способ инициирования зарядов

Формула изобретения

1. Способ инициирования зарядов, согласно которому монтируют взрывную цепь, включающую взрыватель с воспламеняющим элементом в виде источника света, который непосредственно контактирует с инициируемым взрывчатым веществом (ВВ), отличающийся тем, что в качестве источника света используют светодиод, работающий в импульсном режиме, а в качестве инициируемого ВВ применяют светочувствительное ВВ, которое непосредственно наносят на светоизлучающую площадку светодиода.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для обеспечения требуемой для подрыва светочувствительного ВВ оптической энергии через светодиод пропускают импульсный ток с заданными амплитудой и длительностью импульса.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что светочувствительное ВВ, находящееся в пастообразном состоянии на этапе изготовления взрывной цепи светодиод - ВВ, наносят на светоизлучающую площадку светодиода, после чего всю конструкцию подвергают сушке.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу инициирования для подрыва промышленных взрывчатых веществ (ВВ) с использованием оптических и электрических средств инициирования и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, применяющих ВВ, например в горно-добывающей промышленности, строительной отрасли, аварийно-спасательной службе и т.д.

Известны система электровзрывания зарядов и способы соединения и инициирования взрывной цепи, когда реакция горения или взрывчатого превращения зарядов производится тепловой энергией, получаемой при прохождении электрического тока по мостику накаливания, который контактирует с инициирующим зарядом электродетонатора (Фриндляндер Л. Я. Справочник по прострелочно-взрывной аппаратуре. - М.: Недра, 1983, с. 57-59).

Основным недостатком электрических способов взрывания является возможность несанкционированного взрыва, приводящего к несчастным случаям и авариям, вследствие воздействия какого-либо высокочастотного сигнала, статического электричества и токов наводки. Для повышения уровня электрозащищенности используют электростатическую защиту, а также величины безопасного тока. Однако электростатическая защита эффективна лишь в определенных пределах, а увеличение безопасного тока ограничено возможностями источников питания и возрастанием величины тока возбуждения реакции.

Другими недостатками электровзрывания, приводящими к удорожанию стоимости проведения работ, являются: необходимость содержания большого количества контрольно-измерительной аппаратуры и обслуживающего персонала, следящего за ее состоянием; монтаж ведется в специальной одежде, не дающей искрений, т.е. разрядов статического электричества; измерение сопротивления или проверку токопроводимости электровзрывной цепи выполняют с безопасного расстояния и после удаления людей в безопасное место; монтаж взрывной цепи ведут в такой последовательности, чтобы электровзрывная цепь была постоянно замкнута. При монтаже взрывной цепи специальные зажимы должны создавать надежный контакт между проводниками, предохранять от искренний при прохождении тока в цепи и изолировать взрывную цепь от блуждающих токов. Невозможность ведения работ при повышенных ионизации воздуха и влажности (вблизи линии электропередач). В случае подрыва в глубоких скважинах воздействие взрыва приводит к повреждению кабеля, его обрыву, а несанкционированное срабатывание - к потере скважины или ее продолжительному ремонту. Опускание аппаратов на большую глубину приводит к значительному трению спускаемых аппаратов о стенки обсадной колонны и в случае применения бескорпусных перфораторов приводит к повреждению, обрыву или сходу детонирующего шнура (ДШ) с седловин зарядов, что приводит к отказу или неполному срабатыванию.

Известен способ инициирования пространственно разнесенных взрываемых зарядов, согласно которому монтируют взрывную цепь, включающую лазер, заряды, оптическое волокно в качестве светового тракта, которое выполнено связывающим заряды с выходом лазера для передачи лазерной энергии вдоль продольной оси оптического волокна для детонации подрываемых зарядов посредством передаваемой оптической энергии (US, патент 3812783, кл. F 42 С 13/02, F 42 В 1/04, 1974).

Основными недостатками известного решения по указанному прототипу являются: большое количество световедущих жил и оптический распределитель, высокая себестоимость лазерного излучателя (в том числе и полупроводникового), оптического волокна и узлов стыковки с ним (лазера и светочувствительного ВВ), конструктивная сложность и связанная с ней ненадежность лазера и оптических компонентов, громоздкость всей конструкции, высокое энергопотребление, необходимость в общем случае использовать внешнюю электрическую сеть для питания.

Наиболее близким по отношению к заявленному является способ инициирования зарядов, согласно которому монтируют взрывную цепь, включающую взрыватель с воспламеняющим элементом в виде источника света, который непосредственно контактирует с инициируемым ВВ (см. заявка ФРГ 2712168, кл. F 42 С 13/02, 1977).

Недостатком данного решения являются недостаточная надежность известного способа, высокая стоимость составных компонентов, а также сложность с обеспечением питания при больших длинах кабелей, соединяющих патрон и пульт управления.

Задачей изобретения является разработка способа для подачи светового импульса используемым зарядам, упрощение конструктивного исполнения и энергопотребления взрывной цепи, повышение надежности и безопасности при проведении взрывных работ.

Цель изобретения направлена на устранение недостатков, присущих известным способам взрывания зарядов, и решение поставленной задачи, а именно повышение надежности передачи светового сигнала за счет упрощения взрывной цепи.

Поставленная задача достигается тем, что при использовании способа инициирования зарядов, согласно которому монтируют взрывную цепь, включающую взрыватель с воспламеняющим элементом в виде источника света, который непосредственно контактирует с инициируемым ВВ, в качестве источника света используют светодиод, работающий в импульсном режиме, а в качестве инициируемого ВВ применяют светочувствительное ВВ, которое непосредственно наносят на излучающую площадку светодиода, тем самым исключая сложную юстировку всей аппаратуры, а также использование дорогого и хрупкого оптического волокна, узлов стыковки с ним излучателя и ВВ.

Поставленная задача достигается также тем, что малые размеры излучающей площадки светодиода, а также высокая яркость свечения в импульсном режиме подачи тока обеспечивают плотность оптической энергии, необходимую для надежного срабатывания светочувствительного вещества. Поставленная задача достигается также тем, что благодаря высокому кпд светодиода для обеспечения заданного светового импульса требуется незначительная электрическая мощность, т.е. достигается высокая экономичность, позволяющая использовать автономный источник питания (аккумулятор, батарейку) и отказаться от использования внешней электросети (источника помех). Задача достигается также простотой изготовления взрывной цепи, при этом светочувствительное ВВ, находящееся в пастообразном состоянии, наносят на светоизлучающую площадку светодиода, после чего всю конструкцию подвергают сушке.

Изобретение поясняется чертежами, где:

- на фиг.1 представлена структурная схема взрывной цепи, иллюстрирующая предлагаемый способ подрыва светочувствительного ВВ с помощью светодиода;

- на фиг.2 представлена функциональная схема светодиода с нанесенным на его светоизлучающую площадку светочувствительным ВВ.

В соответствии с фиг.1 источник электрической энергии 1, в качестве которого используется аккумуляторная батарея (для электрической развязки с промышленной электросетью), осуществляет питание электронной схемы 2 формирования импульса тока на взрыватель с воспламеняющим элементом в виде источника света, в качестве которого применяют светодиод. При этом схема осуществляет накопление электрической энергии с помощью встроенного конденсатора. При подаче внешней команды подрыва на электронную схему 2 последняя обеспечивает импульс электрического тока с заданными амплитудой и длительностью через светодиод 3 путем разряда встроенного накопительного конденсатора через его p-n - переход. В результате светоизлучающая площадка светодиода 3 формирует импульс оптической энергии, пространственная и временная плотность которой обеспечивает надежное инициирование светочувствительного ВВ 4, которое непосредственно нанесено на светоизлучающую площадку светодиода.

В соответствии с фиг.2 светочувствительное ВВ 4 наносится на светодиод 3 таким образом, что обеспечивается непосредственный оптический и механический контакты со светоизлучающей площадкой 5. При этом не нарушается цепь протекания инициирующего импульсного тока светодиода 3, которую составляют токоподводящие выводы 6, золотая нить 7 и металлическое основание 8. Таким образом, используются только два токоподводящих вывода 6, один из которых электрически соединен со светоизлучающей площадкой через металлическое основание 8, а второй - посредством золотой нити 7.

На начальном этапе изготовления взрывной цепи светодиод 3 - светочувствительное ВВ 4 последнее находится в пастообразном состоянии, и его наносят на светоизлучающую площадку 5 светодиода 3, после чего всю конструкцию подвергают сушке.