Устройство для измерения параметров срабатывания непервичного капсюля-детонатора в подрывном электродетонаторе
Владельцы патента RU 2555742:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к области измерения параметров срабатывания средств инициирования детонации зарядов взрывчатых веществ при взрывных работах, а именно подрывных электродетонаторов (ЭД), имеющих в составе непервичный капсюль-детонатор (КД) на основе бризантных взрывчатых веществ (БВВ) и стандартный электровоспламенитель (ЭВ) с жестким или эластичным креплением мостика накаливания. Устройство для измерения параметров срабатывания непервичного капсюля-детонатора в подрывном электродетонаторе состоит из муфеля для подрыва электродетонатора на свинцовой пластине, узла задействования мостика накаливания постоянным или импульсным токами, измерителя времени срабатывания с запуском начала отсчета времени от момента задействования, ионизационного датчика фиксации детонации, ионизационного датчика фиксации момента срабатывания электровоспламенителя, узла регистрации сигналов от датчиков и выдачи сигнала на измеритель времени срабатывания. Приведенная конструкция устройства позволяет полностью обеспечить комплексное измерение всех параметров срабатывания КД как непервичного, так и первичного типов в составе подрывного ЭД, при этом впервые в рамках одного испытания. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.,1 табл.
Изобретение относится к области измерения параметров срабатывания средств инициирования детонации зарядов взрывчатых веществ при взрывных работах, а именно подрывных электродетонаторов (ЭД), имеющих в составе непервичный капсюль-детонатор (КД) на основе бризантных взрывчатых веществ (БВВ) и стандартный электровоспламенитель (ЭВ) с жестким или эластичным креплением мостика накаливания. Параметрами срабатывания КД являются инициирующая способность и время срабатывания. Если инициирующая способность КД и ЭД эквивалентны, то время срабатывания КД представляет собой разницу времен срабатывания ЭД и электровоспламенителя (ЭВ).
В настоящее время теория и практические вопросы электровзрывания [Лурье А.И. Электрическое взрывание зарядов / А.И. Лурье. - М.: Недра, 1973, - 267 с.] разработаны для ЭД с применением инициирующих (первичных) взрывчатых веществ (ИВВ). При этом для ЭД мгновенного действия типа ЭД-8 на основе КД8 время срабатывания КД принято считать мгновенным, а время срабатывания ЭД однозначно равным времени срабатывания ЭВ. Для ЭД на основе БВВ такой однозначности быть не может по причине наличия в КД инициирующего элемента с конечным временем переходного процесса от зажигания БВВ в инициирующем элементе до детонации. Такое время априори неизвестно и может быть сопоставимо с временем срабатывания ЭВ и составлять значительную часть времени срабатывания непервичного ЭД.
Известно устройство [Толстых Н.Д., Павлыш Б.П. О механизме воспламенения электровоспламенителей промышленных электродетонаторов. ФГВ, т.4, №4, с.607-610] для измерения времени срабатывания ЭД типа ЭД-8, а также ЭВ, взятых отдельно от ЭД, содержащее формирователь прямоугольного импульса тока разной амплитуды и длительности и схему фиксации момента срабатывания ЭД и ЭВ с помощью фотодатчика и секундомера. Время срабатывания КД рассчитывается по разнице проведенных измерений времени срабатывания ЭД и времени срабатывания ЭВ, отдельно взятых от ЭД, при одинаковых величинах импульсного тока.
Однако в силу технологических условий промышленного изготовления ЭВ результаты подобных измерений имеют вероятностный характер [Лурье А.И. Электрическое взрывание зарядов / А.И. Лурье. - М.: Недра, 1973, с.23] и изменяются с весьма значительным разбросом в параллельных измерениях. Время срабатывания КД, определенное выше описанным способом, является разницей двух случайных величин, для его оценки требуется проведение определенного количества параллельных измерений и статистическая обработка результатов. Кроме необходимости проведения значительного (как минимум по 10 измерений каждого времени срабатывания ЭД и ЭВ), к недостатку устройства следует отнести отсутствие возможности определения инициирующей способности ЭД(КД) по пробитию стандартной свинцовой пластины.
Наиболее близким к заявляемому изобретению (прототипом) является устройство для определения инициирующей способности и времени срабатывания ЭД с жестким или эластичным креплением мостика накаливания [ГОСТ 9089-75, Электродетонаторы мгновенного действия, пп.4.9, 4.10, с.24-26], состоящее из муфеля для подрыва ЭД на свинцовой пластине, узла задействования мостика накаливания постоянным или импульсным токами, измерителя времени срабатывания ЭД с запуском начала отсчета от момента задействования, ионизационного датчика фиксации детонации, узла регистрации сигнала от датчика детонации и выдачи сигнала на остановку измерителя времени срабатывания ЭД.
Основной недостаток устройства прототипа заключается в невозможности измерения времени срабатывания ЭВ одновременно с измерением времени срабатывания ЭД и, по этой причине, невозможности измерять один из параметров срабатывания КД: время срабатывания.
Техническим результатом настоящего изобретения является изменение конструкции устройства прототипа с целью получения возможности одновременного измерения времени срабатывания ЭВ и ЭД, а также их разницы, т.е. времени срабатывания КД.
Технический результат достигается за счет того, что в устройство для измерения параметров срабатывания непервичного капсюля-детонатора в подрывном электродетонаторе, состоящее из муфеля для подрыва электродетонатора на свинцовой пластине, узла задействования мостика накаливания постоянным или импульсным токами, измерителя времени срабатывания с запуском начала отсчета времени от момента задействования, ионизационного датчика фиксации детонации, узла регистрации сигнала от датчика и выдачи сигнала на измеритель времени срабатывания, введен ионизационный датчик фиксации момента срабатывания электровоспламенителя, размещенный внутри электродетонатора около головки электровоспламенителя.
Кроме того, узел регистрации сигнала выполнен двухканальным для обработки сигналов от двух ионизационных датчиков.
Кроме того, в качестве измерителя времени срабатывания применен двухлучевой цифровой запоминающий осциллограф для записи и измерения времени срабатывания КД по разнице одновременного измерения и записи времени срабатывания электровоспламенителя и электродетонатора.
Сущность изобретения поясняется принципиальной схемой устройства, приведенной на рис.1, где цифрой 1 обозначен электродетонатор в сборе, 2 - электровоспламенитель, 3+4 - элементы капсюля-детонатора: 3 - элемент инициирующий, 4 - основной заряд БВВ, 5 - муфель для подрыва ЭД на свинцовой пластине, 6 - свинцовая пластина, 7 - узел задействования мостика накаливания постоянным или импульсным токами, 8 - ионизационный датчик фиксации момента срабатывания электровоспламенителя, 9 - ионизационный датчик фиксации детонации, 10 - узел регистрации сигналов от ионизационных датчиков, 11 - двухлучевой цифровой запоминающий осциллограф.
Работа устройства по измерению параметров срабатывания (инициирующей способности и времени срабатывания) непервичного капсюля-детонатора в подрывном электродетонаторе 1 происходит следующим образом: сначала производится монтаж ионизационного датчика 8 около головки ЭВ 2 перед сборкой с элементами КД (элементом инициирующим 3 и основным зарядом БВВ 4); электродетонатор 1 устанавливается на свинцовую пластину 6 в муфеле для подрыва ЭД 5; одновременно монтируется ионизационный датчик фиксации детонации 9 между ЭД 1 и свинцовой пластиной 6; ионизационные датчики через разъем на стенке муфеля подсоединяются к каналам узла регистрации сигналов 10, который, при срабатывании датчиков, выдает сигналы на входы двухлучевого цифрового запоминающего осциллографа 11; выходные концы мостика накаливания подсоединяются к разъему узла задействования 7, который в момент задействования подает сигнал на запуск начала отсчета времени двухлучевым цифровым осциллографом 11; момент срабатывания ЭВ и момент срабатывания ЭД фиксируются на каналах осциллографа 11 с цифровой записью как времени срабатывания ЭД и ЭВ, так и их разницы, т.е. времени срабатывания КД; детонация ЭД в муфеле 5 приводит к пробитию свинцовой пластины 6, а диаметр пробитого отверстия позволяет сделать заключение об уровне инициирующей способности КД(ЭД).
Ионизационные датчики однократного применения были изготовлены из отрезков эмалированного провода диаметром 0,2 мм.
В устройстве применен узел задействования мостика накаливания постоянным или импульсным токами 7 с возможностями вариации параметров задействования аналогичными подобным в узлах устройств аналога и прототипа.
В узле 10 регистрации сигналов при срабатывании датчиков 8 (Д1) и 9 (Д2) применена общеизвестная схема питания ионизационных датчиков током постоянного напряжения (батарея «Крона»).
В качестве измерителя времени применен двухлучевой цифровой запоминающий осциллограф GDS-840C, а все электрические соединения в устройстве выполнены по схеме «с общей землей».
Работоспособность и надежность устройства для измерения параметров срабатывания непервичного КД в подрывном ЭД была подтверждена на примере испытания КД на основе БВВ, изготовленного по (см. фиг.1, патент РФ №2413166 C1, кл. F42B 3/10, 07.09.2009) и имеющего следующие параметры, отвечающие элементам ЭД (см. поз. фиг.1): в качестве ЭВ 2 применен стандартный электровоспламенитель ЭВ-Ж; элемент инициирующий 3 имел вид цилиндрической стальной втулки, резьбовой канал которой заполнен зарядом тэна, плотностью 1,5 г/см3, и, со стороны к ЭВ, небольшой запрессовкой зажигательного пиросостава; основной заряд 4 массой 0,5 г тэна запрессован до плотности 1,6 г/см3. Были изготовлены пять ЭД с КД непервичного типа. ЭД с порядковыми номерами №1, №2 и №3 были испытаны при задействовании постоянным током силой 1A, 3A и 5A соответственно, а ЭД №4 и №5 были подорваны при задействовании импульсным током разряда конденсатора с импульсами воспламенения 1,36 A2 мс (№4) и 6,6 A2 мс (№5). Результаты измерения параметров срабатывания ЭД, ЭВ и КД приведены в таблице.
Кроме того, в условиях предложенного устройства был испытан аналог ЭД-8Ж с измерением времени срабатывания КД8 при задействовании конденсаторным разрядом с импульсом воспламенения 1,5 A2 мс. Время срабатывания КД8 оказалось равным 214 мкс при временах срабатывания ЭВ-Ж и ЭД-8, равных 1746 мкс и 1960 мкс соответственно.
Приведенная конструкция устройства за счет применения нового элемента и по совокупности признаков позволяет полностью обеспечить комплексное измерение всех параметров срабатывания КД как непервичного, так и первичного типов в составе подрывного ЭД, при этом впервые в рамках одного испытания.
| Таблица | ||||
| Номер ЭД | Время срабатывания ЭД, мкс | Время срабатывания ЭВ, мкс | Время срабатывания КД, мкс | Диаметр отверстия, пробитого в свинцовой пластине, мм |
| 1 | 4720 | 2420 | 2300 | 11 |
| 2 | 3280 | 1880 | 1400 | 12 |
| 3 | 2040 | 800 | 1240 | 12 |
| 4 | 3820 | 1960 | 1860 | 12 |
| 5 | 1880 | 570 | 1310 | 13 |
1. Устройство для измерения параметров срабатывания непервичного капсюля-детонатора в подрывном электродетонаторе, состоящее из муфеля для подрыва электродетонатора на свинцовой пластине, узла задействования мостика накаливания постоянным или импульсным токами, измерителя времени срабатывания с запуском начала отсчета времени от момента задействования, ионизационного датчика фиксации детонации, узла регистрации сигнала от датчика и выдачи сигнала на измеритель времени срабатывания, отличающееся тем, что внутри электродетонатора около головки электровоспламенителя помещен ионизационный датчик фиксации момента срабатывания электровоспламенителя.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что узел регистрации сигнала выполнен двухканальным для обработки сигналов от двух ионизационных датчиков.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве измерителя времени срабатывания применен двухлучевой цифровой запоминающий осциллограф для измерения времени срабатывания КД по разнице одновременного измерения и записи времени срабатывания электровоспламенителя и электродетонатора.
