DE2712168A1

DE2712168A1 - Sprengvorrichtung

Info

Publication number: DE2712168A1
Application number: DE19772712168
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: Banyaszati Kutato Intezet
Current assignee: Banyaszati Kutato Intezet
Priority date: 1976-03-19
Filing date: 1977-03-19
Publication date: 1977-09-29
Also published as: HU173685B

Description

Beschreibung
Gegenstand der Erfindung ist eine Sprengvorrichtung mit einer Sprengladung und mit einem die Explosion initiierenden oder zUndenden Mittel.
Mehrere verschiedene Sprengvorrichtungen sind bekannt, die aus den verschiedensten Sprengladungen und zündenden Mitteln bestehen. Die Ladung besteht im allgemeinen aus einem primären und einem sekundären Explosivstoff.
Die sekundären Explosivstoffe können unmittelbar nicht oder nur schwer gezündet werden. Daher werden die primären Explosivstoffe eingesetzt, die auf Wärme, Schlag usw. explodieren und imstande sind, die Explosion auf den sekundären Explosivstoff zu übertragen.
In der modernen Sprengtechnik werden immer mehr Sprengvorrichtungen verlangt, die äußerst genau zu bestimmten Ereignissen gezündet werden können, zum Beispiel in Beziehung zum Zeitpunkt der Explosion einer anderen Sprengvorrichtung. Äußerst streng sind in der modernen Sprengtechnik die Anforderungen an die zeitliche Folge, z.bei/bei der Aufschließung von Kohlenhydro genen und Wasser verwendeten sog. "Schichtspaltung mit gegeneinander gerichteter Initiierung", wobei die Sprengladung in ein Bohrloch gesenkt und mittels an beiden Enden der Ladung angeordneter Detonatoren gleichzeitig von beiden Enden gezündet wird. Durch den mittels der in der Mitte zueinanderlaufenden Druckwellen erregten Staudruck wird die Schicht agespalten.
Der Treffpunkt der Druckwellen befindet sich erst dann (wie geplant) genau in der Mitte, wenn die beiden Detonatoren mit der höchsten Genauigkeit synchron gewendet werden (HU-PS 165 174).
Bei einem Ublichen Explosivstoff (gepreßtes Hexogen) beträgt die Detonationsgeschwindigkeit ungefähr 8 mm//us. Wenn also zwischen dem ZUndender beiden Detonatoren nur 500 us ablaufen, so begegnen sich die Druckwellen an einem Punkt, der um 2000 mm vom Mittelpunkt verschoben ist, wodurch die Spaltwirkung bedeutend herabgesetzt wird.
Durch die bisher bekannten Sprengvorrichtungen kann ein zuverlässiges Synchronztinden nur schwer erreicht werden. Bekannt sind zwar Zündkapseln mit einer Verzögerung von einigen /us, bei denen flir ein rasches Zünden ein Spannungsimpuls von mindestens 10 kV nötig ist (HU-PS 156 108). Bei einer in einem tiefen Bohrloch durchgefWhrten Sprengung, wo die Länge des Zündkabels 2 bis 3 km betragen kann, wird durch dessen hohe Impedanz der ursprtingliche, eine steile Flanke aufweisende Impuls bedeutend verändert. Infolge der verhältnismäßig hohen Spannung bestehen auch Isolierprobleme.
Zweck der Erfindung ist die Beseitigung der llängel der oben bezeichneten Einrichtungen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sprengvorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe der Beginn des Explosionsvorganges genauer bestimmt, bzw. mehrere Explosionsabläufe zueinander genauer synchronisiert werden können. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einer Sprengvorrichtung mit einer Sprengladung und einem zUndenden Mittel erfindungsgemäß das zilndende Mittel eine Lichtquelle ist und wenigstens ein Teil der Sprengladung durch die Lichtstrahlen der Lichtquelle beaufscblagbar angeordnet ist.
Zwischen der Lichtquelle und der Sprengladung ist vorzugsweise wenigstens eine optische Linse angeordnet.
Bei einer vorteilhaften AusfUhrungsform ist zwischen der Lichtquelle und der Sprengladung ein optisches Leitglied, insbesondere ein faseroptisches Element,angeordnet. Nach einer anderen vorteilhaften busflihrungsform der Erfindung enthält die Sprengladung primäre und sekundäre Explosivstoffe, wobei zumindest ein Teil des primären Explosivstoffes durch die Strahlen der Lichtquelle beaufachlagbar angeordnet ist.
Die Lichtquelle ist vorteilhaft eine Entladungslampe.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Sprengvorrichtung wenigstens zwei Sprengladungen auf, die durch je ein optisches Leitglied, zweckmäßig durch Je ein faseroptisches Element, mit einer gemeinsamen Lichtquelle verbunden sind.
Es kann auch von Vorteil sein, wenn die Sprengvorrichtung wenigstens zwei Sprengladungen mit zunindest je einer Lichtquelle aufweist, wobei die Lichtquellen an eine gemeinsame Steuereinheit angeschlossen sind. Die Lichtquellen sind vorteilhaft in Reihe geschaltete elektrische Entladunslampen. In den Entladungslampen sind vorteilhaft radioaktive Isotope angeordnet.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Entladungslampen mit je einem Vorwiderstand in Reihe geschaltet, wobei die Vorwiderstände über je ein Schaltmittel geshuntet sind.
Der wichtigste Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß der Beginn des Sprengvorganges zeitlich genauer als bisher bestimmt werden kann.
Diese Tatsache hat besondere Bedeutung bei aus entgegengesetzten Richtungen initiierten sogenannten schichtspaltenden Sprengungen und bei anderen synchronisierten Sprengmethoden, bei denen die Sprengladung von mehreren Stellen kanpp gleichzeitig gezündet werden soll. Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 den Längsschnitt einer elektrischen Zündkapsel; Fig. 2 das Blockschaltbild von zwei gleichzeitig zu zündenden, in eine gemeinsame Sprengvorrichtung eingesetzten Zündkapseln; Fig. 3 eine AusfUhrungsform der Anordnung nach Fig. 2 und Fig. 4 die elektrische Schaltanordnung einer zwei in Reihe geschaltete Entladungslampen aufweisenden Sprengvorrichtung.
Fig. 1 zeigt eine Zündkapsel, die herkömmlicherweise aus einer Hulse 11 sowie aus einer sekundären Sprengladung 12 und einer primären Sprengladung 13 besteht, die übereinander angeordnet sind. Nach einem konkreten Ausführungsbeispiel besteht die primäre Sprengladung 13 aus 100 mg Bleiazid und die sekundäre Sprengladung 12 aus Hexogen, dessen Gewicht der Zündkapselnummer 8 entspricht.
In die primäre Sprengladung ist eine Lichtquelle 14 eingebettet, die in diesem Fall eine Entladungslampe ist. Die Lichtquelle ist Uber zwei isolierte Leitungen und einen nicht dargestellten Schnellschalter an eine nicht dargestellte Spannungsquelle - im Fall einer gegebenen Entladungslampe (Typ NGV-6 der Vereinigten GlUhiampenwerke, Ungarn)-und einen auf eine Spannung von 1 500 V aufgeladenen Kondensator (200 /uF), angeschlossen. Oberhalb der primären Sprengladung 13 und der Lichtquelle 14 ist ein aus isolierendem ltaterial gefertigter Stopfen 17 angeordnet, der zwei Bohrungen für die beiden Leitungen 16 aufweist. Oberhalb des Stopfens 17 ist ein Sperrelement 15 angeordnet, auf das die Pulse 11 wie liblich gepreßt ist. Das Sperrelement 15 weist ebenso entsprechende Durchgangsbohrungen auf.
Alle Bestandteile der Ztindkapsel nach Fig. 1 - inbegriffen die Sprengladungen 12, 13 - sind zweckmäßig aus einem wärmebeständigen Material hergestellt, damit im Falle einer Sprengung in einem tiefen Bohrloch, die Ziindkapsel - bei einer Temperatur von 180 bis 2000 C - betriebafähig bleibt, bzw. nicht vorzeitig in Aktion tritt.
Die Sprengvorrichtung nach Fig. 2 weist zwei identische Zündkapseln 21a und 21b auf, die die Sprengladung aus zwei Richtungen zu gleicher Zeit anlassen. Die Zündkapseln 21a und 21b enthalten je eine primäre Sprengladung 25. Oberhalb dieser Sprengladung ist eine optische Linse 22 angeordnet. Der Fokus f der Linse 22 fällt zweckmäßig genau auf die Oberfläche der Sprengladung 25. Oberhalb der Linsen 22 ist je eine Lichtquelle 23a bzw. 23b angeordnet, die zweckmäßig aus elektrischen Entladungslampen bestehen. Die Entladungslampen sind elektrisch in Reihe geschaltet und sind an eine gemeinsame Steuereinheit 24 angeschlossen, die z.B. gemäß Fig. 4 aufgebaut sein kann.
Die Sprengvorrichtung gemäß Fig. 3 weist ebenso zwei identische Ztindkapseln 31a und 31b auf, die die nicht dargestellte Sprengladung ebenso aus zwei Richtungen gleichzeitig initiieren oder zünden sollen. Die Ziindkapseln 31a und 31b enthalten Je eine primäre Sprengladung 32, über denen je eine optische Linse 33 angeordnet ist.
Der Fokus der Linse 33 fällt auch hier zweckmäßig auf die Oberfläche der Sprengladung 32. In die Zündkapseln 31a und 31b ist je ein optisches Leitglied 34, im gegebenen Fall ein sogenann.
tes faseroptisches Element, mit seinem Ende derart eingepaßt, daß die optische Achse desselben mit der der Linse 33 und zugleich mit der Längsachse der Zündkapsel zusammenfällt. Die freien Enden der Leitglieder 34 sind zu einer gemeinsamen Lichtquelle 35 geleitet, die z. B. eine in der Photographie gebräuchliche Entladungslampe (Vacu-Blitz) sein kann.
Die Arbeitsweise der Sprengvorrichtung nach Fig. 1 bis 3 kann sowohl aus den Figuren, wie auch aus den obigen Ausführungen hergeleitet werden.
Es ist offensichtlich, daß durch die AusfUhrung gemäß Fig. 2 insbesondere aber gemäß Fig. 3 ein vollständigeres synchrones Zünden als bisher gesichert werden kann. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 kann der Synchronismus auch infolge einer größeren Abweichung der Länge der beiden optischen Leitglieder 34 nicht zerstört werden, weil die Geschwindigkeit des Lichts so hoch ist, daß eine Phasendifferenz auch bei äußerst großen Längenunterschieden nicht nachgewiesen werden kann.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 kann prinzipiell eine Phasendifferenz zwischen dem Aufleuchten der beiden Lichtquellen 23a und 23b entstehen; dieser Unterschied kann aber mit Hilfe der Schaltanordnung nach Fig. 4 eliminiert werden.
Die Schaltanordnung nach Fig. 4 weist zwei identische in Reihe geschaltete Entladungslampen V 1 und V 2 auf, die z. B. die Lichtquellen 23a und 23b der Fig. 2 sein können. Zu beiden Entladungslampen V 1 und V2 ist je ein den gleichen Wert aufweisender Widerstand R parallelgeschaltet, so daß an den beiden Entladungslampen die gleiche Spannung anliegt. Die Entladungslampen V 1 und V 2 sind zu einem mit einem nicht dargestellten Speisestromkreis versehenen Speicherkondensator C, Schalter K 1, Vorwiderstand Rv und Anzeigegerät X in einem geschlossenen Kreis in Reihe geschaltet. Der Vorwiderstand Rv und das Anzeigegerät M können Uber einen Schalter K 2 kurzgeschlossen werden.
Die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 4 arbeitet wie folgt: Nach dem Aufladen des Kondensators C wird der Schalter E 1 geschlossen, der Schalter K 2 bleibt aber dabei offen. Zu dieser Zeit beginnt iiber den hochohmigen - zweckmäßig steuerbaren - Vorwiderstand Rv in den Entladungslampen V 1 und V 2 eine Glimmentladung.
Diese Glimentladung (Vorentladung) wird mit Hilfe des Anzeigegerätes X angezeigt, Die Vorentladung kann die Sprengladung nicht zünden, weil sie nur,binen geringfügigen Wärme- und Lichteffekt erzeugt. In dem gewünschten Moment des Anlassens wird der Schalter K 2 geschlossen. Zu diesem Zeitpunkt entlädt sich die im Kondensator gesammelte Ladung liber die Entladungslampen V 1 und V 2, wodurch die Sprengladung initiiert wird.
Wenn der Vorwiderstand Rv und der diesen Widerstand shuntende Schalter K 2 nicht eingebaut wären, könnte man zur Zeit des Aufleuchtens der Entladungslampen eine Abweichung in der Zeit feststellen, und zwar infolge einer durch die natürliche Radioaktivität verursachten stochastischen Ionisation. Die Ausgangspunkte der lawinenartigen Entladung in den Entladungslampen sind nämlich durch die infolge der natürlichen Ionosation entstehenden Ionen gebildet, deren Anzahl in den einzelnen Entladungslampen verhältnismäßig stark abweichend sein kann. Wenn aber in den in Reihe geschalteten Entladungsröhren eine Vorentladung (Glimmentladung hervorgerufen wird, so werden um Größenordnungen mehr Ionen in die beiden Entladungsröhren gebracht als durch die naturliche Ionisation. Sonit kann also die durch die letztere verursachte Abweichung vernachlässigt werden. Die Ausführung gemäß Fig. 4 kann natürlich auch bei mehreren Entladungslampen verwendet werden. Bei Verwendung einer einzigen Entladungslampe sind die Verminderung der Verzögerungszeit dauer und die Steigerung der zeitlichen Genauigkeit der Zündung von Vorteil. Durch Anwendung mehrerer Entladungslampen kann darüber hinaus ein genauerer Synchronismus gewährleistet werden.
Um die Vorinonisation in den Entladungslampen zu steigern und/ oder auf dem gleichen Wert zu halten, ist es auch zweckmäßig, die gleiche Menge eines radioaktiven Isotops, z. B. Thrycium, in die Entladungslampen einzubringen.

Claims

Sprengvorrichtung PatentansPrüche 1. Sprengvorrichtung mit einer Sprengladung und einem Zundmittel, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Zündmittel eine Lichtquelle (14, 23a, 23b, 35) ist und mindestens ein Teil der Sprengladung (13, 25, 32) durch die Lichtstrahlen der Lichtquelle beaufschlagbar angeordnet ist 2. Sprengvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß zwischen der Lichtquelle (23a, 23b, 35)und der Sprengladung (25, 32) zumindest eine optische Linse (22, 23) angeordnet ist.

3. Sprengvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß zwischen der Lichtquelle (35) und der Sprengladung (32) ein optisches Leitglied (34), insbesondere ein faseroptisches Element, angeordnet ist.

4. Sprengvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Sprengladung primäre und sekundäre Explosivstoffe (13, 12) enthält und zumindest ein Teil des primären Explosivstoffes (13) durch die Lichtstrahlen der Lichtquelle (14) beaufschlagbar angeordnet ist.

5. Sprengvorrichtung nach eine der Anspruche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Lichtquelle (l4, 23a, 23b) eine Entladungslampe (V 1, V 2) ist.

6.Sprengvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß sie wenigstens zwei Sprengladungen (32) aufweist, die über je ein optisches Leitglied (34), zweckmäßig über je ein faseroptisches Element, mit einer gemeinsamen Lichtquelle (35) verbunden sind.

7. Sprengvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß sie wenigstens zwei Sprengladungen (32) mit wenigstens je einer Lichtquelle (23a, 23b) aufweist, wobei die Lichtquellen an eine gemeinsame Steuereinheit (24) angeschlossen sind.

8. Sprengvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Lichtquellen in Reihe geschaltete Entladungslampen (23a, 23b, V 1, V 2) sind.

9. Sprengvorrichtung nach Anspruch 5 oder 8, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß in der Entladungslampe ein radioaktives Isotop angeordnet ist.

10. Sprengladung nach einem der Ansprüche 5, 8 oder 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zu den Entladungslampen je ein Vorwiderstand (Rv) in Reihe geschaltet und über je ein Schaltmittel (K 2) geshuntet ist.