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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen und
Verwenden einer Sprengvorrichtung mit Mehrpunktzündung, welche eine verstärkte Druckwelle
erzeugt, und insbesondere ein System zum Abtrennen eines Steigrohrs,
Leitungsrohrs oder Futterrohrs bzw. zum Ausüben von Stoßwirkungen auf in einem Bohrloch
befindliche Strukturen in einem Öl-
oder Gasförderschacht
unter Verwendung einer Sprengvorrichtung mit Mehrpunktzündung.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
Verwendung von Sprengvorrichtungen zum Abtrennen von Leitungsrohren,
Steigrohren oder Futterrohren, welche zum Auskleiden von Förderschächten, wie
etwa Öl-
und Erdgasförderschächten oder ähnlichem
verwendet werden, ist in der Technik gut bekannt. Beispielsweise
offenbart die U.S.-Patentanmeldungsveröffentlichung
Nr. US 2003/0047312, veröffentlicht
am 13. März
2003 durch William T. Bell, ein Verfah ren und eine Vorrichtung zum
Abtrennen eines Bohrrohrs, eines Futterrohrs und anderer massiver
rohrförmiger
Strukturen durch die Fernzündung
einer Trennsprengladung.
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Gewerbliche
Aktivitäten,
welche die Exploration von Gas, Rohöl, Mineralien und selbst von
Wasser oder Dampf betreffen, erfordern die Verwendung eines Steigrohrmaterials
mit einem großem
Durchmesser und einer großen
Wanddicke, welches in einem Bohrloch hängt, welches bis zu mehrere
Meilen weit in die Erdkruste eindringen kann. Das Bohrloch kann
Abweichungen in einer beliebigen Anzahl von Graden aufweisen, so
daß Biegungen
und Winkel in dem Bohrloch erzeugt werden. In derartigen Tiefen und
in derartigen Umgebungen wirken extreme hydrostatische Drücke.
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Bei
gewerblichem Betrieb von Förderschächten können Ereignisse
vorkommen, welche es erfordern, daß der Rohrzug an einem Punkt
unter der Oberfläche
abgetrennt wird. Beispielsweise kann die Förderschachtbohrungs-Seitenwand
gegen das Bohrgestänge
kollabieren und dabei verhindern, daß dieses in der Förderschachtbohrung
bewegt oder aus dieser entfernt wird. Typischerweise ist es wünschenswert,
durch Abtrennen des Rohrs an einem Punkt unmittelbar über dem
Punkt, bei welchem das Rohr gefangen ist, möglichst viel von dem Rohr zu entfernen
und den freien Abschnitt herauszuziehen.
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In
einem derartigen Fall kann ein verseiltes Gerät in dem zentralen Bohrrohrströmungskanal
aufgehängt
werden, um die Tiefenposition des Behinderungspunkts zu bestimmen
und zu messen. Diese Information kann verwendet werden, um ein Sprengabtrennungsgerät in dem
Bohrrohrströmungskanal
anzuordnen, um das Bohrgestänge über dem
Behinderungspunkt abzutrennen und danach das freie Bohrgestänge über dem
Behinderungspunkt herauszuziehen und dadurch möglichst viel von der Förderschachtbohrungs-Investition
zu retten.
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Typischerweise
umfaßt
ein Sprengabtrennungsgerät
für ein
Bohrrohr eine bedeutende Menge eines starken Sprengstoffs, wie etwa
RDX, HMX oder HNS, welcher zu „Pellets" hoher Dichte kompaktiert ist.
Die Pelletdichte wird typischerweise kompaktiert, um bei einer Detonation
eine Druckwellengeschwindigkeit zu erreichen, welche einen Druckstoß liefert, welcher
das Rohr abtrennt.
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Typischerweise
umfaßt
das Rohrabtrennungsgerät
ein Außengehäuse, welches
ein dünnwandiges
metallisches Rohr mit einem geeigneten Außendurchmesser, welcher mit
dem Durchmesser des Bohrrohrströmungskanals,
welcher zum Abtrennen vorgesehen ist, verträglich ist. Das obere Ende des
Außengehäuserohrs
ist mit einem Gewindeverschluß abgeschlossen,
welcher isolierte elektrische Verbinder entlang einer Axialrichtungsöffnung aufweist.
Der Verschluß des
oberen Endes des Außengehäuses wird
extern geeignet vorbereitet, um einen Hängezug aufzunehmen, wie etwa
ein elektrisch leitendes Seilgestänge oder eine kontinuierliche
Rohrverbindungs-Untereinheit.
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Typischerweise
ist das untere Ende des Außengehäuses mit
einer rohrförmigen
Anordnung verschlossen, welche einen Schnauzenverschluß mit Bajonettverschluß umfaßt. Die
Schnauzenverschlußanordnung
umfaßt
eine relativ kurze Länge
eines starkwandigen Rohrs, welches in Axialrichtung von einem Innenbohrungsverschluß ausgehend
verläuft. Der
Bohrungsverschluß durchdringt
die Hülse
des Außengehäuserohrendes,
während
der rohrförmige Abschnitt
des Schnauzenverschlusses von dem unteren Ende des Außengehäuserohrs
ausgehend verläuft.
Der Bohrungsverschluß ist
in Verlauf um den Umfang davon durch Hochdruck-Dichtungsringe abgedichtet
und um den Außendurchmesser
des Außengehäuserohrs
befestigt.
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Der
rohrförmige
Abschnitt des Schnauzenverschlusses liefert typischerweise einen
geschlossenen Kammerraum zum Umschließen elektrischer Leiter und
ein unteres Zündvorrichtungsgehäuse zum
Umschließen
eines Zünders,
wie etwa eines Sprengbrückendrahtzünders (EBW-Zünders (für engl.:
exploding bridge wire; A.d.Ü.))
oder eines Sprengfolienzünders
(EFI's (für engl.:
exploding foil initiator; A.d.Ü.)).
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Bei
einem typischen Rohrabtrennungsgerät ist das obere Ende des Außengehäuses ein
rohrförmiges
Innengehäuse
zum Umschließen
einer elektronischen Sprengpatrone. Unter dem rohrförmigen Innengehäuse befindet
sich ein zylindrisches oberes Zündvorrichtungsgehäuse. Unter
dem unteren Zündvorrichtungsgehäuse befindet
sich eine Menge eines Sprengmaterials. Das untere Zündvorrichtungsgehäuse ist
durch eine geeignete Feder elastisch von dem Bohrungsverschluß des Schnauzenverschlusses
mit Bajonettverschluß getrennt.
Das obere Zündvorrichtungsgehäuse umfaßt einen
geschlossenen Kammerraum zum Umschließen elektrischer Leiter, gewöhnlich eines
Sprengbrückendrahtzünders (EBW-Zünders) oder
eines Sprengfolienzünders (EFI's).
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Typischerweise
besteht das Sprengmaterial aus Sprengstoffpellets, welche als feste
Zylinderabschnitte mit einer Axialöffnung ausgebildet sind, welche
innerhalb der Außengehäusehülse angeordnet sind,
so daß die
oberste Pelletseite anliegend mit dem oberen Zündvorrichtungsgehäuse verbunden
ist und sich die untere Zündvorrichtung
in anliegender Verbindung mit der untersten Pelletseite befindet.
Die Anordnung wird sodann durch die Druckfeder zwischen dem Schnauzenverschlußabsatz
und dem unteren Zündvorrichtungsgehäuse zusammengedrückt, bis
ein Anschlag zwischen dem Schnauzenverschlußabsatz und dem unteren distalen
Ende des Außengehäuserohrs
erfolgt.
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Die
Verwendung von Sprengladungen zum Durchschlagen von Leitungsrohr
und Steigrohr in einem Ölförderschacht
ist in der Technik gut bekannt. Das Patent von Bell offenbart eine
Vorrichtung und ein Verfahren zum Abtrennen eines Bohrrohrs durch gleichzeitiges
Zünden
gegenüberliegender
Enden einer Säule
aus Sprengstoffpellets durch elektrisch ausgelöste Sprengdrahtzünder (EBW's). Ferner ist die
Verwendung von Formladungen zum Durchschlagen von Leitungsrohr oder
Steigrohr bei einer Förderschachtbohrung
gut bekannt. Eine Formladung ist ein generell zylindrisches oder
becherförmiges
Gehäuse,
welches ein offenes Ende aufweist und worin ein geformter Sprengstoff
angebracht ist, welcher generell als Hohlkegel gestaltet ist, dessen
konkave Seite dem offenen Ende des Gehäuses zugewandt ist. Die konkave
Oberfläche
des Sprengstoffs ist mit einer dünnen
Metallbeschichtung beschichtet, welche, wie in der Technik gut bekannt
ist, bei Detonation des Sprengstoffs durch Explosionswirkung veranlaßt wird,
hydrodynamisch einen Materialstrahl mit fluidartigen Eigenschaften
zu bilden. Dieser Strahl aus viskosem Material besitzt eine geeignete
Durchschlagskraft zum Durchschlagen des Förderschachtrohrs, dessen Betonauskleidung
und der umgebenden Erdformation. Typischerweise ist die Formladung derart
gestaltet, daß die
Beschichtung auf der konkaven Oberfläche davon eine einfache konische
Beschichtung definiert, welche einen kleinen in Radialrichtung verlaufenden
Scheitelbereich mit einem Radialwinkel in zu der Achse des im Bohrloch
befindlichen Geräts,
welches verwendet wird, um die Formladung in dem Bohrloch anzuordnen,
hin gewandter Anordnung aufweist. Formladungen des Typs, welcher
typischerweise verwendet wird, um Leitungsrohr, Futterrohr und Steigrohr
in einer Förderschachtbohrung
zu durchschlagen, können
konische Formladungen, gerade Formladungen oder gekrümmte Formladungen
sein. Formladungen können
dem beschichteten oder dem unbeschichteten Typ angehören.
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Generell
wird die resultierende Formladung mittels einer Zündvorrichtung
gezündet,
welche eine zeitgesteuerte Zündungsabfolge
einer Zünderanordnung
auslöst.
Die Zünderanordnung
leitet ein Signal, wie etwa die kontinuierliche Verbrennung einer Sprengschnur
oder eine elektrische Ladung, zu einem Zünder, welcher bei dem Zündungspunkt
in proximaler Anordnung an dem Sprengmaterial angeordnet ist. Der
Zünder
kann ein Zwischendetonator bzw. eine Zündladung sein, welcher bzw.
welche bei bzw. nahe bei dem Scheitelbereich der Formladung angeordnet
ist und derart angeordnet ist, daß die Sprengzündschnur,
die Sprengschnur oder der elektrische Zünder in enger Nähe zu der
Zündladung
zur Zündung
der Formladung angeordnet werden können.
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Die
Tiefe, in welcher derartige Arbeitsvorgänge erfolgen können, kann
zu einem großen
hydrostatischen Druck führen,
welcher dazu neigt, den Druck des Explosionsstoßes zu dämpfen und zu unterdrücken und
eine Abtrennung des Rohrs zu verhindern.
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Um
die Wirkung eines derartigen hydrostatischen Drucks zu überwinden
und den Rohrabtrennungs-Druckstoß zu verstärken, erfolgten bei früheren Geräten Bemühungen,
den Sprengstoff gleichzeitig von gegenüberliegenden Enden der Sprengstoffsäule her
zu zünden.
Gleichzeitige Zündungen an
gegenüberliegenden
Enden des Sprengstoffs liefern eine Druckwellenfront von einem Ende,
welche bei dem Mittelpunkt des Sprengstoffs mit einer Druckwellenfront
von dem gegenüberliegenden Ende
des Sprengstoffs kollidiert. Die Kollision der Druckwellenfronten
kann die Wirkungen der Explosion an dem Ort der Kollision auf das
4- bis 5fache des Normaldrucks vervielfachen.
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Ungeachtet
der Verstärkung
des vorgesehenen Rohrabtrennungs-Druckstoßes, welcher durch die kollidierenden Wellenfronten
erzeugt wird, kann die Verstärkung
des Drucks in bestimmten Tiefen und für bestimmte Dicken von Leitungsrohr,
Steigrohr oder Futterrohr ungenügend
sein, um die erwünschte Rohrabtrennung
zu bewirken.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Einige
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung betreffen eine Spreng-Abtrennvorrichtung
mit Mehrpunktzündung,
welche ein äußeres Gehäuse umfaßt, welches
einen Innenraum aufweist, welcher sich zwischen gegenüberliegenden
distalen Enden des Gehäuses
erstreckt. Eine explosionsgekoppelte Ansammlung von Sprengmaterial
ist in dem Gehäuseinneren
angeordnet. Ein erster, ein zweiter und ein dritter Zünder sind
an einem ersten, zweiten und dritten Ort jeweils mit der Ansammlung
von Sprengmaterial verbunden, wobei sich der dritte Ort zwischen
dem ersten und dem zweiten Ort befindet. Bei einem Ausführungsbeispiel
wird mindestens eine Zündvorrichtung
verwendet, um eine zeitgesteuerte Zündungsabfolge der Zünder auszulösen, welche
mit den Sprengmaterialien verbunden sind.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
der Offenbarung umfaßt
die Sprengvorrichtung mit Mehrpunktzündung eine Formladung und eine
Beschichtung, welche eine Vorkerbung des Leitungsrohrs bzw. Steigrohrs
an dem Ort der vorgesehenen Trennung bewirkt, wodurch die Trennwirkung
der mehreren Druckwellen und der nachfolgenden Wellenkollisionen
verstärkt
wird.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel
betrifft die Offenbarung ein Verfahren zum Abtrennen einer rohrförmigen Struktur,
welches das Anordnen einer explosionsgekoppelten Ansammlung von Sprengmaterial,
welche einen ersten Bereich, einen zweiten Bereich und einen dritten
Bereich, welcher sich mindestens teilweise zwischen dem ersten und dem
zweiten Bereich befindet, in der rohrförmigen Struktur umfaßt. Es werden mindestens
zwei Druckwellen, welche durch das Sprengmaterial laufen, durch
Verwenden mindestens eines Zünders,
welcher mit dem ersten Bereich eines Sprengmaterials verbunden ist,
zum Zünden
einer ersten Druckwelle in dem ersten Bereich eines Sprengmaterials,
und durch Verwenden mindestens eines Zünders, welcher mit dem zweiten
Bereich eines Sprengmaterials verbunden ist, zum Zünden einer
zweiten Druckwelle in dem zweiten Bereich eines Sprengmaterials
erzeugt. Mindestens eine weitere Druckwelle wird durch Verwenden
mindestens eines Zünders,
welcher mit dem dritten Bereich eines Sprengmaterials verbunden
ist, zum Auslösen
einer dritten Druckwelle in dem dritten Bereich eines Sprengmaterials
zwischen der ersten und der zweiten Druckwelle erzeugt.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel
betrifft die Offenbarung ein Verfahren zum Ausüben von Stoßwirkungen auf eine Struktur,
wobei das Verfahren das Anordnen einer explosionsgekoppelten Ansammlung
von Sprengmaterial, welche einen ersten Bereich und einen zweiten
Bereich aufweist, nahe bei der Struktur umfaßt. Es werden mindestens zwei Druckwellen
erzeugt, welche durch das Sprengmaterial laufen, wobei mindestens
eine Welle in dem ersten Bereich eines Sprengmaterials entsteht
und mindestens eine Welle in dem zweiten Bereich eines Sprengmaterials
entsteht. Mindestens eine weitere Druckwelle wird zwischen der ersten
und der zweiten Druckwelle erzeugt.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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Die
Erfindung ist gemeinsam mit weiteren Vorteilen davon am besten durch
Verweis auf die folgende Beschreibung bei Betrachtung in Verbindung mit
der beigefügten
Zeichnung zu verstehen, wobei:
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1 ein
Querschnittsdiagramm ist, welches eine zusammengesetzte Sprengpatronenanordnung
mit einer konischen Beschichtung, welche einen halbkugelförmigen Scheitelbereich
aufweist, darstellt;
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2 ein
Querschnittsdiagramm ist, welches eine zusammengesetzte Sprengpatronenanordnung
darstellt, welche einen einzigen Zünder umfaßt, welcher an einem Ort zwischen
mehreren Zündern
angeordnet ist;
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3 ein
Querschnittsdiagramm ist, welches eine Sprengpatronenanordnung darstellt
und gegenläufige
Wellenfronten und eine Formladung umfaßt;
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4 ein
Querschnittsdiagramm ist, welches eine Sprengpatronenanordnung darstellt
und mehrere gegenläufige
Wellenfronten umfaßt;
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5 ein
Querschnittsdiagramm ist, welches eine Sprengpatronenanordnung mit
einer Formladung mit einer konischen Beschichtung darstellt;
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6 ein
Querschnittsdiagramm ist, welches eine Formladung mit einer konischen
Beschichtung mit mehreren Zündern,
welche an dem Außenumfang
der konischen Ladung angeordnet sind, darstellt;
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7 ein
Querschnittsdiagramm ist, welches eine Sprengpatronenanordnung und
eine Formladung, welche eine konische Beschichtung mit einem halbkugelförmigen Scheitelbereich
umfaßt,
darstellt und ferner ein Mehrgeschwindigkeits-Sprengmaterial mit relativ unterschiedlichen
Detonationsgeschwindigkeiten darstellt.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Die
vorliegende Offenbarung betrifft eine Spreng-Abtrennvorrichtung
und ein Verfahren zum Erzeugen des Phänomens einer verstärkten Druckwelle.
Die Vorrichtung wird typischerweise zum Abtrennen dickwandiger rohrförmiger Zielobjekte
durch Detonieren einer Sprengladung in dem ringförmigen Umfang eines Zielrohrs
verwendet, wo die Wirkung herkömmlicher
Trennvorrichtungen aufgrund der extremen Dicke des Zielrohrs oder
aufgrund extremer hydrostatischer Drücke, welche die Wirkung der
Explosion dämpfen,
wie etwa in einem tiefen Öl-
oder Gasförderschacht,
begrenzt ist bzw. diese unwirksam sind. Die Vorrichtung und das
Verfahren sind nicht auf diese Typen von Zielobjekten beschränkt und
können
auch für
dünnwandige
Zielobjekte und weniger extreme hydrostatische Drücke verwendet werden.
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Die
Vorrichtung und das Verfahren der vorliegenden Offenbarung verwenden
typischerweise ein Sprengmaterial oder eine Ansammlung von Sprengmaterialien
zum Erzeugen mehrerer Druckwellen. Ein Sprengmaterial ist ein Material,
welches unter definierten Bedingungen unter Erzeugung einer Druckwelle
explodiert. Ein Sprengmaterial kann aus mehreren Komponenten zusammengesetzt
sein, welche mehrere Sprengstoffe umfassen und nichtexplosive Materialien
umfassen können,
solange die gesamte Ansammlung explosionsfähig ist. Ferner können benachbarte
Gruppen mit verschiedenen Kombinationen bzw. Mischungen von Sprengstoffen
vorhanden sein. Wenn eine Explosionskopplung derartiger Gruppen
vorliegt, können
diese weiterhin gemeinsam als „Sprengmaterial" bezeichnet werden,
obgleich mehrere Materialien vorhanden sein können und sogar mehrere unterschiedliche
benachbarte Gruppen, welche jeweils aus mehreren Materialien bestehen,
vorhanden sein können.
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Für die vorliegende
Offenbarung wird „explodieren" als Durchlaufen
einer schnellen chemischen Reaktion unter Erzeugung von Lärm, Wärme und
gewaltsamer Ausdehnung von Gasen definiert und umfaßt keine
Kernreaktionen. Die Explosion läuft
durch das Material und wird durch das Sprengmaterial mit Brennstoff
versorgt. Wenn die Druckwelle, welche durch die Explosion erzeugt
und angetrieben wird, schneller als mit Schallgeschwindigkeit läuft, so
kann die Druckwelle speziell als Schockwelle bezeichnet werden und
kann die Explosion als Detonation bezeichnet werden. Wenn die Druckwelle,
welche durch die Explosion erzeugt und angetrieben wird, langsamer
als mit Schallgeschwindigkeit läuft,
so kann die Druckwelle allgemeiner als Druckwelle bezeichnet werden
und kann die Explosion als Verpuffung bezeichnet werden. Obgleich
das Sprengmaterial bei vielen Beispielen durch eine Detonation explodiert und
Schockwellen erzeugt, können
alternative Beispiele, welche viele der Vorteile der vorliegenden
Erfindung bieten, Druckwellen verwenden, welche durch eine Verpuffung
eines Sprengmaterials erzeugt werden. Für die Zwecke der vorliegenden
Offenbarung werden Schockwellen und Druckwellen gemeinsam als Druckwellen
bezeichnet.
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Ferner
werden, wenn benachbarte Gruppen oder Abschnitte eines Sprengmaterials
anliegend oder in ausreichender Nähe angeordnet sind, so daß eine Explosion
einer Gruppe bzw. eines Abschnitts des Sprengmaterials (durch Detonation
oder durch Verpuffung) zu einer Explosion einer benachbarten Gruppe
bzw. eines benachbarten Abschnitts führt, die zwei benachbarten
Gruppen bzw. Abschnitte als explosionsgekoppelt bezeichnet. Es können Sperren bzw.
Zwischenmaterialien zwischen den explosionsgekoppelten Materialien
vorhanden sein, solange eine Explosion von mindestens einem davon
zu einer Explosion der gekoppelten Gruppe führt.
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Die
mehreren Ausführungsbeispiele
der Erfindung bestehen aus zwei allgemeinen geometrischen Anordnungen.
Bei einem Ausführungsbeispiel sind
eine Säule
aus einem Sprengma terial und mehrere Zünder entsprechend den Explosionszeitsteuerungs-
und Trennanforderungen geometrisch entlang einer gemeinsamen Achse
verteilt. Die Säule
kann eine anliegend angeordnete Ansammlung von Sprengmaterial, eine
Ansammlung von Abschnitten verschiedener Kombinationen von Sprengmaterialien,
welche anliegend angeordnet sind, oder eine Säule von Abschnitten aus einem
Sprengmaterial (aus Sprengmaterialien), welche durch Wände oder andere
Materialien getrennt sein können,
jedoch weiterhin explosionsgekoppelt sind, sein. Bei jedem der obigen
Fälle ist
das Sprengmaterial (sind die Sprengmaterialien) üblicherweise explosionsgekoppelt.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel
ist eine Formladungspatronenanordnung oder eine andere Wellenformungs-
oder Metallstrahlprojektilformungsanordnung zwischen zwei Säulen aus
einem Sprengmaterial angeordnet, welche entlang einer gemeinsamen Achse
angeordnet sind. Die Sprengstoffsäulen können bezüglich der gemeinsamen Achse
die gleiche Länge
aufweisen oder nicht, und die Sprengstofftypen können den gleichen Typen zugehören oder nicht,
basierend auf den Anforderungen hinsichtlich der Explosionsgeschwindigkeit.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel
kann das Sprengmaterial bzw. können
Abschnitte des Sprengmaterials explosionsgekoppelt und in einer
nicht säulenförmigen Gestalt, wie
etwa einer kugelförmigen
Masse oder einer anderen Gestalt, welche für bestimmte erwünschte Wellenwechselwirkungen
oder Wirkungsabgabebedingungen nützlicher
sein kann, angeordnet sein.
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Die
vorliegende Offenbarung beschreibt hinsichtlich Geometrie und Zeitsteuerung
mehrere Anordnungen zur Zündung
der Explosion in dem Sprengmaterial. Generell sind die geometrische
Anordnung und die Zeitsteuerung der Initialzündung der Explosion in dem
Sprengmaterial geeignet abgestimmt, um zu bewirken, daß mehrere
Druckwellen an gegenüberliegenden
Enden des Sprengmaterials entstehen, und zu bewirken, daß die Druckwellen
bei bzw. nahe bei einem Mittelpunkt kollidieren.
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Eine
weitere Zündung
einer Explosion in dem Sprengmaterial ist geeignet abgestimmt, um vor,
nach oder gleichzeitig mit den Initialzündungen bei bzw. nahe bei dem
Ort der Kollision der ursprünglichen
Druckwellen zu erfolgen. Der Vorgang wird gewöhnlich durch eine primäre Zündvorrichtung
ausgelöst,
welche mit den jeweiligen Zündern
verbunden ist, wobei die Zeitsteuerung zwischen dem ursprünglichen
Auslösen
der Zündvorrichtung
bis zu der tatsächlichen
Zündung
bei den mehreren Zündungspunkten
durch die jeweiligen Zünder
gesteuert wird. Für
die Zwecke der vorliegenden Offenbarung umfaßt der Ausdruck „verbunden" bzw. „gekoppelt" sowohl eine direkte
Verbindung bzw. Berührung
als auch eine indirekte Verbindung, wobei beispielsweise Wirkungen
auf oder durch ein Element eines verbundenen Paars das andere Element
des verbundenen Paars selbst in Abwesenheit einer direkten Verbindung
wirksam beeinflussen. Die kombinierte Wirkung der mehreren Druckwellen
erzeugt einen verstärkten
Druckstoß bzw.
verstärkte
Druckstöße, wodurch
eine Abtrennung des Zielrohrs bewirkt wird. Obgleich die Initialauslösungsvorrichtung
als primäre Zündvorrichtung
bezeichnet wird, soll der Ausdruck eine beliebige Vorrichtung, einen
Schalter, eine Maschine oder ein anderes Instrument bezeichnen,
welches verwendet wird, um den Ablauf zu starten, welcher zu der
Zündung
von Explosionen (Detonationen oder Verpuffungen) in dem Sprengmaterial
führt.
Ferner können,
obgleich in vielen Fällen
eine einzige Zündvorrichtung
vorhanden ist, um die Zeitsteuerung der mehreren Zündungen
sehr genau zu steuern, bei alternativen Ausführungsbeispielen mehrere Zündvorrichtungen
vorhanden sein, welche verschiedene Aspekte der Zündungsabfolge
getrennt und unabhängig
auslösen.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel
ist der Zündungsort,
welcher sich bei bzw. nahe bei dem Ort der Kollision der ursprünglichen
Druckwellen befindet, eine Formladungsvorrichtung mit einer Beschichtung,
welche unmittelbar vor der Ankunft der Druckwellen zu einer Strahlausbildungswir kung
des Beschichtungsmaterials, welche gegen das Zielrohr gerichtet
ist, führt,
was zu einer Vorkerbung des Zielrohrs führt, welche das Zielrohr schwächt und
dessen Abtrennung fördert.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel
kann die Formladung unbeschichtet sein.
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Es
kann eine Anzahl möglicher
Verfahrensweisen verwendet werden, um die Zeitsteuerung der Zündung des
Sprengmaterials und den Ort der Verstärkung der resultierenden Druckwellen
und des Druckstoßes
abzustimmen. Die Zündtechnik
erfordert, daß mindestens
zwei genau zeitgesteuerte Zündungsereignisse
zu dem Zweck ausgelöst
werden, daß diese
mit einem dritten Zündungsereignis
oder mehreren nachfolgenden Zündungsereignissen,
welches bzw. welche zwischen den ursprünglichen Druckfronten erfolgt
bzw. erfolgen, oder mit den mehreren Druckfronten, welche erzeugt
werden, wechselwirken. Die ersten zwei Druckfronten dienen dazu, eine
dritte, ursprüngliche
Druckfront zu verstärken oder
ein drittes, nachfolgendes Druckereignis zu begrenzen. Die verbesserte
Druckwechselwirkung bewirkt aufgrund der Druckwellenwechselwirkung
und der Zerstörungswirkung
auf das Zielrohr eine wirksamere Trennung des Zielrohrs.
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Eine
Verfahrensweise besteht darin, gleichzeitige Zündungen an gegenüberliegenden
Enden einer Säule
aus einem Sprengmaterial erfolgen zu lassen, wobei mehrere Wellenfronten
erzeugt werden, welche zu einem Zwischenpunkt der Säule aus Sprengmaterial
laufen, und ein drittes Zündungereignis
einer Formladung oder einer anderen Wellenformungsanordnung mit
einer Beschichtung, welche einen Strahl in Radialrichtung von der
dritten Explosionsstelle gegen die Innenwand des Zielrohrs erzeugt,
erfolgen zu lassen, was zu einer Schwächung und Vorkerbung des Zielrohrs
unmittelbar vor der Ankunft des Druckstoßes, welcher durch die gegenüberliegenden
Initialzündungen
des Sprengmaterials erzeugt wird, führt. Das dritte Zündungs ereignis
kann derart zeitgesteuert werden, daß dieses unmittelbar vor der
Ankunftszeit des Druckstoßes
erfolgt, welcher durch die gegenüberliegenden
Initialzündungen des
Sprengmaterials erzeugt wird.
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Bei
einem alternativen Ausführungsbeispiel kann
die Auslösung
des dritten Explosionsereignisses gleichzeitig mit der Ankunftszeit
des Druckstoßes,
welcher durch die gegenüberliegenden
Initialzündungen
des Sprengmaterials erzeugt wird, oder danach erfolgen.
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Die
Zündung
der Sprengstoffe kann durch eine beliebige Anzahl verschiedener
Zünder,
welche optische Zünder,
elektrische Zünder
oder elektrische Zündvorrichtungen
(in der vorliegenden Schrift gemeinsam als Sprengzünder bezeichnet),
Schwachsprengzündschnüre oder
eine zeitgesteuerte Sprengkette (in der vorliegenden Schrift gemeinsam als
Sprengzünder
bezeichnet) umfassen, erreicht werden. Eine elektrische Zündung kann
durch Verwenden eines Hochspannungsentladungssystems und Zünder des
EBW- oder EFI-Typs erreicht werden, wobei das Hochspannungsentladungssystem eine
zusätzliche
Zeitsteuerungsschaltungsanordnung aufweisen kann, um die erforderlichen
Verzögerungen
zwischen Zündungsereignissen
zu erzeugen. Eine Sprengzündung
kann ferner durch Verwenden einer Schwachsprengzündschnur (MDF; für engl.:
Mild Detonation Fuze; A.d.Ü.)
zum Herstellen einer ununterbrochenen Zündungssprengkette in Verlauf
durch die Sprengstoffsäule
(ohne vorherige Zündung
der Säule)
erreicht werden, wobei die Zeitsteuerung durch Verwenden zuvor abgemessener MDF-Längen verwirklicht
wird. Ein weiteres Verfahren zum Verwirklichen einer Zeitsteuerung
durch eine Sprengkette besteht darin, verschiedene Sprengstofftypen
zu verwenden, welche entsprechend den Änderungen der Zeit, welche
zum Verbrauchen verschiedener Abschnitte der Sprengstoffsäule benötigt wird,
ausgewählt
sind. Die Druckwellenform kann gleichfalls in dieser Weise manipuliert
werden, bei spielsweise mit einem Kern, welcher aus einem schneller
verbrennenden Sprengstoff hergestellt ist, und einem umgebenden
Zylinder aus einem langsamer verbrennenden Sprengstoff, welche beide
Bestandteil des gleichen Sprengstoffbereichs bzw. der gleichen Sprengstoffgruppe
sein können.
Ungeachtet des Verfahrens der Zeitsteuerung werden mehrere Zündungspunkte
eingerichtet, um wechselwirkende Druckfronten zu erzeugen. Ähnlich sind
die Zünder
ungeachtet des verwendeten Verfahrens dadurch mit dem Sprengmaterial
verbunden, daß sich
diese in Kontakt mit dem Sprengmaterial oder in der Nähe davon
befinden und über
einen ausreichenden Wirkungszugang verfügen, so daß der Zünder eine Explosion in dem
Sprengmaterial auslösen
kann. Wechselwirkungen mehrerer Druckwellen können durch Einführen nachfolgender
Zündungspunkte
und Einrichten weiterer Orte von Druckwellenkollisionen und Druckwellenwechselwirkungen
erreicht werden.
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Ungeachtet
der Endgestaltung besteht die verbesserte Vorrichtung aus mehreren
Zündungspunkten
(es werden mindestens 3 Zündungspunkte verwendet),
um eine Begrenzung oder eine Wechselwirkung von Druckwellenfronten
zu erreichen, welche den Druck und die Wirkung der mehreren Zündungsereignisse
verstärkt,
um eine Abtrennungswirkung auf das Zielrohr durch Vorkerbungs- oder Druckwellenwechselwirkungstechniken
zu erreichen.
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Sprenganordnung
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Die
Sprenganordnung umfaßt
generell eine Säule
aus einem Sprengmaterial, wobei Zünder an mehreren gegenüberliegenden
oder geometrisch verteilten Orten an oder in dem Sprengmaterial
angeordnet sind. 1 stellt die zweiendige gleichzeitige Zündung mit
einer Formladung und einer Beschichtung in Anordnung an einem Ort
zwischen den mehreren Zündern
dar. Eine Sprenganordnung kann unter Verwendung einer Anzahl von
Zündungsvorrichtungen,
wie etwa Schwachsprengzündschnur- und -Zwischendetonator-Anordnungen
oder unter Verwendung von Sprengbrückendrahtzündern (EBW-Zündern) oder
eines Sprengfolienzünders (EFI's) oder anderer Zünder hergestellt
werden, um eine Explosion des Sprengmaterials auszulösen.
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1 ist
eine Querschnittsansicht der Sprenganordnung 10, welche
ein rohrförmiges
Patronenaußengehäuse 12 und
eine Innenbohrung 14 aufweist und eine obere Säule aus
einem Sprengmaterial 2 in Abschluß durch einen Verbindungsverschluß 16 an
einem oberen Ende und an dem gegenüberliegenden unteren Ende eine
untere Säule
aus einem Sprengmaterial 3 in Abschluß durch einen Klemmschnauzenverschluß 18 enthält. Der
Verbindungsverschluß 16 umfaßt eine
Axialbohrung 20 zum Führen
von Zündsignalleitungen
zu einem Zündschnurgehäuse 22,
wobei dies allgemeiner als Bestandteil der Zündungsvorrichtung bzw. -vorrichtungen
bezeichnet wird. Ein Vorsprung 17, welcher von der Basis
des unteren Endes des Verbindungsverschlusses 16 hervorsteht,
ist außen
mit einem Gewinde zur Befestigung des erwünschten Hängezugs, wie etwa eines Stromkabels
oder eines Versorgungsrohrs, an dem Patronenaußengehäuse 12 versehen. Das
Zündschnurgehäuse 22 ist
nahe bei einem oberen Sprengmaterial 2 angeordnet.
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Das
untere Ende des Patronenaußengehäuserohrs 12 wird
durch einen Klemmschnauzenverschluß 18 wirksam geöffnet und
geschlossen. Der Klemmschnauzenverschluß 18 umfaßt eine
Verschlußbasis 26,
welche einen Dichtungsring aufweist, welcher in dem unteren Ende
der Bohrung 28 des Patronenaußengehäuses angebracht ist. Von dem
inneren Ende der Verschlußbasis 26 steht
ein Führungsrohrvorsprung 30 hervor,
welcher eine Axialdurchbohrung 49 und eine Aufnahmefassung 51 für eine untere
Zünderanordnung
aufweist. Die Verschlußbasis 26 ist
durch Befestigungselemente, wie etwa Scherstifte oder Schrauben,
an dem Patronenaußengehäuse 12 befestigt
oder ist außen
mit einem geeigneten Gewinde versehen, so daß diese mit der Innenbohrung
des unteren Endes des Patronenaußengehäuses übereinstimmt. Von dem oberen
inneren Ende des Basisverschlusses 26 steht ein Führungsrohrvorsprung 30 zum
Berühren
eines unteren Endes einer Kompressionsfeder 33 hervor.
Das obere Ende der Kompressionsfeder 33 befindet sich in proximalem
Kontakt mit dem unteren Ende einer unteren Masse des Sprengmaterials 3.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
ist ein drittes Sprengmaterial 4 proximal zwischen einer
unteren Seite des oberen Sprengmaterials 2 und einer oberen
Seite des unteren Sprengmaterials 3 angeordnet. Bei einem
weiteren Ausführungsbeispiel
umfaßt
das dritte Sprengmaterial eine Formladungsvorrichtung mit einer
Beschichtung 5 mit konischem Profil. Bei den beschriebenen
Ausführungsbeispielen
kann das Sprengmaterial 2, 3 und 4 aus
dem gleichen Materialtyp oder aus verschiedenen Materialien oder
verschiedenen Kombinationen von Materialien bestehen. Ferner kann
jedes Sprengmaterial ein gleichförmiges
Material oder ein Verbund bzw. eine Mischung verschiedener Materialien
sein. Derartige verschiedene Materialien können gleichmäßig gemischt
werden, generell in Bereichen, welche in Radial- oder Axialrichtung
verlaufen, angeordnet werden, wie etwa als Kern und ein umgebender
Zylinder oder als eine Reihe von Scheiben, oder in anderer Weise
in einer anliegenden Weise bzw. allgemeiner in einer explosionsgekoppelten
Weise kombiniert werden.
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Elektrische
Anordnung
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Das
obere Ende des Zündschnurgehäuses 22 befindet
sich in proximalem Kontakt mit dem unteren Ende des Verbindungsverschlusses 16.
Das Zündschnurgehäuse 22 bzw.
allgemeiner die Zündungsanordnung
umschließt
eine primäre
Zündvorrichtung,
wie etwa eine kapazitive Auslösepatrone zum
Auslösen
der sequentiellen zeitgesteuerten Auslösung eines oberen Zün ders 42 und
eines unteren Zünders 40 und
eines mittleren Zünders 44,
welcher an einem Ort zwischen dem ersten und dem zweiten Zünder angeordnet
ist.
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Bei
einem ersten Ausführungsbeispiel
läuft eine
erste Schwachsprengzündschnur 46 in
einem Rohr 50, welches in Axialrichtung durch die Säule aus
Sprengstoffpellets verläuft,
nach unten, und eine zweite Schwachsprengzündschnur 47 von gleicher Länge ist
spiralförmig über der
Säule aus
Sprengstoffpellets angeordnet. Aufgrund der gleichen Längen davon
bewirken diese eine gleichzeitige Zündung der Oberseite und der
Unterseite der Säule.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
läuft eine
dritte Schwachsprengzündschnur 48 durch
das Rohr 50 zu einem Zünder 44 an
einem Ort zwischen dem ersten und dem zweiten Zündungspunkt. Für die Zwecke der
vorliegenden Offenbarung kann jede dieser Zündschnüre als Zündungsanordnung bezeichnet werden,
welche eine Leitungsbahn zwischen der primären Zündvorrichtung und einem der
Zündungspunkte
herstellt. Da jede Zündungsanordnung
mit der Zündvorrichtung
verbunden ist, ist für
gewöhnlich Fachkundige
zu ersehen, daß die
Gruppe von Zündungsanordnungen
auch als eine einzige Zündungsanordnung
bezeichnet werden kann, welche die getrennten Leitungsbahnen verbindet.
In der vorliegenden Offenbarung sollen Ausdrucksweisen, welche getrennte
Anordnungen für
jede Leitungsbahn betreffen, beide Gesichtspunkte gleichermaßen betreffen.
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Bei
weiteren Ausführungsbeispielen
kann die Sprenganordnung mit Sprengbrückendrahtzündern (EBW-Zündern) oder
einem Sprengfolienzünder (EFI)
oder anderen Zündern
hergestellt werden, um die Explosion des Sprengmaterials auszulösen.
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Bei
weiteren Ausführungsbeispielen
können mehrere
Zündungen
vorhanden sein, nämlich
eine erste, eine zweite und eine dritte. Bei sämtlichen Ausführungsbeispielen
sind mindestens drei Zündungen vorhanden,
bei welchen eine geeignete Zeitsteuerung erfolgt, um eine erste
Druckwelle (bzw. eine Gruppe von Druckwellen), welche an einem ersten Ort
einer Sprengstoffmasse beginnt, und eine zweite Druckwelle (bzw.
eine Gruppe von Druckwellen), welche an einem zweiten Ort einer
Sprengstoffmasse beginnt, und eine dritte bzw. nachfolgende Zündung an
einem Ort zwischen dem ersten Ort und dem zweiten Ort, vorzugsweise
einem Ort, welcher derart angeordnet ist, daß sich die Druckwellen von
der ersten und der zweiten Zündung
bei bzw. nahe bei dem dritten bzw. nachfolgenden Zündungspunkt
zwischen dem ersten und dem zweiten Zündungspunkt kreuzen, auszulösen.
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Ein
Zündschnurgehäuse 22 ist
an dem unteren Ende des Verbindungsverschlusses 16 befestigt und
erstreckt sich von diesem ausgehend in die Innenbohrung des Patronenaußengehäuses 12.
Unter dem Zündschnurgehäuse 22 befindet
sich ein oberes Zündergehäuse 32.
Ein oberer Zünder,
wie etwa ein Sprengbrückenzünder (EBW-Zünder) oder
ein Sprengfolienzünder
(EFI), ist in eine Aufnahmefassung eingesetzt, welche in dem oberen
Zündergehäuse seitlich
von der Gehäuseachse
ausgebildet ist. Eine Rohrleitung 50 verbindet die kapazitive
Auslösepatrone
in dem Zündschnurgehäuse mit
dem oberen Zünder.
Die Rohrleitung 50 verbindet die kapazitive Auslösepatrone
ferner mit einem unteren Zünder. Die
gleiche Rohrleitung 50, bzw. bei einigen Ausführungsbeispielen
verschiedene Rohrleitungen, verbindet die kapazitive Auslösepatrone
mit einem Zünder, welcher
an einem Ort zwischen dem oberen und dem unteren Zünder angeordnet
ist. Zündsignalleitungen 46 und 48 laufen
von der Auslösepatrone
zu dem oberen Zündergehäuse und
entlang der Wand der Gehäusebohrung 14.
Ein Leitungskanal führt
die Leitungen 46 durch die Schnauzenverschlußbasis 26 in das
Innere 51 des Schnauzenrohrs.
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Ein
weiteres Verfahren, welches verwendet wird, um zeitgesteuerte sequentielle
Zündungen
der Sprengstoffsäule
zu erzeugen, besteht darin, elektrische Zünder, wie etwa Sprengbrückendrahtzünder (EBW-Zünder) und
Sprengfolienzünder
(EFI's), zu verwenden.
Ein Sprengbrückendrahtzünder (EBW-Zünder) umfaßt eine kleine Menge eines
mäßig starken
bis starken Sprengstoffs, welche durch die explosive Verdampfung
eines Metallfilaments bzw. einer -folie (EFI) aufgrund eines Hochspannungsstoßes, welcher
auf das Filament wirkt, gezündet
wird. Eine kapazitive Auslösepatrone
ist grundsätzlich
eine elektrische Kondensatorentladungsschaltung, welche geeignet
wirkt, um sich mit einer hohen Schwellenspannung abrupt zu entladen.
Bedeutsamerweise ist der EBW-Zünder
oder der EFI relativ unempfindlich gegen statische oder Hochfrequenzspannungen.
Infolgedessen wirken die kapazitive Auslöseschaltung und der EBW bzw.
EFI zusammen, um einen bedeutenden Sicherheitsvorteil zu erreichen.
Es ist ein Stoß ungewöhnlich hoher
Spannung erforderlich, um den EBW-Zünder (bzw. den EFI) zu zünden, und
die kapazitive Auslösepatrone liefert
den Hochspannungsstoß in
einer genau gesteuerten Weise. Das System ist relativ unempfindlich
gegen statische Entladungen, elektrische Streufelder und Hochfrequenzemissionen.
Aufgrund der Tatsache, daß die
EBW- und EFI-Zündersysteme funktional
gleich sind, soll ein Verweis auf einen EBW-Zünder einen EFI im folgenden
und in den beigefügten
Ansprüchen
der Erfindung umfassen und einschließen.
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2 stellt
ein getrenntes Ausführungsbeispiel
einer Sprenganordnung dar, welches generell eine Säule aus
Sprengmaterial umfaßt,
wobei Zünder
an mehreren gegenüberliegenden
oder geometrisch verteilten Orten an bzw. in dem Sprengmaterial angeordnet
sind. 1 stellt die zweiendige gleichzeitige Zündung, wobei
ein dritter Zünder
an einem Ort zwischen den mehreren Zündern angeordnet ist, dar.
Ferner können
elektrische und nichtelektrische Techniken, welche Fach kundigen
bekannt sind, gleichfalls verwendet werden, um das Zündsignal bzw.
den Detonationsvorgang wirksam von der primären Zündvorrichtung zu den mehreren
Zündungspunkten
in, an oder in Verbindung mit der explosionsgekoppelten Anordnung
des Sprengmaterials zu übertragen.
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Arbeitsweise
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3 stellt
ein Ausführungsbeispiel
eines Mehrpunktzündungssystems
dar, wobei genau zeitgesteuerte Zündungspunkte mehrere Druckwellenfronten
und Wechselwirkungen mehrerer Druckwellen erzeugen. Ein erster Zünder 40 und
ein zweiter Zünder 42 sind
geeignet, gleichzeitig und vorzugsweise vor einem dritten Zünder 44 ausgelöst zu werden.
Zu einer vorbestimmten Zeit sind die Druckwellenfronten, welche
durch den ersten und den zweiten Zünder erzeugt wurden, in gleichachsige,
jedoch entgegengesetzte Richtungen entlang der gemeinsamen Achse 60 gelaufen.
Zu einer vorbestimmten Zeit beginnt ein dritter Zünder 44 an
einem dritten Zündungspunkt
zwischen dem ersten und dem zweiten Zünder. Die dritte Druckwelle
läuft in
gleichachsigen und entgegengesetzten Richtungen in Axialrichtung durch
die Säule
aus Sprengmaterial und in Radialrichtung durch die Säule aus
Sprengmaterial. Die Druckwellenfronten, welche durch den ersten
und den zweiten Zünder
erzeugt werden, sind von begrenzendem Charakter und erzeugen jeweils
eine relativ inkompressible Wellenfront, welche in Axialrichtung
zu einem Ort zwischen dem ersten und dem zweiten Zünder läuft. Die
Amplitude der Druckwellen, welche durch den dritten Zünder 44 erzeugt
werden (welche sich auf die Druckwellen zubewegen, welche durch
den ersten und den zweiten Zünder
erzeugt wurden), steigt an, und diese kollidieren mit den Druckwellenfronten,
welche durch den ersten und den zweiten Zünder erzeugt wurden. Die Wechselwirkung
dieser Druckwellenfronten pflanzt sich in Radialrichtung fort und
bewirkt eine Druckwellenwechselwirkung mit dem Zielrohr. Ferner
werden tertiäre und nachfolgende
Druckwellenkollisionen durch die sekundären Kollisionen erzeugt.
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4 stellt
das weitere Ausführungsbeispiel eines
Mehrpunktzündungssystems
dar, wobei genau zeitgesteuerte Zündungspunkte und eine Formladungs-Sprenganordnung
mehrere Druckwellenfronten und Wirkungen erzeugen, welche die Abtrennung des
Zielrohrs durch Vorkerben der Innenwand des Zielrohrs verbessern.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
sind ein erster Zünder 40 und
ein zweiter Zünder 42 geeignet,
gleichzeitig ausgelöst
zu werden. Zu einer vorbestimmten Zeit sind die Druckwellenfronten,
welche durch den ersten und den zweiten Zünder erzeugt wurden, in gleichachsige,
jedoch entgegengesetzte Richtungen entlang der gemeinsamen Achse 60 gelaufen.
Zu einer vorbestimmten Zeit beginnt ein dritter Zünder 44 an
einem dritten Zündungspunkt
zwischen dem ersten und dem zweiten Zünder. Bei diesem Ausführungsbeispiel
befindet sich der dritte Zündungspunkt
in einer Formladungsanordnung. Die Sprengkraft der Formladungsanordnung
bewirkt eine Strahlwirkung der Beschichtung der Formladungsanordnung,
welche gegen die Innenwand des Zielrohrs gerichtet ist. Bei alternativen Ausführungsbeispielen
ist es möglich,
daß diese Formladung
keine Beschichtung aufweist, jedoch weiterhin einige der gleichen
vorteilhaften Ergebnisse liefert. Die Druckwellenfronten, welche
durch den ersten und den zweiten Zünder erzeugt werden, erzeugen
jeweils eine relativ inkompressible Wellenfront, welche zu einem
Punkt zwischen dem ersten und dem zweiten Zünder läuft, wo der dritte Zünder und
die Formladungsanordnung angeordnet sind. Die Wirkung der Zündung und
eines nachfolgenden Strahls bzw. nachfolgender Metallteilchen, welche durch
den dritten Zünder
erzeugt wird, wird fokussiert und wirkt in Radialrichtung in Richtung
der Zielwand. Vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, wird die
Zeitsteuerung derart verwirklicht, daß eine erste Abtrennungswirkung
durch die Vorkerbung des Zielrohrs vor einer zweiten Wirkung, welche
durch die Kol lision der ersten und zweiten Wellenfront, welche gegenläufig sind,
erzeugt wird. Eine stark fokussierte Radialrichtungswirkung wird
aufgrund der begrenzenden Druckwellenfronten, welche konvergierend auf
den Punkt der dritten Zündung
zulaufen, erzeugt. Die Verstärkung
und die Fokussierung, welche durch dieses Prinzip erreicht werden,
liefern eine sehr wirksame Trennwirkung, wenn die Vorrichtung in
einem rohrförmigen
Zielobjekt angeordnet und gezündet wird,
und können
vorteilhafte Wirkungen bei anderen Zielobjekten liefern. Die Abtrennung
wird durch Stahldurchschlags- und Druckwellenwechselwirkungs-Bruchmechanismen
infolge des starken angewandten Druckstoßes innerhalb der Begrenzung
der ersten und der zweiten Druckwellenfront und der nachfolgenden
Kollision davon erreicht.
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5 stellt
ein Ausführungsbeispiel
einer Sprengpatronenanordnung dar, welche eine Formladung mit einer
konischen Beschichtung umfaßt.
Die Anordnung umfaßt
einen ersten Bereich eines Sprengmaterials 2, einen zweiten
Bereich eines Sprengmaterials 3 und einen dritten Bereich
eines Sprengmaterials 4, welches aus einer anderen Materialkombination
als Material 2 oder Material 3 bestehen kann.
Der dritte Bereich eines Sprengmaterials 4 ist in einer
Formladung enthalten, welche eine Beschichtung 5 und einen
Zünder 44 aufweist.
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6 stellt
ein Ausführungsbeispiel
einer Ansammlung von Sprengmaterial dar, welche generell eine kugelförmige Gesamtgestalt
aufweist. Das dargestellte spezielle Ausführungsbeispiel umfaßt eine
Formladung in der Mitte, jedoch können andere Ausführungsbeispiele
einfach eine Ansammlung von explosionsgekoppeltem Sprengmaterial
umfassen, ohne eine Formladung zu umfassen.
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7 stellt
ein Ausführungsbeispiel
eines Abschnitts einer Ansammlung von Sprengmaterial dar, wobei
ein Bereich eines Sprengmaterials 4 aus einem äußeren Ring
eines Sprengmaterialtyps und einem inneren Kern eines alternativen
Sprengmaterialtyps, welcher eine andere Explosionsgeschwindigkeit
aufweisen kann, hergestellt ist.
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Ein
Abtrennungsgerät
mit Mehrpunktzündung
des offenbarten Typs und eine Verfahrensweise gemäß Beschreibung
führen
aufgrund der erreichten Fokussierungs- und Richtungsabstimmung der
Explosionsdruckwelle zu einer wirksameren Sprengvorrichtung. Die
Säulenlänge und
der Durchmesser des Geräts
sind durch die Zielgröße und betriebliche
Anforderungen bestimmt. Das Gerät
soll einen relativ schmalen Durchmesser aufweisen und kann eine
beliebige Länge
aufweisen.
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Obgleich
lediglich einige Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, sei darauf hingewiesen,
daß die
vorliegende Erfindung in vielen weiteren speziellen Formen verwirklicht
werden kann, ohne von Prinzip oder Schutzumfang der vorliegenden
Erfindung abzuweichen. Daher sind die vorliegenden Beispiele in
erläuterndem Sinne
und nicht in beschränkendem
zu verstehen, und die Erfindung soll nicht auf die in der vorliegenden
Schrift angegebenen Einzelheiten beschränkt sein, sondern kann innerhalb
des Schutzumfangs der beigefügten
Ansprüche
samt dem vollständigem
Umfang von Äquivalenten
davon abgewandelt werden.