СИСТЕМА ЭЛЕКТРОДЕТОНИРОВАНИЯ

Область применения
Полезная модель относится к системам электронного детонатонирования и предназначена для высокоточного инициирования зарядов взрывчатого вещества при проведении взрывных работ.
Уровень техники
Из уровня техники известны детонаторы (см. [1]) типа ЭД, состоящие капсюль-детонатора, нитролака, состава зажигательного или инертного, состава воспламенительного, мостика накаливания, провода, пробки пластмассовой.
Недостатком данных детонаторов является их малая точность, поскольку они используются без микросхемы, позволяющей вести инициирование взрывчатого вещества с компьютера.
Известно воспламенительное устройство [2] для инициирования детонаторов, которые содержат по меньшей мере один основной заряд в корпусе детонатора, содержащее электровоспламенительную головку, источник тока, соединенный с электровоспламенительной головкой, и электронный блок, включающий средство декодирования сигнала, выполненное с возможностью приема стартового сигнала, подаваемого в воспламенительное устройство через проводник внешнего сигнала, схему задержки для подачи сигнала зажигания по истечении заданного периода времени после приема стартового сигнала, переключающие средства для обеспечения после приема сигнала зажигания соединения источника тока с электровоспламенительной головкой с обеспечением срабатывания последней и по меньшей мере один полупроводниковый кристалл с микросхемой.
В известном воспламенительном устройстве возможность уменьшения длительности срабатывания капсюль-воспламенителя ограничивается емкостью токового источника. Миниатюризация электроники, которая желательна сама по себе, повышает чувствительность к статическому электричеству и другим помехам, которые в рамках технологии взрывных работ представляют собой проблему безопасности. Механическая
чувствительность электронных частей также создает трудности при окончательной сборке детонатора и, в частности, при поиске возможностей простого сочленения готовых частей на рабочей площадке.
Наиболее близким аналогом является детонирующее устройство [3], содержащее корпус и размещенные в нем последовательно заряд прессованного бризантного вещества, заряд бризантного вещества насыпной плотности, заряд инициирующего вещества и узел воспламенения, отличающееся тем, что узел воспламенения выполнен в виде металлической спирали, соединенной с электронным модулем, состоящим из блока детектирования, присоединенного к двухпроводной линии, зашунтированной первым и вторым диодами от центрального устройства, к первому выходу блока детектирования присоединена первая накопительная емкость, которая присоединена к первому входу микропроцессора с кварцевым генератором, подключенного также вторым входом из соединения первого и второго диодов к двухпроводной линии, ко второму выходу блока детектирования подключена вторая накопительная емкость, соединенная с последовательно включенными узлом воспламенения и первым ключом, точка соединения которых через делитель подключена к третьему входу микропроцессора, ко второй емкости подключен дополнительно второй ключ и управляющие входы обоих ключей соединены с первым и вторым выходами микропроцессора, причем микропроцессор имеет индивидуальный идентификационный номер, запрограммированный при изготовлении.
Детонатор позволяет обеспечить точное по времени взрывание и дистанционную проверку работоспособности детонатора.
Недостатком устройства является его сложность изготовления и множественность подключений к микропроцессору. Как следствие, такой детонатор отличается дороговизной.
Техническим результатом заявленной полезной модели является упрощение конструкции системы электродетонирования при сохранении свойств точного по времени взрывания и дистанционной проверки работоспособности детонаторов.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 показано конструктивное устройство системы электродетонирования, где 1 -корпус (гильза) электродетонатора, 2- пробка, 3 - электронный узел задержки взрывания, 4 - электровоспламенитель, 5 - взрывчатое вещество, 6 - выходные провода, 7 -конденсатор, 8 - микропроцессор, 9 - взрывная линия, 10 - адаптера периферии компьютера, 11 - USB-порт, 12 - компьютер.
Сущность устройства
Заявленный технический результат достигается за счет того, что система электродетонирования (см. Фиг.1), содержащая не менее одного электродетонатора, выполненного из корпуса (гильзы) (1), в котором размещены электровоспламенитель (4), взрывчатое вещество (5), пробка (2), электронный узел задержки взрывания (3), содержащий конденсатор (7) и микропроцессор (8), имеющий индивидуальный идентификационный номер, запрограммированный при изготовлении, отличающаяся тем, что пробка (2) размещена в электродетонаторе перед электронным узлом задержки (3), через которую к электронному узлу подключены два провода (6) от взрывной линии (9), которая подключена на двужильный конец адаптера периферии (10) компьютера, другой конец которого подключен через USB-порт (11) к компьютеру (12). Электровоспламенитель (4) подключен к электронному узлу (3) и расположен в корпусе (гильзе) (1) между электронным узлом (3) и взрывчатым веществом (5) так, что контактирует с последним.
Пробка (2) служит для герметизации электронного узла задержки (3). Упрощение конструкции обеспечивается за счет отказа от потребности в диодах и установки подключений к ним, а также отказ от потребности в нескольких накопительных емкостях.
Система работает следующим образом.
Выполняют разводку взрывной линии на месте подрыва и отводят входной конец линии на безопасное удаление. Электродетонатор(ы) проводами (6) подключают к взрывной линии (9).
Для проверки работоспособности детонатора по двухпроводной линии (9) от компьютера (12) через адаптер периферии (10) подается сигнал на питание линии, которое по проводам (6) поступает в электронный узел задержки (3), где микропроцессор (8)
инициирует его как зарядку и подает питание на конденсатор (7) электродетонатора. При этом конденсатор (7) электродетонатора заряжается.
Двухпроводная взрывная линия (9) используется как для подачи питания к электронному детонатору, так и для передачи кодированных команд детонаторам от компьютера (12) и получения ответной информации от электродетонаторов.
Проверка работоспособности детонаторов определяется по полученным обратным сигналам ответной информации от электродетонаторов, по которой можно проверять напряжение каждого конденсатора (которое не должно быть меньше 12V). Сигналы последовательности двуполярных импульсов с электродетонаторов поступают на компьютер, где детектирующим блоком материнской платы которого фиксируют степень зарядки. Это действие аналогично процессу определения степени зарядки аккумуляторной батареи ноутбука и программно реализовано в любой операционной системе, например. Windows ХР.
Импульсы положительной полярности выпрямляются и заряжают емкость конденсатора до рабочего напряжения микропроцессора в электронном узле задержки (3). Это напряжение подается на вход электропитания в микропроцессор.
Поскольку электронный узел задержки (3) представляет собой микросхему, имеющую микропроцессор (8) со своим индивидуальным идентификационным номером, запрограммированный в процессе производства электродетонатора, можно определить степень зарядки каждого электродетонатора в общей линии (9). Благодаря индивидуальному номеру оператор может обращаться к каждому электродетонатору независимо.
Занесение индивидуального идентификационного номера в интегральную микросхему электронного узла задержки (3) производится стандартным способом в ходе персонализации на специализированном оборудовании. Персонализация представляет собой полностью автоматизированные процессы, не требующие вмешательства со стороны персонала. Процесс персонализации интегральной микросхемы - это запись персональных данных, в том числе идентификационного номера для дальнейшего его хранения и считывания.
Степень зарядки каждого конденсатора (7) детонатора системы отображается на компьютере.
Использование системы на подрыв осуществляется предварительной посылкой с компьютера на электродетонаторы в линии сигнала на программирование времени задержки взрыва, которое записывается в таймер микросхемы электронного узла задержки (3).
Через микропроцессор (8) электронного узла задержки (3) с компьютера (12) программируется нужное время задержки. В качестве таймера для точного задания времени задержки может быть использован, например, кварцевый осциллятор. Подрыв производится подачей специальной команды с компьютера, которая переключает микропроцессор в режим выхода от основного питания и переход на автономное путем выдачи контрольной последовательности импульсов, которые считываются с компьютера для подтверждения зафиксированного времени задержки. С переходом электродетонатора в режим автономного питания таймер микросхемы электронного узла задержки (3) отсчитывает запрограммированное время и срабатывает даже если взрывная линия (9) к этому моменту разрушена. В момент наступления момента взрыва от конденсатора (7) на электровоспламенитель (4) подается электрический ток, и тот осуществляет поджиг взрывчатого вещества (5). Происходит взрыв.
Использование предлагаемой системы, не смотря на ее простоту, позволяет формировать взрывные системы, в которых подрыв зарядов может быть осуществлен в любой последовательности и любой групповой конфигурации, и проверять работоспособность системы на всех этапах подготовки и проведения взрыва.
Источники информации:
1. ГОСТ 9089-75
2. Патент DE 3533389,F42C 11/06
3. Патент RU 2147365, F42B 3/10, F42C 19/08