DE102022000418A1 - Arrangement for initiating an explosive, method for producing an arrangement for initiating an explosive, and method for initiating an explosive - Google Patents

Arrangement for initiating an explosive, method for producing an arrangement for initiating an explosive, and method for initiating an explosive Download PDF

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    • F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
    • F42B3/10—Initiators therefor
    • F42B3/113—Initiators therefor activated by optical means, e.g. laser, flashlight

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (1; 61) zur Initiierung eines Sprengstoffs (3), aufweisend den Sprengstoff, eine auf dem Sprengstoff angeordnete erste Schicht (6) und eine Laserstrahl-Bereitstellungseinrichtung (15; 55). Hierbei ist die Laserstrahl-Bereitstellungseinrichtung dafür eingerichtet, einen Laserstrahl (28, 29), insbesondere Laserpuls, in der Weise bereitzustellen, dass der Laserstrahl (29) auf die erste Schicht einwirken kann. Ferner werden ein Verfahren zur Herstellung einer Anordnung zur Initiierung eines Sprengstoffs und ein Verfahren zur Initiierung von Sprengstoff vorgeschlagen.The invention relates to an arrangement (1; 61) for initiating an explosive (3), comprising the explosive, a first layer (6) arranged on the explosive and a laser beam supply device (15; 55). In this case, the laser beam supply device is set up to supply a laser beam (28, 29), in particular a laser pulse, in such a way that the laser beam (29) can act on the first layer. Furthermore, a method for producing an arrangement for initiating an explosive and a method for initiating explosives are proposed.

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Initiierung eines Sprengstoffs. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Anordnung zur Initiierung eines Sprengstoffs und ein Verfahren zur Initiierung von Sprengstoff.The invention relates to an arrangement for initiating an explosive. Furthermore, the invention relates to a method for producing an arrangement for initiating an explosive and a method for initiating explosives.

TECHNISCHER HINTERGRUNDTECHNICAL BACKGROUND

Die Erfindung und die ihr zu Grunde liegende Problematik sollen nachfolgend zunächst am Beispiel der Initiierung eines sekundären Sprengstoffs eines Detonators erläutert werden, ohne jedoch die Erfindung dahingehend einzuschränken.The invention and the problems on which it is based will first be explained below using the example of the initiation of a secondary explosive of a detonator, but without restricting the invention to that effect.

So genannte sekundäre Sprengstoffe sind im Vergleich mit so genannten primären Sprengstoffen relativ unempfindlich gegenüber äußeren Einwirkungen. Unter Sicherheitsgesichtspunkten kann daher ein sekundärer Sprengstoff zur Verwendung in einem Detonator, der nach Auslösung eine größere Hauptladung zünden soll, gut geeignet sein. Es ist jedoch vergleichsweise schwieriger, einen derartigen sekundären Sprengstoff zur Reaktion und damit zur Umsetzung zu bringen, mithin zu initiieren. Insbesondere werden für die Initiierung derartiger sekundärer Sprengstoffe sehr hohe Druckspitzen im Sprengstoffmaterial benötigt.So-called secondary explosives are relatively insensitive to external influences compared to so-called primary explosives. From a safety point of view, therefore, a secondary explosive may be well suited for use in a detonator intended to ignite a larger main charge when triggered. However, it is comparatively more difficult to cause such a secondary explosive to react and thus to convert, and therefore to initiate. In particular, very high pressure peaks in the explosive material are required for the initiation of such secondary explosives.

Zur Initiierung sekundärer Sprengstoffe existieren bereits Foliendetonatoren, im englischen Sprachgebrauch „Exploding Foil Initiator“ (EFI) genannt. Die zum Initiieren des sekundären Sprengstoffs gewünschten Druckspitzen werden hierbei durch einen Schlagimpuls einer KaptonO-Folie erreicht, welche durch eine abrupte Verdampfung einer Metallfolie und das daraus resultierende Plasma eine extrem hohe Beschleunigung erfährt. Foil detonators, commonly known as “exploding foil initiators” (EFI), already exist for initiating secondary explosives. The pressure peaks required for initiating the secondary explosive are achieved here by an impact impulse of a KaptonO foil, which experiences an extremely high acceleration due to the abrupt vaporization of a metal foil and the resulting plasma.

Jedoch ist der Aufbau eines derartigen Detonators (EFI) komplex und aufwändig, und die Funktion wird von einer großen Anzahl an Parametern beeinflusst. Die Auslegung, insbesondere die Definition der Geometrie und der Maße der Brückenform und des Lagenaufbaus, eines solchen Detonators erfolgt auf experimenteller, empirischer Basis, zumal eine hermeneutische, rechnerische Auslegung aufgrund der diffizilen Vorgänge in diesem System schwierig ist.However, the construction of such a detonator (EFI) is complex and expensive, and the function is influenced by a large number of parameters. The design, in particular the definition of the geometry and the dimensions of the bridge shape and the layer structure, of such a detonator is carried out on an experimental, empirical basis, especially since a hermeneutic, mathematical design is difficult due to the difficult processes in this system.

Änderungen an einem derartigen Detonator sind daher mit einem hohen Aufwand verbunden, um Auswirkungen solcher Änderungen experimentell anhand einer Hardware zu ermitteln.Changes to such a detonator are therefore associated with a great deal of effort in order to determine the effects of such changes experimentally using hardware.

Ferner erfordern derartige Foliendetonatoren eine Elektronik für deren Auslösung, die für kurzzeitig hohe Ströme und Spannungen ausgelegt ist. Dies trägt zu einer Vergrößerung des Bauteilvolumens und zu erhöhten Bauteilkosten bei.Furthermore, such foil detonators require electronics for their triggering, which are designed for short-term high currents and voltages. This contributes to an increase in the volume of the component and to increased component costs.

Darüber hinaus ist die Herstellung des Lagenaufbaus derartiger Foliendetonatoren aufwändig und anspruchsvoll.In addition, the production of the layer structure of such foil detonators is complex and demanding.

Auch ist es bei existierenden Detonatorkonzepten vielfach erforderlich, die Zündelektronik zur Optimierung der Induktivität und des Widerstands hinsichtlich des Zündstroms möglichst nahe an dem Sprengstoff anordnen.With existing detonator concepts, it is also often necessary to arrange the ignition electronics as close as possible to the explosive in order to optimize the inductance and the resistance with regard to the ignition current.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, einen sekundären Sprengstoff mittels Laserstrahlung, erzeugt durch Laserdioden, zu initiieren. Ein konkreter Versuch einer derartigen Iniitierung sekundären Sprengstoffs mittels Laserdioden wird zum Beispiel in der Publikation von Xiao FANG, Sheikh R. AHMAD, Laser Ignition of an Optically Sensitised Secondary Explosive by a Diode Laser, Central European Journal of Energetic Materials, 2016, 13(1), 103-115, beschrieben. Hierbei wurde jedoch der Sprengstoff mit einem optischen Sensibilisator versetzt, welcher die Laserenergie absorbiert und so schlagartig erhitzt wird.It has already been proposed to initiate a secondary explosive by means of laser radiation generated by laser diodes. A concrete attempt at such an initiation of secondary explosives using laser diodes is described, for example, in the publication by Xiao FANG, Sheikh R. AHMAD, Laser Ignition of an Optically Sensitised Secondary Explosive by a Diode Laser, Central European Journal of Energetic Materials, 2016, 13(1 ), 103-115. Here, however, the explosive was treated with an optical sensitizer, which absorbs the laser energy and is suddenly heated.

Die Auswirkungen einer solchen Beimischung eines sensibilisierenden Zusatzstoffes zu dem eigentlichen sekundären Sprengstoff auf dessen Eigenschaften sind jedoch nicht in jeder Hinsicht bekannt.However, the effects of such an admixture of a sensitizing additive to the actual secondary explosive on its properties are not known in every respect.

Auf dem Gebiet der Bearbeitung von Materialien und deren Oberflächen existieren zudem allgemein Verfahren zum Laserbohren sowie Verfahren des so genannten „laser peening“.In the field of processing materials and their surfaces, there are also general methods for laser drilling and methods of so-called "laser peening".

Die Ermittlung eines Bohrfortschritts mittels Piezodrucksensoren, mit Hilfe einer Detektion sowie Auswertung von Stoßwellen während des Laserbohrens, wird beispielsweise in der Publikation „Real-time determination and control of the laser-drilled holes depth“ von M. Stafe, C. Negutu, I. M. Popescu, Department of Physics, University „Polytechnica“ of Bucharest, Spl. Independentei, nr. 313, Bukarest, 060042, Rumänien, beschrieben.The determination of drilling progress using piezo pressure sensors, with the help of a detection and evaluation of shock waves during laser drilling, is described, for example, in the publication "Real-time determination and control of the laser-drilled holes depth" by M. Stafe, C. Negutu, I. M. Popescu , Department of Physics, University “Polytechnica” of Bucharest, Spl. Independentei, nr. 313, Bucharest, 060042, Romania.

Es wäre wünschenswert, die Beifügung eines Sensibilisators zum eigentlichen sekundären Sprengstoff vermeiden zu können, um eventuelle unerwünschte Auswirkungen der Beifügung derartiger zusätzlicher Stoffe auf den Sprengstoff, etwa eine Beeinträchtigung der Lagerfähigkeit oder Lebensdauer oder anderer Eigenschaften desselben, zu verhindern. Auch kann die Veränderung des sekundären Sprengstoffs durch Beifügen eines Zusatzstoffes weiteren Aufwand, etwa im Sinne der Dokumentation, Prüfung, Qualifikation und dergleichen, erfordern, dessen Vermeidung wünschenswert wäre.It would be desirable to be able to avoid the addition of a sensitizer to the actual secondary explosive to prevent any undesirable effects of the addition of such additional materials on the explosive, such as affecting the shelf life or other properties of the explosive. Changing the secondary explosive by adding an additive can also involve further work, for example in terms of documentation, testing, qualification and the like chen, require the avoidance of which would be desirable.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen verbesserten Weg zum Initiieren eines Sprengstoffs, insbesondere sekundären Sprengstoffs, anzugeben, mit dem eine Modifikation des Sprengstoffs durch Beifügen eines sensibilisierenden Zusatzstoffes vermieden werden kann.Against this background, the invention is based on the object of specifying an improved way of initiating an explosive, in particular a secondary explosive, with which a modification of the explosive by adding a sensitizing additive can be avoided.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Anordnung zur Initiierung eines Sprengstoffs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und/oder durch ein Herstellverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 und/oder durch ein Verfahren zur Initiierung von Sprengstoff mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.According to the invention, this object is achieved by an arrangement for initiating an explosive having the features of claim 1 and/or by a manufacturing method having the features of claim 11 and/or by a method for initiating explosives having the features of claim 12.

Demgemäß wird eine Anordnung zur Initiierung eines Sprengstoffs vorgeschlagen, wobei die Anordnung den Sprengstoff, eine auf dem Sprengstoff angeordnete erste Schicht und eine Laserstrahl-Bereitstellungseinrichtung aufweist. Die Laserstrahl-Bereitstellungseinrichtung ist dafür eingerichtet, einen Laserstrahl, insbesondere Laserpuls, in der Weise bereitzustellen, dass der Laserstrahl auf die erste Schicht einwirken kann.Accordingly, an arrangement for initiating an explosive is proposed, the arrangement having the explosive, a first layer arranged on the explosive and a laser beam supply device. The laser beam supply device is set up to supply a laser beam, in particular a laser pulse, in such a way that the laser beam can act on the first layer.

Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung einer Anordnung zur Initiierung eines Sprengstoffs, insbesondere einer erfindungsgemäßen Anordnung, vorgeschlagen, wobei das Verfahren umfasst:

  • - Bereitstellen des Sprengstoffs;
  • - Anordnen einer ersten Schicht auf dem Sprengstoff; und
  • - Bereitstellen einer Laserstrahl-Bereitstellungseinrichtung und Einrichten dieser derart, dass mittels der Laserstrahl-Bereitstellungseinrichtung ein Laserstrahl, insbesondere Laserpuls, in der Weise bereitstellbar ist, dass der Laserstrahl auf die erste Schicht einwirken kann.
Furthermore, a method for producing an arrangement for initiating an explosive, in particular an arrangement according to the invention, is proposed, the method comprising:
  • - Prepare the explosives;
  • - arranging a first layer on the explosive; and
  • - Providing a laser beam supply device and setting it up in such a way that a laser beam, in particular a laser pulse, can be provided by means of the laser beam supply device in such a way that the laser beam can act on the first layer.

Weiterhin wird ein Verfahren zur Initiierung von Sprengstoff bereitgestellt, welches umfasst:

  • - Bereitstellen des Sprengstoffs, wobei auf dem Sprengstoff eine erste Schicht angeordnet ist; und
  • - Aufbringen eines Laserstrahls, insbesondere Laserpulses, derart, dass der Laserstrahl auf die erste Schicht einwirkt, wodurch die erste Schicht zumindest bereichsweise erhitzt und verdampft wird und eine sich in den Sprengstoff ausbreitende Stoßwelle erzeugt wird, welche den Sprengstoff zur Detonation bringt.
Furthermore, a method for initiating explosives is provided, which comprises:
  • - Providing the explosive, a first layer being arranged on the explosive; and
  • - Application of a laser beam, in particular a laser pulse, in such a way that the laser beam acts on the first layer, as a result of which the first layer is heated and vaporized at least in certain areas and a shock wave that propagates into the explosive is generated and causes the explosive to detonate.

Eine der Erfindung zu Grunde liegende Erkenntnis besteht darin, dass mit Hilfe des Aufbringens oder Anordnens einer ersten Schicht und Einwirken eines Laserstrahls auf diese erste Schicht mit Hilfe der Laserstrahlung mechanische Stoßwellen im Sprengstoff generiert werden können, die geeignet sind, den Sprengstoff zur Reaktion zu bringen, ohne dass dem Sprengstoff sensibilisierende Stoffe hinzugefügt werden. Dies gelingt durch bereichsweises, schlagartiges Erhitzen und Verdampfen der ersten Schicht und Bildung eines Plasmastroms, der die Stoßwellen generiert, welche sich dann in den Sprengstoff hinein ausbreiten.One of the findings on which the invention is based is that by applying or arranging a first layer and the action of a laser beam on this first layer, mechanical shock waves can be generated in the explosive with the help of the laser radiation, which are suitable for causing the explosive to react , without adding sensitizing substances to the explosive. This is achieved by area-wise, abrupt heating and vaporization of the first layer and the formation of a plasma stream that generates the shock waves, which then propagate into the explosive.

Eventuelle unerwünschte Auswirkungen auf den Sprengstoff können mit der Erfindung vermieden werden. Ferner kann erheblicher Aufwand, den eine Veränderung der Sprengstoffzusammensetzung nach sich ziehen kann, vermieden werden, da der Sprengstoff als solcher unverändert bleiben kann.Any undesirable effects on the explosive can be avoided with the invention. Furthermore, considerable effort, which a change in the explosive composition can entail, can be avoided since the explosive as such can remain unchanged.

Vorteilhaft könnte der Sprengstoff als Teil eines bestehenden Systems übernommen werden, wodurch ein erheblicher Aufwand etwa für die Qualifikation vermieden werden kann.Advantageously, the explosives could be taken over as part of an existing system, which means that considerable effort, for example for qualification, can be avoided.

Weiterhin kann mit der Erfindung aufgrund der Nutzung der Laserstrahlung ein Initiieren des Sprengstoffs mit erheblich geringeren elektrischen Strömen und Spannungen erreicht werden als bei dem herkömmlichen Foliendetonator, wodurch kleinere und/oder kostengünstigere elektronische Bauteile verwendbar sind. Die Erfindung ermöglicht somit auch die Erstellung eines „Low Energy Detonators“, also eines Detonators mit geringerem Energiebedarf für dessen Funktion.Furthermore, due to the use of laser radiation, the invention can be used to initiate the explosive with considerably lower electrical currents and voltages than with the conventional foil detonator, as a result of which smaller and/or more cost-effective electronic components can be used. The invention thus also makes it possible to create a “low energy detonator”, ie a detonator with a lower energy requirement for its function.

Ferner wird mit der Erfindung im Vergleich mit den bekannten Foliendetonatoren eine wesentlich einfachere Definition und Auslegung eines Detonators möglich, ohne dessen Sprengstoff verändern zu müssen. Insbesondere wird eine analytische und hermeneutische Auslegung erleichtert.Furthermore, with the invention, in comparison with the known foil detonators, a much simpler definition and design of a detonator is possible without having to change its explosives. In particular, an analytical and hermeneutic interpretation is facilitated.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.Advantageous refinements and developments of the invention result from the dependent claims and from the description with reference to the figures.

Insbesondere ist die erste Schicht mit einem Material mit einer hohen Absorptionsfähigkeit für die eintreffende Laserstrahlung ausgebildet.In particular, the first layer is formed from a material with a high absorptivity for the incident laser radiation.

Insbesondere kann die erste Schicht mit einem Material hoher Dichte ausgebildet sein. Auf diese Weise kann bei dem Einwirken des Laserstrahls durch die Expansion und das entstehende Plasma aus einem derartigen Material ein hoher Druck erzielt werden, was für die wirkungsvolle Initiierung des Sprengstoffs vorteilhaft ist.In particular, the first layer can be formed with a material of high density. In this way, when the laser beam acts, a high pressure can be achieved from such a material due to the expansion and the resulting plasma, which is advantageous for the effective initiation of the explosive.

In einer Ausgestaltung ist die erste Schicht mit einem Metall, insbesondere einer Metallfolie oder einer, bevorzugt dünnen, Metallplatte, ausgebildet. Mittels einer Metallfolie oder -platte als erster Schicht kann eine hohe Absorptionsfähigkeit und Absorptionsrate der ersten Schicht für die eintreffende Laserstrahlung erreicht werden.In one configuration, the first layer is formed with a metal, in particular a metal foil or a preferably thin metal plate. A high absorptivity and absorption rate of the first layer for the incident laser radiation can be achieved by using a metal foil or metal plate as the first layer.

Insbesondere kann die erste Schicht, hierbei insbesondere die Metallfolie oder -platte, vorteilhaft mit einem Metall hoher Dichte ausgebildet sein. Auf diese Weise gelingt es, mit Hilfe der ersten Schicht wirkungsvoll Stoßwellen in den Sprengstoff weiterzuleiten.In particular, the first layer, here in particular the metal foil or metal plate, can advantageously be formed with a metal of high density. In this way it is possible to effectively transmit shock waves into the explosive with the help of the first layer.

Die Metallfolie oder -platte der ersten Schicht kann zum Beispiel aus einem Stahl gefertigt sein. Stahl ist vergleichsweise kostengünstig und weist zudem eine relativ hohe Dichte auf. Jedoch ist alternativ die Verwendung anderer Metallwerkstoffe, wie beispielsweise Kupfer, bei anderen Ausgestaltungen vorstellbar.The metal foil or plate of the first layer can be made of a steel, for example. Steel is comparatively inexpensive and also has a relatively high density. However, the use of other metal materials, such as copper, is alternatively conceivable in other configurations.

Bei einer weiteren Ausgestaltung ist die erste Schicht mit einer laserabsorbierenden Beschichtung ausgebildet. Insbesondere kann die laserabsorbierende Beschichtung eine laserabsorbierende Lackschicht sein. Auch auf diese Weise kann eine hohe Absorptionsrate der Laserstrahlung durch die erste Schicht erzielt werden. Ein Lack kann zudem in einfacher und zweckmäßiger Weise aufgebracht werden.In a further configuration, the first layer is formed with a laser-absorbing coating. In particular, the laser-absorbing coating can be a laser-absorbing lacquer layer. In this way, too, a high absorption rate of the laser radiation can be achieved by the first layer. A lacquer can also be applied in a simple and expedient manner.

Zum Beispiel kann in einer Weiterbildung die als Lackschicht ausgebildete erste Schicht mit einem Lack gebildet sein, welcher Ruß, etwa Carbon Black, enthält. Die Verwendung von Ruß als Pigment trägt dazu bei, dass die eintreffende Laserstrahlung gut von der Lackschicht als erster Schicht absorbiert wird.For example, in a further development, the first layer, which is designed as a lacquer layer, can be formed with a lacquer which contains soot, for example carbon black. The use of carbon black as a pigment contributes to the fact that the incoming laser radiation is well absorbed by the lacquer layer as the first layer.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Anordnung ferner eine auf der ersten Schicht angeordnete zweite Schicht auf. Die zweite Schicht ist hierbei als eine Dämmschicht mit einem zumindest weitgehend laserdurchlässigen Material gebildet und deckt die erste Schicht mindestens bereichsweise ab. Ferner ist hierbei die Laserstrahl-Bereitstellungseinrichtung dafür eingerichtet, den Laserstrahl, insbesondere Laserpuls, in der Weise bereitzustellen, dass der Laserstrahl die zweite Schicht durchdringen und auf die erste Schicht einwirken kann.In a preferred embodiment of the invention, the arrangement also has a second layer arranged on the first layer. In this case, the second layer is formed as an insulating layer with an at least largely laser-permeable material and covers the first layer at least in regions. Furthermore, the laser beam supply device is set up here to supply the laser beam, in particular a laser pulse, in such a way that the laser beam can penetrate the second layer and act on the first layer.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren zur Herstellung einer Anordnung zur Initiierung eines Sprengstoffs ferner ein Anordnen einer zweiten Schicht auf der ersten Schicht, wobei die zweite Schicht als eine Dämmschicht mit einem zumindest weitgehend laserdurchlässigen Material gebildet wird und derart ausgebildet wird, dass sie die erste Schicht mindestens bereichsweise abdeckt. Ferner ist bei dieser Ausgestaltung das Bereitstellen der Laserstrahl-Bereitstellungseinrichtung und Einrichten dieser derart vorgesehen, dass mittels der Laserstrahl-Bereitstellungseinrichtung der Laserstrahl, insbesondere Laserpuls, in der Weise bereitstellbar ist, dass der Laserstrahl die zweite Schicht durchdringen und auf die erste Schicht einwirken kann.In a preferred embodiment of the invention, the method for producing an arrangement for initiating an explosive further comprises arranging a second layer on the first layer, wherein the second layer is formed as an insulating layer with an at least largely laser-permeable material and is formed in such a way that it the first layer covers at least partially. Furthermore, this configuration provides for the laser beam supply device to be provided and set up in such a way that the laser beam supply device, in particular a laser pulse, can be provided by means of the laser beam supply device in such a way that the laser beam can penetrate the second layer and act on the first layer.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens zur Initiierung von Sprengstoff ist auf der ersten Schicht eine als eine Dämmschicht mit einem zumindest weitgehend laserdurchlässigen Material ausgebildete zweite Schicht angeordnet, welche die erste Schicht mindestens bereichsweise abdeckt. Der Laserstrahl, insbesondere Laserpuls, wird hierbei derart auf die zweite Schicht aufgebracht, dass der Laserstrahl die zweite Schicht durchdringt und auf die erste Schicht für deren zumindest bereichsweise Erhitzung und Verdampfung und die Erzeugung der Stoßwelle einwirkt.In a preferred embodiment of the method for initiating explosives, a second layer designed as an insulating layer with an at least largely laser-permeable material is arranged on the first layer and at least partially covers the first layer. The laser beam, in particular a laser pulse, is applied to the second layer in such a way that the laser beam penetrates the second layer and acts on the first layer for at least regional heating and evaporation and the generation of the shock wave.

Mit Hilfe des zusätzlichen Aufbringens oder Anordnens der als Verdämmungsschicht wirkenden zweiten Schicht auf die bzw. der erste(n) Schicht und des Auftreffens des Laserstrahls auf diese Konfiguration und Einwirkens des Laserstrahls auf die erste Schicht kann eine weitere Verbesserung erzielt werden. Die Dämmschicht verstärkt und konzentriert die bei dem bereichsweisen, schlagartigen Erhitzen und Verdampfen der ersten Schicht und der Bildung des Plasmastroms generierten Stoßwellen in Richtung des Sprengstoffs und hindert die Stoßwellen an einer Ausbreitung in entgegengesetzter Richtung weg vom Sprengstoff. Damit kann eine hohe Stoßwellenamplitude und ein noch wirkungsvolleres, effizienteres Initiieren des Sprengstoffs erreicht werden.A further improvement can be achieved by additionally applying or placing the second layer acting as a confinement layer on top of the first layer and impinging the laser beam on this configuration and exposing the first layer to the laser beam. The insulating layer intensifies and concentrates the shock waves in the direction of the explosive generated during the sudden heating and evaporation of the first layer and the formation of the plasma stream in some areas and prevents the shock waves from propagating in the opposite direction away from the explosive. A high shock wave amplitude and an even more effective and efficient initiation of the explosive can thus be achieved.

In einer Ausgestaltung kann die zweite Schicht mit einem Kunststoffmaterial gebildet sein, beispielsweise einem Polyimid, etwa Kapton®. Somit kann auf effektive Weise eine laserdurchlässige zweite Schicht erhalten werden.In one configuration, the second layer can be formed with a plastic material, for example a polyimide, such as Kapton® . Thus, a laser-transmissive second layer can be obtained effectively.

Gemäß einer Ausgestaltung ist die zweite Schicht mit einer Folie, beispielsweise einer mit einem Kunststoffmaterial gebildeten Folie, ausgebildet. Eine derartige Schicht ist in einfacher Weise zu verarbeiten und auf die erste Schicht aufzubringen.According to one configuration, the second layer is formed with a foil, for example a foil formed with a plastic material. Such a layer is easy to process and apply to the first layer.

In einer Ausgestaltung kann die zweite Schicht zum Beispiel mit einer Folie aus einem Polyimid, insbesondere einer Kaptonfolie, gebildet sein.In one configuration, the second layer can be formed, for example, with a film made of a polyimide, in particular a Kapton film.

Bei einer Weiterbildung ist die erste Schicht direkt auf eine Oberfläche des Sprengstoffs aufgebracht. Dies kann dazu beitragen, die Stoßwellen effektiv in den Sprengstoffkörper einzuleiten.In a development, the first layer is applied directly to a surface of the explosive. This can help to effectively introduce the shock waves into the explosive body.

In einer Ausgestaltung kann die erste Schicht auf den Sprengstoff aufgeklebt sein. Hierdurch wird eine einfache und wirksame Befestigung der ersten Schicht auf dem Sprengstoff erreicht, insbesondere bei Ausbildung der ersten Schicht als eine Metallfolie oder Metallplatte oder mit einer Metallfolie oder -platte. Vorzugsweise wird hierbei in einem Bereich, in dem das Einwirken des Laserstrahls auf die erste Schicht vorgesehen ist, keine Klebeschicht vorgesehen, um eine dämpfende Wirkung des Klebstoffs zu vermeiden, d.h. dieser Bereich wird von der Klebeschicht freigehalten. In anderen vorteilhaften Ausgestaltungen sind anstelle des Aufklebens der ersten Schicht andere Befestigungsarten gleichfalls denkbar und verwendbar.In one configuration, the first layer can be glued onto the explosive. This achieves a simple and effective attachment of the first layer to the explosive, particularly when the first layer is formed as a metal foil or metal plate or with a metal foil or plate. Preferably, no adhesive layer is provided in an area in which the laser beam is intended to act on the first layer, in order to avoid a damping effect of the adhesive, ie this area is kept free of the adhesive layer. In other advantageous configurations, instead of gluing on the first layer, other types of attachment are also conceivable and can be used.

In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Sprengstoff ein sekundärer Sprengstoff ist und/oder dass der Sprengstoff als ein Hexanitrostilben ausgebildet ist oder ein Hexanitrostilben enthält. Hexanitrostilben wird auch mit der Abkürzung HNS bezeichnet.In one embodiment it is provided that the explosive is a secondary explosive and/or that the explosive is in the form of a hexanitrostilbene or contains a hexanitrostilbene. Hexanitrostilbene is also referred to by the abbreviation HNS.

So genannte sekundäre Sprengstoffe sind gegenüber äußeren Einwirkungen wesentlich unempfindlicher als primäre Sprengstoffe. Sekundäre Sprengstoffe können daher vorteilhaft und vergleichsweise sicher zum Beispiel in einem Detonator eingesetzt werden, der nach Zündung eine größere Hauptladung zur Detonation bringen kann. Die Erfindung bietet vorteilhaft die Möglichkeit einer zuverlässigen Zündung von derartigen sekundären, relativ schwierig zu zündenden Sprengstoffen, bei zugleich erheblicher Einsparung an Aufwand und Kosten und Vereinfachung der Auslegung.So-called secondary explosives are much less sensitive to external influences than primary explosives. Secondary explosives can therefore be used advantageously and comparatively safely, for example in a detonator which, after ignition, can detonate a larger main charge. The invention advantageously offers the possibility of reliable detonation of such secondary explosives, which are relatively difficult to detonate, with at the same time considerable savings in effort and costs and simplification of the design.

Insbesondere kann der Sprengstoff als Hexanitrostilben IV, so genanntes HNS IV, ausgebildet sein oder HNS IV enthalten.In particular, the explosive can be designed as hexanitrostilbene IV, so-called HNS IV, or contain HNS IV.

Zum Beispiel kann in weiteren Ausgestaltungen der sekundäre Sprengstoff als ein Pressling oder ein Pellet oder ein Plättchen aus HNS, insbesondere HNS IV, gefertigt sein.For example, in further configurations, the secondary explosive can be manufactured as a compact or a pellet or a small plate made of HNS, in particular HNS IV.

In einer Ausgestaltung ist die Anordnung als ein Detonator zur Zündung einer Hauptladung oder mit einem solchen Detonator ausgebildet. In einem Detonator kann die relative Umempfindlichkeit eines sekundären Sprengstoffs Vorteile etwa unter Sicherheitsaspekten bieten.In one embodiment, the arrangement is designed as a detonator for igniting a main charge or with such a detonator. In a detonator, the relative insensitivity of a secondary explosive can offer advantages, for example from a safety perspective.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird mittels des Verfahrens zum Initiieren von Sprengstoff ein sekundärer Sprengstoff, insbesondere ein sekundärer Sprengstoff eines Detonators zur Zündung einer Hauptladung, initiiert.According to one embodiment of the invention, a secondary explosive, in particular a secondary explosive of a detonator for igniting a main charge, is initiated by means of the method for initiating explosives.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die Laserstrahl-Bereitstellungseinrichtung eine Laserstrahl-Erzeugungseinrichtung und einen Lichtwellenleiter zur Übertragung eines von der Laserstrahl-Erzeugungseinrichtung erzeugten Laserstrahls auf. Der Einbauort elektrischer und elektronischer Komponenten, insbesondere einer Zündelektronik, einschließlich der Laserstrahl-Erzeugungseinrichtung kann somit unabhängig vom Einbauort des Detonators und insbesondere des Sprengstoffs desselben gewählt werden. Der zur Zündung verwendete Laserstrahl oder Laserpuls kann über den Lichtwellenleiter, der bei Bedarf flexibel ausgebildet sein kann, je nach Anwendungsfall dorthin geführt werden, wo sich der Sprengstoff mit der ersten Schicht, insbesondere den ersten und zweiten Schichten, befindet.According to a further embodiment, the laser beam supply device has a laser beam generation device and an optical waveguide for transmitting a laser beam generated by the laser beam generation device. The installation location of electrical and electronic components, in particular ignition electronics, including the laser beam generating device, can thus be selected independently of the installation location of the detonator and in particular of the explosive of the same. Depending on the application, the laser beam or laser pulse used for ignition can be guided via the optical waveguide, which can be flexible if required, to where the explosive with the first layer, in particular the first and second layers, is located.

In einer Ausgestaltung umfasst die Laserstrahl-Bereitstellungseinrichtung mindestens eine Laserdiode, insbesondere eine Hochleistungs-Laserdiode. Die Verwendung einer Laserdiode, insbesondere einer Hochleistungs-Laserdiode, als Laserstrahl-Erzeugungseinrichtung ermöglicht die Bereitstellung eines leistungsstarken Laserstrahls bei geringem Bauraumbedarf.In one configuration, the laser beam supply device comprises at least one laser diode, in particular a high-power laser diode. The use of a laser diode, in particular a high-power laser diode, as the laser beam generating device makes it possible to provide a high-power laser beam with a small installation space requirement.

Bei einer weiteren Ausgestaltung weist die Anordnung ferner eine Linse zur Fokussierung des Laserstrahls auf. Auf diese Weise kann die Laserstrahlung auf den zu beaufschlagenden Bereich der ersten Schicht konzentriert werden, was die bereichsweise Verdampfung der ersten Schicht, die Ausbildung des Plasmas und die Erzeugung der Stoßwellen verbessern kann.In a further configuration, the arrangement also has a lens for focusing the laser beam. In this way, the laser radiation can be concentrated on the area of the first layer to be impinged on, which can improve the area-by-area evaporation of the first layer, the formation of the plasma and the generation of the shock waves.

In Ausgestaltungen des Verfahrens zur Initiierung von Sprengstoff ist vorgesehen, dass der Laserstrahl mittels einer Laserdiode, vorzugsweise einer Hochleistungs-Laserdiode, insbesondere im Pulsbetrieb, erzeugt wird und/oder dass der Laserstrahl, insbesondere der Laserpuls, mittels einer Linse fokussiert wird und/oder dass der Laserstrahl, insbesondere der Laserpuls, mittels eines Lichtwellenleiters an den mit der ersten Schicht, insbesondere der ersten Schicht und der zweiten Schicht, versehenen Sprengstoff herangeführt wird.In configurations of the method for initiating explosives, it is provided that the laser beam is generated by means of a laser diode, preferably a high-power laser diode, in particular in pulsed operation, and/or that the laser beam, in particular the laser pulse, is focused by means of a lens and/or that the laser beam, in particular the laser pulse, is guided to the explosive provided with the first layer, in particular the first layer and the second layer, by means of an optical waveguide.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.The above configurations and developments can be combined with one another as desired, insofar as this makes sense. Further possible refinements, developments and implementations of the invention also include combinations of features of the invention described above or below with regard to the exemplary embodiments that are not explicitly mentioned. In particular, the person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the invention.

Ferner sei darauf hingewiesen, dass insbesondere die vorstehend erläuterten Ausgestaltungen und Weiterbildungen jeweils auf die Anordnung zur Initiierung eines Sprengstoffs, das Verfahren zur Herstellung einer Anordnung zur Initiierung eines Sprengstoffs, und das Verfahren zur Initiierung von Sprengstoff Anwendung finden können.It should also be pointed out that, in particular, the configurations explained above and developments can each be applied to the arrangement for initiating an explosive, the method for producing an arrangement for initiating an explosive, and the method for initiating explosives.

Figurenlistecharacter list

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert:

  • 1 zeigt hierbei eine Anordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Darstellung und verdeutlicht schematisch Verfahren in Übereinstimmung mit dem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 2 zeigt hierbei eine Anordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Darstellung und verdeutlicht schematisch Verfahren in Übereinstimmung mit dem zweiten Ausführungsbeispiel;
  • 3 zeigt schematisch eine Versuchsanordnung; und
  • 4 zeigt schematisch eine weitere Versuchsanordnung.
The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments given in the schematic figures:
  • 1 shows an arrangement according to a first exemplary embodiment of the invention in a schematic representation and schematically illustrates methods in accordance with the first exemplary embodiment;
  • 2 shows an arrangement according to a second embodiment of the invention in a schematic representation and schematically illustrates methods in accordance with the second embodiment;
  • 3 shows a schematic of a test arrangement; and
  • 4 shows a schematic of another test arrangement.

Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.The accompanying drawings are provided to provide a further understanding of embodiments of the invention. They illustrate embodiments and, together with the description, serve to explain principles and concepts of the invention. Other embodiments and many of the foregoing advantages will become apparent by reference to the drawings. The elements of the drawings are not necessarily shown to scale with respect to one another.

In den Figuren sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts anderes ausgeführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.In the figures, the same elements, features and components that are functionally the same and have the same effect are provided with the same reference symbols unless otherwise stated.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELENDESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS

1 zeigt schematisch eine Anordnung 1 zur Initiierung eines sekundären Sprengstoffs 3 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 ist der Sprengstoff 3 ein Hexanitrostilben (HNS), insbesondere vom Typ HNS IV. Der Sprengstoff 3 ist in 1 schematisch gezeigt und kann beispielsweise als ein nicht im Detail dargestellter, pelletförmiger oder plättchenförmiger Pressling ausgebildet sein. 1 shows schematically an arrangement 1 for initiating a secondary explosive 3 according to a first embodiment. In the embodiment of 1 the explosive 3 is a hexanitrostilbene (HNS), in particular of type HNS IV. The explosive 3 is in 1 shown schematically and can be formed, for example, as a not shown in detail, pellet-shaped or platelet-shaped compact.

Die Anordnung 1 dient als ein Detonator zur Zündung einer in den Figuren nicht dargestellten Hauptladung.The assembly 1 serves as a detonator for igniting a main charge, not shown in the figures.

1 zeigt ferner, dass auf einer Außenseite des Sprengstoffs 3 eine erste Schicht 6 und auf der ersten Schicht 6 eine zweite Schicht 10 angeordnet sind. Die erste Schicht 6 befindet sich somit zwischen dem Sprengstoff 3 und der zweiten Schicht 10, welche die erste Schicht 6 abdeckt. Die erste Schicht 6 bildet, mit anderen Worten, eine untere oder innere Materialschicht, während die zweite Schicht 10 eine obere oder äußere Materialschicht bildet. 1 FIG. 12 further shows that a first layer 6 is arranged on an outside of the explosive 3 and a second layer 10 is arranged on the first layer 6. FIG. The first layer 6 is thus located between the explosive 3 and the second layer 10 which covers the first layer 6 . In other words, the first layer 6 forms a lower or inner layer of material, while the second layer 10 forms an upper or outer layer of material.

Hierbei ist die erste Schicht 6 als eine dünne Metallfolie oder eine dünne Metallplatte, oder alternativ als eine laserabsorbierende Beschichtung, insbesondere eine laserabsorbierende Lackschicht, ausgebildet. Beispielsweise kann im Falle der als Lackschicht ausgebildeten ersten Schicht 6 die Lackschicht mit einem Lack gebildet sein, der Ruß, z.B. Carbon Black, enthält. Im Falle einer als Metallfolie oder Metallplatte ausgebildeten ersten Schicht 6 kann die Metallfolie oder -platte zum Beispiel aus einem Stahl ausgebildet sein.In this case, the first layer 6 is designed as a thin metal foil or a thin metal plate, or alternatively as a laser-absorbing coating, in particular a laser-absorbing lacquer layer. For example, in the case of the first layer 6 formed as a paint layer, the paint layer can be formed with a paint containing carbon black, e.g. In the case of a first layer 6 embodied as a metal foil or metal plate, the metal foil or metal plate can be embodied from a steel, for example.

Die erste Schicht 6, zum Beispiel die Metallfolie/-platte oder Lackschicht, ist vorzugsweise direkt auf die äußere Oberfläche des Sprengstoffs 3 aufgebracht. Im Falle der Metallfolie oder Metallplatte kann diese auf die Außenoberfläche des Sprengstoffs 3 aufgeklebt sein, wobei aber stattdessen bei anderen vorteilhaften Varianten und Ausführungsbeispielen die Metallfolie oder -platte in anderer Weise am Sprengstoff 3 fixiert sein kann.The first layer 6, for example the metal foil/plate or lacquer layer, is preferably applied directly to the outer surface of the explosive 3. In the case of the metal foil or metal plate, this can be glued to the outer surface of the explosive 3, although in other advantageous variants and exemplary embodiments the metal foil or metal plate can be fixed to the explosive 3 in a different way.

Die zweite Schicht 10, welche die erste Schicht 6 abdeckt, dient als eine laserdurchlässige Dämmschicht oder Verdämmungsschicht, deren Funktion noch erläutert wird. Hierbei ist die zweite Schicht 10 mit einem Material ausgebildet, welches für eine bei dem ersten Ausführungsbeispiel eingesetzte Laserstrahlung, wie weiter unten beschrieben, im Wesentlichen durchlässig oder transparent ist.The second layer 10, which covers the first layer 6, serves as a laser-transmissive insulating layer or damming layer, the function of which will be explained later. In this case, the second layer 10 is formed with a material which is essentially transmissive or transparent for a laser radiation used in the first exemplary embodiment, as described further below.

Die zweite Schicht 10 ist beispielsweise als eine auf die erste Schicht 6 aufgebrachte zusätzliche Folie ausgebildet, wobei die Folie zum Beispiel aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein kann, insbesondere aus einem Polyimid, wie etwa Kapton®.The second layer 10 is designed, for example, as an additional film applied to the first layer 6, wherein the film can be made, for example, from a plastic material, in particular from a polyimide such as Kapton® .

Die Anordnung 1 umfasst ferner eine Laserstrahl-Bereitstellungseinrichtung 15, welche eine Laserstrahl-Erzeugungseinrichtung 16 mit einer oder mehreren Hochleistungs-Laserdiode(n) 17 sowie eine Linse 19 umfasst. Ferner umfasst die Laserstrahl-Bereitstellungseinrichtung 15 bei dem Ausführungsbeispiel der 1 eine Hochspannungsbaugruppe 36 zur Versorgung der Laserstrahl-Bereitstellungseinrichtung 15, und eine Treiberbaugruppe 45, die mit der Hochspannungsbaugruppe 36 und der Laserstrahl-Erzeugungseinrichtung 16 gekoppelt ist.The arrangement 1 also includes a laser beam supply device 15 which includes a laser beam generating device 16 with one or more high-power laser diode(s) 17 and a lens 19 . Furthermore, the laser beam supply device 15 in the embodiment of FIG 1 a high-voltage assembly 36 for supplying the laser beam supply device 15, and a driver assembly 45 which is coupled to the high-voltage assembly 36 and the laser beam generation device 16.

Um den sekundären Sprengstoff 3 zu initiieren und somit dessen Detonation auszulösen, wird ein Laserpuls erzeugt, der als fokussierter Laserstrahl 29 auf die Anordnung der Schichten 10 und 6 auftrifft. Der Laserstrahl 29 durchdringt die zweite, als Dämmschicht ausgebildete äußere Schicht 10, im Wesentlichen ohne diese zu beschädigen oder von dieser in Form von Absorption und Reflexion beeinflusst werden. Nach Durchdringen der zweiten, äußeren Schicht 10 trifft der Laserstrahl 29 auf die erste, innere Schicht 6, wirkt auf diese ein und erhitzt somit die Metallfolie oder -platte, oder die Lackschicht, mit der die erste Schicht 6 gebildet ist, schlagartig. Die erste Schicht 6 verdampft zumindest bereichsweise und generiert einen Plasmastrom, welcher wiederum Stoßwellen erzeugt, die den sekundären Sprengstoff 3 durchwandern und zur Detonation bewegen.In order to initiate the secondary explosive 3 and thus trigger its detonation, a laser pulse is generated, which impinges on the arrangement of the layers 10 and 6 as a focused laser beam 29 . The laser beam 29 penetrates the second outer layer 10, designed as an insulating layer, essentially without damaging it or being influenced by it in the form of absorption and reflection. After penetrating the second, outer layer 10, the laser beam 29 hits the first, inner layer 6, acts on it and thus suddenly heats the metal foil or plate, or the lacquer layer with which the first layer 6 is formed. The first layer 6 evaporates at least in some areas and generates a plasma flow, which in turn generates shock waves that travel through the secondary explosive 3 and detonate.

Die erste Schicht 6 ist somit mit einem Material ausgebildet, welches es der ersten Schicht 6 ermöglicht, mit hoher Absorptionsrate die Laserstrahlung zu absorbieren.The first layer 6 is thus formed with a material which enables the first layer 6 to absorb the laser radiation with a high absorption rate.

Die zweite Schicht oder Dämmschicht 10 bewirkt eine Verstärkung der richtungsgebundenen Stoßwellen in Richtung des sekundären Sprengstoffs 3. Mit anderen Worten dient die Dämmschicht 10 vorteilhaft dazu, eine Ausbreitung der Stoßwellen in einer entgegengesetzten Richtung, weg von dem Sprengstoff 3, und eine daraus resultierende Verringerung der Stoßwellenamplitude, zu verhindern.The second layer or insulating layer 10 causes an amplification of the directional shock waves in the direction of the secondary explosive 3. In other words, the insulating layer 10 advantageously serves to prevent the shock waves from propagating in an opposite direction, away from the explosive 3, and a consequent reduction in the shock wave amplitude to prevent.

Mittels des fokussierten Laserstrahls 29 wird auf diese Weise somit eine Art Loch in die erste Schicht 6 „gebohrt“, zum Beispiel mit ultrakurzer Pulsdauer, wodurch die Stoß- bzw. Druckwellen generiert werden, die mit Hilfe der zweiten Schicht 10 konzentriert in Richtung Sprengstoff 3 gelenkt werden und Druck auf den als HNS-Pressling vorliegenden sekundären Sprengstoff 3 ausüben. Durch Materialabtrag von der ersten Schicht 6 werden somit Stoßwellen erzeugt und der Druck auf den Sprengstoff 3 ausgeübt.In this way, the focused laser beam 29 "drills" a kind of hole in the first layer 6, for example with an ultra-short pulse duration, which generates the shock or pressure waves, which are concentrated in the direction of the explosive 3 with the help of the second layer 10 be guided and exert pressure on the secondary explosive 3 present as an HNS pellet. By removing material from the first layer 6 , shock waves are thus generated and the pressure is exerted on the explosive 3 .

Auf diese Weise muss der Sprengstoff 3 für das Initiieren nicht mit einem Zusatzstoff als optischem Sensibilisator dotiert oder sensibilisiert werden. Somit können mit der Anordnung 1 gemäß 1 insbesondere eventuelle unerwünschte Wechselwirkungen eines derartigen Zusatzstoffs zur Sensibilisierung mit dem Sprengstoff 3 vermieden werden. Die Initiierung erfolgt stattdessen durch Generierung der gerichteten, mechanischen Stoßwellen mittels des auf den Schichtenaufbau mit den Schichten 6, 10 auftreffenden Laserpulses 29.In this way, the explosive 3 does not have to be doped or sensitized with an additive as an optical sensitizer for initiation. Thus, with the arrangement 1 according to 1 in particular, possible undesired interactions of such an additive for sensitization with the explosive 3 are avoided. Instead, the initiation takes place by generating the directed, mechanical shock waves by means of the laser pulse 29 impinging on the layer structure with the layers 6, 10.

Im Falle des oben beschriebenen Aufklebens der Metallfolie oder Metallplatte der ersten Schicht 6 auf die Außenoberfläche des Sprengstoffs 3 ist die Klebung vorzugsweise derart ausgeführt, dass die Klebeschicht nicht im Bereich des Fokus des Laserstrahls 29 angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine Absorption des Laserstrahls durch die Klebeschicht und ein damit einhergehender Verlust an Leistung vermieden werden. Unerwünschte thermische oder mechanische Einflüsse durch den Klebstoff sind in diesem Fall angesichts der sehr schnell erfolgenden Generierung des Plasmas nicht zu erwarten. Weiter bevorzugt kann die erste Schicht 6 stattdessen ohne Nutzung einer Klebung an dem Sprengstoff 3 gehalten sein.In the case of the above-described gluing of the metal foil or metal plate of the first layer 6 to the outer surface of the explosive 3, the gluing is preferably carried out in such a way that the adhesive layer is not arranged in the area of the focus of the laser beam 29. In this way, absorption of the laser beam by the adhesive layer and a loss of power associated therewith can be avoided. Undesirable thermal or mechanical influences from the adhesive are not to be expected in this case given the very rapid generation of the plasma. More preferably, the first layer 6 can instead be held on the explosive 3 without using an adhesive.

Insbesondere bei Ausbildung der zweiten Schicht 10 als Folie kann diese beispielsweise ebenfalls, etwa in einem Randbereich derselben, auf die erste Schicht 6 aufgeklebt sein. Wiederum wird hierbei ein Bereich in der Umgebung des Fokus des Laserstrahls 29 von einer Klebstoffschicht freigehalten. Alternativ kann die zweite Schicht 10 in anderer Weise, ohne Verkleben, auf der ersten Schicht 6 gehalten sein.In particular when the second layer 10 is formed as a film, it can also be glued to the first layer 6, for example in an edge region thereof. Again, an area in the vicinity of the focus of the laser beam 29 is kept free of an adhesive layer. Alternatively, the second layer 10 can be held on the first layer 6 in a different way, without gluing.

Die Hochspannungsbaugruppe 36 der Laserstrahl-Bereitstellungseinrichtung 15 in 1 beinhaltet beispielsweise eine Hochspannungsquelle sowie einen Hochspannungs-Zündkondensator. Mittels der Hochspannungsquelle wird der Zündkondensator aufgeladen. Dessen Entladung wird durch die Treiberbaugruppe 45 ausgelöst und geregelt. In der Anordnung 1 ist es also prinzipiell denkbar, eine Zündelektronik basierend auf einem bereits als solchem bekannten Prinzip vorteilhaft zu verwenden, so dass der Aufwand für die Auslegung der Elektronik begrenzt bleibt.The high-voltage assembly 36 of the laser beam supply device 15 in 1 contains, for example, a high-voltage source and a high-voltage ignition capacitor. The ignition capacitor is charged using the high-voltage source. Its discharge is triggered and controlled by the driver assembly 45. In principle, it is therefore conceivable in the arrangement 1 to advantageously use ignition electronics based on a principle that is already known as such, so that the outlay for designing the electronics remains limited.

Im Vergleich mit herkömmlichen Foliendetonatoren sind zum Betrieb der Laserstrahl-Erzeugungseinrichtung 16 der 1 geringere Spannungen und Ströme erforderlich. Beispielsweise kann eine Höhe der elektrischen Spannung von bis zu etwa 500 Volt und ein Strom von beispielhaft bis zu etwa 160 Ampere bei dem ersten Ausführungsbeispiel für einen zweckmäßigen, effektiven Betrieb ausreichend sein.In comparison with conventional foil detonators, the operation of the laser beam generating device 16 is 1 lower voltages and currents required. For example, an electrical voltage level of up to approximately 500 volts and a current of, for example, up to approximately 160 amperes in the first exemplary embodiment may be sufficient for expedient, effective operation.

Die Laserstrahl-Erzeugungseinrichtung 16 wird somit in einer beispielhaften Variante für die Erzeugung des Laserstrahls 28, 29 mit elektrischer Energie bei einer elektrischen Spannung von nicht mehr als etwa 500 Volt und einem elektrischen Strom von nicht mehr als etwa 160 Ampere versorgt. Andere maximale Spannungs- und Stromwerte sind jedoch denkbar.In an exemplary variant for generating the laser beam 28, 29, the laser beam generating device 16 is therefore supplied with electrical energy at an electrical voltage of no more than approximately 500 volts and an electrical current of no more than approximately 160 amperes. However, other maximum voltage and current values are conceivable.

Sowohl die geringere Spannungshöhe als auch der geringere Strombedarf der Laserdioden 17 im Vergleich beispielsweise mit den herkömmlichen Foliendetonatoren sind vorteilhaft im Hinblick auf Halbleiterbauteile wie etwa Halbleiterschalter, oder in Bezug auf Hochspannungskondensatoren. Diese Bauteile können daher mit geringerem Bauvolumen und geringeren Kosten ausgeführt werden und sind leichter erhältlich und besser verfügbar.Both the lower voltage level and the lower current requirement of the laser diodes 17 in comparison, for example, with the conventional film detonators are advantageous with regard to semiconductor components such as semiconductor switches, or regarding high voltage capacitors. These components can therefore be made smaller in volume and cost, and are more readily available and readily available.

Die optische Leistung des Laserpulses 28, 29 kann zum Beispiel zwischen etwa 45 Watt und etwa 650 Watt, insbesondere zwischen 125 Watt und 500 Watt, betragen.The optical power of the laser pulse 28, 29 can be, for example, between approximately 45 watts and approximately 650 watts, in particular between 125 watts and 500 watts.

Eine Anordnung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist somit insbesondere die folgenden Vorteile auf:

  • - Der Sprengstoff 3 kann unverändert bleiben;
  • - es sind geringere elektrische Spannungen und Ströme erforderlich, was geringere Bauteilkosten, geringere Bauteilvolumina und eine höhere Verfügbarkeit der Bauteile ermöglicht;
  • - gegebenenfalls kann eine bereits vorhandene Zünderelektronik beispielsweise in angepasster Form zum Ansteuern der Laserstrahl-Erzeugungseinrichtung 16 verwendet werden, sofern sie in der Lage ist, einen Puls mit einem geeigneten Verlauf von Strom und Spannung zu generieren - eine vollständige und aufwändige Neuentwicklung der elektronischen Anordnung kann ggf. somit vermieden werden, die Zündelektronik für die Anordnung 1 kann einen Aufbau aufweisen, der einer bereits existierenden etwa für einen Foliendetonator (EFI) vergleichbar ist;
  • - es ist eine erheblich verbesserte, analytische und hermeneutische Auslegung eines Detonators möglich;
  • - ein Low-energy Detonator kann, angesichts der wesentlich geringeren Spannungen und Ströme im Vergleich mit herkömmlichen Detonatoren, realisiert werden.
An arrangement 1 according to the first exemplary embodiment therefore has the following advantages in particular:
  • - The explosive 3 can remain unchanged;
  • - Lower electrical voltages and currents are required, which enables lower component costs, lower component volumes and higher component availability;
  • - If necessary, an already existing ignition electronics can be used, for example in an adapted form, to control the laser beam generating device 16, provided that it is able to generate a pulse with a suitable course of current and voltage - a complete and complex new development of the electronic arrangement can possibly thus avoided, the ignition electronics for the arrangement 1 can have a structure which is comparable to an existing one, for example for a film detonator (EFI);
  • - It is a significantly improved, analytical and hermeneutic design of a detonator possible;
  • - A low-energy detonator can be realized in view of the significantly lower voltages and currents compared to conventional detonators.

Für die Laserstrahl-Erzeugungseinrichtung 16 können Laserdioden verwendet werden, die als solche bereits bekannt sind. Beispielsweise können Hochleistungs-Laserdioden 17, zum Beispiel Hochleistungs-Infrarot-Laserdioden, wie sie zum Beispiel auch für LiDAR-Anwendungen zum Einsatz kommen, verwendet werden. Die Verwendung anderer Hochleistungs-Laserdioden 17 ist jedoch ebenfalls denkbar.Laser diodes, which are already known as such, can be used for the laser beam generating device 16 . For example, high-power laser diodes 17, for example high-power infrared laser diodes, such as are also used for LiDAR applications, can be used. However, the use of other high-power laser diodes 17 is also conceivable.

Derartige Laserdioden sind zum Beispiel erhältlich für eine Schwerpunktwellenlänge von λcentroid ≈ 905 ± 10 Nanometer und geeignet für Pulsweiten zwischen 1 Nanosekunde und 100 Nanosekunden bei einer optischen Ausgangsleistung von ca. 125 W je Kanal und einem Strombedarf von ca. 40 Ampere. Insbesondere ist ferner alternativ eine optische Ausgangsleistung von beispielsweise bis zu etwa 650 Watt bei einem Strombedarf von etwa 60 Ampere bei λcentroid ≈ 905 ± 10 Nanometer und Pulsweiten zwischen 1 ns und 200 ns vorstellbar.Such laser diodes are available, for example, for a centroid wavelength of λ centroid ≈ 905 ± 10 nanometers and suitable for pulse widths between 1 nanosecond and 100 nanoseconds with an optical output power of approx. 125 W per channel and a current requirement of approx. 40 amperes. In particular, an optical output power of, for example, up to approximately 650 watts with a current requirement of approximately 60 amperes at λ centroid ≈905±10 nanometers and pulse widths between 1 ns and 200 ns is also conceivable as an alternative.

Es kann für den Anwendungsfall des Detonators insbesondere akzeptabel sein, wenn die in der Anordnung 1 verwendete(n) Laserdiode(n) 17 nur in der Lage ist/sind, den einen Laserpuls hoher Leistung, der zum Initiieren des Sprengstoffs 3 benötigt wird, oder einige wenige derartige Pulse, zu generieren, d.h. es kann akzeptabel sein, wenn die Erzeugung eines oder weniger solcher Pulse mit einer Schädigung der Diode(n) 17 einhergeht, zumal die Diode(n) 17 spätestens bei der Detonation der Hauptladung zerstört wird/werden.It can be particularly acceptable for the application of the detonator if the laser diode(s) 17 used in the arrangement 1 is/are only capable of delivering the one high-power laser pulse required to initiate the explosive 3, or a few such pulses, i.e. it can be acceptable if the generation of one or a few such pulses is accompanied by damage to the diode(s) 17, especially since the diode(s) 17 is/are destroyed at the latest when the main charge detonates .

Mittels der Laserstrahl-Bereitstellungseinrichtung 15 wird in 1 ein Laserpuls hoher Leistung erzeugt, der eine hinreichende Energiemenge in den Sprengstoff 3 einträgt, welche bewirkt, dass der Sprengstoff 3 umsetzt und somit zur Detonation gelangt. Beim Betrieb der Anordnung 1 gemäß 1 erfolgt die Initiierung des Sprengstoffs 3 hierbei nicht primär thermisch, auch wenn möglicherweise etwas Wärme durch den Laserpuls 29 in den Sprengstoff 3 eingetragen wird. Stattdessen erfolgt die Initiierung im Wesentlichen auf mechanischem Weg durch die sich in den Sprengstoff 3 ausbreitende Stoßwelle.By means of the laser beam supply device 15, in 1 a high-power laser pulse is generated, which introduces a sufficient amount of energy into the explosive 3, which causes the explosive 3 to convert and thus detonate. When operating the arrangement 1 according to 1 the initiation of the explosive 3 does not take place primarily thermally, even if some heat may be introduced into the explosive 3 by the laser pulse 29 . Instead, the initiation takes place essentially mechanically by the shock wave propagating into the explosive 3 .

Hierbei nimmt die erste Schicht 6, also die Metallfolie oder Metallplatte oder die laserabsorbierende Lackschicht, die Energie des fokussierten Laserpulses auf, es wird ein Plasma gebildet, und dieses Plasma erzeugt eine gerichtete Stoßwelle, die in den Sprengstoff 3 hineinläuft.Here, the first layer 6, ie the metal foil or metal plate or the laser-absorbing lacquer layer, absorbs the energy of the focused laser pulse, a plasma is formed and this plasma generates a directed shock wave that runs into the explosive 3.

Bei einer beispielhaften Implementierung der Anordnung 1 sowie des Verfahrens zum Initiieren des Sprengstoffs 3 gemäß 1 kann eine Pulsdauer des Laserpulses von etwa 100 ns bei einer optischen Ausgangsleistung der Laserdiode(n) 17 von insgesamt etwa 125 W, und ein Fokusdurchmesser von etwa 0,325 mm vorgesehen sein, um eine hinreichend energiereiche Stoßwelle in den Sprengstoff 3 einzutragen. In einer anderen beispielhaften Implementierung können, ebenfalls bei einer Pulsdauer von 100 ns, eine optische Ausgangsleistung der Laserdiode(n) 17 von insgesamt 500 W sowie ein Fokusdurchmesser von etwa 0,65 mm vorgesehen sein. Der letztgenannte Fall kann beispielhaft mit 4 Kanälen von je 125 W implementiert werden.In an exemplary implementation of the arrangement 1 and the method for initiating the explosive 3 according to FIG 1 a pulse duration of the laser pulse of about 100 ns with an optical output power of the laser diode(s) 17 of about 125 W in total and a focus diameter of about 0.325 mm can be provided in order to introduce a sufficiently high-energy shock wave into the explosive 3. In another exemplary implementation, also with a pulse duration of 100 ns, an optical output power of the laser diode(s) 17 totaling 500 W and a focus diameter of approximately 0.65 mm can be provided. The latter case can be implemented with 4 channels of 125 W each, for example.

2 zeigt eine Anordnung 61 zum Initiieren eines Sprengstoffs 3 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten, vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel lediglich darin, dass eine Laserstrahl-Bereitstellungseinrichtung 55 anstelle der Laserstrahl-Bereitstellungseinrichtung 15 der 1 vorgesehen ist. Die Laserstrahl-Bereitstellungseinrichtung 55 ist im Wesentlichen in gleicher Weise wie die Laserstrahl-Bereitstellungseinrichtung 15 ausgebildet, mit Ausnahme dessen, dass die Laserstrahl-Bereitstellungseinrichtung 55 zusätzlich einen Lichtwellenleiter 18 aufweist. Mittels des Lichtwellenleiters 18 kann der von der Laserstrahl-Erzeugungseinrichtung 16 generierte energiereiche Laserpuls dorthin geführt werden, wo sich der sekundäre Sprengstoff 3 mit den darauf befindlichen Schichten 6 und 10 befindet. Auf diese Weise können vorteilhaft die Hochspannungsbaugruppe 36, die Treiberbaugruppe 45, sowie die Laserdiode(n) 17 und ggf. weitere Komponenten entfernt von dem Sprengstoff 3, etwa dem HNS IV - Pressling, angeordnet werden. Am Austritt des Lichtwellenleiters 18 befindet sich in 2 die Linse 19, welche den austretenden Laserpuls 29 auf die Schichtenanordnung mit den ersten und zweiten Schichten 6, 10 fokussiert. 2 shows an arrangement 61 for initiating an explosive 3 according to a second embodiment. The second embodiment differs from the first embodiment described above only in that a laser beam supply device 55 instead of the laser beam supply device 15 of FIG 1 is provided. The laser beam supply device 55 is essentially the same Way as the laser beam supply device 15 formed, with the exception that the laser beam supply device 55 also has an optical waveguide 18. The high-energy laser pulse generated by the laser beam generating device 16 can be guided by means of the optical waveguide 18 to where the secondary explosive 3 with the layers 6 and 10 located thereon is located. In this way, the high-voltage assembly 36, the driver assembly 45, and the laser diode(s) 17 and possibly other components can advantageously be arranged away from the explosive 3, for example the HNS IV compact. At the exit of the optical fiber 18 is in 2 the lens 19, which focuses the exiting laser pulse 29 onto the layer arrangement with the first and second layers 6, 10.

Es wird bei dem zweiten Ausführungsbeispiel somit eine hohe Flexibilität in der räumlichen Anordnung der Detonatorkomponenten erreicht. Durch die Initiierung mittels Laser ist der Einbauort der Zündelektronik von jenem des sekundären Sprengstoffs 3 entkoppelt, da die Laserenergie nahezu verlustfrei mittels des Lichtwellenleiters 18 übertragen werden kann.A high degree of flexibility in the spatial arrangement of the detonator components is thus achieved in the second exemplary embodiment. Due to the initiation by means of a laser, the installation location of the ignition electronics is decoupled from that of the secondary explosive 3 since the laser energy can be transmitted by means of the optical waveguide 18 with almost no loss.

Über das vorstehend Beschriebene hinausgehend ist die Anordnung 61 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in gleicher Weise wie die Anordnung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet.Going beyond what has been described above, the arrangement 61 according to the second exemplary embodiment is designed in the same way as the arrangement 1 according to the first exemplary embodiment.

Die 1 und 2 illustrieren ferner Ausführungsbeispiele von Verfahren zum Herstellen einer Anordnung 1 oder 61 zum Initiieren eines Sprengstoffs 3, bei welchen jeweils die erste Schicht 6 auf dem sekundären Sprengstoff 3 angeordnet wird, die zweite Schicht 10 auf der ersten Schicht 6 in der Weise angeordnet wird, dass die zweite Schicht 10 als Dämmschicht die erste Schicht 6 mindestens bereichsweise abdeckt, und die Laserstrahl-Bereitstellungseinrichtung 15 bzw. 55 wie oben beschrieben bereitgestellt und konfiguriert wird.The 1 and 2 further illustrate exemplary embodiments of methods for producing an arrangement 1 or 61 for initiating an explosive 3, in which in each case the first layer 6 is arranged on the secondary explosive 3, the second layer 10 is arranged on the first layer 6 in such a way that the the second layer 10 as an insulating layer covers the first layer 6 at least in regions, and the laser beam supply device 15 or 55 is provided and configured as described above.

Darüber hinaus illustrieren die 1 und 2 Ausführungsbeispiele von Verfahren zum Initiieren von sekundärem Sprengstoff 3, wobei der Laserstrahl 29 als Laserpuls derart auf die zweite Schicht 10 aufgebracht wird oder auf diese trifft, dass der Laserstrahl 29 die zweite, äußere Schicht 10 durchdringt, im Wesentlichen ungehindert und ohne diese zu beschädigen, und auf die erste, innere Schicht 6 einwirkt. Hierdurch wird die erste Schicht 6 zumindest bereichweise erhitzt und verdampft und eine in den Sprengstoff 3 wandernde Stoßwelle erzeugt, welche den Sprengstoff 3 zur Detonation bringt.In addition, the illustrate 1 and 2 Embodiments of methods for initiating secondary explosive 3, wherein the laser beam 29 is applied as a laser pulse to the second layer 10 or strikes it in such a way that the laser beam 29 penetrates the second, outer layer 10 essentially unhindered and without damaging it, and acting on the first, inner layer 6. As a result, the first layer 6 is heated and vaporized at least in regions, and a shock wave that migrates into the explosive 3 is generated and causes the explosive 3 to detonate.

Wie oben beschrieben, sind die Anordnungen 1, 61 in verbesserter Weise rechnerisch auslegbar. Beispielsweise zur experimentellen Verifikation kann zusätzlich versuchsweise ein Vergleich zwischen einem Foliendetonator (EFI) herkömmlicher Bauart und einer Anordnung 1, 61 gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen vorgenommen werden.As described above, the arrangements 1, 61 can be mathematically designed in an improved manner. For example, for experimental verification, a comparison can also be made between a foil detonator (EFI) of conventional design and an arrangement 1, 61 according to the exemplary embodiments described above.

Hierzu kann eine Stahlplatte oder -folie mit einer Dicke beispielsweise im Mikrometerbereich zum Einen mit dem Laserpuls 29, zum Anderen mit dem Flyer eines EFI, beschossen werden. Daraufhin breiten sich jeweils Druckwellen in der Stahlplatte/-folie aus, wobei mittels eines Piezo-Signalgebers die Druckverläufe aufgezeichnet werden können. Die Druckspitzenamplituden können einen direkten Vergleich der beiden Technologien liefern. Zudem können die Wirkungen einer Variation von Fokusdurchmesser und Stahlplattendicke nachvollzogen werden. Vorteilhaft kann bei derartigen Versuchen der Einsatz eines Sprengstoffs vermieden werden, wodurch Kosten und Aufwand vermindert werden können, dennoch aber die erreichte Druckspitzenamplitude mit der für die Initiierung erforderlichen Amplitude der Stoßwellen 91 verglichen werden kann. Versuchsaufbauten sind schematisch für den Fall der Anordnung 1 oder 61 in 3 sowie für den Falle des EFI in 4 skizziert, wobei jeweils die Stahlplatte/-folie 66, eine auf der Stahlplatte/-folie angeordnete Dämmschicht 67 analog der zweiten Schicht 10, ein Piezo-Signalgeber 68 und ein Oszilloskop 70 schematisch gezeigt sind. Bezugszeichen 78 bezeichnet einen schematischen EFI, Bezugszeichen 91 schematisch skizzierte Druckwellen.For this purpose, a steel plate or foil with a thickness, for example in the micrometer range, can be bombarded with the laser pulse 29 on the one hand and with the flyer of an EFI on the other. Pressure waves then propagate through the steel plate/foil, and the pressure curves can be recorded using a piezo signal generator. The pressure peak amplitudes can provide a direct comparison of the two technologies. In addition, the effects of varying the focus diameter and steel plate thickness can be understood. Advantageously, the use of an explosive can be avoided in such tests, which means that costs and effort can be reduced, but the pressure peak amplitude achieved can nevertheless be compared with the amplitude of the shock waves 91 required for initiation. Experimental setups are shown schematically for the case of arrangement 1 or 61 in 3 as well as for the case of the EFI in 4 outlined, with the steel plate/foil 66, an insulating layer 67 arranged on the steel plate/foil analogous to the second layer 10, a piezo signal generator 68 and an oscilloscope 70 being shown schematically. Reference number 78 denotes a schematic EFI, reference number 91 schematically sketched pressure waves.

Wenngleich bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen jeweils eine Dämmschicht 10 vorgesehen ist, die in vorteilhafter und nützlicher Weise für eine zuverlässige Initiierung des Sprengstoffs 3 die Stoßwellen in Richtung des Sprengstoffs 3 konzentriert, kann bei anderen, ebenfalls vorteilhaften und nützlichen Ausführungsbeispielen die Dämmschicht 10 weggelassen sein und ein hinreichend energiereicher Laserstrahl 29, insbesondere Laserpuls, direkt auf die Materialschicht 6 einwirken und die Initiierung des Sprengstoffs 3 bewirken. Für einen entsprechenden Versuch kann optional in 3 die Dämmschicht 67 weggelassen sein.Although an insulating layer 10 is provided in each of the exemplary embodiments described above, which advantageously and usefully concentrates the shock waves in the direction of the explosive 3 for reliable initiation of the explosive 3, the insulating layer 10 can be omitted in other, likewise advantageous and useful exemplary embodiments a sufficiently high-energy laser beam 29, in particular a laser pulse, acts directly on the material layer 6 and initiates the explosive 3. For a corresponding attempt, you can optionally in 3 the insulating layer 67 can be omitted.

Obgleich die Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vollständig beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.Although the invention has been fully described above on the basis of preferred exemplary embodiments, it is not limited to them, but can be modified in many different ways.

BezugszeichenlisteReference List

11
Anordnungarrangement
33
Sprengstoffexplosive
66
erste Schichtfirst layer
1010
zweite Schichtsecond layer
1515
Laserstrahl-BereitstellungseinrichtungLaser beam deployment device
1616
Laserstrahl-ErzeugungseinrichtungLaser beam generating device
1717
Laserdiodelaser diode
1818
Lichtwellenleiteroptical fiber
1919
Linselens
2828
Laserstrahllaser beam
2929
fokussierter Laserstrahlfocused laser beam
3636
Hochspannungsbaugruppehigh voltage assembly
4545
Treiberbaugruppedriver assembly
5555
Laserstrahl-BereitstellungseinrichtungLaser beam deployment device
6161
Anordnungarrangement
6666
Stahlplattesteel plate
6767
Dämmschichtinsulation layer
6868
Piezo-SignalgeberPiezo signal generator
7070
Oszilloskoposcilloscope
7878
EFIEFI
9191
Druckwellenpressure waves

Claims (16)

Anordnung (1; 61) zur Initiierung eines Sprengstoffs (3), aufweisend den Sprengstoff (3), eine auf dem Sprengstoff (3) angeordnete erste Schicht (6), und eine Laserstrahl-Bereitstellungseinrichtung (15; 55), die dafür eingerichtet ist, einen Laserstrahl (28, 29), insbesondere Laserpuls, in der Weise bereitzustellen, dass der Laserstrahl (29) auf die erste Schicht (6) einwirken kann.Arrangement (1; 61) for initiating an explosive (3), having the explosive (3), a first layer (6) arranged on the explosive (3), and a laser beam supply device (15; 55) which is set up to supply a laser beam (28, 29), in particular a laser pulse, in such a way that the laser beam (29) can act on the first layer (6). Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (6) mit einem Metall, insbesondere einer Metallfolie oder Metallplatte, ausgebildet ist oder dass die erste Schicht (6) mit einer laserabsorbierenden Beschichtung, insbesondere einer laserabsorbierenden Lackschicht, ausgebildet ist.arrangement according to claim 1 , characterized in that the first layer (6) is formed with a metal, in particular a metal foil or metal plate, or that the first layer (6) is formed with a laser-absorbing coating, in particular a laser-absorbing lacquer layer. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (1; 61) eine auf der ersten Schicht (6) angeordnete zweite Schicht (10) aufweist, wobei die zweite Schicht (10) als eine Dämmschicht mit einem zumindest weitgehend laserdurchlässigen Material gebildet ist und die erste Schicht (6) mindestens bereichsweise abdeckt, und dass die Laserstrahl-Bereitstellungseinrichtung (15; 55) dafür eingerichtet ist, den Laserstrahl (28, 29), insbesondere Laserpuls, in der Weise bereitzustellen, dass der Laserstrahl (29) die zweite Schicht (10) durchdringen und auf die erste Schicht (6) einwirken kann.arrangement according to claim 1 or 2 , characterized in that the arrangement (1; 61) has a second layer (10) arranged on the first layer (6), the second layer (10) being formed as an insulating layer with an at least largely laser-permeable material and the first layer (6) covers at least some areas, and that the laser beam supply device (15; 55) is set up to supply the laser beam (28, 29), in particular a laser pulse, in such a way that the laser beam (29) covers the second layer (10) can penetrate and act on the first layer (6). Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht (10) mit einer Folie, beispielsweise einer mit einem Kunststoffmaterial gebildeten Folie, ausgebildet ist.arrangement according to claim 3 , characterized in that the second layer (10) is formed with a film, for example a film formed with a plastic material. Anordnung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (6) direkt auf eine Oberfläche des Sprengstoffs (3) aufgebracht ist.Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the first layer (6) is applied directly to a surface of the explosive (3). Anordnung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sprengstoff (3) ein sekundärer Sprengstoff ist und/oder dass der Sprengstoff (3) als ein Hexanitrostilben ausgebildet ist oder ein Hexanitrostilben enthält.Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the explosive (3) is a secondary explosive and/or that the explosive (3) is designed as a hexanitrostilbene or contains a hexanitrostilbene. Anordnung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (1) als ein oder mit einem Detonator zur Zündung einer Hauptladung ausgebildet ist.Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the arrangement (1) is designed as one or with a detonator for igniting a main charge. Anordnung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahl-Bereitstellungseinrichtung (55) eine Laserstrahl-Erzeugungseinrichtung (16) und einen Lichtwellenleiter (18) zur Übertragung eines von der Laserstrahl-Erzeugungseinrichtung (16) erzeugten Laserstrahls (28) aufweist.Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the laser beam supply device (55) has a laser beam generating device (16) and an optical waveguide (18) for transmitting a laser beam (28) generated by the laser beam generating device (16). Anordnung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahl-Bereitstellungseinrichtung (15; 55) mindestens eine Laserdiode (17), insbesondere eine Hochleistungs-Laserdiode, umfasst.Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the laser beam supply device (15; 55) comprises at least one laser diode (17), in particular a high-power laser diode. Anordnung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (1; 61) ferner eine Linse (19) zur Fokussierung des Laserstrahls (28) aufweist.Arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the arrangement (1; 61) also has a lens (19) for focusing the laser beam (28). Verfahren zur Herstellung einer Anordnung (1; 61) zur Initiierung eines Sprengstoffs (3), insbesondere einer Anordnung (1; 61) nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend: Bereitstellen des Sprengstoffs (3); Anordnen einer ersten Schicht (6) auf dem Sprengstoff (3); und Bereitstellen einer Laserstrahl-Bereitstellungseinrichtung (15; 55) und Einrichten dieser derart, dass mittels der Laserstrahl-Bereitstellungseinrichtung (15; 55) ein Laserstrahl (28, 29), insbesondere Laserpuls, in der Weise bereitstellbar ist, dass der Laserstrahl (29) auf die erste Schicht (6) einwirken kann.Method for producing an arrangement (1; 61) for initiating an explosive (3), in particular an arrangement (1; 61) according to one of the preceding claims, comprising: providing the explosive (3); arranging a first layer (6) on the explosive (3); and Providing a laser beam supply device (15; 55) and setting it up in such a way that the laser beam supply device (15; 55) can be used to supply a laser beam (28, 29), in particular a laser pulse, in such a way that the laser beam (29) the first layer (6) can act. Verfahren zur Initiierung von Sprengstoff (3), umfassend: Bereitstellen des Sprengstoffs (3), wobei auf dem Sprengstoff (3) eine erste Schicht (6) angeordnet ist; und Aufbringen eines Laserstrahls (28, 29), insbesondere Laserpulses, derart, dass der Laserstrahl (29) auf die erste Schicht (6) einwirkt, wodurch die erste Schicht (6) zumindest bereichsweise erhitzt und verdampft wird und eine sich in den Sprengstoff (3) ausbreitende Stoßwelle erzeugt wird, welche den Sprengstoff (3) zur Detonation bringt.A method for initiating explosives (3), comprising: providing the explosives (3), a first layer (6) being arranged on the explosives (3); and application of a laser beam (28, 29), in particular a laser pulse, in such a way that the laser beam (29) acts on the first layer (6), as a result of which the first layer (6) is heated and vaporized at least in certain areas and a layer that is embedded in the explosive ( 3) propagating shock wave is generated, which detonates the explosive (3). Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf der ersten Schicht (6) eine als eine Dämmschicht mit einem zumindest weitgehend laserdurchlässigen Material ausgebildete zweite Schicht (10) angeordnet ist, welche die erste Schicht (6) mindestens bereichsweise abdeckt, und dass der Laserstrahl (28, 29), insbesondere Laserpuls, derart auf die zweite Schicht (10) aufgebracht wird, dass der Laserstrahl (29) die zweite Schicht (10) durchdringt und auf die erste Schicht (6) für deren zumindest bereichsweise Erhitzung und Verdampfung und die Erzeugung der Stoßwelle einwirkt.procedure after claim 12 , characterized in that arranged on the first layer (6) is a second layer (10), which is designed as an insulating layer with an at least largely laser-permeable material and covers the first layer (6) at least in regions, and in that the laser beam (28, 29 ), in particular a laser pulse, is applied to the second layer (10) in such a way that the laser beam (29) penetrates the second layer (10) and acts on the first layer (6) for at least regional heating and evaporation and the generation of the shock wave . Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (6) mit einem Metall, insbesondere einer Metallfolie oder Metallplatte, oder mit einer laserabsorbierenden Beschichtung, insbesondere einer laserabsorbierenden Lackschicht, ausgebildet ist und/oder dass die zweite Schicht (10) mit einer Folie, beispielsweise einer mit einem Kunststoffmaterial ausgebildeten Folie, ausgebildet ist.procedure after claim 12 or 13 , characterized in that the first layer (6) is formed with a metal, in particular a metal foil or metal plate, or with a laser-absorbing coating, in particular a laser-absorbing lacquer layer, and/or that the second layer (10) is formed with a film, for example a with a plastic material formed foil. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Verfahrens ein sekundärer Sprengstoff (3), insbesondere ein sekundärer Sprengstoff eines Detonators zur Zündung einer Hauptladung, initiiert wird.Procedure according to one of Claims 12 until 14 , characterized in that a secondary explosive (3), in particular a secondary explosive of a detonator for igniting a main charge, is initiated by means of the method. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (28, 29) mittels einer Laserdiode (17), vorzugsweise einer Hochleistungs-Laserdiode, insbesondere im Pulsbetrieb, erzeugt wird und/oder dass der Laserstrahl (28), insbesondere Laserpuls, mittels einer Linse (19) fokussiert wird und/oder dass der Laserstrahl (28), insbesondere Laserpuls, mittels eines Lichtwellenleiters (18) an den mit der ersten Schicht (6), insbesondere der ersten Schicht (6) und der zweiten Schicht (10), versehenen Sprengstoff (3) herangeführt wird.Procedure according to one of Claims 12 until 15 , characterized in that the laser beam (28, 29) is generated by means of a laser diode (17), preferably a high-power laser diode, in particular in pulsed operation, and/or that the laser beam (28), in particular laser pulse, is generated by means of a lens (19) is focused and/or that the laser beam (28), in particular a laser pulse, is applied by means of an optical waveguide (18) to the explosive (3 ) is introduced.
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