной канал от второго входа, а детонация от первого входа по основному каналу задержится по сравнению с детонацией по УКВС. ДТ также разрушится детонацией от второго входа без передачи детонации на выход.
Тем самым исключается передача детонации к ВУ при любом варианте инициирования входов инициирующей детонационной цепи, построенной на основе предложенной схемы, УДЛЦ может быть разветвленной на поверхности дополнением симметричной относительно оси между входами частью, либо разветвленной в пространстве дополнением множеством таких же частей вокруг той же оси. При этом единственное место управляющего действия на УКВС остается достаточным, что способствует сохранению уровня надежности цепи.
УДЛЦ может размещаться на поверхностях любой формы при условии сохранения детонационной проводимости участков, сохранения длин участков и их пропорций и отсутствия существенного газодинамического влияния друг на друга.
В качестве логических элементов «И» в предложенной цепи целесообразно применять малогабаритные взрывные логические элементы «И» или детонационные триоды наиболее простой конструкции (Авторское свидетельство SU №1778491 МПК F42B 3/10, F42C 15/00, опубликовано 30.11.1992, приоритет 05.11.1990; патент РФ №2527818 МПК F42B 3/10, F42C 19/00, опубл. 10.09.2015, приоритет 11.04.2013), либо элемент на основе принципов миллисхем, описанных в том числе в упомянутом патенте US №3768409 МПК F42D 1/04, F42B 3/10, опубл. 30.10.1973 с приоритетом 10.11.1972, но с оптимизированной схемой и конструкцией (патент РФ №2616044, МПК F42C 19/00, F42B 3/10, опубл. 12.04.2017, приоритет 31.03.2016).
Пример конкретного исполнения конструктивной схемы УДЛЦ показан на фиг. 2.
Схему можно отнести к детонике (А. Белявский, М. Мусиенко, Логические элементы на основе взрывчатых веществ // Конструктор №6(39)/2003. - Киев: издательство Радиоаматор. - С. 25-26. Конструктор №7(40)/2003. - Киев: издательство Радиоаматор. - С. 9-10. - 32 с: ил.). Схема построена на основе ряда проектных принципов (Осипцов А. П. Некоторые принципы обеспечения безопасности высокоэнергетичных технических систем при их проектировании // Промышленная безопасность и экология: сборник материалов XIX сессии отраслевой молодежной школы-семинара. - Саров: ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2020. - С. 57-63. - 187 с: ил. - ISBN 978-5-9515-0466-1):
- принципа пропорциональности схем детоники и миллидетоники, когда необходимо отражать реальные пропорции длин участков детонационных каналов (см. также изобретение «Отсекающий инициатор (варианты)», патент РФ №2754314, приор. 14.12.2020, опубл. 01.09.2021, бюл. №25) из-за немгновенной передачи детонационных сигналов;
- принципа функционального разрыва, когда в исходном состоянии цепь схемно заблокирована за счет наличия УКВС, и ее приведение в рабочее состояние производится местным разрушением УКВС. При этом основные участки детонационной цепи, необходимые для штатного активного режима работы устройства, не претерпевают никаких воздействий.
Фиг. 1 - Схема опасного аварийного воздействия на управляемую детонационную логическую цепь из описания наиболее близкого аналога.
Фиг. 2 - Схема заявляемого устройства - управляемой детонационной логической цепи.
На фигурах позициями обозначены: 1 - входы, 2 - основные участки, 3 - входы логического элемента «И», 4 - логический элемент «И» (ДТ), 5 - отключаемый участок (УКВС), 6 - выход.
Маленькими стрелками на фигурах обозначены входящие и выходящие детонационные сигналы. Большими стрелками обозначены места управляющих (разрушающих) воздействий на отключаемые участки детонационной цепи. Штрихпунктирная линия с перпендикулярными ей маленькими стрелками на фиг. 1 обозначает фронт аварийного воздействия.
Устройство функционирует следующим образом (см. фиг. 2).
Аварийное одновременное инициирование входов 1 УДЛЦ приводит к распространению детонации по основным участкам 2 и опережающему распространению детонации по УКВС 5 с инициированием одного входа 3 ДТ 4 и его взрывным разрушением без передачи детонации к выходу 6. Происходит отказ УДЛЦ с пассивным взрывом ее ВВ. Выход детонации из УДЛЦ заблокирован.
Неодновременное инициирование входов 1 - с опережением инициирования любого из входов, как уже упоминалось, приводит к опережающему инициированию одного входа 3 ДТ 4 со стороны второго входа 1 цепи и к взрывному выходу из строя ДТ 4 без передачи через него детонации. Выход детонации из УДЛЦ заблокирован.
После отключения УКВС 5 и при одновременном инициировании входов 1 детонация подходит одновременно к входам 3 ДТ 4, что приводит к его срабатыванию и передаче детонации на выход 6. Реализуется активный режим работы УДЛЦ.
Разработана расчетно-теоретическая модель управляемой детонационной логической цепи. Проведены испытания основных элементов цепи, подтверждающие ее работоспособность во всех режимах работы, включая исходное состояние.