Детонатор
Изобретение относится к детонаторам. В детонаторе (1) расположен инициирующий элемент (5) для возбуждения детонации основного заряда (2). Инициирующий элемент содержит воспламеняемый инициирующий заряд (9, 10), который при воспламенении выделяет газообразные продукты сгорания, посредством которых возбуждается детонация основного заряда. Инициирующий элемент содержит средство сжатия (7), которое перемещается под действием указанных газообразных продуктов сгорания по направлению к основному заряду для его сжатия. Изобретение, кроме того, относится к способу воспламенения сжатого основного заряда в детонаторе, при котором во время фазы воспламенения основной заряд дополнительно сжимают до увеличенной плотности. Кроме того, изобретение относится к детонатору, снабженному основным зарядом, который в момент детонации имеет увеличенную плотность. Техническим результатом изобретения является создание детонатора, который обеспечивает более высокую энергию ударной волны. 4 с. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.
Область техники, к которой относится изобретение.
Настоящее изобретение в общем относится к детонатору, а также к инициирующему элементу и связанному с ними способу.
Уровень техники
Детонаторы используют или в качестве самого взрывчатого вещества, или для возбуждения детонации других взрывчатых веществ.
В обычном исполнении детонатор представляет собой гильзу с закрытым концом, у которого заложен или запрессован основной заряд. На другом конце гильзы находится средство воспламенения, как, например, пиротехнический воспламенитель, трубка “НОНЕЛ” (зарегистрированное наименование) или электровоспламенитель. Между средством воспламенения и основным зарядом расположен инициирующий заряд, который может быть воспламенен средством воспламенения. Горение инициирующего заряда инициирует детонацию основного заряда.
Взрывчатые вещества в основном подразделяются на первичные взрывчатые вещества и вторичные взрывчатые вещества. Первичные взрывчатые вещества отличаются тем, что они способны проявлять полную детонацию вследствие нагрева, когда присутствуют в небольших количествах в свободном состоянии, т.е. будучи неограниченными. С другой стороны, вторичные взрывчатые вещества нуждаются в ограничении и в необходимости больших количеств или сильного механического удара для возбуждения детонации. По причинам безопасности часто избегают применения первичных взрывчатых веществ, и настоящее изобретение относится только к детонаторам, которые свободны от первичных взрывчатых веществ. В качестве примеров вторичных взрывчатых веществ можно упомянуть пентаэритритолтетранитрат, циклотетраметилентетранитрамин, флегматизированный гексоген, циклотриметилентринитрамин, тринитротолуол, тетрил (тринитрофенилметилнитрамин) и смеси одного или нескольких из них.
Существует квадратичная зависимость между скоростью детонации взрывчатого вещества и энергией ударной волны, которая выделяется при детонации. Для того чтобы получить наибольшее возможное взрывное действие, следовательно, должна быть обеспечена высокая скорость детонации. Это, в частности, имеет место с детонаторами, которые используют для детонации других взрывчатых веществ, так как детонаторы обычно содержат лишь небольшое количество вторичного взрывчатого вещества, которое, таким образом, должно детонировать с наибольшей возможной скоростью для достижения максимального взрывного действия.
Скорость детонации взрывчатого вещества увеличивается с возрастанием плотности взрывчатого вещества. Например, скорость детонации флегматизированного гексагена составляет 8,7 км/с при плотности 1,8 г/см3, в то время как она равна только 7,6 км/с при плотности 1,5 г/см3, что соответствует уменьшению энергии ударной волны почти на 30%.
Детонаторы, известные из предшествующего уровня техники, снабжены основным зарядом, который обычно спрессован до плотности около 1,5-1,55 г/см3. Даже если желательна более высокая плотность, это неосуществимо на практике.
Сущность изобретения
В основу настоящего изобретения положена задача создания детонатора, который при данном определенном количестве взрывчатого вещества в основном заряде обеспечивает более высокую энергию ударной волны, чем было возможно при предшествующем уровне техники.
Более конкретной задачей, решаемой данным изобретением, является обеспечение дополнительно увеличенной плотности основного заряда, запрессованного в детонаторе, для создания тем самым увеличенной скорости детонации и, таким образом, усиленного взрывного действия детонирующего заряда.
Другой задачей, решаемой данным изобретением, является создание инициирующего элемента для использования в детонаторе, при этом указанный инициирующий элемент дает возможность придавать дополнительно увеличенную плотность основному заряду, запрессованному в детонатор, и указанная плотность поддерживается, пока не будет возбуждена детонация основного заряда.
Эти задачи решаются посредством способа и детонатора или инициирующего элемента согласно прилагаемой формуле изобретения.
Таким образом, изобретение основано на знании того, что детонатор может проявлять усиленное взрывное действие при данном определенном количестве взрывчатого вещества в основном заряде, если по существу в момент детонации этому основному заряду придается увеличенная плотность. Если основной заряд сжат до такой степени, что, по крайней мере, некоторая часть его достигает по существу кристаллического состояния непосредственно перед детонацией или во время нее, то обеспечивается значительно усиленное взрывное действие.
Согласно одному аспекту изобретения давление, которое создается при сгорании инициирующего заряда, используют для дополнительного увеличения плотности уже сжатого основного заряда и для поддержания высокой плотности, пока не будет возбуждена детонация основного заряда, что приводит к увеличенной скорости детонации и, таким образом, к усиленному взрывному действию. Предпочитается обеспечивать такую высокую плотность основного заряда, чтобы последний, по крайней мере, частично достигал по существу кристаллического состояния.
Согласно другому аспекту изобретения газообразные продукты сгорания от инициирующего заряда используют для нагрева до воспламенения и для сжатия неплотно заложенного или неограниченного вторичного взрывчатого вещества, чья энергия, таким образом, увеличивается, что в конце концов приводит к детонации этого вторичного взрывчатого вещества, которая, таким образом, вызывает детонацию основного заряда, который сжат до увеличенной плотности.
Согласно еще одному аспекту изобретения предлагается инициирующий элемент для использования в детонаторе для возбуждения детонации сжатого основного заряда, который расположен в детонаторе.
Инициирующий элемент согласно изобретению содержит средство сжатия, которое расположено для действия на него газообразных продуктов сгорания, которые выделяются при сгорании инициирующего заряда, для дополнительного сжатия основного заряда.
Согласно изобретению предлагается также инициирующий элемент, который дает возможность горячим газообразным продуктам от сгорания инициирующего заряда проходить в камеру, которая расположена в инициирующем элементе и находится вблизи основного заряда, расположенного вне инициирующего элемента. В камере предпочтительно расположено неплотно спрессованное или неограниченное вторичное взрывчатое вещество, которое предназначено для нагрева до воспламенения входящими газообразными продуктами сгорания, посредством чего, в конце концов, возбуждается детонация указанного основного заряда.
Изобретение также относится к инициирующему элементу, в котором вышеупомянутые газообразные продукты сгорания используют для нагрева и сжатия неплотно спрессованного вторичного взрывчатого вещества для возбуждения его детонации в то же время, как сжатый основной заряд подвергается действию усилия, которое создается от горящего инициирующего заряда и которое дополнительно увеличивает плотность основного заряда, так что, по крайней мере, некоторая часть основного заряда достигает по существу кристаллического состояния. Предпочитается, чтобы неплотно спрессованное вторичное взрывчатое вещество было уже нагрето до воспламенения, когда начинается осуществление его сжатия.
Согласно изобретению, основной заряд в детонаторе, который сжат при изготовлении детонатора, таким образом, возбуждают к детонации с помощью инициирующего заряда посредством способа, при котором давление, которое создается при сгорании инициирующего заряда, используют для дополнительного сжатия основного заряда перед его детонацией.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, инициирующий элемент содержит вторичное взрывчатое вещество, которое расположено для возбуждения детонации основного заряда в детонаторе.
В особенно предпочтительном варианте выполнения инициирующего элемента согласно изобретению вторичное взрывчатое вещество инициирующего элемента возбуждает детонацию основного заряда посредством нагрева до воспламенения и сжатия указанного вторичного взрывчатого вещества газообразными продуктами сгорания, которые выделяются при сгорании инициирующего заряда, расположенного в инициирующем элементе.
В одном варианте выполнения детонатора согласно изобретению, таким образом, может содержаться инициирующий элемент, имеющий камеру, которая соединена с основным зарядом и содержит сравнительно неплотно спрессованное или неограниченное вторичное взрывчатое вещество. Во время фазы инициирования, т.е. при сгорании инициирующего заряда, уменьшается объем указанной камеры, что приводит к повышению давления в указанной камере. Одновременно сгорание инициирующего заряда приводит к дополнительному сжатию основного заряда, который, таким образом, достигает по существу кристаллического или, по крайней мере, очень сжатого состояния. Воспламенение основного заряда обеспечивается газообразными продуктами сгорания в инициирующем заряде, проходящими в указанную камеру, посредством чего взрывчатое вещество в этой камере нагревается до воспламенения. Когда взрывчатое вещество в камере нагрето до воспламенения, увеличиваются давление и, таким образом, энергия в камере, так что это взрывчатое вещество, в конце концов, достигает детонации, посредством чего возбуждается детонация основного заряда.
В предпочтительных вариантах осуществления изобретения повышение давления в указанной камере обеспечивается положительным давлением, которое вызвано инициирующим зарядом и которое проталкивает подвижно расположенный поршень в камеру, так что уменьшается ее объем. Толщина поршня предпочтительно больше, чем 0,15 мм, и меньше, чем 1,0 мм.
Диаметр вышеупомянутой камеры предпочтительно больше, чем критический детонационный диаметр взрывчатого вещества, который предназначен для помещения в камеру. Критический детонационный диаметр для пентаэритритолтетранитрата составляет, например, около 1 мм. Кроме того, как установлено, длина камеры (ее протяженность в осевом направлении) с пользой больше, чем ее диаметр, но меньше размера, приблизительно в десять раз превышающего ее диаметр.
Кроме того, в предпочтительном варианте осуществления изобретения применяется средство сжатия в виде поршня соответствующей формы для обеспечения указанного дополнительного сжатия, а вышеупомянутая камера выполнена в средстве сжатия как предпочтительно осевой канал. Как установлено, полезно, чтобы диаметр средства сжатия был, по крайней мере, в 1,1 раза больше, чем диаметр такого канала. Он предпочтительнее, по крайней мере, в 1,5 раза больше, а наиболее предпочтительно - приблизительно в 2 раза больше, чем диаметр канала.
Настоящее изобретение дает возможность изготавливать инициирующие элементы, имеющие общую длину 9-10 мм, которая сравнима с длиной заряда из первичного взрывчатого вещества в детонаторах согласно предшествующему уровню техники, в которых длина колонки первичного взрывчатого вещества в инициирующем заряде обычно составляет около 6-7 мм.
Перечень фигур чертежей
Различные отличительные признаки и функции изобретения будут очевидны из нижеприведенного описания ряда предпочтительных вариантов осуществления изобретения. В этом описании ссылка делается на сопровождающие чертежи, на которых
фиг.1 схематически показывает в разрезе детонатор согласно изобретению,
фиг.2 схематически показывает в разрезе детонатор согласно изобретению во время фазы инициирования, и
фиг.3-9 схематически показывают различные варианты выполнения инициирующих элементов согласно изобретению.
Необходимо отметить, что детали или части, имеющие на фигурах одинаковое или сходное изображение либо назначение, обозначены одинаковыми позициями.
Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Теперь со ссылкой на фиг.1 будет подробнее описан предпочтительный вариант выполнения детонатора согласно изобретению. Согласно этому варианту осуществления изобретения детонатор содержит гильзу 1, которая имеет открытый конец и закрытый конец, при этом наружный диаметр гильзы равен около 6,5 мм. Основной заряд 2 из вторичного взрывчатого вещества запрессован к закрытому концу гильзы (до плотности около 1,5-1,55 г/см3), а на открытом конце гильзы посредством уплотнения 4 размещено средство 3 воспламенения, в этом случае трубка “НОНЕЛ” (зарегистрированное наименование). Внутри гильзы 1 вблизи указанного основного заряда 2 расположен инициирующий элемент 5, который передает импульс воспламенения от трубки 3 “НОНЕЛ” к основному заряду 2 для возбуждения его детонации. Инициирующий элемент является по существу цилиндрическим и одним из своих концов обращен к трубке 3 “НОНЕЛ”, а другим концом - к основному заряду 2. На конце инициирующего элемента 5, обращенном к трубке 3 “НОНЕЛ”, выполнено отверстие 6. В инициирующем элементе 5 вблизи указанного отверстия 6 и последовательно со вторичным взрывчатым веществом 10 расположен пиротехнический заряд 9. Пиротехнический заряд и вторичное взрывчатое вещество вместе образуют инициирующий заряд. Ниже подробнее описывается пиротехнический заряд. Вторичное взрывчатое вещество 10 расположено вблизи инициатора, который содержит первый и второй поршни соответственно 7 и 8. Одна торцевая поверхность первого поршня 7 опирается на сжатый основной заряд 2 и, следовательно, может перемещаться с трудом, и поэтому этот первый поршень называется статическим. Однако понятно, что во время фазы инициирования статический поршень 7 в большинстве случаев будет перемещаться на короткое расстояние по направлению к основному заряду. В этом поршне 7 образован центральный цилиндрический канал 11, который простирается вдоль центральной продольной оси статического поршня 7 и на одном конце соединен со сжатым основным зарядом 2, а на другом конце ограничен подвижно расположенным вторым поршнем 8. Так как второй поршень 8 может перемещаться значительно больше, чем первый статический поршень, то этот поршень 8 называется динамическим поршнем. Канал 11 содержит вторичное взрывчатое вещество 12, которым в этом случае является пентаэритритолтетранитрат, циклотетраметилентетранитрамин, флегматизированный гексоген (циклотриметилентринитрамин) или смесь одного или большего числа этих вторичных взрывчатых веществ в неограниченном или неплотно спрессованном состоянии (имеющем плотность около 0,8-1,4 г/см3). Таким образом, канал 11 содержит некоторое количество воздуха (или, возможно, некоторую другую смесь газов).
Типичный детонатор имеет наружный диаметр 7,5 мм и длину около 65 мм. Гильза детонатора имеет толщину стенки около 0,8 мм, а оболочка цилиндрического инициирующего элемента имеет наружный диаметр около 5,5 мм и толщину стенки около 0,4 мм. Цилиндрический статический поршень, расположенный в инициирующем элементе, имеет наружный диаметр около 5,1 мм и длину около 5 мм. Канал, который сделан в статическом поршне, также является по существу цилиндрическим и имеет диаметр около 3 мм и длину около 5 мм. Таким образом, инициирующий элемент имеет статический поршень с наружным диаметром, который приблизительно в 1,7 раза больше, чем диаметр канала, который образован в статическом поршне. Таким образом, канал составляет около 35% общей площади поперечного сечения статического поршня.
В этом случае динамический поршень 8 имеет толщину около 0,4 мм и диаметр, который по существу соответствует диаметру канала. Общая длина инициирующего элемента составляет около 10 мм.
Теперь со ссылкой на фиг.2 будет описан процесс воспламенения детонатора согласно изобретению. При испускании импульса воспламенения средством 3 воспламенения, которым в этом случае является трубка “НОНЕЛ”, воспламеняется пиротехнический заряд 9, после чего воспламеняется вторичное взрывчатое вещество 10 при коротком периоде возбуждения. При сгорании инициирующего заряда создается высокое давление, действующее на поршни 7 и 8. Статический поршень 7 в таком случае оказывает сильное давление на основной заряд 2, который достигает по существу кристаллического или, по крайней мере, очень сжатого состояния с высокой плотностью, по крайней мере, вблизи поршня. Так называемый статический поршень в этом случае будет перемещаться на короткое расстояние 5 по направлению к основному заряду, даже если он остается по существу статическим. Инициатор имеет такую конструкцию, что газообразные продукты сгорания инициирующего заряда проникают в канал 11 за динамическим поршнем 8, что приводит к нагреву взрывчатого вещества 12 в канале до воспламенения. Поршень 8 вдавливается в канал 11 статического поршня, что приводит к повышению давления в канале. Из-за трения динамического поршня 8 о стенки канала и/или из-за его массы, т.е. его инерции он движется не так быстро, как газообразные продукты сгорания, и, следовательно, взрывчатое вещество 12 в канале 11 уже нагрето до воспламенения до того, как заметно повысится давление в канале. Энергия в канале увеличивается с повышением температуры и давления в канале 11, и когда энергия достигает определенной величины, вторичное взрывчатое вещество в канале 11 детонирует по существу мгновенно во всем канале благодаря тому факту, что вторичное взрывчатое вещество неплотно спрессовано и, таким образом, достигает критической энергии по существу одновременно во всем канале. Этот процесс воспламенения дает сравнительно быструю детонацию, которая распространяется к основному заряду 2, который вследствие своего сильного сжатия подвергается очень быстрому процессу детонации.
Вышеупомянутый процесс воспламенения дает возможность основному заряду в момент детонации находиться в по существу кристаллическом состоянии, т.е. иметь очень высокую плотность. Путем подбора соответствующей массы и размера поршней и подбора соответствующих размеров канала 11 и подходящей плотности взрывчатого вещества 12, расположенного в нем, можно для каждого данного взрывчатого вещества обеспечить наибольшую возможную скорость детонации в основном заряде детонатора.
Специалист в этой области сделает эти соответствующие подборы обычным образом посредством испытаний и опытных взрывов.
Само собой разумеется, что даже если на фиг.1 и 2 показан детонатор, в котором средством 3 воспламенения является трубка “НОНЕЛ”, могут быть также использованы другие средства воспламенения, как например, электровоспламенитель.
На фиг.3-9 показаны примеры различных вариантов выполнения инициирующих элементов 5 согласно изобретению. Оболочка инициирующих элементов 5 может быть изготовлена из практически любого материала, хотя предпочитается использовать прочный материал, как, например, сталь, бронзу или латунь. При использовании прочного материала стенки оболочки могут быть тонкими, что тем самым позволит иметь инициатор с диаметром, который почти равен внутреннему диаметру гильзы 1 и, таким образом, также и диаметру основного заряда 2, посредством чего во время фазы инициирования обеспечивается сжимающее действие на большую часть поперечной поверхности основного заряда 2.
Поршневая система 7, 8, 13-18 инициирующего элемента может содержать множество поршней или даже может быть первоначально изготовлена как единая сборочная деталь. Однако во время фазы инициирования существуют или возникают, по крайней мере, один статический поршень, который увеличивает сжатие в основном заряде, и, по крайней мере, один динамический поршень, который обеспечивает сжатие неплотно уложенного взрывчатого вещества 12 в камере 11. В тех случаях, когда поршневая система образована как единая сборочная деталь, важно, чтобы динамический поршень отделялся бы от единой сборочной детали во время фазы инициирования (например, посредством давления от сгорания инициирующего заряда) и, таким образом, становился подвижным в канале статического поршня. Материал поршней варьируется от случая к случаю; однако, как установлено, полезно, чтобы материал имел модуль упругости, который по существу такой же, как модуль упругости сжатого основного заряда, или больше его.
В некоторых предпочтительных вариантах осуществления изобретения статический поршень 7 имеет несколько коническую внешнюю форму, при этом узкий конец обращен к инициирующему заряду и, следовательно, легко выходит из оболочки инициирующего элемента во время фазы инициирования, например, благодаря незначительному расширению оболочки инициирующего элемента под действием давления. В то же самое время коническая форма облегчает запрессовывание статического поршня 7 в оболочку инициирующего элемента. Как только статический поршень отделяется от внутренней стенки оболочки инициирующего элемента, прилагается большее сдавливающее усилие для сжатия основного заряда.
На фиг.3 показан инициирующий элемент, аналогичный тому, который используется в детонаторе на фиг.1. В этом случае динамический поршень 8 и статический поршень 7 являются отдельными сборочными деталями. Поперечное сечение динамического поршня, который в этом случае выполнен круглым, по существу соответствует поперечному сечению канала 11, который выполнен в статическом поршне. Канал 11 имеет диаметр 3 мм и длину 5 мм. Наружный диаметр статического поршня 7 приблизительно в 1,7 раза больше, чем диаметр динамического поршня 8 (и, таким образом, также приблизительно в 1,7 раза больше, чем диаметр канала 11).
На фиг.4 показан инициирующий элемент, который содержит два статических поршня 13, 14, тогда как на фиг.5 показан инициирующий элемент, в котором поршневая система вместо этого имеет два динамических поршня 8, 15.
На фиг.6 показан инициирующий элемент, в котором поршневая система первоначально состоит из единой сборочной детали 7, 16. Во время фазы инициирования давление, вызываемое сгоранием инициирующего заряда, будет приводить к отделению части 16 от единой сборочной детали, и эта часть будет представлять собой динамический поршень, соответствующий динамическому поршню 8, показанному на фиг.3.
Изобретение охватывает также другие компоновки поршневой системы. Например, на фиг.7 показан инициирующий элемент с инициатором, который состоит из двух частей: одна часть является статическим поршнем, соответствующим статическому поршню 7, показанному на фиг.3, а другая часть имеет форму диска 17, который расположен впереди статического поршня 7 и, таким образом, закрывает канал 11 статического поршня. В соответствии с вышеизложенным часть диска 17 будет отделяться во время фазы инициирования и действовать как динамический поршень. Для обеспечения правильного отделения части в поршневой системе, которая должна образовывать динамический поршень, в соответствии с вариантами, описанными со ссылкой на фиг.6 и 7, могут быть выполнены выточки или линии разрыва 19 в местах, в которых, как полагают, произойдет отделение. Это в качестве примера показано на фиг.8. На фиг.8 размеры указанных выточек или линий разрыва выбраны только в иллюстративных целях. В реальных инициирующих элементах согласно изобретению эти выточки или линии разрыва, конечно, будут иметь размеры в соответствии с остальной частью инициирующего элемента, которая отличается от той, что показана на чертеже.
На фиг.9 показан еще один вариант выполнения инициирующего элемента согласно изобретению. В этом случае статическая часть поршневой системы состоит из двух поршней, имеющих одинаковый наружный диаметр и одинаковый диаметр канала 11. Между этими двумя поршневыми частями расположен диск, от которого во время фазы инициирования вышеописанным образом отделяется динамический поршень.
Инициатор может быть расположен целиком внутри оболочки инициирующего элемента 5 (так, как показано на фиг.3-6), частично внутри оболочки (фиг.7) или только опираться (будучи прижатым) на оболочку (фиг.8, 9).
Предпочитается, чтобы канал 11 и, следовательно, динамический поршень 8 были круглыми в поперечном сечении, но изобретение не ограничивается никакой особой конфигурацией канала. Выбор геометрической формы в определенном случае - это вопрос удобства, который решается специалистом в этой области, и она может быть свободно выбрана в пределах изобретения и в соответствии с изобретательской идеей.
Описание инициирующего заряда
Пиротехнический заряд 9 инициирующего заряда имеет скорость сгорания, которая предпочтительно выше чем 5 м/с, более предпочтительно выше чем 10 м/с и наиболее предпочтительно выше чем 20 м/с. Переход от дефлаграции к детонации в инициирующем элементе не должен занимать больше чем около 0,5 м/с, и, следовательно, скорость сгорания пиротехнического заряда не должна быть слишком низкой. В то же самое время весьма желательно, чтобы вторичное взрывчатое вещество инициирующего заряда проявляло бы по существу плоский фронт сгорания, который дает возможность поршням поршневой системы действовать синхронно. Кроме того, период возбуждения указанного вторичного взрывчатого вещества должен быть таким, чтобы отклонение детонаторов мгновенного действия не превышало ±0,1 м/с. Действие инициатора согласно настоящему изобретению зависит от образования достаточно высокого давления при сгорании инициирующего заряда. На практике это означает, что температура в воспламеняющемся пиротехническом заряде предпочтительно выше чем 2000°С, более предпочтительно выше чем 2500°С и наиболее предпочтительно выше чем 3300°С. Благодаря высокой температуре сгорания пиротехнического заряда обеспечивается также быстрое и надежное воспламенение вторичного взрывчатого вещества инициирующего заряда. Подходящими пиротехническими веществами для этой цели являются так называемые “термиты”, которые содержат металлический порошок (например, Мg, Al, Ti, Zr), который служит в качестве топлива, и окиси металлов, служащие в качестве окислителей. Например, могут быть использованы пиротехнические смеси, как, например (30-40)%Al+(70-60)%Fе2O3 и (20-40)%Ti+(80-60)%Bi2O3, которые вызывают детонацию в основном заряде в пределах 0,1-0,5 м/с. Таким образом, время перехода от дефлаграции к детонации эквивалентно этому времени у детонаторов, в которых используется первичное взрывчатое вещество.
Описание испытаний.
Ниже будут описаны два разных испытания, которые подтверждают высокую скорость детонации у детонаторов согласно настоящему изобретению.
Пример 1
Сравнивали скорости детонации у детонаторов трех разных типов. Скорость детонации (т.е. взрывное действие) сравнивали общепринятым способом, при котором детонатор устанавливали с помещением его конца против свинцовой пластины толщиной 5 мм, при этом в качестве мерила взрывного действия детонатора (скорости детонации) принимали диаметр отверстия, которое прорывается при детонации детонатора.
Взрывали десять детонаторов трех разных типов: детонаторы первого типа с первичным взрывчатым веществом согласно предшествующему уровню техники; детонаторы второго типа без какого-либо первичного взрывчатого вещества согласно предшествующему уровню техники и детонаторы третьего типа согласно настоящему изобретению. Все детонаторы содержали в равном количестве взрывчатое вещество, а именно 470 мг циклотриметилентринитрамина и 180 мг пентаэритритолтетранитрата. Детонатры согласно предшествующему уровню техники как с первичным взрывчатым веществом, так и без него дали по существу одинаковый результат. Диаметр прорванных отверстий был в пределах 9-10 мм. Детонаторы согласно настоящему изобретению имели значительно более высокую скорость детонации и образовывали отверстия, имеющие диаметр от 12,0 мм до 12,1 мм.
Пример 2
Как и в примере 1, сравнивали детонаторы тех же самых трех типов. Сравнивали по общепринятому способу, названному “Прайэр”. Как показали испытания, детонаторы обоих типов согласно предшествующему уровню техники соответствовали детонатору № 11, в то время как детонаторы согласно настоящему изобретению соответствовали детонатору № 13, 5.
Вышеописанные примеры показывают, что настоящее изобретение обеспечивает в детонаторах значительно увеличенную скорость детонации по сравнению с детонаторами согласно предшествующему уровню техники. Благодаря использованию инициирующего элемента и способа воспламенения согласно изобретению можно было достигнуть усиленного взрывного действия без увеличения количества взрывчатого вещества в основном заряде.
1. Способ воспламенения сжатого основного заряда в детонаторе, при котором детонацию основного заряда возбуждают посредством инициирующего заряда, отличающийся тем, что основной заряд дополнительно сжимают до увеличенной плотности под действием давления от газообразных продуктов сгорания, которые выделяются из инициирующего заряда, который сгорает во время фазы инициирования, при этом давление от газообразных продуктов сгорания действует на основной заряд посредством средства сжатия основного заряда, расположенного между инициирующим зарядом и основным зарядом, а указанная увеличенная плотность поддерживается до возбуждения детонации основного заряда.
2. Способ по п.1, при котором дополнительное сжатие основного заряда, которое обеспечивают во время фазы инициирования, приводит к достижению, по существу, кристаллического состояния, по крайней мере, некоторой части основного заряда.
3. Способ по п.1 или 2, при котором возбуждают детонацию вторичного взрывчатого вещества, расположенного между инициирующим зарядом и основным зарядом, после создания увеличенной плотности в основном заряде, который воспламеняют детонацией указанного вторичного взрывчатого вещества.
4. Способ по п.3, при котором вторичное взрывчатое вещество присутствует в неплотно спрессованном или неограниченном состоянии, а газообразные продукты сгорания инициирующего заряда дополнительно используют для нагрева до воспламенения и для сжатия вторичного взрывчатого вещества, которое, в конце концов, возбуждается к детонации.
5. Способ по п.3 или 4, при котором давление, вызванное сгоранием инициирующего заряда, косвенно сдавливает вторичное взрывчатое вещество посредством передачи усилия через средство сжатия вторичного взрывчатого вещества, расположенное между инициирующим зарядом и вторичным взрывчатым веществом.
6. Способ по п.4 или 5, при котором вторичное взрывчатое вещество вначале нагревают до воспламенения посредством газообразных продуктов сгорания, которые выделяются из инициирующего заряда и протекают во вторичный заряд, и затем подвергают указанному сжатию.
7. Инициирующий элемент для использования в детонаторе, выполненный с возможностью возбуждения детонации сжатого основного заряда, расположенного в детонаторе, при этом указанный инициирующий элемент содержит воспламеняемый инициирующий заряд, который при воспламенении выделяет газообразные продукты сгорания, посредством которых возбуждается детонация основного заряда, отличающийся тем, что он содержит средство сжатия основного заряда, которое при нахождении инициирующего элемента в детонаторе расположено, с одной стороны, с прилеганием к основному заряду, а с другой стороны, с возможностью под действием указанных газообразных продуктов сгорания перемещения в направлении к основному заряду для его сжатия.
8. Инициирующий элемент по п.7, который содержит вторичное взрывчатое вещество, которое при нахождении инициирующего элемента в детонаторе расположено с возможностью расположения между инициирующим зарядом и основным зарядом и возможностью обеспечения возбуждения к детонации посредством указанных газообразных продуктов сгорания и затем возбуждения детонации основного заряда.
9. Инициирующий элемент по п.8, в котором вторичное взрывчатое вещество присутствует в неплотно спрессованном или неограниченном состоянии.
10. Инициирующий элемент по п.9, в котором расположено средство для нагрева до воспламенения и сжатия неплотно спрессованного вторичного взрывчатого вещества под действием газообразных продуктов сгорания, тем самым увеличения его энергии до уровня, при котором возбуждается его детонация.
11. Инициирующий элемент по п.10, в котором указанное неплотно спрессованное вторичное взрывчатое вещество расположено в канале в средстве сжатия основного заряда или альтернативно вокруг него и средство сжатия вторичного взрывчатого вещества подвижно расположено в канале с возможностью создания указанного сжатия вторичного взрывчатого вещества под действием давления от газообразных продуктов сгорания.
12. Инициирующий элемент по п.11, в котором длина канала больше, чем его диаметр, и меньше, чем размер, в десять раз превышающий его диаметр.
13. Инициирующий элемент по п.11 или 12, в котором средство сжатия основного заряда содержит первый поршень, средство сжатия вторичного взрывчатого вещества содержит подвижно расположенный второй поршень и наружный диаметр указанного первого поршня предпочтительно в 1,1-5,0 раз больше диаметра подвижно расположенного поршня.
14. Инициирующий элемент по любому из пп.7-13, который имеет, по существу, круглое поперечное сечение диаметром, который, по существу, такой же, как внутренний диаметр детонатора, в который инициирующий элемент предназначен для помещения.
15. Детонатор, содержащий сжатый основной заряд из вторичного взрывчатого вещества, в котором, по крайней мере, некоторая часть указанного основного заряда находится, по существу, в кристаллическом состоянии в момент детонации и который содержит средство для дополнительного сжатия основного заряда во время фазы инициирования для достижения тем самым, по существу, кристаллического состояния, по крайней мере, некоторой частью основного заряда.
16. Детонатор, содержащий сжатый основной заряд из вторичного взрывчатого вещества, отличающийся тем, что он снабжен инициирующим элементом по любому из пп.7-14.
