CZ292045B6

CZ292045B6 - Pyrotechnická nálož pro rozbušky

Info

Publication number: CZ292045B6
Application number: CZ19981919A
Authority: CZ
Inventors: Viktor Dumenko
Original assignee: Nitro Nobel Ab
Priority date: 1995-12-20
Filing date: 1996-12-12
Publication date: 2003-07-16
Also published as: ES2122952T1; EP0869935B1; AU1216597A; TW419580B; KR100468638B1; ZA9610539B; DE869935T1; PT869935E; GR3035977T3; SE505912C2; DE69612300T2; EP0869935A1; UA44925C2; NO982871D0; WO1997022571A1; KR20000064510A; US6227116B1; RU2170224C2; SK86098A3; AU699412B2

Abstract

Je pops na rozbuÜka sest vaj c z pouzdra se z kladn n lo tvo°enou sekund rn v²buÜninou, z rozn tky a z pyrotechnick ho °et zce nach zej c ho se mezi uveden²mi sou stmi rozbuÜky, p°i em tento pyrotechnick² °et zec obsahuje novou z ehovou n lo , kterou je oxida n -reduk n p r tvo°en² kovov²m palivem a oxidem kovu, p sob c m jako oxida n inidlo. Obsah zm n n ho kovov ho paliva je vyÜÜ , ne by odpov dalo jeho mno stv , pot°ebn mu k redukci veÜker ho oxidu kovu. Tato z ehov n lo je schopna uv st zm n nou sekund rn v²buÜninu do konvektivn ho deflagra n ho stavu a spolehliv²m zp sobem ji p°iv st k v²buchu. Z ehov n lo , kter je p°edm tem °eÜen , je obecn vhodn pro pou it k z ehu sekund rn ch v²buÜnin.\

Description

Oblast techniky

Tento vynález se týká rozbušek, tvořených pouzdrem se základní náloží sestávající ze sekundární výbušniny umístěné na jednom konci zmíněného pouzdra, roznětky umístěné na druhém konci tohoto pouzdra a ze střední Části, s pyrotechnickým řetězcem, pomocí kterého je možno přivést zážehovým impulzem roznětky k výbuchu základní nálož. Přesněji se tento vynález týká pyrotechnických náloží o novém složení, které mohou být použity jako zážehové nálože uvedených rozbušek a které je obecně možno používat k zážehu sekundárních výbušnin.

Dosavadní stav techniky

Rozbušky jsou používány k účelům vojenským i civilním, v tomto dokumentu jsou však popsány hlavně ve vztahu k použití při průmyslové těžbě kamene, kde většinou je větší množství rozbušek s různými vnitřními zpožděními zapojeno do sítě elektrických nebo neelektrických zařízení, sloužících k přenášení iniciačního impulzu.

V takových rozbuškách mohou mít pyrotechnické nálože různé funkce v pyrotechnickém řetězci, převádějícím zážehový impulz z roznětky nebo zařízení k přenosu zážehového impulzu na výbuch základní nálože, například mohou sloužit jako lychle přenášející nálož nebo zesilující nálož, jako zpožďující nálož, jako plynotěsná uzavírací nálož, nebo jako zážehová nálož, sloužící k odpálení zmíněné základní nálože.

Příklad pyrotechnické nálože v pyrotechnickém řetězci je uveden v dokumentu US-A-2 185 371, ve kterém je popsána zpožďovací nálož na bázi slitiny antimonu. Jiné příklady jsou uvedeny v dokumentu GB-A-2 146 014, ve kterém je popsána pyrotechnická směs pro zesílení vedení a v dokumentu DE-A-2 413 093, ve kterém je popsána příslušná výbušná směs.

Popis přípravy pyrotechnické nálože je uveden například v dokumentu EP 0 310 580, ve kterém je popsána příprava zpožďovacích a zážehových náloží.

V žádném z těchto dokumentů, popisujících dosavadní stav techniky, není popsána naše speciální nálož umožňující kvalitativní a spolehlivě odpálení sekundárních výbušných náloží, ani nelze ze žádného z těchto dokumentů odvodit tuto naši nálož na základě analogie.

Na všechny části pyrotechnického řetězce jsou kladeny stále vyšší požadavky. Základním požadavkem je, aby hoření všech náloží probíhalo dobře definovanou a stálou rychlostí, aby tak časový rozptyl byl velmi omezen. Rychlost hoření nesmí být výrazně ovlivňována okolními podmínkami a stárnutím. Je požadováno, aby nálože měly reprodukovatelné zážehové vlastnosti a aby byly zároveň necitlivé na náraz, vibrace, tření a elektrické výboje. Je třeba, aby nominální rychlost hoření byla nastavitelná malými změnami složení nálože. Směs, která tvoří nálož, má být možné snadno a bezpečně připravit, dávkovat a lisovat a nemá být příliš citlivá na podmínky výroby. Vzrůstající měrou je požadováno, aby nálož neobsahovala jedovaté látky a aby její příprava byla prováděna za podmínek, kdy například používáním rozpouštědel nedochází k ohrožení zdraví.

Přestože jsou za pyrotechnické směsi obecně považovány směsi paliva a oxidačního činidla a je tedy potenciálně možno použít mnoho takových směsí, omezují shora popsané podmínky výrazně výběr vhodných složek těchto náloží. Jsou však potřebná další zlepšení, jak z důvodů dosažení lepších užitných vlastností, tak proto, že sloučeniny obvykle používané k těmto účelům, jako jsou sloučeniny olova a chrómu se stávají obtížněji dostupnými a méně přijatelnými.

-1 CZ 292045 B6

Podstata vynálezu

Hlavním předmětem tohoto vynálezu je rozbuška a pyrotechnické nálože vhodné pro tuto rozbušku se zlepšenými vlastnostmi, uvedenými shora.

Přesněji je hlavním předmětem tohoto vynálezu rozbuška s pyrotechnickým řetězcem, schopným zažehnout sekundární výbušninu kvalitativním a spolehlivým způsobem.

Jiným předmětem tohoto vynálezu je rozbuška se stálými vlastnostmi ve vztahu k rychlosti hoření, stárnutí, a k vlivu výroby, skladování a užívání na životní prostředí.

Dalším předmětem tohoto vynálezu je spolehlivá rozbuška, která je však bezpečná proti nechtěné iniciaci.

Ještě dalším předmětem tohoto vynálezu je rozbuška umožňující bezpečné podmínky užití a nepoškozující životní prostředí.

Předmětem tohoto vynálezu je konečně užití pyrotechnické nálože obecně pro zážeh sekundární výbušniny, a to dokonce i tehdy, není-li s touto sekundární výbušninou ve styku žádná primární výbušnina.

Zmíněných předmětů tohoto vynálezu je dosaženo v důsledku získání vlastností popsaných v patentových nárocích uvedených dále.

Podle tohoto vynálezu bylo nečekaně zjištěno, že speciální kombinace kovového paliva a oxidačního činidla, kterým je oxid kovu, je schopna kvalitativně a spolehlivě zažehnout sekundární výbušniny, zvláště v rozbuškách uvedených v úvodní části tohoto popisu, a to dokonce i tehdy, není-li s touto sekundární výbušninou ve styku žádná primární výbušnina.

Ve smyslu dříve uvedeného se kvalitativním nebo podobné charakterizovaným zážehem rozumí takový zážeh sekundární výbušniny, při kterém nedochází k laminámímu hoření a hranice hoření je plochá, který však má konvektivní stadium hoření, při kterém je hoření extrémně nehomogenní.

V souvislosti stím, co bylo uvedeno, je velmi důležité zjištění, že přesto, že dochází k hoření zmíněným mechanismem, byl dosažen velmi spolehlivý zážeh sekundární výbušniny, aniž by byly negativně ovlivněny zbývající funkce pyrotechnického řetězce.

Dosažený kvalitativní zážeh dále umožňuje podstatné zkrácení vývoje výbuchu (doby od deflagrace po výbuch) v rozbušce, což dále umožňuje podstatné zkrácení pyrotechnického řetězce nebo iniciačního elementu a/nebo snížení pevnosti nebo tloušťky pouzdra bez jakéhokoliv zhoršení funkce rozbušky.

Aniž bychom se omezovali teoretickými úvahami, týkajícími se reakčního mechanismu, považujeme za pravděpodobné, že tento vynález je založen na vývoji extrémně horkých plynů s vysokou teplotou a vysokým tlakem z nové zážehové nálože. Tyto zážehové plyny pocházejí v podstatě z par vytvářených z kovů, které jsou obsaženy v zážehové náloži. Pravděpodobně výhradně tyto vlastnosti zaručují kvalitativní zážeh sekundární výbušniny.

Přesněji se tento vynález týká rozbušky, sestávající ze sekundární výbušniny umístěné na jejím jednom konci a roznětky umístěné na jejím druhém a z pyrotechnického řetězce, nacházejícího se mezi zmíněnou sekundární výbušninou a zmíněnou roznětkou, pomocí kterého je zážehový impulz přenášen z roznětky k základní náloži a způsobuje výbuch této základní nálože, přičemž se tento pyrotechnický řetězec skládá ze zážehové nálože, obsahující kovové palivo tvořené kovy

-2CZ 292045 B6 druhé, čtvrté a třinácté skupiny periodické tabulky, a oxidační činidlo, kterým je některý z oxidů kovů čtvrté a šesté skupiny periodické tabulky, zmíněné kovové palivo je přítomno ve vyšším množství, než je množství, které by bylo stechiometricky nutné ke snížení množství zmíněného oxidačního činidla na bázi oxidů kovů, a ze zmíněné zážehové nálože se vyvíjí horký stlačený plyn, který je schopen uvést zmíněnou sekundární výbušninu základní nálože do konvektivního deflagrativního stavu a tím spolehlivě způsobit její výbuch.

Použitím této zážehové nálože, jejíž funkce obecně spočívá v „inverzi“ systému kov/oxid za vývoje tepla, a která může být považována za termitovou nálož, jsou tedy splněna shora uvedená kriteria. Kov je přítomen před reakcí, během ní i po ní, čímž je zabezpečena vysoká elektrická i tepelná vodivost. Elektrická vodivost způsobuje snížení rizika nechtěného zážehu způsobeného statickým elektrickým nábojem nebo jinou elektrickou poruchou. Vysoká tepelná vodivost snižuje riziko nechtěného zážehu v důsledku místního přehřátí způsobeného třením, nárazem, nebo jiným způsobem, a zároveň je dosaženo dobrých zážehových vlastností v důsledku vysoké a stálé tepelné vodivosti. Přítomnost roztaveného kovu v reakčních produktech zesiluje posledně jmenované vlastnosti. Oxidy kovů jsou obecně látky, které jsou stálé i v přítomnosti vody. Toto se rovněž týká samotných kovů, u kterých se této vlastnosti často dosahuje pasivací povrchu. Tato vlastnost způsobuje dobrou odolnost proti stárnutí, umožňuje přípravu nálože z vodných suspenzí a je jí pravděpodobně možno vysvětlit i pozorovanou stálost reakčních rychlostí v přítomnosti vlhkosti. Reakční složky termitové nálože jsou obecně netoxické a nemají škodlivý vliv na životní prostředí. Další příznivou vlastností použité termitové nálože, která již byla zmíněna, je skutečnost, že reaguje za značného vývoje tepla, což nejen přispívá k dobrým zážehovým vlastnostem, ale má i důležitější důsledek, kterým je omezený rozptyl reakčních dob, částečně způsobený nezávislostí reakce na počátečních tepelných podmínkách.

Při použití rozbušky je zvláště výhodné, že nálože mohou být použity pro různé účely a vyhovují současně několika požadavkům. Využití skutečnosti, že při reakci se vytvářejí v hojné míře plynné produkty, umožňuje použití zážehových náloží podle tohoto vynálezu jako rychle hořících přenosových náloží, přičemž se u porézních náloží dosahuje vysokých zážehových a reakčních rychlostí. Na základě využití stability těchto náloží za různých podmínek, stabilních rychlostí hoření a změny rychlosti hoření v důsledku přídavku inertních aditiv, je možno použít tyto nálože jako pyrotechnické zpožďovače. Využitím vynikající schopnosti reakčních produktů roztavených kovů vytvářet strusku, která může být ještě zlepšena přídavkem ztužujících materiálů nebo plniv, je možno tyto nálože použít jako uzavírací nálože, zabraňující průniku plynů. Konečně je možno podle tohoto vynálezu použít tyto nálože převážně u rozbušek, které nejsou určeny pro primární výbušniny, jako zážehové nálože sekundárních výbušnin, na základě využití celého rozsahu možností iniciačních schopností těchto náloží o různém složení, včetně schopnosti vytvářet vysoké teploty a schopnosti následného uzavření, k vytvoření velmi rychlé a spolehlivé hranice hoření žádoucí pro příslušný mechanismus vyvolání výbuchu.

Další informace týkající se tohoto vynálezu a jeho výhod jsou uvedeny v následujícím podrobném popisu tohoto vynálezu.

Řada pyrotechnických složí obsahuje oxidoredukční pár, jehož redukční složka a oxidační složka jsou schopny reakce za vývoje tepla. Pro tento vynález je však charakteristické, že redukčním činidlem, neboli palivem, je kov, že oxidačním činidlem je oxid kovu a že oxidoredukční pár je termitový pár, který je schopen reakce, při které dochází k oxidaci kovového paliva a k redukci oxidačního činidla, kterým je oxidu kovu, na kov.

Teplo, které vzniká při této reakci, je dostačující ktomu, aby alespoň část, nebo s výhodou všechen vznikající kov byl roztavený. Množství tohoto tepla nemusí být takové, aby došlo k roztavení kterékoliv z dalších složek přidaných do systému, jakými jsou inertní plniva, přebytek reaktantů nebo složek ostatních reaktivních pyrotechnických systémů. V podstatě dochází při reakci k náhradě původního kovového paliva kovem oxidu, což může být nazváno „inverzí“ systému kov/oxid. Aby ktomu mohlo dojít, musí mít kovové palivo vyšší afinitu ke

-3CZ 292045 B6 kyslíku, než kov oxidu. Je obtížné určit přesné pravidlo, kdy je tato podmínka splněna, avšak obecně platí, že pro reakci, při níž dochází ke změně určitého oxidačního stavu kovu na kov ve stavu elementárním, by elektronegativita kovu, používaného jako kovové palivo, měla být alespoň o 0,5 V, s výhodou alespoň o 0,75 V vyšší, než elektronegativita kovu obsaženého v oxidu kovu.

Podle tohoto vynálezu je tedy kovové palivo zvoleno ze skupiny tvořené prvky druhé, čtvrté a třinácté skupiny periodické tabulky. V souvislosti s tím je třeba poznamenat, že se jedná o skupiny a periody periodické tabulky prvků, která je uvedena dále.

Použitá periodická tabulka prvků

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

0

1

H

He

2

Li

Be

B

C

N

0

F

Ne

3

Na

Mg

Al

Si

P

S

Cl

Ar

4

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga

Ge

As

Se

Br

Kr

5

Rb

Sr

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

In

;Sn

Sb

— Te

I

Xe

6

Cs

Ba

La

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg

TI

Pb

Bi

Po

At! Rn

7

Fr

Ra

Ac

nekovy kovy

Γ í amfoterní prvky

L------1

Vyjádřeno jinými slovy, obsahuje druhá skupina periodické tabulky, ze které je zvoleno kovové palivo, mimo jiné kovy Be, Mg, Ca, Sr a Ba, čtvrtá skupina periodické tabulky obsahuje kovy Ti, Zr a Hf, a třináctá skupina periodické tabulky obsahuje kovy Al, Ga, In a TI.

S výhodou je však kovové palivo zvoleno z třetí a čtvrté periody zmíněných skupin 2, 4 a 13, tj. těmito kovy jsou Mg, Al, Ca, Ti a Ga. Výhodněji jsou zmíněným palivem kovy Al a Ti.

Jak bylo uvedeno dříve, jsou kovy obsaženými v oxidech kovů, které jsou oxidačními činidly, kovy zvolené ze čtvrté a šesté periody periodického systému, přičemž čtvrtá perioda obsahuje K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu a Zn, a šestá perioda obsahuje Cs, Ba, La, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, TI, Pb, Bi a Po.

Preferovanými kovy zmíněné čtvrté periody jsou Cr, Mn, Fe, Ni, Cu a Zn, a zvláště preferovány jsou Mn, Fe a Cu.

Preferovanými kovy zmíněné šesté periody jsou Ba, W a Bi, a zvláště preferován je Bi.

V souvislosti s tím jsou zvláště preferovanými oxidy Fe₂O3, Fe3O₄, Cu₂O, CuO, Bi₂O₃ a MnO₂.

Jak bylo uvedeno, jsou zážehovými náložemi podle tohoto vynálezu termitové nálože, které jsou při hoření schopny vytvářet velmi vysoké teploty. Jako míra teploty hoření může být použita vypočtená konečná teplota reakce, při které je dosaženo konečné rovnováhy použitých reaktantů v mechanicky a tepelně izolovaném systému, za hustot a koncentrací, které skutečně existují v příslušné náloži. Tato míra je nezávislá na rychlosti hoření nálože, propustnosti plynů a izolaci, a dále je uváděna jako „ideální“ teplota hoření nálože. Tato ideální teplota hoření může u náloží s vysokou rychlostí hoření, nízkou permeabilitou plynů, velkými rozměry, nebo jinak způsobenými malými ztrátami do okolí, sloužit k odhadu skutečné teploty hoření. V případě náloží, u

-4CZ 292045 B6 kterých není možno předpokládat přibližné splnění shora uvedených podmínek, je třeba stanovit „skutečnou“ teplotu hoření měřením. To je možno provést například zavedením termočlánku do nálože, záznamem emisního spektra nálože během její reakce v průhledném materiálu, nebo za použití optického vlákna, umístěného v náloži, nebo jinou metodou. Je-li nálož hodnocena na základě teploty hoření, vyplývá z dále uvedeného, že ideální teplota hoření by měla být vyšší než

1726.85 °C (2000 K), s výhodou vyšší než 2026,85 °C (2300 K) a nejvýhodněji vyšší než

2326.85 °C (2600 K). Složení a tvar nálože by měly být s výhodou takové, aby skutečná teplota hoření přesahovala 60 %, s výhodou 70 % a nejvýhodněji 80 % zmíněné ideální teploty hoření, vyjádřené ve stupních Kelvina.

Tento dokument se převážně týká pyrotechnických náloží pro rozbušky, u kterých je obecným požadavkem, aby reakce probíhala v podstatě bez vývoje plynů, aby nemohlo dojít k narušení konstrukce rozbušky. Složení, které je předmětem tohoto vynálezu, ve kterém jsou jak reaktanty, tak produkty reakce tvořeny párem kov - oxid kovu, výborně splňuje podmínku, aby celá reakce probíhala bez vývoje plynů.

Jak již však bylo uvedeno dříve, předpokládá se, že příznivý průběh zážehu a hoření složí souvisí v podstatě s tvorbou plynných meziproduktů, které nejsou přítomny v jiných podobných slozích. Lze předpokládat, že se z kovových paliv při shora uvedených podmínkách alespoň zčásti přechodně vytvářejí plynné meziprodukty těchto kovových paliv.

Tento efekt může být zesílen přídavkem jiné látky, která snadno přechází do plynného stavu, preferovaným způsobem, jak tohoto efektu je možno docílit je však použití přebytku kovového paliva, čímž se získá slož, která je v tomto dokumentu označována jako „slož se zvýšeným vývojem plynu“. Příliš velká množství by způsobila ochlazení slože a tím snížení tvorby plynů. V důsledku toho je v takových složích množství kovového paliva obecně vyšší, než množství nutné k redukci oxidačního činidla, kterým je oxid kovu a nižší než dvanáctinásobek tohoto množství, s výhodou je touto horní hranicí šestinásobek tohoto množství, a nejvýhodněji čtyřnásobek tohoto množství. Podle jiného preferovaného provedení tohoto vynálezu je množství kovového paliva 1,1-násobek až šestinásobek zmíněného množství a výhodněji je toto množství kovového paliva 1,5 až čtyřnásobek zmíněného množství.

Obsah kovového paliva, vyjádřený v procentech celkové hmotnosti zážehové nálože, je obecně 10 až 50 % hmotn., s výhodou 15 až 35 % hmotn., a výhodněji 15 až 25 % hmotn.. Obsahy příslušného oxidačního činidla, kterým je oxid kovu, jsou tedy 90 až 50 % hmotn., s výhodou 85 až 65 % hmotn., a výhodněji 75 až 65 % hmotn..

Podle jednoho z preferovaných provedení tohoto vynálezu je kovovým palivem Al a oxidačním činidlem CU2O nebo Bi₂O₃, přičemž obsah zmíněného paliva je 15 až 35 % hmotn., a obsah zmíněného oxidačního činidla je 75 až 85 % hmotn..

Podle jiného preferovaného provedení tohoto vynálezu je kovovým palivem Ti a oxidačním činidlem je Bi₂O₃, přičemž obsah zmíněného paliva je 15 až 25 % hmotn., s výhodou přibližně 20 % hmotn., a obsah zmíněného oxidačního činidla je 75 až 85 % hmotn., s výhodou přibližně 80 % hmotn..

Z různých důvodů může být výhodný přídavek více či méně inertní, případně i aktivní pevné látky do této slože, aby byla například ovlivněna rychlost jejího hoření, snížena její citlivost k výbojům statické elektřiny, nebo aby byly ovlivněny vlastnosti strusky. Použití inertní pevné látky, která je zároveň produktem příslušné reakce, je vhodné pro to, aby se zabránilo změnám vlastností systému a dosáhlo snížení tvorby plynných produktů. Preferován je však přídavek oxidu kovu, aby bylo například dosaženo snížení rychlosti reakce, aniž by došlo k přílišnému ochlazení. Zmíněný oxid kovu může být konečným reakčním produktem příslušného systému, je však rovněž možné přidat jiný oxid kovu, například konečný reakční produkt jiného shora uvedeného inverzního systému. Zvláště preferovanými oxidy vhodnými pro tento účel jsou oxidy

-5CZ 292045 B6

Al, Si, Fe, Zn, Ti nebo jejich směsi. Vnitřní pevnou komponentou může rovněž být práškovitý kov, který mimo jiné přispívá ke tvorbě pevných strusek. Takové slože budou v dalším textu rovněž nazývány „slože s kovovým aktivním plnivem“. Kov, který je konečným produktem reakce, může být použit jako takové aditivum. Kov, který je konečným produktem reakce, je obvykle přítomen v roztavené formě a důsledkem jeho přídavku může být například vznik směsi roztaveného a neroztaveného kovu, která je vhodná pro tvorbu pevných a neprostupných strusek.

Lepších výsledků, než v případě tohoto částečného roztavené, se dosáhne, je-li kov pevný při reakční teplotě nálože, což nastává například při přidání pevného kovu jiného než příslušný konečný produkt a s vyšší teplotou tání. Přestože je možno použít kterýkoliv takový kov, jsou z tohoto hlediska zvláště vhodnými kovy Ti, Ni, Mn a W, nebo jejich směsi nebo slitiny, a zvláště W nebo směsi nebo slitiny W a Fe.

Kovy nebo oxidy kovů, vhodné pro shora uvedené účely, jsou obecně používány v množstvích 2 až 30 % hmotn., s výhodou v množstvích 4 až 20 % hmotn., a výhodněji ve množstvích 6 až 10% hmotn., přičemž uvedené koncentrace se vztahují ke hmotnosti pyrotechnické nálože (náloží), zvláště zážehové nálože.

Vedle pyrotechnických aditiv, jsou ve složích běžně používána i jiná aditiva, například pro zlepšení volného toku nebo lisovatelnosti, nebo pojivová aditiva pro zlepšení koheze nebo pro umožnění granulace, například jílová aditiva nebo karboxymethylcelulóza. Aditiva, přidávaná z těchto dalších důvodů, jsou obecně používána v malých množstvích, zvláště v případech, že se z těchto aditiv vyvíjejí permanentní plyny. Tato množství jsou nižší než 4 % hmotn., s výhodou nižší než 2 % hmotn. a často nižší než 1 % hmotn., vztaženo na hmotnost pyrotechnické nálože (náloží), zvláště zážehové nálože.

Přestože jsou tyto slože v suchém stavu poměrně necitlivé k nechtěné iniciaci, jsou s výhodou míšeny a připravovány v kapalné fázi, s výhodou ve vodném prostředí, zvláště v čisté vodě. Směs může být obvyklým způsobem granulována z kapalné fáze.

Rychlost hoření zážehové nálože může být měněna v širokých mezích, obvykle se však tato rychlost pohybuje v rozmezí 0,001 až 50m.s^_1, zvláště v rozmezí 0,005 až lOm.s¹. Rychlosti hoření vyšší než 50 m.s^-1, a zvláště vyšší než 100 m.s^-1 způsobují, že vlastnosti nálože zpravidla nejsou vhodné pro rozbušky, nebo jsou pro rozbušky neobvyklé. Jak již bylo uvedeno, rychlost hoření může být ovlivňována několika způsoby, kterými jsou výběr redoxysystému, změna stechiometrického poměru reaktantů, použití inertních aditiv, změna velikosti částeček nálože a stupeň slisování.

Stupeň slisování není nijak omezen, nálože mohou být zcela neslisované, až do značné míry slisované. Aby však bylo možno použití nálože k uvedeným účelům, je nutné, aby bylo použito množství slože dostačující ktomu, aby bylo umožněno slisování, tj. všechny tři rozměry nálože musí být několikanásobně a s výhodou mnohonásobně větší, než velikost částeček, v případě granulovaných materiálů musí být tato podmínka splněna alespoň ve vztahu k primárním částicím granulí.

Jak již bylo uvedeno na počátku, je možno shora popsané zážehové nálože obecně používat pro pyrotechnické účely k zážehu sekundárních výbušnin, zvlášť vhodné jsou však pro rozbušky, hlavně pro rozbušky používané pro průmyslové účely. Jak bylo uvedeno, skládá se taková rozbuška z pouzdra se základní náloží, kterou je sekundární výbušnina, nebo která obsahuje sekundární výbušninu, nacházejí se na jednom konci této rozbušky, roznětky umístěné na druhém konci, a ze střední části, s pyrotechnickým řetězcem, pomocí kterého je možno přivést zážehovým impulzem roznětky k výbuchu základní nálož. Může být použita jakákoliv známá roznětka, jako například elektricky iniciovaná zápalnice, bezpečnostní zápalnice, detonační zápalnice, nízkoenergetická rázová trubka (např. NONEL, registrovaná obchodní známka), explozivní šňůra nebo fólie, laserové pulzy přenášené například optickými vlákny, elektronická

-6CZ 292045 B6 zařízení a podobně. Pro iniciaci náloží podle tohoto vynálezu jsou preferovány zážehové prostředky vyvíjející teplo.

Součástí pyrotechnického řetězce mohou být zpožďující nálož, obvykle podélného tvaru, uložená ve válcovitém obalu. Součástí tohoto řetězce mohou být rovněž přenosové nálože, zesilující proces hoření nebo podporující zážeh a rovněž uzavírací nálože, sloužící k zamezení pronikání plynů. Poslední částí pyrotechnického řetězce je stupeň, který přeměňuje hoření pyrotechnických náloží, v důsledku kterého se hlavně vyvíjí teplo, na náraz, a následně na výbuch základní nálože.

Obvyklý způsob, kterým je toto prováděno, spočívá v umístění malého množství primární výbušniny do bezprostřední blízkosti sekundární výbušniny, která má být přivedena k výbuchu. Primární výbušniny explodují rychle a spolehlivě působením tepla nebo mírného nárazu. Poslední vývoj techniky však umožnil sestrojení průmyslově vyráběné rozbušky, neobsahující primární výbušninu (non-primary explosive type detonator - NPED), ve které je primární výbušnina nahrazena určitým mechanismem, podrobněji popsaným dále, který umožňuje přivést k explozi sekundární výbušninu přímo.

Shora popsané slože mohou být rovněž používány pro rychle přenášející nálože, které zachycují a zesilující slabé impulzy, nebo napomáhají zážehu pomalejších složí. Tyto slože jsou vhodné pro uvedený účel díky vysokým rychlostem hoření a nízkému rozptylu dob zážehu, nízké závislosti na tlaku, snadnosti zážehu a nízké náchylnosti k nechtěné iniciaci ve srovnání s ostatními náložemi. S výhodou se jedná o dříve popsané slože se zvýšeným vývojem plynu. S výhodou jsou tyto jednotlivé drobné články pyrotechnického řetězce nebo jejich části uspořádány tak, že postupně přenášejí zážehový impulz z roznětky na další články tohoto pyrotechnického řetězce. Aby bylo dosaženo vysoké reakční rychlosti a zážehové citlivosti, je třeba, aby porozita nálože byla vysoká a stupeň slisování nízký. S výhodou odpovídá hustota nálože lisovacímu tlaku nižšímu než 100 MPa, výhodněji odpovídá tato hustota nálože tlaku nižšímu než 10 MPa, a mohou být použity i v podstatě neslisované nálože. S výhodou je nálož tvořena granulovaným materiálem a je slisována tlakem dostačujícím ktomu, aby bylo dosaženo maximální porozity nálože.

V této souvislosti může být rychlost hoření nálože vyšší než 0,1 m/sec a s výhodou je vyšší než 1 m/sec. K tomuto účelu jsou potřebné pouze malé nálože a s výhodou je množství nálože tak malé, aby doba zpoždění uvedené zpožďující nálože byla nižší než 1 msec, výhodněji kratší než 0,5 msec.

Obvykle neobsahuje roznětka žádnou další nálož a přenosová nálož nebo tuto nálož nahrazující inertní vložka jsou umístěny v bezprostředním sousedství roznětky. Mezi náloží a roznětkou může být vzduchová mezera, která může být přemostěna zápalníci nebo rázovou trubkou, což usnadňuje výrobu. Roznětka může být rovněž uložena uvnitř nálože a tím je usnadněn přenos zážehového pulzu. V tomto posledně jmenovaném případě může být dosaženo zvláštní výhody kombinací s elektrickou roznětkou, protože elektrická vodivost slože podle tohoto vynálezu umožňuje přímý zážeh jiskrou, zápalnicovým můstkem nebo vedením samotnou náloží a tím zážeh za použití jednoduché roznětky jako například elektrického jiskřiště bez zápalnice.

Druhý konec přenosové nálože může přiléhat k jakékoliv jiné náloži pyrotechnického řetězce, nejběžněji ke zpožďovací náloži, případně může být předřazena ještě další nálož.

V důsledku možnosti využití dobře reprodukovatelných rychlostí hoření, malé závislosti na vnějších podmínkách, variability rychlosti hoření, snadnosti výroby a případných dalších vhodných vlastností, může být nálož shora uvedeného složení rovněž zpožďovací náloží nebo částí této nálože.

Zpožďovací nálože jsou zpravidla slisovány na vyšší hustotu, než je celková hustota prášku, a hustota nálože odpovídá s výhodou tlaku při lisování 10 MPa, výhodněji tlaku 100 MPa. Nálož

-7 CZ 292045 B6 může mít hustotu vyšší než 1 g.cm^-3, s výhodou vyšší než 1,5 g.m^-3. Aby bylo dosaženo příslušného zpoždění, je třeba, aby slož neměla příliš velkou reakční rychlost a s výhodou je rychlost hoření nižší než 1 m/sec, výhodněji nižší než 0,3 m/sec. Obecně je tato rychlost vyšší než 0,001 m/sec, s výhodou je vyšší než 0,005 m/sec. Je výhodné, aby množství nálože bylo tak velké, aby se dosáhlo doby zpoždění vyšší než 1 m/sec, s výhodou vyšší než 5 m/sec.

Rychlost hoření může byt ovlivňována jakýmkoliv uvedeným obvyklým způsobem, pro zvýšení rychlosti hoření je však preferováno použití dříve popsaných složí se zvýšeným vývojem plynu a pro snížení rychlosti hoření je preferováno použití přídavku plniva, s výhodou konečného produktu reakce a s výhodou oxidu kovu. Ukázalo se, že bez ohledu na použitý inverzní systém jsou oxidy hliníku a oxidy křemíku vhodnými plnivy. Množství použitého plniva může být 10 až 1000% hmotn., s výhodou je však 20 až 100 % hmotn., vztaženo ke hmotnosti reaktivních složek.

Jiným způsobem snížení rychlosti zpožďující nálože je použití amfotemího prvku, zvláště křemíku, jako paliva.

Zpožďující nálož může být lisována přímo v pouzdru rozbušky na následující nálož pyrotechnického řetězce. Toto řešení je preferováno při použití malých náloží a krátkých zpoždění. U větších náloží může být zpožďující nálož běžným způsobem uzavřena v součásti umístěné uvnitř pouzdra. Sloupec se zpožďující složí může být lisován najednou, v případě delších sloupců je však lisován postupně. Obvyklé délky náloží jsou v rozmezí 1 až 100 mm, zvláště v rozmezí 2 až 50 mm.

V případě rozbušek typu NPED je obvykle sekundární výbušnina na vnitřním konci uzavřena ve zvláštním pouzdře nebo součásti, a v tomto případě je třetí možností umístění části celkové zpožďující nálože do téhož pouzdra.

Vnitřní konec zpožďující nálože může být opatřen zařízením, které omezuje zpětný tok plynů a částeček nálože, sloužícím k dalšímu zvýšení stálosti rychlosti hoření, kterým je s výhodou nálož vytvářející strusku a nejvýhodněji uzavírací nálož, která může mít například složení uvedené dříve.

Druhý konec zpožďující nálože může sousedit s další náloží pyrotechnického řetězce, může však být rovněž v kontaktu s primární nebo sekundární náloží, mezi kterými může případně být malé množství jiné nálože. Primární výbušniny mohou být snadno přivedeny k výbuchu sekundární náloží, s výhodou přes dříve popsanou uzavírací nebo zážehovou nálož.

Shora popsané slože mohou být rovněž použity v náloži, která je uzavírací náloží, nebo je částí uzavírací nálože, snižující průchod nebo zabraňující průchodu plynů po zreagování nálože. Uzavírací nálož má rovněž mít dobré mechanické vlastnosti. Reaktivita pyrotechnických náloží silně závisí na tlaku plynů a reprodukovatelnost průběhu hoření závisí na řízeném vzestupu a udržování tlaku. Dokonce i slože, u kterých nedochází k vývoji plynů, způsobují vzestup tlaku, který případně může vyvolávat zpětný tok plynů v důsledku vzniku plynných meziproduktů nebo zahřátí plynu přítomného v pórech nálože. Rovněž soudržnost částeček náloží, tvořených práškovitým materiálem, je omezená a tlak v nich může způsobit trhliny.

Zmíněné uzavírací nálože se vyznačují dobrou schopností vytvářet strusku a zabraňovat průchodu plynů. Tyto vlastnosti mohou být dále zlepšeny přídavkem ztužovacích aditiv. Pro tento účel je vhodné používat náloží se značně vysokými hustotami. S výhodou odpovídá hustota takových náloží tlaku 10 MPa, výhodně odpovídá tato hustota tlaku 100 MPa. Vyjádřeno v jednotkách hustoty, mohou mít tyto slisované uzavírací nálože hustotu vyšší než 1,5 g.cm^-3, s výhodou vyšší než 2 g.cm^-3. Tyto nálože mají obvykle střední rychlosti hoření, s výhodou vyšší než 0,01 m.s^-1, výhodněji vyšší než 0,1 m.s^-1, obvykle je však tato rychlost nižší než 1 m.s^-1.

-8CZ 292045 B6

Jsou-li zmíněné nálože užívány výhradně jako uzavírací nálože, jedná se obvykle o tak malé nálože, aby doba zpoždění v nich byla nižší než 1 s, častěji nižší než 100 ms.

Je-li slož používána jako uzavírací nálož, obsahuje obvykle inertní plniva snižující propustnost, například dříve popsané slože ztužené kovem mají tytéž shora uvedené výhody, protože strusky, které se z těchto náloží vytvářejí, jsou jak mechanicky pevné, tak vysoce nepropustné pro plyny.

V takovém případě poněkud méně záleží na stechiometrickém poměru mezi kovem a oxidem kovu, protože přidaná plniva zpravidla zmírňují případné rozdíly, a umožňují použití složí, které mají podle potřeby, například z důvodu nastavení rychlosti hoření, složení, které se v jednom nebo druhém směru liší od složení stechiometrického. Obecně je však preferováno stechiometrické složení odpovídající složím se zvýšeným vývojem plynu. Množství plniva se může pohybovat v širokých mezích, například 20 až 80 % obj., s výhodou 30 až 70 % obj..

V rozbušce se používá uzavírací nálož, je-li třeba dosáhnout utěsnění proti průchodu plynů nebo vyztužení. Důležité je použití uzavíracích náloží pro zamezení zpětného toku u zpožďujících náloží, kterým se dosáhne stabilizace jejich vlastností při hoření. Uzavírací nálož má v takovém případě být v pyrotechnickém řetězci zařazena před zpožďující nálož. Mezi uzavíracími a zpožďujícími náložemi se mohou nacházet další pyrotechnické nálože, avšak vzhledem k její dobré zážehové výkonnosti může být uzavírací nálož v přímém kontaktu se zpožďující náloží. Mohou být použity jakékoliv zpožďující nálože, zvláště vhodné jsou však zpožďující nálože popsané v tomto dokumentu. Jsou-li tyto zpožďující nálože umístěny ve speciálních elementech nebo pouzdrech, je vhodné, nikoli však nutné, aby do takového elementu nebo pouzdra byla vlisována uzavírací nálož.

Důležitým provedením tohoto vynálezu je rozbuška typu NPED, tj. rozbuška, která obsahuje jenom sekundární výbušninu, nikoli výbušninu primární. Zde působí nálož podle tohoto vynálezu rovněž jako uzavírací nálož zabraňující proniknutí tlaku a zpětného toku plynů. V takové rozbušce je sekundární výbušnina přivedena k výbuchu přímo. Zde je kritické dosažení rychlého zážehu, nízkých ztrát plynu a udržení příslušného prostoru v nenarušeném stavu. Pro tento účel je třeba, aby zážehová (a uzavírací) nálož byla umístěna bezprostředně před sekundární náloží nebo v jejím sousedství. Tato nálož má zážehové vlastnosti dostačují ktomu, aby mohla být použita pro sekundární výbušninu, je však možné, aby mezi nimi byly umístěny další nálože, s výhodou nálože popsané v tomto dokumentu. Obvykle je sekundární výbušnina, která má být přivedena k výbuchu, uzavřena v pouzdru. Zážehová nálož může být umístěna vně tohoto pouzdra, ale s výhodou je alespoň část z ní, nejlépe všechna tato výbušnina, umístěna uvnitř tohoto pouzdra.

Pro univerzálnější použití v rozbuškách a z důvodů zjednodušení výroby může být nálož slisována do podoby samostatného tělíska, které má s výhodou průměr odpovídající vnitřku pouzdra rozbušky.

Nálož, která je předmětem tohoto vynálezu je tedy zážehovou náloží nebo její částí, které mají schopnost zažehnout sekundární nálož a tím ji přivést do stavu hoření nebo deflagrace. Tento způsob zážehu je hlavně používán v rozbuškách typu NPED, kde z důvodu nepřítomnosti primární výbušniny je nutné zajistit mechanismus přímého výbuchu sekundární výbušniny.

Rozbušky typu NPED byly vyvinuty z toho důvodu, aby se předešlo problémům s bezpečností při manipulaci s citlivými primárními výbušninami a při výrobě a použití rozbušek obsahujících tyto primární výbušniny. Při pokusech o použití principů NPED na rozbušky pro průmyslové využití používané v lomech, kde je nutné použití speciálních uspořádání a přenosů, nastaly problémy.

Roznětky typu explozivní šňůry nebo fólie, například roznětky popsané v dokumentu FR 2 242 899, jsou schopny způsobit náraz, který je dostatečně silný na to, aby vyvolal explozi sekundární výbušniny, je-li do těchto rozbušek přiváděn mžikový proud o dostatečné intenzitě. Tyto rozbušky nejsou vhodné k průmyslovému využití vzhledem k nutnosti použití náročných

-9CZ 292045 B6 zážehových aparatur a protože nejsou schopny pracovat s obvyklými pyrotechnickými zpožděními.

Za vhodných podmínek je možné, aby u sekundárních výbušnin nastal přechod deflagrace v detonaci (deflagration to detonation transition - DDT). Obvykle je k tomu třeba, aby pouzdro bylo pevnější a množství výbušniny musí být větší, než množství přijatelné pro rozbušky používané pro průmyslové účely. Příklad těchto podmínek je uveden v patentu US 3 212 439.

U jiné rozbušky typu NPED, popsané v patentech US 3 978 791, US 4 144 814 a US 4 239 004, se pomocí iniciované a vznícené sekundární výbušniny vymrští nárazníkový' kotouč a udeří dostatečnou rychlostí do receptorové nálože sekundární výbušniny a tím způsobí výbuch této receptorové nálože. Aby tato konstrukce odolávala v ní působícím silám, je velká, mechanicky těžkopádná a ne zcela spolehlivá. Podobná konstrukce je popsána v dokumentu WO 90/076 989.

V patentech US 4 727 808 a US 5 385 098 jsou popsány jiné rozbušky typu NPED, založené na mechanismu DDT. Tato konstrukce umožňuje zážeh většinou obvyklých roznětek, může být vyráběna pomocí zařízení pro výrobu rozbušek, může být umístěna v obvyklých pouzdrech rozbušek a může být spolehlivě odpálena pouze mírným stlačením sekundární nálože. Spolehlivost zážehu však záleží na tvaru nebo rozdělení výbušniny v místech, kde má výbuch nastat.

Obecným problémem známých systémů rozbušek typu NPED je dosti rychlý přechod k výbuchu, který je nutný k tomu, aby za použití obvyklých pyrotechnických náloží došlo ke spolehlivému zážehu a uspokojivému časovému průběhu. Při použití rozbušek typu NPED je nanejvýš důležitá rychlost v částech tvořených sekundární výbušninou. Výbuch musí nastat rychle, aby se zabránilo předčasnému zničení konstrukce rozbušky expanzními silami reagující výbušniny. Pomalý zážeh rovněž znamená zvýšení časového rozptylu, který je důležitý jak u mžikových, tak u zpožděných rozbušek. Předpokládá se rovněž, že v důsledku rychlého zážehu vzniká hladká hranice hoření, což má za následek optimalizaci vzrůstu tlaku. Tyto faktory mají u všech shora uvedených rozbušek typu NPED zásadní význam. Při použití mechanismu DDT je třeba, aby byla přechodová sekce co nejkratší, a je-li použit mechanismus letící desky, je třeba, aby rychlé hoření donorové sekundární nálože a oddělení desky a její uvedení do pohybu nastalo před tím, než komora donorové nálože shoří.

Slože podle tohoto vynálezu prokázaly, že ve shora uvedených aplikacích jsou výbornými zážehovými složemi pro sekundární výbušniny. Výhodné jsou dříve popsané slože se zvýšeným vývojem plynu, zvláště v případech, kdy ta část sekundární výbušniny, která má být zažehnuta, je do jisté míry porézní. V těchto případech je s výhodou hustota sekundární výbušniny, která je nejblíže k náloži, v rozmezí 40 až 90 %, jedná-li se o hustotu krystalů sekundární výbušniny, je toto rozmezí 50 až 80 %. Vhodné lisovací tlaky jsou v rozmezí 1 až 10 MPa. Pokud je sekundární výbušnina velmi stlačena, je obtížné ji zažehnout, avšak poté co je zažehnuta, probíhá další reakce rychle. Pro takové nálože mohou být použity zážehové nálože se zvýšeným vývojem plynu, avšak výběr složí může být volnější. Zvláště výhodné je pro tento účel použít složí obsahujících plniva a zvláště slože s kovovým aktivním plnivem. Přestože je možné použít tyto slože k zažehnutí sekundárních výbušnin o různé hustotě, s výhodou jsou používány v případech, kdy hustota sekundární výbušniny, nacházející se v nejtěsnější blízkosti nálože, je mezi 60 až 100 % hustoty krystalů sekundární výbušniny, s výhodou mezi 70 až 99 % této hustoty. Vhodné lisovací tlaky jsou vyšší než 10 MPa a s výhodou vyšší než 50 MPa, v zásadě neexistuje žádná horní mez těchto tlaků. S výhodou je hustota zážehové nálože poněkud přizpůsobena hustotě sekundární výbušniny, která má být zažehnuta, vhodné je, aby zážehová nálož měla hustotu, vyjádřenou jako procenta absolutní hustoty v neporézním stavu, v těchže intervalech, které byly uvedeny shora, jak pro nálože s nízkou, tak pro nálože s vysokou hustotou. Shora uvedené rozsahy jsou pouze indikativní a je třeba je přizpůsobit příslušné konstrukci a použité sekundární výbušnině.

-10CZ 292045 B6

Rozlišení primárních a sekundárních výbušnin je dobře známo a je v příslušném technickém oboru široce používáno. Pro praktické účely je možno primární výbušninu definovat jako výbušnou látku, která může být beze zbytku přivedena k výbuchu působením plamene nebo tepla sdíleným vedením i v případě, že objem této výbušniny nepřesahuje několik krychlových milimetrů, přičemž není nutno, aby se tato výbušná látka nacházela v jakémkoliv pouzdru. Sekundární výbušnina nemůže být za těchto podmínek přivedena k výbuchu. Obecně platí, že sekundární výbušnina může být přivedena k výbuchu. Obecně platí, že sekundární výbušnina může být přivedena k výbuchu působením plamene nebo tepla sdíleného vedením pouze tehdy, je-li její množství mnohem větší, nebo nachází-li se v pevném pouzdru, jako je kovové pouzdro se stěnami o značné tloušťce, nebo je-li vystavena mechanickému nárazu mezi dvěma povrchy z tvrdých kovů.

Příkladem primárních výbušnin jsou fulminát rtuťňatý, styfnát olovnatý, azid olova a diazodinitrofenol, nebo směs dvou nebo více těchto a/nebo dalších podobných látek.

Typickými příklady sekundárních výbušnin jsou tetranitrát pentaerythritolu (PETN), cyklotrimethylentrinitramin (RDX), cyklotetramethylentetranitramin (HMX), trinitrofenolmethylnitramin (Tetryl) a trinitrotoluen (TNT) nebo směs dvou nebo více těchto a/nebo dalších podobných látek. Podle jiné praktické definice je sekundární výbušninou každá výbušnina, která je stejně nebo méně citlivá k iniciaci výbuchu než PETN.

Pro účely tohoto dokumentuje možno použít kterékoliv shora uvedené výbušniny, preferována je však volba takových výbušnin, které je možno snadněji přivést k výbuchu, zvláště RDX a PETN a jejich směsí.

Různé části iniciačního elementu mohou obsahovat různé sekundární výbušniny. Je-li toto zařízení rozděleno na deflagrační a detonační sekci, může-li se přesná poloha místa přechodu těchto dvou sekcí měnit a tyto sekce neodpovídají žádné určité fyzikální struktuře tohoto iniciačního elementu, je vhodnější použití výbušnin, které mohou být snadněji zažehnuty a přivedeny k výbuchu. Toto platí zvláště pro deflagrační sekci, zatímco volba detonační sekce může být méně omezena.

Sekundární výbušniny mohou být používány v čisté krystalické formě, mohou být granulovány a mohou obsahovat aditiva. Preferovány jsou krystalické výbušniny pro jejich vyšší hustotu ve slisovaném stavu, zatímco granulované materiály jsou preferovány v případech, kdy jsou třeba nižší hustoty a pro porézní nálože. Slože podle tohoto vynálezu jsou schopny zažehnout sekundární výbušniny bez jakýchkoliv aditiv, je-li to však třeba, mohou být použity i například podle shora zmíněného patentu USA č. 5 385 098. Sekundární výbušnina je obvykle slisována na vyšší hustotu, než je její hustota v neslisovaném stavu. To může být například prováděno v několika krocích pro dosažení rovnoměrné hustoty u větších náloží, nebo jednou operací u malých náloží, případně u větších náloží, má-li se získat nálož s gradientem hustoty, přičemž se zvyšování hustoty ve směru postupu reakce dosáhne stlačováním v opačném směru.

Zážehový mechanismus podle tohoto vynálezu nevyžaduje rozdělení sekundární výbušniny na přechodovou sekci a detonační sekci, protože je možné, aby nálož přímo iniciovala obvyklou základní nálož bez jakéhokoliv pouzdra, nebo s jakýmkoliv jiným pouzdrem, než je obvyklé pouzdro rozbušky. Je však preferováno, aby alespoň přechodová sekce byla uložena v nějakém pouzdru, například v pouzdru kruhového průřezu, odpovídajícím válcovitému ocelovému pouzdru o tloušťce 0,5 až 2 mm, s výhodou o tloušťce 0,75 až 1,5 mm.

Vhodné je takové uspořádání, ve kterém tvoří jak pyrotechnická nálož tak výbušnina v přechodové sekci jeden element, který je umístěn v rozbušce tak, že přechodová sekce je obrácena směrem k základní náloži. Tento element může být v podstatě válcového tvaru.

-11 CZ 292045 B6

Lepší uložení je dosaženo tím způsobem, že vnitřní konec je zúžen a s výhodou opatřen otvorem umožňujícím zážeh. Jako alternativní provedení nebo jako rozšíření uvedeného provedení může být na tomto konci umístěna uzavírací nálož, s výhodou taková nálož obvyklého shora popsaného druhu, která může být umístěna na vnitřním konci pouzdra, avšak s výhodou uvnitř tohoto pouzdra. Z toho co bylo uvedeno dříve je jasné, že slože podle tohoto vynálezu mohou působit současně jako uzavírací nálože i jako zážehové nálože a že obě tyto funkce může mít pouze jedna nálož. Není-li tomu tak, je zážehová nálož umístěna mezi uzavírací náloží a výbušninou.

Uspořádání na vnějším konci je značně závislé na zvoleném detonačním mechanismu, kterým může být kterýkoliv ze dříve uvedených dobře známých mechanismů, jež zde není třeba blíže popisovat. Preferovaným typem NPED je typ popsaný ve zmíněných patentech US 4 727 808 a US 5 385 098, které jsou zde uvedeny jako odkaz.

Ve shodě s tím je v jednom provedení sekundární výbušninou, která má být přivedena k výbuchu, donorová nálož, která způsobí vymrštění impaktorového disku proti sekundární výbušnině a tím iniciuje její výbuch.

V jiném provedení je sekundární výbušnina, která má být zažehnuta, prvou částí přechodového řetězce deflagrace - detonace, jehož součástí je s výhodou dále druhá část, obsahující sekundární výbušninu o nižší hustotě, než je hustota ve zmíněné prvé části. Všem těmto detonačním mechanismům je společné to, že v počátečním stadiu je sekundární výbušnina zažehnuta do stadia, ve kterém dochází k noření, nebo do deflagračního stadia, převážně pomocí zařízení vytvářejících teplo, pro které se slože podle tohoto vynálezu výborně hodí. Nálož je uložena v bezprostřední blízkosti výbušniny, která má být vznícena, takže na tuto výbušninu působí teplo vyvíjené náloží. S výhodou je mezi náloží a výbušninou přímý kontakt. Shora uvedené podmínky pro běžné nálože se týkají těch částí, které jsou popsaným způsobem používány pro zážeh výbušniny.

Nálož může být připravována způsoby běžně používanými v daném oboru. Preferovaný způsob spočívá v míšení složek nálože, mletí této směsi na požadovanou velikost částic ve mlýně používajícím k dezintegraci spíše drcení než tření, stlačování takto získané směsi vysokým tlakem do bloků, drcení těchto bloků na menší částečky tvořené menšími částicemi a konečné síťování, kterým se získají požadované sítové frakce.

Rozbuška může být připravena odděleným nalisováním základní nálože do uzavřeného konce pouzdra rozbušky a následujícím lisováním pyrotechnického náloží podle tohoto vynálezu nebo vkládáním popsaných součástí nebo pouzder na základní nálož. Je-li třeba, může být zároveň s přenosovou náloží vložena zpožďující nálož, která je zařazena nakonec. Do otevřeného konce rozbušky se umístí roznětka, která se převrství zátkou, kterou prochází zařízení přenášející zážehový impulz, jako je rázová trubka nebo elektrický vodič.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Zážehová nálož AI-Fe₂O₃, ve které stechiometrický poměr Al:Fe₂O₃ byl 2:1, byla nalisována do ocelové trubice o vnějším průměru 6,3 mm a tloušťce stěny 0,8 mm. Jeden konec této trubice byl otevřený a na jejím druhém konci byla přepážka s otvorem o průměru 1 mm. Na zmíněnou přepážku byla nalisována zážehová nálož. Poté byl na tentýž konec nalisován 4mm sloupec PETN a konečně byla dovnitř vtlačena hliníková čepička. Bylo připraveno 100 ks takových elementů. Tyto elementy byly potom vtlačeny do standardních hliníkových pouzder obsahujících druhé části sekundárních výbušnin NPED systému.

- 12CZ 292045 B6

Zkušebním odpálením byla prokázána vynikající funkce všech těchto rozbušek, které mají operační čas včetně deflagrace Nonelovy trubky (3,6 m) nepřesahující 4 ms.

Potom bylo připraveno 100 rozbušek téhož provedení, avšak se stechiometrickým složením pyrotechnické slože. Zkušební odpálení se ve dvou případech nepodařilo, protože nedošlo k zážehu PRTN. Operační čas rozbušek se prodloužil na 8 až 10 ms.

Příklad 2

Byly použity ocelové trubice s vnějším průměrem 6.3 mm, s tloušťkou stěny 0,5 mm a s délkou 10 mm. Jeden konec zmíněných trubic byl otevřený, na jejich druhém konci byla přepážka s otvorem o průměru 1 mm.

Na zmíněné přepážky byly nalisovány pyrotechnické nálože sloužící jako zážehové nálože a potom byly dovnitř nalisovány výbušniny PETN.

Byly použity tři typy bezstruskových inverzních složí: s 40 % hmotn. Al + 60 % hmotn. Fe₂O₃; s 20 % hmotn Al + 80 % hmotn. Bi₂O₃; a s 30 % hmotn. Al + 70 % hmotn. Cu₂O. Bylo zjištěno, že všechny tyto nálože se vyznačovaly přibližně stejnou schopností zažehnout sekundární výbušninu PETN. Obecně je možno říci, že nejlepší zažehnutí nastává při hustotě PETN 1,3 g.m’³, a že mezní hodnota hustoty, při které dochází ke zhoršení zážehu, je asi 1,5 g.m^-3.

Příklad 3

Do dvaceti elementů, kterými byly hliníkové trubky o délce 20 mm, vnitřním průměru 3 mm a vnějším průměru 6 mm, byly nalisovány zážehové nálože sestávající z 20 % hmotn. Ti + 80 % hmotn. Bi₂O₃ v takovém množství, že se vytvořily sloupce o výšce 5 mm. Na tyto kolony byly nalisovány kolony PETN o hustotě 1,3 g.cm^-3.

Stejným způsobem bylo vyrobeno 20 jiných iniciačních elementů, které se lišily tím, že zážehová nálož (tj. 20 % Ti + 80 % Bi₂O₃) obsahovala dále jako aditivum 8 % hmotn. Fe₂O₃.

Tento experiment ukázal, že všech 40 rozbušek obsahujících zmíněné iniciační elementy fungovalo při vyvolání výbuchu základní nálože bezvadně.

Příklad 4

Pomocí standardních zkušebních metod byl zjišťován vliv přídavku Fe₂O₃ na zážehovou nálož obsahující 20 % hmotn. Ti + 80 % hmotn. Bi₂O₃ z hlediska její citlivosti na působení elektrické jiskry.

Citlivost nálože bez přídavku Fe₂O₃, obsahující 20 % hmotn. Ti + 80 % hmotn. Bi₂O₃ byla -0,5 mJ.

Přídavek 2 až 10 % hmotn. Fe₂O₃ ke zmíněné náloži značnou měrou snížil tuto citlivost (-2-5 mJ) a měl nevýznamný vliv na užitné vlastností zážehové nálože.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Rozbuška sestávající z pouzdra se základní náloží, obsahující na jednom jejím konci sekundární výbušninu, na druhém konci roznětku a mezi nimi pyrotechnický řetězec, přenášející zážehový impulz z roznětky do základní nálože a způsobující její výbuch, vyznačující se t í m, že pyrotechnický řetězec obsahuje zážehovou nálož tvořenou kovovým palivem, kterým je kov zvolený z kovů 2., 4. a 13. skupiny periodické tabulky, a oxidačním činidlem, kterým je oxid kovu zvolený z oxidu kovů 4. a 6. periody periodické tabulky, kde kovové palivo je obsaženo ve větším množství, než je jeho množství stechiometricky nutné k redukci oxidu kovu, přítomného jako oxidační činidlo, a kde zážehová nálož vytváří horký stlačený plyn, který je schopen způsobit zážeh sekundární výbušniny základní nálože do konvektivního deflagračního stadia, a tím tuto základní nálož spolehlivě přivést k výbuchu.
2. Rozbuška podle nároku 1, vyznačující se tím, že elektronegativita kovového paliva je alespoň o 0,5 V, s výhodou o 0,75 V, a nejvýhodněji alespoň o 1 V vyšší než elektronegativita kovu v oxidu kovu působícím jako oxidační činidlo.
3. Rozbuška podle kteréhokoliv z nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že kovové palivo je zvoleno z kovů 3. a 4. periody periodické tabulky.
4. Rozbuška podle nároku 3, vyznačující se tím, že tímto kovovým palivem je buď Al nebo Ti.)
5. Rozbuška podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vy z n a č uj í c í se tím, že oxid kovu působící jako oxidační činidlo je oxid kovu zvoleného ze skupiny tvořené Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Ba, W a Bi.
6. Rozbuška podle nároku 5,vyznačující se tím, že kov je zvolen ze skupiny tvořené Mn. Fe, Cu a Bi.
7. Rozbuška podle nároku 6, vyznačující se tím, že oxid kovu je zvolen ze skupiny tvořené MnO₂, Fe₂O₃, Fe₃O₄, Cu₂O, CuO a Bi₂O₃.
8. Rozbuška podle nároků 4 a 6, vyznačující se tím, že kombinace kovové palivo-oxid kovu působící jako oxidační činidlo sestává zAl v kombinaci s jedním z oxidů Fe, Bi nebo Cu.
9. Rozbuška podle nároku 8, vyznačující se tím, že kombinací je Al-Fe₂O₃, Al-Bi₂O₃ nebo Al-Cu₂O, s výhodou Al-Fe₂O₃.
10. Rozbuška podle nároku 6, vyznačující se tím, že kombinace kovové palivo-oxid kovu působící jako oxidační činidlo sestává z Ti v kombinaci s jedním z oxidů Bi, s výhodou je touto kombinací Ti-Bi₂O₃.
11. Rozbuška podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že množství kovového paliva je vyšší než množství stechiometricky nutné k tomu, aby zredukovalo použité množství oxidu kovu působícího jako oxidační činidlo a zároveň je nižší než dvanáctinásobek tohoto stechiometricky nutného množství, s výhodou nižší než šestinásobek tohoto stechiometricky nutného množství, a výhodněji nižší než čtyřnásobek tohoto stechiometricky nutného množství.

-14CZ 292045 B6
12. Rozbuška podle nároku 11, vyznačující se tím, že množství kovového paliva se pohybuje v rozmezí 1,1-násobku až šestinásobku množství stechiometricky nutného k tomu, aby zredukovalo použité množství oxidu kovu působícího jako oxidační činidlo.
13. Rozbuška podle nároku 11, vyznačující se tím, že množství kovového paliva se pohybuje v rozmezí 1,5-násobku až čtyřnásobku množství stechiometricky nutného ktomu, aby zredukovalo použité množství oxidu kovu působícího jako oxidační činidlo.
14. Rozbuška podle kteréhokoliv zpředcházejících nároků, vyznačuj ící se tím, že obsah kovového paliva je 10 až 50% hmotn., s výhodou 15 až 35% hmotn., výhodněji 15 až 25 % hmotn., a obsah oxidu kovu je 90 až 50 % hmotn., s výhodou 85 až 65 % hmotn., výhodněji 75 až 65 % hmotn., vztaženo na celkovou hmotnost zážehové nálože.
15. Rozbuška podle nároku 14, vyznačující se tím, že kovovým palivem je Al a oxidem kovu, působícím jako oxidační činidlo je Cu₂O nebo Bi₂O₃, obsah kovového paliva je 15 až 35 % hmotn., a obsah oxidačního činidla je 65 až 85 % hmotn..
16. Rozbuška podle nároku 14, vyznačující se tím, že kovovým palivem je Ti a oxidem kovu působícím jako oxidační činidlo je Bi₂O₃, obsah zmíněného paliva je 15 až 25 % hmotn., s výhodou 20 % hmotn., a obsah zmíněného oxidačního činidla je 75 až 85 % hmotn., s výhodou 80 % hmotn..
17. Rozbuška podle kteréhokoliv zpředcházejících nároků, vyznačující se tím, že zmíněná zážehová nálož má takové složení, že její rychlost hoření je v rozmezí 0,001 až 50 m.s^-1, s výhodou 0,005 až 10 m.s^-1.
18. Rozbuška podle kteréhokoliv zpředcházejících nároků, vyznačuj ící se tím, že zážehová nálož obsahuje pevné aditivum ve formě kovu a/nebo oxidu.
19. Rozbuška podle nároku 18, vyznačující se tím, že obsah pevného aditiva je 2 až 30% hmotn., s výhodou 4 až 20 % hmotn., výhodněji 5 až 15% hmotn., například 6 až 10 % hmotn., vztaženo na celkovou hmotnost zážehové nálože.
20. Rozbuška podle nároku 18 nebo podle nároku 19, vyznačující se tím, že pevným aditivem je sloučenina, která je rovněž produktem reakce mezi kovovým palivem a oxidem kovu, působícím jako oxidační činidlo.
21. Rozbuška podle nároku 18 nebo podle nároku 19, vyznačující se tím, že pevným aditivem je práškovitý kov.
22. Rozbuška podle nároku 21,vyznačující se tím, že práškovitý kov je při reakční teplotě zážehové nálože pevný.
23. Rozbuška podle kteréhokoliv z nároků 18 až 20, v y z n a č u j í c í se t í m , že oxidem je oxid zvolený ze skupiny tvořené oxidy Al, Si, Zn, Fe, Ti, nebo směs těchto oxidů.
24. Rozbuška podle nároku 23, vyznačující se tím, že oxidem je oxid hlinitý, oxid křemičitý, nebo směs těchto oxidů.
25. Rozbuška podle nároku 23, vy z n a č uj í c í se t í m, že oxidem je oxid železa, zvláště Fe₂O₃.
26. Rozbuška podle kteréhokoliv z nároků 18 až 22, vyznačující se tím, že kov je zvolen ze skupiny kovů tvořené W, Ti, Ni a jejich směsmi nebo slitinami.

-15CZ 292045 B6
27. Rozbuška podle nároku 26, vyznačující se tím, že kovem je W nebo směs či slitina W s Fe.
28. Rozbuška podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vy z n a č uj í c í se tím, že zážehová nálož je slisována a umístěna tak, že je ve styku se sekundární výbušninou.
29. Rozbuška podle nároku 28, vyznačující se tím, že zážehová nálož je ve styku se sekundární výbušninou v přechodové sekci, která se v pyrotechnickém řetězci nachází před základní náloží, přičemž tato sekundární výbušnina je obklopena pouzdrem.
30. Rozbuška podle nároku 29, vyznačující se tím, že v tomto pouzdře je rovněž umístěna zážehová nálož.
31. Rozbuška podle kteréhokoliv z nároků 28 až 30, v y z n a č u j í c í se t í m, že hustota sekundární výbušniny, která je v bezprostřední blízkosti zážehové nálože, je 60 až 100 %, s výhodou 70 až 99 % hustoty krystalů sekundární výbušniny.
32. Rozbuška podle kteréhokoliv z nároků 28 až 30, vyznačující se tím, že hustota sekundární výbušniny, která je v bezprostřední blízkosti zážehové nálože, je 40 až 90 %, s výhodou 50 až 80 % hustoty kiystalů sekundární výbušniny.
33. Rozbuška podle kteréhokoliv z nároků 29 až 32, v y z n a č u j í c í se t í m, že sekundární výbušninou v přechodové sekci je donorová nálož sloužící k vymrštění nárazníkového kotouče, jehož nárazem do jiné sekundární výbušniny se vyvolá její výbuch.
34. Rozbuška podle kteréhokoliv z nároků 29 až 32, vyznačující se tím, že sekundární výbušnina v přechodové sekci je první částí řetězce deflagrace - detonace, který dále s výhodou obsahuje druhou část s jinou sekundární výbušninu o nižší hustotě, než je hustota výbušniny ve zmíněné první části.
35. Rozbuška podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vy z n a č uj í c í se tím, že základní nálož je tvořena pouze sekundární výbušninou.
36. Rozbuška podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že sekundární výbušnina je zvolena ze skupiny tvořené z pentaerythritoltetranitrátu, trinitrofenolmethylnitraminu a trinitrotoluenu, a s výhodou je touto sekundární výbušninou pentaerythritoltetranitrát.