Лазерный детонатор
Владельцы патента RU 2596171:
Федеральное государственное унитарное предприятие "РОССИЙСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЯДЕРНЫЙ ЦЕНТР - ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ИМЕНИ АКАДЕМИКА Е.И. ЗАБАБАХИНА" (RU)
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") (RU)
Изобретение относится к средствам взрывания, а именно к лазерным детонаторам. Содержит установленные в корпусе соосно источник излучения, оптический подпор и заряд ВВ. Последний выполнен в виде инициирующей и выходной навесок и снабжен градиентной оптической линзой, расположенной между источником излучения и оптическим подпором. Инициирующая навеска выполнена из набора навесок, не менее двух. При этом инициирующая навеска, примыкающая к оптическому подпору, выполнена в виде высокоплотного тонкослойного заряда из высокодисперсного вторичного ВВ с добавлением наноуглеродного компонента. Инициирующая навеска, примыкающая к выходной навеске из вторичного ВВ, выполнена из высокодисперсного вторичного ВВ, позволяет снизить мощность задействования, повысить надежность и эффективность задействования, повысить быстродействие и выходные характеристики лазерного детонатора. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области средств взрывания повышенной безопасности, а именно лазерных детонаторов с использованием вторичных взрывчатых веществ (ВВ).
Известен «Предохранительный детонатор»», описанный в патенте РФ №2424490, опубл. 20.07.2011 г., содержащий корпус, оптический взрыватель, воспламенитель, чашечку с первичным инициирующим ВВ, заряд основного ВВ и линию подвода энергии в виде оптического волокна.
К недостаткам данного устройства следует отнести:
- наличие инициирующего ВВ;
- наличие промежуточного (затворного) заряда,
- сложность конструкции узла ввода излучения,
- нетехнологичность закрепления линии подвода энергии (оптического волокна),
- большие геометрические размеры.
Наиболее близким и выбранным в качестве прототипа является техническое решение под названием «Детонатор на основе светочувствительного взрывчатого вещества», описанный в патенте РФ №2 427 786, опубл. 27.08.2011 г. Лазерный детонатор, содержащий установленные в корпусе соосно источник излучения, оптический подпор и заряд ВВ, выполненный в виде инициирующей и выходной навесок.
К недостаткам данного устройства следует отнести невозможность фокусировки инициирующего излучения для изменения плотности энергии (мощности), большие массогабаритные характеристики.
Целью данного изобретения является увеличение быстродействия, надежности и эффективности задействования лазерного детонатора.
Технический результат заключается в том, что удалось повысить чувствительность к лазерному излучению инициирующей навески из вторичного высокодисперсного ВВ, благодаря использованию тонкослойного высокоплотного заряда из высокодисперсного вторичного ВВ с добавлением наноуглеродного компонента, значительно увеличивающего эффективность воздействия лазерного излучения на структуру образца из ВВ за счет возникновения оптического пробоя благодаря объемному распределению наноуглеродных частиц как на поверхности зерен (кристаллов) ВВ, так и внутри, а также повысить быстродействие благодаря исключению фазы конвективного горения.
Для достижения технического результата предлагаемый лазерный детонатор, содержащий установленные в корпусе соосно источник излучения, оптический подпор и заряд ВВ, выполненный в виде инициирующей и выходной навесок, согласно изобретению снабжен градиентной оптической линзой, расположенной между источником излучения и оптическим подпором, инициирующая навеска выполнена из набора навесок, не менее двух, при этом инициирующая навеска, примыкающая к оптическому подпору, выполнена в виде высокоплотного тонкослойного заряда из высокодисперсного вторичного ВВ с добавлением наноуглеродного компонента, а инициирующая навеска, примыкающая к выходной навеске из вторичного ВВ, выполнена из высокодисперсного вторичного ВВ.
Кроме того, инициирующая навеска, примыкающая к выходной навеске, выполнена из высокодисперсного вторичного ВВ с размером частиц (0,5-1) мкм.
Кроме того, оптический подпор выполнен керамическим.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения (лазерный детонатор снабжен градиентной оптической линзой, расположенной между источником излучения и оптическим подпором, инициирующая навеска выполнена из набора навесок, не менее двух, при этом инициирующая навеска, примыкающая к оптическому подпору, выполнена в виде высокоплотного тонкослойного заряда из высокодисперсного вторичного ВВ с добавлением наноуглеродного компонента, а инициирующая навеска, примыкающая к выходной навеске из вторичного ВВ, выполнена из высокодисперсного вторичного ВВ).
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "новизна".
Для проверки соответствия заявленного изобретения условию «изобретательский уровень», заявитель провел дополнительный поиск с целью выявления известных решений, содержащих признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения (лазерный детонатор снабжен градиентной оптической линзой, расположенной между источником излучения и оптическим подпором, инициирующая навеска выполнена из набора навесок, не менее двух, при этом инициирующая навеска, примыкающая к оптическому подпору, выполнена в виде высокоплотного тонкослойного заряда из высокодисперсного вторичного ВВ с добавлением наноуглеродного компонента, а инициирующая навеска, примыкающая к выходной навеске из вторичного ВВ, выполнена из высокодисперсного вторичного ВВ), и не обнаружил таких решений. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".
На чертеже представлен общий вид лазерного детонатора и введены следующие обозначения:
1 - корпус лазерного детонатора;
2 - источник излучения;
3 - градиентная оптическая линза;
4 - оптический подпор;
5 - инициирующая навеска, примыкающая к оптическому подпору;
6 - инициирующая навеска; примыкающая к выходной навеске;
7 - выходная навеска.
Лазерный детонатор (см. чертеж) содержит, установленные соосно в корпусе 1, источник лазерного излучения (лазерный диод) 2, градиентную оптическую линзу 3, оптический подпор 4, выполненный из керамического материала (например, окиси магния), заряд ВВ, выполненный в виде навесок: инициирующей, состоящей из навесок 5 и 6, и выходной навески 7. Инициирующая навеска 5, примыкающая к оптическому подпору 4, выполнена в виде высокоплотного тонкослойного заряда из высокодисперсного вторичного ВВ с добавлением наноуглеродного компонента, а инициирующая навеска 6, примыкающая к выходной навеске 7, выполнена из высокодисперсного вторичного ВВ с размером частиц, например, 0,5-1 мкм, при этом выходная навеска 7 выполнена из вторичного ВВ.
Работа лазерного детонатора осуществляется следующим образом. При подаче напряжения на источник излучения 2, лазерное излучение передается через градиентную оптическую линзу 3 и оптический подпор 4, выполненный из керамического материала, фокусируется на поверхности инициирующей навески 5, примыкающей к оптическому подпору 4 и представляющей собой тонкослойный высокоплотный заряд из высокодисперсного вторичного ВВ, например НКТ с добавлением наноуглеродного компонента, что приводит к его инициированию. В результате, в инициирующей навеске, состоящей из двух навесок 5 и 6, первая из которых 5 выполнена в виде тонкослойного заряда с добавлением наноуглеродного компонента с размером частиц (50-150) нм, и навески 6, выполненной из высокоплотного высокодисперсного вторичного ВВ с размером частиц, например, 0,5-1 мкм, развивается высокоскоростной процесс дефлаграционного (взрывчатого) превращения, переходящий в детонацию, минуя стадию конвективного горения. Инициирующая навеска, состоящая из навесок 5 и 6, инициирует детонацию выходной навески 7 из вторичного ВВ (например, тэн), что обеспечивает формирование на выходе мощного импульса давления.
Использование данного изобретения позволит снизить энергию (мощность) задействования, повысить надежность и эффективность задействования, повысить быстродействие и выходные характеристики лазерного детонатора на основе вторичных ВВ.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании изобретения следующей совокупности условий:
- в лазерном детонаторе улучшены эксплуатационные характеристики: повышена надежность и эффективность задействования, снижена энергия (мощность) задействования, повышено быстродействие и выходные характеристики за счет исключения стадии конвективного горения;
- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью выше описанных конструктивных решений, а именно получен лазерный детонатор с улучшенными характеристиками за счет выполнения инициирующей навески в виде двух высокоплотных инициирующих навесок из высокодисперсного вторичного ВВ, первая из которых представляет собой тонкослойный заряд с добавлением наноуглеродного компонента с размером частиц (50-150)нм, примыкающий к оптической вставке, а вторая - из высокоплотного высокодисперсного вторичного ВВ;
- лазерный детонатор, воплощенный в заявленном изобретении, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».
1. Лазерный детонатор, содержащий установленные в корпусе соосно источник излучения, оптический подпор и заряд ВВ, выполненный в виде инициирующей и выходной навесок, отличающийся тем, что он снабжен градиентной оптической линзой, расположенной между источником излучения и оптическим подпором, инициирующая навеска выполнена из набора навесок, не менее двух, при этом инициирующая навеска, примыкающая к оптическому подпору, выполнена в виде высокоплотного тонкослойного заряда из высокодисперсного вторичного ВВ с добавлением наноуглеродного компонента, а инициирующая навеска, примыкающая к выходной навеске из вторичного ВВ, выполнена из высокодисперсного вторичного ВВ.
2. Лазерный детонатор по п. 1, отличающийся тем, что инициирующая навеска, примыкающая к выходной навеске, выполнена из высокодисперсного вторичного ВВ с размером частиц (0,5-1) мкм.
3. Лазерный детонатор по п. 1, отличающийся тем, что оптический подпор выполнен керамическим.
