Инициирующее устройство

Изобретение относится к инициирующим устройствам, а именно к инициирующим устройствам с низкой энергией инициирования и может быть использовано в составе неэлектрических систем взрывания с электронными детонаторами с точной временной задержкой при производстве взрывных работ в добывающей промышленности. Устройство состоит из гильзы, завальцованного в гильзу вкладыша, выполненного металлическим с запрессованным в него зарядом ВВ в виде выходной навески из вторичного ВВ высокой плотности (например, октоген, ТЭН, БТФ), сопряженной с ней промежуточной навески из дефлагрирующего взрывчатого вещества высокой плотности (например, диперхлорат (5-нитротетразолато)-пентааммин кобальта (III)) и инициирующей навески из дефлагрирующего взрывчатого вещества низкой плотности (например, диперхлорат (5-нитротетразолато)-пентааммин кобальта (III)), контактирующей с инициатором, установленным на колодку с низкой теплопроводностью, вклеенной в гильзу. Инициатор выполнен в виде чередующихся металлических слоев и нанесенных на колодку и выполненных в виде наноламинатных структур (например, Ni/Al, Ti/B или CuO/Al), ориентированных параллельно оси гильзы для обеспечения возникновения и развития процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Техническим результатом является повышение эффективности задействования, надежность и безопасность инициирующего устройства. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к инициирующим устройствам, а именно к инициирующим устройствам с низкой энергией инициирования и может быть использовано в составе неэлектрических систем взрывания с электронными детонаторами с точной временной задержкой при производстве взрывных работ в добывающей промышленности.

Известно инициирующее устройство, которое описано в патенте №145077, МПК F42B 3/10, опубл. 06.12.2004 г., содержащее диэлектрическую положку с низкой теплопроводностью, на одной стороне которой сформирован нагревательный тонкопленочный резистивный элемент, соединенный с контактами, и взрывчатое вещество.

Недостатком известного инициирующего устройства является низкая надежность работы, т.к. нагревательный тонкопленочный резистивный элемент имеет непосредственный контакт с диэлектрической подложкой, поэтому большое количество тепловой энергии рассеивается в подложке, а не используется на нагрев взрывчатого вещества.

Наиболее близким и выбранным в качестве прототипа предлагаемого изобретения является инициирующее устройство, которое описано в патенте на изобретение №2706151, МПК F42B 3/10, F42C 19/12 опубл. 14.11.2019 г., содержащее гильзу с вкладышем, в котором размещен заряд взрывчатого вещества (ВВ), выполненный в виде навесок выходной из вторичного ВВ высокой плотности, сопряженной с ней промежуточной навеской из дефлагрирующего ВВ высокой плотности, которая, в свою очередь, граничит с инициирующей навеской из дефлагрирующего ВВ низкой плотности, сопряженной с инициатором, расположенным на колодке с низкой теплопроводностью и выполненным в виде резистивного слоя, нанесенного на нее. Вещество, из которого выполнена выходная навеска, а именно вторичное ВВ известно из Краткого энциклопедического словаря/под ред. Б.П. Жукова, изд. 2-2, испр. - М, Янус К., 2000, 596 стр. в разделе «Энергетические конденсированные системы» стр. 82, абзац 2, а сведения о высокоплотных вторичных ВВ изложены в учебном пособии В.Ф Жилина, В.Л. Збарского и Н.В. Юдина «Малочувствительные взрывчатые вещества», М., РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2008 г, стр. 50 (абзац 2)-51 (таблица 3.1) и в статье Е.Ю. Орлова, Н.А. Орлова, В.Ф. Жилина и др., М, «Недра», 1975 г., стр. 24 и 73. Что касается дефлагрирующего ВВ, то оно известно из статьи В.А. Баймлера, А.Н. Иванова, С.Н. Киселева, И.В. Овчарова, 14-я научно-техническая конференция «Молодежь в науке», Саров, 2015, а сведения о его низкой плотности и высокой плотности описаны в статье А.Н. Иванова, А.Б. Сырцова, С.Н. Киселева и др. Физика горения и взрыва, 2017, т.53, №3 стр. 126.

Недостатком известного инициирующего устройства является то, что инициатор выполнен в виде мостика накаливания, из-за чего уменьшается площадь контакта с инициирующей навеской ВВ, что приводит к снижению эффективности поджигания ВВ, и, как следствие, к увеличению времени работы детонатора.

Задача настоящего изобретения заключается в повышении эффективности, надежности и безопасности работы инициирующего устройства.

Технический результат заключается в том, что удалось повысить надежность работоспособности устройства за счет процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) в механизме работы инициатора, позволяющего значительно увеличить долю тепловой энергии для нагрева взрывчатого вещества, уменьшения энергоемкости инициирующего устройства при переходе к низковольтному инициированию за счет выполнения ВВ в виде определенного сочетания навесок из вторичного ВВ высокой плотности и дефлагрирующего ВВ высокой и низкой плотностей и инициатора, работающего в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) процесса, характеризующегося высокой температурой протекания реакции и высокой скоростью энерговыделения. Повышение эффективности работы инициирующего устройства удалось достичь за счет увеличения площади контакта тонкопленочного инициатора с инциирующей навеской. Повышение безопасности инициирующего устройства обусловлено отсутствием в конструкции инициирующего взрывчатого вещества (ИВВ).

Указанный технический результат достигается тем, что в инициирующем устройстве, содержащем гильзу с вкладышем, в котором размещен заряд взрывчатого вещества, выполненный в виде выходной навески из вторичного взрывчатого вещества высокой плотности, сопряженной с ней промежуточной навеской из дефлагрирующего взрывчатого вещества высокой плотности, которая, в свою очередь, граничит с инициирующей навеской из дефлагрирующего взрывчатого вещества низкой плотности, сопряженной с инициатором, выполненным в виде резистивного слоя, нанесенного на колодку из материала с низкой теплопроводностью, согласно изобретению, резистивный слой образован из чередующихся металлических слоев, выполненных в виде наноламинатных структур и ориентированных параллельно оси гильзы.

Кроме того, с целью обеспечения возникновения и развития СВС-процесса чередующиеся металлические слои выполнены из титана и алюминия, или никеля и алюминия, или титана и бора, или из оксида меди и алюминия (Ti/Al (Ni/Al, Ti/B или CuO/Al).

Кроме того, с целью использования инициирующего устройства при лазерном инициировании, колодка выполнена из оптически прозрачного материала.

Кроме того, с целью использования инициирующего устройства при механическом и огневом инициировании, колодка выполнена из прочного пористого материала.

Кроме того, с целью использования инициирующего устройства при электрическом инициировании, колодка выполнена из диэлектрического материала с токовыводами.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным 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 заявленной полезной модели, 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 полезной модели.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «новизна» по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного технического уровня техники.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «изобретательский уровень».

Техническое решение проиллюстрировано на чертеже, где на фиг. 1 изображен общий вид инициирующего устройства; на фиг.2 показано выполнение чередующихся металлических слоев параллельно оси гильзы.

На чертежах введены следующие обозначения:

1 - вкладыш;

2 - выходная навеска;

3 - промежуточная навеска;

4 - инициирующая навеска;

5 - гильза;

6 - инициатор;

7 - колодка с низкой теплопроводностью;

8 - слой титана;

9 - слой алюминия.

Инициирующее устройство состоит из гильзы 5 (фиг. 1),

завальцованного в гильзу 5 вкладыша 1, выполненного металлическим с запрессованным в него зарядом ВВ в виде выходной навески 2 из вторичного ВВ высокой плотности (например, октоген, ТЭН, БТФ), сопряженной с ней промежуточной навески 3 из дефлагрирующего взрывчатого вещества высокой плотности (например, диперхлорат (5-нитротетразолато)-пентааммин кобальта (III)) и инициирующей навески 4 из дефлагрирующего взрывчатого вещества низкой плотности (например, диперхлорат (5-нитротетразолато)-пентааммин кобальта (III)), контактирующей с инициатором 6, установленным на колодку 7 с низкой теплопроводностью, вклеенной в гильзу 5. Инициатор 6 выполнен в виде чередующихся металлических слоев 8 и 9, нанесенных на колодку 7 и выполненных на основе наноламинантных структур (например, Ni/Al, Ti/B или CuO/Al), ориентированных параллельно оси гильзы (фиг. 2) для обеспечения возникновения и развития процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС).

Работа устройства осуществляется следующим образом. При лазерном инициировании лазерный импульс (ЛИ) фокусируют на инициатор 6 через оптически прозрачную колодку 7 с низкой теплопроводностью (например, кварцевого стекла), посредством системы фокусировки возбуждают процесс самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). При механическом воздействии (удар, накол) или огневом инициировании используют колодку 7 с низкой теплопроводностью из прочного пористого материала (например, фторопласт), в случае электрического инициирования используют колодку для возбуждения СВС процесса, позволяющего значительно увеличить долю тепловой энергии для нагрева взрывчатого вещества. Затем происходит инициирование навески 4 из дефлагрирующего взрывчатого вещества низкой плотности и последовательное срабатывание последующих навесок: промежуточной 3 из дефлагрирующего взрывчатого вещества высокой плотности и выходной 2 из вторичного взрывчатого вещества высокой плотности.

Примером конкретного выполнения является инициирующее

устройство, которое состоит из гильзы 5, завальцованного в нее металлического вкладыша 1, с запрессованным в него зарядом ВВ, состоящим из выходной навески 2 из вторичного ВВ высокой плотности (тетранитропентаэритрит (ТЭН) плотностью 1,57…1,60 г/см), сопряженной с ней промежуточной навески 3 из дефлагрирующего взрывчатого вещества высокой плотности (диперхлорат (5-нитротетразолато)-пентааммин кобальта (III)) с плотностью 1,57…1,60 г/см) и инициирующей навески 4 из дефлагрирующего взрывчатого вещества низкой плотности (диперхлорат (5-нитротетразолато)-пентааммин кобальта (III)) с плотностью 1,45…1,55 г/см). В гильзу 5 вклеена оптически прозрачная колодка 7 из кварцевого стекла при лазерном инициировании, на ней размещен инициатор 6, выполненный в виде чередующихся металлических слоев 8 из титана и 9 из алюминия на основе наноламинантных структур, и ориентированных параллельно оси гильзы (см. фиг. 2). В качестве чередующихся металлических слоев инициатора 6 экспериментально опробованы сочетания металлов Ni/Al, Ti/B, CuO/Al, и экспериментально проверена работоспособность устройства при использовании колодки 7 из прочного пористого материала в случае механического или огневого инициирования, и из диэлектрического материала с токовыводами в случае электрического инициирования.

Использование данного изобретения позволит повысить эффективность задействования, надежность и безопасность инициирующего устройства;

- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью выше описанных конструктивных решений, а именно получено инициирующее устройство с улучшенными характеристиками;

- инициирующее устройство, воплощенное в заявленном изобретении, при его осуществлении способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем достигаемого технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

1. Инициирующее устройство, содержащее гильзу с вкладышем, в котором размещен заряд взрывчатого вещества, выполненный в виде выходной навески из вторичного взрывчатого вещества высокой плотности, сопряженной с ней промежуточной навеской из дефлагрирующего взрывчатого вещества высокой плотности, которая, в свою очередь, граничит с инициирующей навеской из дефлагрирующего взрывчатого вещества низкой плотности, сопряженной с инициатором, выполненным в виде резистивного слоя, нанесенного на колодку из материала с низкой теплопроводностью, отличающееся тем, что резистивный слой образован из чередующихся металлических слоев, выполненных в виде наноламинатных структур и ориентированных параллельно оси гильзы.

2. Инициирующее устройство по п. 1, отличающееся тем, что чередующиеся металлические слои выполнены из титана и алюминия, или никеля и алюминия, или титана и бора, или из оксида меди и алюминия (Ti/Al (Ni/Al, Ti/B или CuO/Al).

3. Инициирующее устройство по п. 1, отличающееся тем, что колодка выполнена из оптически прозрачного материала.

4. Инициирующее устройство по п. 1, отличающееся тем, что колодка выполнена из прочного пористого материала.

5. Инициирующее устройство по п. 1, отличающееся тем, что колодка выполнена из диэлектрического материала с токовыводами.