Детонатор
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с Взрывной капсюль )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Чтобы узнать о других значениях, см. Детонатор (значения) .
Вверху: небольшой нонелевый детонатор с задержкой 2 мс для соединения нонелевых трубок; средний: детонатор SPD класса B; внизу: детонатор SPD класса C
Вставка детонаторов в блоки ВВ С-4

Детонатор , часто капсюль- детонатор , представляет собой устройство, используемое для приведения в действие взрывного устройства . Детонаторы могут быть инициированы химически, механически или электрически, последние два являются наиболее распространенными.

При коммерческом использовании взрывчатых веществ используются электрические детонаторы или предохранитель с колпачком, представляющий собой отрезок плавкого предохранителя , к которому присоединен обычный детонатор. Первичное взрывчатое вещество многих детонаторов представляет собой материал, называемый соединением ASA. [ править ] Это соединение образуется из азида свинца , стифната свинца и алюминия и вдавливается в место над базовым зарядом, обычно тротилом или тетрилом в военных детонаторах и PETN в коммерческих детонаторах.

Другие материалы, такие как DDNP (диазодинитрофенол ) , также используются в качестве основного заряда для уменьшения количества свинца, выбрасываемого в атмосферу при добыче полезных ископаемых. В старых детонаторах в качестве основного вещества использовалась гремучая ртуть , которую часто смешивали с хлоратом калия для повышения эффективности.

Капсюль - детонатор представляет собой небольшое чувствительное первичное взрывное устройство, обычно используемое для детонации более крупного, более мощного и менее чувствительного вторичного взрывчатого вещества , такого как тротил , динамит или пластическая взрывчатка .

Капсюли-детонаторы бывают разных типов, включая неэлектрические капсюли, электрические капсюли и капсюли-предохранители. Они используются в коммерческой добыче полезных ископаемых, раскопок и сноса . Электрические типы активируются коротким импульсом тока, посылаемым взрывной машиной по длинному проводу к крышке для обеспечения безопасности. Традиционные колпачки предохранителей имеют предохранитель , который воспламеняется от источника пламени, такого как спичка или зажигалка.

Потребность в детонаторах

Потребность в детонаторах, таких как капсюли-детонаторы, возникла из-за разработки более безопасных взрывчатых веществ. Разные взрывчатые вещества требуют разного количества энергии (их энергии активации ) для детонации. Большинство коммерческих взрывчатых веществ имеют высокую энергию активации, чтобы сделать их стабильными и безопасными в обращении, чтобы они не взорвались при случайном падении, неправильном обращении или воздействии огня. Они называются вторичными взрывчатыми веществами . Однако их, соответственно, трудно преднамеренно взорвать, и требуется небольшой инициирующий взрыв. Это обеспечивается детонатором.

Детонатор содержит легковоспламеняющееся первичное взрывчатое вещество , которое обеспечивает начальную энергию активации для начала детонации в основном заряде. Взрывчатые вещества, обычно используемые в детонаторах, включают гремучую ртуть , азид свинца , стифнат свинца , тетрил и DDNP . Капсюли-детонаторы и некоторые детонаторы хранятся отдельно и не вставляются в основной заряд взрывчатого вещества непосредственно перед использованием, что обеспечивает сохранность основного заряда. В ранних капсюлях-детонаторах также использовалось гремучее серебро, но оно было заменено более дешевыми и безопасными первичными взрывчатыми веществами. Азид серебра все еще иногда используется, но очень редко из-за его высокой цены.

Детонаторы опасны для неподготовленного персонала, поскольку они содержат первичное взрывчатое вещество. Иногда их не распознают как взрывчатые вещества из-за их внешнего вида, приводящего к травмам.

Типы

Обычные детонаторы

Обычные детонаторы обычно представляют собой взрывчатые вещества воспламенения. Хотя они в основном используются в коммерческих операциях, обычные детонаторы по-прежнему используются в военных операциях. Эта форма детонатора чаще всего инициируется с помощью плавкого предохранителя и используется в некритичных по времени детонациях, например , при обезвреживании обычных боеприпасов . Хорошо известными детонаторами являются азид свинца [Pb(N 3 ) 2 ], азид серебра [AgN 3 ] и гремучая ртуть [Hg(ONC) 2 ].

Электрические детонаторы

Существует три категории электрических детонаторов: электрические детонаторы мгновенного действия ( СВУ ), детонаторы с короткой задержкой ( SPD ) и детонаторы с длительной задержкой ( LPD ). SPD измеряются в миллисекундах, а LPD измеряются в секундах. В ситуациях, когда требуется наносекундная точность, особенно в имплозивных зарядах в ядерном оружии , используются взрывающиеся детонаторы с мостовой проволокой . Начальная ударная волна создается путем испарения тонкой проволоки электрическим разрядом . Новая разработка - ударный детонатор, в котором используются тонкие пластины, ускоряемые электрически взрываемой проволокой или фольгой для нанесения начального удара. Он используется в некоторых современных системах вооружения. Вариант этой концепции используется при добыче полезных ископаемых, когда фольга взрывается лазерным импульсом, подаваемым на фольгу по оптоволокну .

  • Обрезка платиновой проволоки для использования в капсюлях-детонаторах, 1955 г.

  • Производство капсюлей-детонаторов, Hercules Powder Company , 1955 г.

  • Вставка вилки и перемычки в электрические капсюли-детонаторы, 1955 г.

Неэлектрические детонаторы

Неэлектрический детонатор представляет собой детонатор с ударной трубкой, предназначенный для инициирования взрывов, как правило, с целью сноса зданий и для использования при взрыве горных пород в шахтах и ​​​​карьерах. Вместо электрических проводов импульс зажигания подается на детонатор полой пластиковой трубкой, что делает его невосприимчивым к большинству опасностей, связанных с блуждающим электрическим током. Он состоит из трехслойной пластиковой трубки небольшого диаметра, на внутреннюю стенку которой нанесено реактивное взрывчатое вещество, которое при воспламенении распространяет низкоэнергетический сигнал, аналогичный взрыву пыли. Реакция распространяется со скоростью примерно 6500 футов/с (2000 м/с) по длине трубы с минимальным возмущением снаружи трубы. Неэлектрические детонаторы были изобретены шведской компанией Nitro Nobel в 1960-х и 1970-х годах и выпущены на рынок сноса в 1973 году.

Электронные детонаторы

В гражданской горной промышленности электронные детонаторы имеют лучшую точность задержки. Электронные детонаторы предназначены для обеспечения точного управления, необходимого для получения точных и стабильных результатов взрывных работ в различных областях взрывных работ в горнодобывающей, карьерной и строительной отраслях. Электронные детонаторы могут быть запрограммированы с шагом в миллисекунду или субмиллисекунду с помощью специального программирующего устройства.

Беспроводные детонаторы

Беспроводные электронные детонаторы начинают появляться на рынке гражданской добычи полезных ископаемых. [1] Зашифрованные радиосигналы используются для передачи сигнала взрыва каждому детонатору в нужное время. Хотя в настоящее время беспроводные детонаторы дороги, они могут позволить использовать новые методы добычи полезных ископаемых, поскольку несколько взрывов могут быть загружены одновременно и запущены последовательно, не причиняя вреда людям.

Капсюли-детонаторы № 8

Испытательный капсюль-детонатор номер 8 содержит 2 грамма смеси 80-процентной гремучей ртути и 20-процентного хлората калия или капсюль-детонатор эквивалентной прочности. Колпачок эквивалентной прочности содержит 0,40-0,45 г базовой шихты ТЭНа, запрессованной в алюминиевую оболочку с толщиной дна не более 0,03 дюйма, удельным весом не менее 1,4 г/см3 и загрунтованной стандартными навесками грунтовки. в зависимости от производителя. [1]

Типы капсюлей-детонаторов

Пиротехнический капсюль-детонатор

Самый старый и простой тип колпачков, колпачки для предохранителей представляют собой металлический цилиндр, закрытый с одного конца. От открытого конца внутрь сначала идет пустое пространство, в которое вставляется и обжимается пиротехнический взрыватель , затем пиротехническая воспламеняющая смесь, первичное взрывчатое вещество , а затем основной детонирующий заряд взрывчатого вещества.

Основная опасность пиротехнических капсюлей-детонаторов заключается в том, что для правильного использования взрыватель должен быть вставлен, а затем обжат на место, раздавив основание колпачка вокруг взрывателя. Если инструмент, используемый для обжатия колпачка, используется слишком близко к взрывчатому веществу, первичное взрывчатое вещество может сдетонировать во время обжатия. Обычная опасная практика - обжимать колпачки зубами; случайная детонация может привести к серьезной травме рта.

Капсюли-детонаторы с плавким предохранителем до сих пор активно используются. Это самый безопасный тип для использования при определенных типах электромагнитных помех, и они имеют встроенную временную задержку при перегорании предохранителя.

Электродетонатор в цельной упаковке

В электрических капсюлях-детонаторах с твердой упаковкой используется тонкая перемычка , находящаяся в прямом контакте (отсюда и сплошная упаковка) с первичным взрывчатым веществом, которое нагревается электрическим током и вызывает детонацию первичного взрывчатого вещества. Затем это первичное взрывчатое вещество взрывает более крупный заряд вторичного взрывчатого вещества.

Некоторые предохранители с твердой пачкой включают небольшой пиротехнический элемент задержки до нескольких сотен миллисекунд до срабатывания колпачка.

Спичка или электрический капсюль-детонатор с запалом

В капсюлях-детонаторах спичечного типа используется электрическая спичка (изоляционный лист с электродами с обеих сторон, тонкая перемычка, припаянная по бокам, все погружено в запальные и выходные смеси) для инициирования основного взрывчатого вещества, а не прямой контакт между перемычкой и основным взрывчатым веществом. . Спичку можно изготовить отдельно от остальной части колпачка и собрать только в конце процесса.

Кепки спичечного типа в настоящее время являются наиболее распространенным типом во всем мире.

Взрывающийся проволочный детонатор или капсюль-детонатор

Основная статья: Взрывающийся детонатор с мостовой проволокой

Этот тип детонатора был изобретен в 1940-х годах в рамках Манхэттенского проекта по разработке ядерного оружия. Цель разработки состояла в том, чтобы создать детонатор, который действовал бы очень быстро и предсказуемо. Для срабатывания электрических капсюлей типа Match и Solid Pack требуется несколько миллисекунд, поскольку проволочная перемычка нагревается и нагревает взрывчатое вещество до точки детонации. Взрывная мостовая проволока или EBWв детонаторах используется электрический заряд более высокого напряжения и очень тонкая перемычка, длина 0,04 дюйма, диаметр 0,0016 (длина 1 мм, диаметр 0,04 мм). Вместо того, чтобы нагревать взрывчатое вещество, проволока детонатора ЭЛС так быстро нагревается высоким током зажигания, что проволока фактически испаряется и взрывается из-за нагрева электрическим сопротивлением. Этот электрический взрыв затем запускает инициирующее взрывчатое вещество детонатора (обычно тэн ).

В некоторых подобных детонаторах вместо проволоки используется тонкая металлическая фольга, но они работают так же, как и настоящие детонаторы с проволочной перемычкой.

В дополнение к очень быстрому срабатыванию при правильном срабатывании детонаторы EBW защищены от паразитного статического электричества и другого электрического тока. Достаточный ток, и мостовой провод может расплавиться, но он достаточно мал, чтобы не взорвать инициирующее взрывчатое вещество, если через мостовой провод не пройдет полный высоковольтный сильноточный заряд. Детонаторы EBW используются во многих гражданских приложениях, где радиосигналы, статическое электричество или другие электрические опасности могут вызвать несчастные случаи с обычными электрическими детонаторами.

Шлепающий детонатор или капсюль-детонатор

Основная статья: Шлепающий детонатор

Шлепающие детонаторы являются усовершенствованием детонаторов EBW. Шлепки вместо того, чтобы напрямую использовать взрывающуюся фольгу для детонации взрывчатого вещества-инициатора, используют электрическое испарение фольги для перемещения небольшого круга изоляционного материала, такого как ПЭТ-пленка или каптон , через круглое отверстие в дополнительном диске из изоляционного материала. В дальнем конце этой дыры находится шарик обычного взрывчатого вещества-инициатора.

КПД преобразования энергии из электричества в кинетическую энергию летящего диска или шлепка может составлять 20–40 %.

Поскольку шлепок воздействует на большую площадь - 40 тысячных дюйма (примерно один мм) в поперечнике - взрывчатого вещества, а не на тонкую линию или точку, как во взрывающемся детонаторе из фольги или проволочной перемычки, детонация является более регулярной и требует меньше энергии. Надежная детонация требует доведения минимального объема взрывчатого вещества до температуры и давления, при которых начинается детонация. Если энергия выделяется в одной точке, она может излучаться во взрывчатом веществе во всех направлениях волнами разрежения или расширения, и только небольшой объем эффективно нагревается или сжимается. Летающий диск теряет энергию удара по бокам из-за волн разрежения, но конический объем взрывчатого вещества эффективно ударно сжимается.

Шлепающие детонаторы используются в ядерном оружии . Для запуска этих компонентов требуется большое количество энергии, поэтому их случайный разряд крайне маловероятен.

Инициаторы лазерных боеприпасов

В этом типе импульс от лазера проходит по оптическому волокну , чтобы ударить и, таким образом, инициировать взрывчатое вещество, легированное углеродом. Эти инициаторы очень надежны. Непреднамеренное инициирование очень сложно, поскольку взрывчатое вещество может быть взорвано только прикрепленным лазером, который точно настроен для этого, или полностью независимым лазером, который соответствует.

История

Первый капсюль-детонатор или детонатор был продемонстрирован в 1745 году, когда британский врач и аптекарь Уильям Уотсон показал, что электрическая искра фрикционной машины может воспламенить черный порох путем воспламенения легковоспламеняющегося вещества, смешанного с черным порохом. [2]

В 1750 году Бенджамин Франклин в Филадельфии изготовил коммерческий капсюль-детонатор, состоящий из бумажной трубки, наполненной черным порохом , с проводами, ведущими с обеих сторон, и ватой, закрывающей концы. Два провода подошли близко, но не соприкасались, поэтому большой электрический искровой разряд между двумя проводами зажигал колпачок. [3]

В 1832 году американский химик Роберт Хэйр изготовил детонатор с раскаленной проволокой , хотя аналогичные попытки были предприняты ранее итальянцами Вольтой и Кавалло. [4] Хэйр сконструировал свой капсюль-детонатор, пропустив многожильный провод через заряд пороха внутри жестяной трубки; он обрезал все, кроме одной тонкой нити многожильного провода, чтобы эта тонкая прядь служила горячей проволочной перемычкой. Когда через тонкую нить пропускали сильный ток от большой батареи (которую он называл «дефлагратором» или «калоримотором»), она раскалялась и воспламеняла заряд пороха. [5] [6]

В 1863 году Альфред Нобель понял, что хотя нитроглицерин нельзя взорвать запалом, его можно взорвать от взрыва небольшого заряда пороха, который, в свою очередь, воспламеняется запалом. [7] В течение года он добавил гремучей ртути в пороховые заряды своих детонаторов, а к 1867 году он использовал маленькие медные капсулы гремучей ртути, инициированные фитилем, для детонации нитроглицерина. [8]

В 1868 году Генри Джулиус Смит из Бостона представил колпачок, в котором сочетались воспламенитель с искровым разрядником и гремучая ртуть, первый электрический колпачок, способный взорвать динамит. [9]

В 1875 году Смит, а затем в 1887 году Перри Г. Гарднер из Норт-Адамса, штат Массачусетс, разработали электрические детонаторы, в которых детонатор с раскаленной проволокой сочетался с гремучей ртутью. [10] [11] [12] Это были первые капсюли-детонаторы современного типа. В современных капсюлях используются разные взрывчатые вещества и отдельные первичные и вторичные заряды взрывчатых веществ, но в целом они очень похожи на капсюли Гарднера и Смита.

Смит также изобрел первый удовлетворительный портативный источник питания для воспламенения капсюлей-детонаторов : высоковольтное магнето , которое приводилось в движение зубчатой ​​рейкой , которая, в свою очередь, приводилась в движение Т-образной рукояткой, которую опускали вниз. [13]

Электрические кепки для спичек были разработаны в начале 1900-х годов в Германии и распространились в США в 1950-х годах, когда ICI International приобрела Atlas Powder Co. Эти кепки стали преобладающим типом кепок мирового стандарта.

Вымышленные вариации

  • Ионный детонатор в видеоигре Destroy All Humans!
  • Детонатор Mk2 в видеоигре GoldenEye: Rogue Agent
  • Термальный детонатор , в серии фильмов Звездные войны

Смотрите также

  • Подрывная машина (ящик с динамитным детонатором)
  • Триггер мертвеца
  • Детонация
  • Детонирующий шнур
  • Детонатор (железнодорожный)
  • Взрывной мостовой детонатор
  • Взрывной ускоритель
  • Взрывчатое вещество
  • Ударник
  • Взрыватель (взрывчатые вещества)
  • Стандартный детонатор НАСА
  • Дизайн ядерного оружия
  • Карандашный детонатор
  • Детонатор ударной трубки
  • Шлепающий детонатор
  • Последовательность запуска
  • Урчин (детонатор)
  • Самодельное взрывное устройство
  • Справочник по самодельным боеприпасам ТМ 31-210

использованная литература

  1. ^ «Повышение безопасности и производительности» . www.oricaminingservices.com . Проверено 16 мая 2019 г. .
  2. ^ Уотсон, Уильям (1744). «Эксперименты и наблюдения, призванные проиллюстрировать природу и свойства электричества» . Философские труды Лондонского королевского общества . 43 (477): 481–501. doi : 10.1098/rstl.1744.0094 . Из стр. 500: «Но я могу с удовольствием стрелять порохом и даже разрядить мушкет силой электричества, когда порох измельчен с небольшим количеством камфоры или с несколькими каплями какого-нибудь воспламеняющегося химического масла».
  3. ↑ Франклин, Бенджамин, Эксперименты и наблюдения за электричеством в Филадельфии в Америке (Лондон, Англия: Фрэнсис Ньюберг, 1769), с. 92. Из с. 92: «Небольшой патрон наполняют сухим порохом, сильно утрамбовывают так, чтобы помять некоторые зерна; затем втыкают две заостренные проволоки, по одному с каждого конца, концы сближаются в середине патрона до расстояние в полдюйма [1,27 см]; затем, когда патрон помещают в круг [т. е. цепь], когда четыре [лейденские] банки разряжаются, электрическое пламя перескакивает с точки одной проволоки на точку другой, внутри патрона среди пороха, стреляет им, а взрыв пороха происходит одновременно с треском разряда».
  4. ^ "Хорошо стоять дома - Изобретать детонаторы" . www.standwellback.com . 18 ноября 2012 г. . Проверено 22 марта 2018 г.
  5. ↑ Заяц, Роберт (1832) «Применение гальванизма для взрывания горных пород», Журнал механики , 17 : 266–267.
  6. ↑ Примечание: Роберт Хэйр сконструировал свою большую батарею (или «дефлагратор» или «калоримотор», как он ее называл) в 1821 году. См.: Хэйр, Р. (1821) «Мемуары о некоторых новых модификациях гальванического аппарата с наблюдениями». в поддержку своей новой теории гальванизма», Американский журнал науки и искусства , 3 : 105–117.
  7. ^ Патент на нитроглицерин: Нобель, А., британский патент №. 1813 (20 июля 1864 г.).
  8. ^ См.:
    • Патент на динамит: Нобель, Альфред, английский патент №. 1345 (7 мая 1867 г.).
    • Нобель, Альфред, «Улучшенное взрывчатое вещество» , патент США №. 78 317 (26 мая 1868 г.). (См. стр. 2 для описания «касляка».)
    • де Мозенталь, Генри (1899) «Жизнь Альфреда Нобеля», Журнал Общества химической промышленности , 18 : 443–451; см. стр. 444.
  9. ↑ Смит, Генри Джулиус, «Улучшение электрических предохранителей», патент США №. 79 268 (23 июня 1868 г.).
  10. ^ Купер, Пол В., Разработка взрывчатых веществ (Нью-Йорк, Нью-Йорк: Wiley-VHC, 1996), с. 339.
  11. ^ См.:
    • Смит, Генри Джулиус, «Улучшение электрических предохранителей», патент США №. 173 681 (15 февраля 1876 г.).
    • Смит, Генри Джулиус, «Электрический предохранитель», патент США №. 225 173 (2 марта 1880 г.).
  12. ^ Гарднер, Перри Г., «Электрический предохранитель», патент США №. 377 851 (14 февраля 1888 г.).
  13. ^ См.:
    • Смит, Генри Джулиус, «Улучшение магнитоэлектрических машин», патент США №. 201 296 (17 января 1878 г.).
    • Смит, Генри Джулиус, «Динамо-электрическая запальная машина», патент США №. 353 827 (7 декабря 1886 г.).
    • Смит, Генри Джулиус, «Искусство взрывных работ», патент США №. 534 289 (19 февраля 1895 г.).
    • Крель, Питер О.К., История ударных волн, взрывов и ударов: хронологический и биографический справочник (Берлин, Германия: Springer, 2009), с. 365.

дальнейшее чтение

  • Купер, Пол В. Разработка взрывчатых веществ . Нью-Йорк: Wiley-VCH, 1996. ISBN 0-471-18636-8 . 

внешние ссылки

  • 1956 г., фильм безопасности "Демптон - Опасно!" из архивов Прелингера
  • Моделирование и симуляция явления взрыва в электровзрывных фольгах
Получено с https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Detonator&oldid=1064772884 .
Contribute a better translation