Оптичний детонатор

17515 детонации и за счет этого улучшение управления процессом разрушения различных сред, получение продукта заданного качества и возможность проведения массовых взрывов (несколько сотен детонаторов) с помощью портативного лазера, например, при открытой разработке месторождений полезных ископаемых. Поставленная задача решается тем, что в известном оптическом детонаторе, состоящем из цилиндрического корпуса, световода, слоя поглощающего излучение материала и прилегающего к нему вторичного взрывчатого вещества, поглощающий материал состоит из смеси гидразинотетразолртуть(И)перхлората (80 - 95%) и прозрачного для лазерного излучения термопласта (5 20%) толщиной 0,5 - Змм, инициирование осуществляют с помощью лазерного моноимпульса (tq=20 - 50нс), плотность энергии которого выше критической плотности энергии инициирования поглощающего слоя. Предлагаемое устройство оптического детонатора обеспечивает высокую надежность и точность инициирования при одновременном уменьшении энергозатрат оптического квантового генератора (ОКГ) на возбуждение детонации, с одной стороны, а с другой, существенно уменьшает его габариты и вес Это достигается тонким слоем высокочувствительного к лазерному импульсу покрытия из взрывчатого состава, при воздействии на который лазерным моноимпульсом осуществляется инициирование взрыва. На чертеже приведена схема предлагаемого оптического детонатора. Конструктивное оформление и действие ОД осуществляется следующим образом. В цилиндрическую гильзу 1 сначала запрессовывается вторичное ВВ 2, затем вводится поглощающий лазерное излучение взрывчатый состав 3, чувствительный к воздействию импульса ОКГ. Для предотвращения соприкосновения световода с поглощающим излучение материалом покрытия З в гильзу ОД помещается стеклянная пластина 4. Передача светового импульса от оптического квантового генератора на поглощающий материал покрытия 3 осуществляется по световоду 5, креп ление которого в ОД обеспечивается пластиковой пробкой 6, которая одновременно служит для предохранения внутренней полости ОД от попадания в него различных примесей и воды. Таким образом, импульс ОКГ, передаваемый по световоду, воздействуя на светочувствительный взрывчатый состав, вызывает его подрыв, что ведет к инициированию детонационного превращения основного заряда ВВ. В лабораторных условиях определены затраты энергии для различных взрывчатых составов. Так, например, для инициирования азида свинца требуется плотность энергии 0,1Дж/см2, а для устойчивой детонации предлагаемого взрывчатого состава - гидразинотетразолртуть(И)перхлората 5-10" 3 Дж/см . В качестве примера приведем оценку энергоемкости ОКГ, способного обеспечить подрыв 500 скважинных зарядов, расположенных на расстоянии 1000м от него. Согласно известным закономерностям (Александров Е.И., Ципилев В.П. Размерный эффект при инициировании прессованного азида свинца лазерным моноимпульсным излучением //Физика горения и взрыва. - 1981. - 17, № 5. - С. 77 - 81) верхний предел энергии инициирования предлагаемого взрывчатого состава составит величину \л/=10мкДж при диаметре внутреннего слоя световода 01ООмкм. Коэффициент ослабления световой энергии по световоду составляет величину порядка К=0,1 (Волоконная оптика и машиностроение / М. М. Бутусов, С. П. Галкин, С. П. Оробинский, В П. Пал. Под общ. ред. М. М. Бутусова. - Л.: Машиностроение. - 1987. - 328 с ) . Тогда полная энергия ОКГ, необходимая для подрыва п=500 скважинных зарядов, будет равна W = 10 10* Дж-500 — ot = crt „ 50мДж Таким образом, при ведении работ нагорнорудных предприятиях возможно применение предлагаемого ОД, позволяющее проводить взрывы, используя малогабаритные переносные ОКГ Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236 - 47 - 24 УКРАЇНА (19) UA (11)17515 (із) С 2 (51)6F42B3/O2 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС ДО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД (54) ОПТИЧНИЙ ДЕТОНАТОР 1 (21)95031451 (22)31.03.1995 (24) 28.02.2000 (46) 28.02.2000, Бюл. № 1, 2000 р. (72) Студінскій Микола Михайлович, Чернай Анатолій Володимирович, Соболев Валерій Вікторович, Фомичов Вадим Володимирович (73) ДЕРЖАВНА ГІРНИЧА АКАДЕМІЯ УКРАЇНИ (56) ЕР № 0289184 А1, кл. F42B03/10, 1988 (57) Оптический детонатор, состоящий из цилиндрического корпуса, световода, слоя поглощающе Изобретение относится к технологии взрывных работ в горнорудной и машиностроительной промышленностях. Известен самосрабатывающий инициатор, содержащий взрывчатый материал, к которому по волоконному кабелю подается лазерный импульс от источника излучения. В инициаторе используются легко воспламеняющиеся пиротехнические смеси А, В, С. Смесь типа А, состоящая из металлического топлива и окислителя, выбирается из четырех составов: 1-оксид магния (60%) и политетрафторэтилена (40%); 2-бор (23±2%) и нитрат калия (70±2%), связующее вещество (5,6%); 3-цирконат (45%) в частицах размером Юмкм, перхлорат калия (55%) в частицах от 6 до 17мкм; 4-алюминий (45%) в частицах от 17 до 44мкм, перхлорат калия (55%) в частицах от 6 до 17мкм. Смесь типа В, представляющая собой воспламенитель, выбирается из составов: свинцовая кислота, стифнат свинца. Смесь типа С, служащая метательным веществом, выбирается из четырех составов: 1двухосновные метательные смеси; 2одноосновные метательные смеси, 3композиционные метательные смеси, 4-черные пороха. В устройстве с инициирующим материалом находится один или больше отрезков волоконного кабеля (Патент США № 4892037, опублик. 1990). Основным недостатком является низкая чувствительность пиротехнических смесей к дейст го излучение материала и прилегающего к нему вторичного взрывчатого вещества, отличающийся тем, что поглощающий излучение материал состоит из смеси гидразинотетразолртуть(М)перхлората и прозрачного для лазерного излучения термопласта при следующем соотношении компонентов, мас.%: Гидразинотетразолртуть(И)перхлорат 80 - 95 Термопласт 5-20 при этом толщина слоя поглощающего излучение материала составляет 0,5 - Змм. вию лазерного излучения (Е и ~ 0,2 - 1Дж/см ). Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является подрывной капсюль, содержащий два слоя зарядов из вторичных взрывчатых веществ. Поверхность верхнего слоя ВВ покрыта материалом, поглощающим излучение и контактирующим с оптическим волокном. Плотность снаряжения нижнего слоя ВВ выше, чем верхнего. Капсюль инициируется импульсом лазера, работающего в режиме свободной генерации (Заявка ЕПВ № 0289184, опублик. 1980). Недостатком данного устройства является то, что используется оптический квантовый генератор (ОКГ) в режиме свободной генерации (длительность импульса ~ 10"3с), поэтому точность срабатывания генератора составляет величину ~ 10"3с, что значительно хуже, чем при использовании режима модуляции добротности резонатора - 1 0 " с. Кроме этого, для испарения инертного поглощающего слоя требуется плотность энергии лазерного излучения >1Дж/см2 (Миркин Л.И. Физические основы обработки материалов лучами лазера. - М.: Изд-во Моск. ун-та. - 1975), что требует значительной энергоемкости лазерной установки. Задачей настоящего изобретения является усовершенствование оптического детонатора, в котором включение в конструкцию нового поглощающего излучение материала обеспечивает повышение точности времени срабатывания до ~ 10" 5 с, снижение энергозатрат ОКГ на возбуждение см О to" ю ю О) УКРАЇНА (19) UA(lt) 17515 / _ j - ^ _ J —f (13) С1 (51)6 _F 45 В 3/02 ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО ОПИС Д О ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД (54) ОПТИЧНИЙ ДЕТОНАТОР (21) 95031451 (22) 31 03.95 (24) 28.02.2000 (46) 28.02.2000 Бюл. № 1 (56) ЕР № 0289184 А1, кл. F 42 В 03/10, 1988 (72) Студінскій Микола Михайлович, Чернай Анатолій Володимирович, Соболев Валерій Вікторович, Фомичов Вадим Володимирович (73) Державна гірнича академія України (57) Оптический детонатор, состоящий из цилиндрического корпуса, световода, слоя поглощающего излучение материала и прилегающего к нему вторичного взрывчатого вещества, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что поглощающий излучение материал состоит из смеси гидразинотетразолртуть(И)перхлората и прозрачного для лазерного излучения термопласта при следующем соотношении компонентов, мас.%: Гидразинотетразолртуть(Н)перхлорат 80-95 Термопласт 5-20 при этом толщина слоя поглощающего излучение материала составляет 0,5-3 мм. Изобретение относится к технологии взрывных работ в горнорудной и машиностроительной промышленностях Известен самосрабатывающий инициатор, содержащий взрывчатый материал, к которому по волоконному кабелю подается лазерный импульс от источника излучения В инициаторе используются легко воспламеняющиеся пиротехнические смеси А, В, С. Смесь типа В, представляющая собой воспламенитель, выбирается из составов: свинцовая кислота, стифнат свинца. Смесь типа С, служащая метательным веществом, выбирается из четырех составов' 1-двухосновные метательные смеси; 2-одноосновные метательные смеси, 3-композиционные метательные смеси, 4-черные пороха. В устройстве с инициирующим материалом находится один или больше отрезков волоконного кабеля (й^гент США № 4892037, опублик. 1990). Основным недостатком является низкая чувствительность пиротехнических смесей к действию лазерного излучения (Еи ~ 0,2-1 Дж/см 2 ). Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является подрывной капсюль, содержащий два слоя зарядов из вторичных взрывчатых веществ. Поверхность верхнего слоя Смесь типа А, состоящая из металлического топлива и окислителя, выбирается из четырех составов: 1-оксид магния (60%) и политетрафторэтилена (40%); 2бор (23±2%) и нитрат калия (70±2%), связующее вещество (5,6%); 3-цирконат (45%) в частицах размером 10 мкм, перхлорат калия (55%) в частицах от 6 до 17 мкм; 4-алюминий (45%) в частицах от 17 до 44 мкм, перхлорат калия (55%) в частицах от 6 до 17 мкм. о 17515 ВВ покрыта материалом, поглощающим излучение и контактирующим с оптическим волокном. Плотность снаряжения нижнего слоя ВВ выше, чем верхнего. Капсюль инициируется импульсом лазера, работающего в режиме свободной генерации (Заявка ЕПВ № 0289184, опублик. 1988). Недостатком данного устройства является то, что используется оптический квантовый генератор (ОКГ) в режиме свободной генерации (длительность импульса -10 3 с), поэтому точность срабатывания генератора составляет величину ~10 3 с, что значительно хуже, чем при использовании режима модуляции добротности резонатора -10 5 с. Кроме этого, для испарения инертного поглощающего слоя требуется плотность энергии лазерного излучения > 1 Дж/см 2 (Миркин Л.И. Физические основы обработки материалов лучами лазера. - М.: Изд-во Моск. ун-та. - 1975), что требует значительной энергоемкости лазерной установки. Задачей настоящего изобретения является усовершенствование оптического детонатора, в котором включение в конструкцию нового поглощающего излучение материала обеспечивает повышение точности времени срабатывания до 10~5 с, снижение энергозатрат ОКГ на возбуждение детонации и за счет этого улучшение управления процессом разрушения различных сред, получение продукта заданного качества и возможность проведения массовых взрывов (несколько сотен детонаторов) с помощью портативного лазера, например, при открытой разработке месторождений полезных ископаемых. Поставленная задача решается тем, что в известном оптическом детонаторе, состоящем из цилиндрического корпуса, световода, слоя поглощающего излучение материала и прилегающего к нему вторичного взрывчатого вещества, поглощающий материал состоит из смеси гидразинотетразолртуть(Н)перхлората (8095%) и прозрачного для лазерного излучения термопласта (5-20%) толщиной 0,53 мм, инициирование осуществляют с помощью лазерного моноимпульса