Детонатор
![]() | В этой статье есть несколько проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалять эти сообщения )
|


Детонатор . — это устройство, предназначенное для взрыва взрывчатого вещества или взрывного устройства [ 1 ] Детонаторы бывают разных типов, в зависимости от того, как они инициируются (химически, механически или электрически) и особенностей их внутренней работы, которая часто включает несколько стадий. Типы детонаторов включают неэлектрические и электрические. Неэлектрические детонаторы обычно являются колющими или пиротехническими, тогда как электрические обычно представляют собой «горячую проволоку» (низкое напряжение), взрывающуюся перемычку (высокое напряжение) или взрывчатую фольгу (очень высокое напряжение). [ 2 ] [ 3 ]
В первых электрических детонаторах, изобретенных в 1875 году независимо друг от друга Джулиусом Смитом и Перри Гардинером, использовалась гремучая ртуть в качестве основного взрывчатого вещества . На рубеже веков характеристики капсюля-детонатора Смит-Гардинера были улучшены за счет добавления 10-20% хлората калия . [ 4 ] Это соединение было заменено другими: азидом свинца , стифнатом свинца , некоторым количеством алюминия или другими материалами, такими как DDNP ( диазо-динитрофенол ), чтобы уменьшить количество свинца, выбрасываемого в атмосферу при добыче полезных ископаемых и карьерах. Они также часто используют небольшое количество тротила или тетрила в военных детонаторах и тэна в коммерческих детонаторах.
История
[ редактировать ]Первый капсюль-детонатор был продемонстрирован в 1745 году, когда британский врач и аптекарь Уильям Уотсон показал, что электрическая искра машины трения может воспламенить черный порох путем воспламенения легковоспламеняющегося вещества, смешанного с черным порохом. [ 5 ]
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 приблизились, но не соприкоснулись, поэтому большой электрический искровой разряд между двумя проводами мог привести к срабатыванию колпачка. [ 6 ]
изготовил детонатор с горячей проволокой В 1832 году американский химик Роберт Хэйр , хотя аналогичные попытки ранее предпринимались итальянцами Вольтой и Кавалло. [ 7 ] Хэйр сконструировал свой капсюль-детонатор, пропустив многожильный провод через заряд пороха внутри оловянной трубки; он обрезал все многожильные провода, кроме одной, так, чтобы тонкая жила служила горячей перемычкой. Когда через тонкую нить пропускали сильный ток от большой батареи (которую он называл «дефлагратор» или «калоримотор»), она раскалялась и воспламеняла заряд пороха. [ 8 ] [ 9 ]
В 1863 году Альфред Нобель понял, что, хотя нитроглицерин не может быть взорван запалом, его можно взорвать при взрыве небольшого заряда пороха, который, в свою очередь, воспламеняется запалом. [ 10 ] В течение года он добавлял гремучую ртуть в пороховые заряды своих детонаторов, а к 1867 году он использовал небольшие медные капсулы гремучей ртути, запускаемые с помощью запала, для взрыва нитроглицерина. [ 11 ]
В 1868 году Генри Джулиус Смит из Бостона представил капсюль, сочетающий в себе воспламенитель искрового разрядника и гремучую ртуть, первый электрический колпачок, способный взорвать динамит. [ 12 ]
В 1875 году Смит, а затем в 1887 году Перри Г. Гарднер из Норт-Адамса, штат Массачусетс, разработали электрические детонаторы, сочетающие в себе детонатор с горячей проволокой и гремучей ртутью. [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] Это были первые капсюли-детонаторы вообще современного типа. В современных крышках используется другое взрывчатое вещество и отдельные первичные и вторичные заряды взрывчатого вещества, но в целом они очень похожи на крышки Гарднера и Смита.
Смит также изобрел первый удовлетворительный портативный источник питания для зажигания капсюлей-детонаторов : высоковольтное магнето , которое приводилось в движение реечным механизмом , который, в свою очередь, приводился в движение Т-образной рукояткой, нажимаемой вниз. [ 16 ]
Электрические спичечные колпачки были разработаны в начале 1900-х годов в Германии и распространились в США в 1950-х годах, когда ICI International приобрела компанию Atlas Powder Co. Эти спичечные колпачки стали преобладающим типом мировых стандартов.
Цель
[ редактировать ]Потребность в детонаторах, таких как капсюли-детонаторы, возникла в результате разработки более безопасных вторичных и третичных взрывчатых веществ . Вторичные и третичные взрывчатые вещества обычно инициируются последовательностью взрывчатых веществ, начиная с детонатора. В целях безопасности детонаторы и основное взрывное устройство обычно соединяются только непосредственно перед использованием.
Дизайн
[ редактировать ]Детонатор обычно представляет собой многоступенчатое устройство, состоящее из трех частей:
- на первом этапе средства инициирования (огонь, электричество и т. д.) обеспечивают достаточно энергии (в виде тепла или механического удара) для активации
- легковоспламеняющееся первичное взрывчатое вещество , которое, в свою очередь, детонирует
- небольшое количество более мощного вторичного взрывчатого вещества , непосредственно контактирующего с основным и называемого «базовым» или «выходным» взрывчатым веществом, способное осуществить детонацию через корпус детонатора к основному взрывному устройству для его активации.
Взрывчатые вещества, обычно используемые в качестве основных в детонаторах, включают азид свинца , стифнат свинца , тетрил и ДДНП . В ранних капсюлях-детонаторах также использовалось гремучее серебро, но оно было заменено более дешевыми и безопасными первичными взрывчатыми веществами. Азид серебра до сих пор иногда используется, но очень редко из-за его высокой цены.
Можно сконструировать «непервичный взрывчатый детонатор» (сокращенно NPED), в котором первичное взрывчатое вещество заменено горючей, но невзрывоопасной смесью, которая распространяет ударную волну по трубке во вторичное взрывчатое вещество. NPED труднее случайно вызвать шоком, и при этом можно избежать использования свинца. [ 17 ]
В качестве вторичного «базового» или «выходного» взрывчатого вещества обычно используются тротил или тетрил в военных детонаторах и тэн в коммерческих детонаторах.
Хотя детонаторы делают обращение со взрывчатыми веществами более безопасным, обращение с ними опасно, поскольку, несмотря на их небольшой размер, они содержат достаточно взрывчатого вещества, чтобы ранить людей; неподготовленный персонал может не распознать в них взрывчатку или ошибочно счесть их неопасными из-за внешнего вида и обращаться с ними без необходимой осторожности.
Типы
[ редактировать ]Обычные детонаторы обычно представляют собой взрывчатые вещества, основанные на воспламенении. Хотя они в основном используются в коммерческих операциях, обычные детонаторы все еще используются в военных операциях. Эта форма детонатора чаще всего инициируется с помощью предохранительного взрывателя и используется при некритичных по времени детонациях, например, при утилизации обычных боеприпасов . Хорошо известными детонаторами являются азид свинца [Pb(N 3 ) 2 ), азид серебра [AgN 3 ] и гремучая ртуть [Hg(ONC) 2 ].
Существует три категории электрических детонаторов: электрические детонаторы мгновенного действия (СВУ), детонаторы с короткой задержкой (SPD) и детонаторы с длительной задержкой (LPD). SPD измеряется в миллисекундах, а LPD измеряется в секундах. В ситуациях, когда требуется наносекундная точность, особенно при взрывных зарядах ядерного оружия , детонаторы с взрывающейся проволокой используются . Первоначальная ударная волна создается путем испарения отрезка тонкой проволоки электрическим разрядом . Новой разработкой является ударный детонатор , в котором для нанесения первоначального удара используются тонкие пластины, ускоряемые электрически взорванной проволокой или фольгой. Он используется в некоторых современных системах вооружения. Вариант этой концепции используется в горнодобывающих работах, когда фольга взрывается лазерным импульсом, доставляемым на фольгу по оптическому волокну .
-
Обрезка платиновой проволоки для использования в капсюлях-детонаторах, 1955 год.
-
Производство капсюлей-детонаторов, Hercules Powder Company , 1955 год.
-
Установка вилки и перемычки в капсюли-детонаторы, 1955 год.
Неэлектрический детонатор — это детонатор с ударной трубкой, предназначенный для инициирования взрывов, как правило, с целью сноса зданий и использования при взрывных работах горных пород в шахтах и карьерах. Вместо электрических проводов воспламеняющий импульс к детонатору подает полая пластиковая трубка, что делает его невосприимчивым к большинству опасностей, связанных с блуждающим электрическим током. Он состоит из трехслойной пластиковой трубки небольшого диаметра, внутренняя стенка которой покрыта реактивным взрывчатым составом, который при воспламенении распространяет сигнал низкой энергии, похожий на взрыв пыли. Реакция протекает со скоростью примерно 6500 футов/с (2000 м/с) по длине трубки с минимальными возмущениями за пределами трубки. Неэлектрические детонаторы были изобретены шведской компанией Nitro Nobel в 1960-х и 1970-х годах и выпущены на рынок сноса зданий в 1973 году.
В гражданской горнодобывающей промышленности электронные детонаторы имеют более высокую точность задержки. Электронные детонаторы предназначены для обеспечения точного контроля, необходимого для получения точных и стабильных результатов взрывных работ при различных видах взрывных работ в горнодобывающей, карьерной и строительной отраслях. Электронные детонаторы можно программировать с шагом в миллисекунды или субмиллисекунды с использованием специального устройства программирования.
Беспроводные электронные детонаторы начинают появляться на рынке горнодобывающей промышленности. [ 18 ] Зашифрованные радиосигналы используются для передачи сигнала взрыва каждому детонатору в нужное время. Хотя в настоящее время беспроводные детонаторы дороги, они могут обеспечить новые методы добычи полезных ископаемых, поскольку несколько взрывов могут быть загружены одновременно и запущены последовательно, не подвергая людей опасности.
Испытательный капсюль-детонатор номер 8 — это капсюль-детонатор, содержащий 2 грамма смеси, состоящей из 80 процентов гремучей ртути и 20 процентов хлората калия, или капсюль-детонатор эквивалентной прочности. Капсюль эквивалентной прочности включает 0,40-0,45 грамм базового заряда ТЭНа, запрессованного в алюминиевую оболочку с толщиной дна не более 0,03 дюйма, с удельным весом не менее 1,4 г/см3 и загрунтованного стандартными навесками капсюля. в зависимости от производителя. [1]
Капсюли-детонаторы
[ редактировать ]
Самый старый и простой тип колпачка, колпачки-предохранители, представляют собой металлический цилиндр, закрытый с одного конца. С открытого торца внутрь сначала располагается пустое пространство, в которое пиротехнический взрыватель вставляется и обжимается , затем пиротехническая запальная смесь, первичное взрывчатое вещество , а затем основной детонирующий заряд взрывчатого вещества. Основная опасность пиротехнических капсюлей-детонаторов заключается в том, что для правильного использования предохранитель необходимо вставить, а затем зажать на месте, сдавив основание капсюля вокруг предохранителя. Если инструмент, используемый для обжима крышки, используется слишком близко к взрывчатке, первичное взрывчатое вещество может взорваться во время обжима. Распространенной опасной практикой является зажатие крышек зубами; случайный взрыв может привести к серьезной травме рта. Капсюли-детонаторы с предохранителем активно используются и сегодня. Они являются самым безопасным типом для использования при определенных типах электромагнитных помех и имеют встроенную задержку по времени при перегорании предохранителя.
В электродетонаторах с твердой пачкой используется тонкая перемычка, находящаяся в прямом контакте (следовательно, с твердой пачкой) с основным взрывчатым веществом, которое нагревается электрическим током и вызывает детонацию основного взрывчатого вещества. Это первичное взрывчатое вещество затем взрывает больший заряд вторичного взрывчатого вещества. Некоторые твердотельные предохранители имеют небольшой пиротехнический элемент задержки срабатывания до нескольких сотен миллисекунд перед срабатыванием колпачка.
В капсюлях-детонаторах спичечного типа используется электрическая спичка (изоляционный лист с электродами с обеих сторон, тонкая перемычка, припаянная по бокам, все погружено в воспламеняющую и выходную смесь) для инициирования первичного взрывчатого вещества, а не прямой контакт между перемычкой и основным взрывчатым веществом. . Спичка может быть изготовлена отдельно от остальной части колпачка и собрана только в конце процесса. Кепки спичечного типа в настоящее время являются наиболее распространенным типом, встречающимся во всем мире.
Детонатор с взрывающейся проволокой был изобретен в 1940-х годах в рамках Манхэттенского проекта по разработке ядерного оружия. [ 19 ] Целью разработки было создание детонатора, который работал бы очень быстро и предсказуемо). Электрические капсюли типа Match и Solid Pack срабатывают за несколько миллисекунд, поскольку перемычка нагревается и нагревает взрывчатое вещество до точки детонации. Во взрывающихся перемычках или детонаторах EBW используется электрический заряд более высокого напряжения и очень тонкая перемычка длиной 0,04 дюйма и диаметром 0,0016 (длина 1 мм, диаметр 0,04 мм). Вместо нагрева взрывчатого вещества проволока детонатора EBW нагревается настолько быстро высоким током зажигания, что проволока фактически испаряется и взрывается из-за электрического сопротивления. [ 20 ] инициирующего взрывчатого вещества низкой плотности (обычно тэна ), что, в свою очередь, приводит к детонации вторичного взрывчатого вещества более высокой плотности (обычно гексогена или октогена) во многих конструкциях EBW. Этот взрыв с электрическим приводом вызывает детонацию [ 21 ] Помимо очень быстрого срабатывания при правильном инициировании, детонаторы EBW намного безопаснее, чем капсюли-детонаторы, от случайного статического электричества и другого электрического тока. Достаточный ток расплавит перемычку, но он не сможет взорвать инициирующее взрывчатое вещество без прохождения полного высоковольтного сильноточного заряда через перемычку. Детонаторы EBW используются во многих гражданских целях, где радиосигналы, статическое электричество или другие опасности, связанные с электричеством, могут вызвать несчастные случаи с обычными электрическими детонаторами.
Инициаторы из взрывающейся фольги (EFI), также известные как детонаторы Slapper, представляют собой усовершенствованную версию детонаторов EBW. [ 22 ] [ 23 ] Ударники вместо того, чтобы напрямую использовать взрывающуюся фольгу для взрыва инициирующего взрывчатого вещества, используют электрическое испарение фольги, чтобы прогнать небольшой круг изоляционного материала, такого как ПЭТ-пленка или каптон, в круглое отверстие в дополнительном диске из изоляционного материала. В дальнем конце этой дыры находится шарик вторичного взрывчатого вещества высокой плотности. [ 24 ] В ударных детонаторах отсутствует инициирующее взрывчатое вещество низкой плотности, используемое в конструкциях EBW, и для их функционирования требуется гораздо большая плотность энергии, чем для детонаторов EBW, что делает их по своей сути более безопасными. [ 22 ]
Лазерное инициирование взрывчатых веществ, топлива или пиротехники предпринималось тремя различными способами: (1) прямое взаимодействие с ВВ или прямое оптическое инициирование (DOI); 2) быстрый нагрев тонкой пленки, контактирующей с ВВ; и (3) абляция тонкой металлической фольги для создания высокоскоростной пластины, которая воздействует на HE (лазерная пластина). [ 24 ] [ 25 ]
См. также
[ редактировать ]- Детонатор с взрывающейся проволокой - Детонатор, срабатывающий электрическим током.
- Взрывной усилитель – Чувствительный взрывной заряд.
- Справочник по самодельным боеприпасам TM 31-210 - Руководство для армии США
- Последовательность запуска — последовательность событий, приводящая к детонации взрывчатки.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Определение ДЕТОНАТОРА» . www.merriam-webster.com . 28 июля 2024 г. Проверено 10 августа 2024 г.
- ^ Ойлер, Карл; Мехта, Неха; Ченг, Гартунг (01 ноября 2015 г.). «Обзор взрывоопасных инициаторов» (PDF) . Центр оборонной технической информации . Архивировано (PDF) из оригинала 02 апреля 2022 г. Проверено 9 августа 2024 г.
- ^ Нил, Уильям (18 сентября 2020 г.). Детонаторы взрывающегося мостика (EBW): обзор (отчет). Лос-Аламосская национальная лаборатория (LANL), Лос-Аламос, Нью-Мексико (США).
- ^ Купер, Пол (1996). Взрывоопасная техника . Уайли. стр. 337–339. ISBN 0-471-18636-8 .
{{cite book}}
: CS1 maint: дата и год ( ссылка ) - ^ Уотсон, Уильям (1744). «Опыты и наблюдения, имеющие тенденцию иллюстрировать природу и свойства электричества» . Философские труды Лондонского королевского общества . 43 (477): 481–501. дои : 10.1098/rstl.1744.0094 . Из стр. 500: «Но я могу при желании выстрелить порохом и даже выстрелить из мушкета с помощью электричества, если порох растерт с небольшим количеством камфоры или с несколькими каплями какого-нибудь легковоспламеняющегося химического масла».
- ^ Франклин, Бенджамин, Эксперименты и наблюдения за электричеством в Филадельфии в Америке (Лондон, Англия: Фрэнсис Ньюберг, 1769), стр. 92. Со с. 92: «Небольшой патрон наполняется сухим порохом, его сильно утрамбовывают так, чтобы повредить некоторые зерна; затем втыкают две заостренные проволоки, по одной на каждом конце, кончики приближаются друг к другу в середине патрона до тех пор, пока они не окажутся внутри. расстояние в полдюйма [1,27 см]; затем, когда патрон помещается в круг [т. е. в цепь], когда четыре [лейденские] банки разряжаются, электрическое пламя перескакивает от точки одного провода к точке тот другой, внутри патрона среди пороха, стреляет , и взрыв пороха происходит одновременно с треском разряда».
- ^ «Стою спиной — дома — изобретаю детонаторы» . www.standwellback.com . 18 ноября 2012 года . Проверено 22 марта 2018 г.
- ^ Хэйр, Роберт (1832) «Применение гальванизма для взрывания горных пород», The Mechanics' Magazine , 17 : 266–267.
- ↑ 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 гальванических аппаратов с наблюдениями». в поддержку его новой теории гальванизма», Американский журнал науки и искусства , 3 : 105–117.
- ^ Патент на нитроглицерин: Нобель А., патент Великобритании №. 1813 (20 июля 1864 г.).
- ^ См.:
- Патент на динамит: Нобель, Альфред, английский патент №. 1345 (7 мая 1867 г.).
- Нобель, Альфред, «Улучшенное взрывчатое вещество». Архивировано 3 апреля 2017 г. в Wayback Machine , патент США №. 78 317 (26 мая 1868 г.). (Описание «капсюля» см. на стр. 2.)
- де Мозенталь, Генри (1899) «Труд жизни Альфреда Нобеля», Журнал Общества химической промышленности , 18 : 443–451; см. стр. 444.
- ^ Смит, Генри Джулиус, «Усовершенствование электрических предохранителей», Архивировано 31 августа 2021 г. в Wayback Machine, патент США №. 79 268 (23 июня 1868 г.).
- ^ Купер, Пол В., Разработка взрывчатых веществ (Нью-Йорк, Нью-Йорк: Wiley-VHC, 1996), стр. 339.
- ^ См.:
- Смит, Генри Джулиус, «Усовершенствование электрических предохранителей». Архивировано 4 апреля 2017 г. в Wayback Machine. Патент США №. 173 681 (15 февраля 1876 г.).
- Смит, Генри Джулиус, «Электрический предохранитель». Архивировано 31 августа 2021 г. в Wayback Machine. Патент США №. 225 173 (2 марта 1880 г.).
- ^ Гарднер, Перри Г., «Электрический предохранитель», Архивировано 4 апреля 2017 г. в Wayback Machine, патент США №. 377 851 (14 февраля 1888 г.).
- ^ См.:
- Смит, Генри Джулиус, «Усовершенствование магнитоэлектрических машин». Архивировано 5 мая 2022 г. в Wayback Machine. Патент США №. 201 296 (17 января 1878 г.).
- Смит, Генри Джулиус, «Динамо-электрическая запальная машина». Архивировано 5 мая 2022 г. в Wayback Machine. Патент США №. 353 827 (7 декабря 1886 г.).
- Смит, Генри Джулиус, «Искусство взрывных работ». Архивировано 5 мая 2022 г. в Wayback Machine. Патент США №. 534 289 (19 февраля 1895 г.).
- Крель, Питер О.К., История ударных волн, взрывов и воздействий: хронологический и биографический справочник (Берлин, Германия: Springer, 2009), стр. 365.
- ^ '' Паспорт безопасности: Exel Neo (1.4S) ''. Орика ЮК Лимитед. 09.11.2023 ред. 1.0.
- ^ «Повышение безопасности и производительности» . www.oricaminingservices.com . Проверено 16 мая 2019 г.
- ^ Лаборатория Национального Лос-Аламоса. «Производство детонаторов | Организации» . Лос-Аламосская национальная лаборатория . Проверено 21 августа 2024 г.
- ^ Валансиус, Коул Джозеф; Бейнбридж, Джо; Ричардсон, Дуэйн Росс; С любовью, Коди Уэйд (01 февраля 2017 г.). Физические и электрические измерения различных материалов, используемых в детонаторах EBW (Отчет). Сандия Национальная лаборатория. (SNL-NM), Альбукерке, Нью-Мексико (США).
- ^ «Детонаторы ЭБВ» . www.teledynedefenseelectronics.com . Проверено 21 августа 2024 г.
- ^ Перейти обратно: а б Страуд, младший (1976). Новый вид детонатора: Slapper (Отчет). Калифорнийский университет, Ливермор. Ливерморская лаборатория Лоуренса; Управление энергетических исследований и разработок.
- ^ Ян, Чжу, Пэн; Чу, Цин-юнь; Ван, Цзянь, Хао-тян, Жуй-ци (01 августа 2022 г.) «Инициатор на основе взрывающейся фольги» . по технологии печатных плат» . Оборонная техника . 18 (8): 1435–1444. doi : 10.1016/ . ISSN 2214-9147 j.dt.2021.06.008
- ^ Перейти обратно: а б Рэй, Пи Джей; Диксон, премьер-министр (июль 2019 г.). «Обзор механизма действия взрывающихся проволочных детонаторов» . Слушания. Математические, физические и технические науки . 475 (2227): 20190120. doi : 10.1098/rspa.2019.0120 . ISSN 1364-5021 . ПМК 6694310 . ПМИД 31423094 .
- ^ Йонг, Лео де; Нгуен, Там; Васль, Джон (май 1995 г.). «Лазерное зажигание взрывчатых веществ, пиротехники и пороха: обзор» (PDF) . Центр оборонной технической информации . Организация оборонной науки и технологий (DSTO).
{{cite web}}
: CS1 maint: статус URL ( ссылка )
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Купер, Пол В. Разработка взрывчатых веществ . Нью-Йорк: Wiley-VCH, 1996. ISBN 0-471-18636-8 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]