DE3904271A1 - Ferritkerngekoppelte schlag (slapper)-detoniervorrichtung und verfahren dafuer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Schlag (Slapper)-De­ toniervorrichtungen und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Lieferung von elektrischer Leistung an Slapper Detoniervorrichtungen.

Die bekannte Schlag (Slapper)-Detoniervorrichtung ist von John R. Stroud im Lawrence Livermore Laboratory document UCRL-77639 vom 27. Februar 1976 mit dem Titel "A New Kind oif Detonator - The Slapper" beschrieben und beruht darauf, daß eine dünne Metallfolie explodiert, welche einen Film oder eine Schicht aus dielektrischem Material über einen Spalt teilt, um auf ein hochdichtes Explosionsmittel aufzutreffen. Die dünne leitende Metallfolie wird explosiv mit einem elektrischen Stromimpuls verdampft, der genau die richtigen Charakteristika für den Detonator haben muß, damit eine Funktion eintritt. Für viele Anwendungsfälle weist die Folie den Teil eines dünnen Teils einer Flachleiter-Detonierschaltung auf. Dieser dünne Teil muß kurz genug sein, so daß sein Widerstand nicht größer ist als einige wenige Milliohm und seine Induktivität fügt nicht mehr als einige wenige Nanohenry zur Induktivität der gesamten Detonierschaltung hinzu.

Gleichzeitig muß die dünne leitende Folie die den höchsten Widerstand besitzende Komponente des dünnen Teils der Flachleiter-Detonierschaltung sein. Obwohl die optimalen Parameter des elektrischen Stromimpulses erforderlich zur Zündung jeder Slapper-Detoniervorrichtung von der speziellen Geometrie und der Materialzusammensetzung dieses Detonators und seiner dünnen leitenden Folie abhängen, muß der elektrische Impuls typischerweise eine Spitzenamplitude von ungefähr 2 bis 4 Kiloampere und eine Dauer von annähernd einigen wenigen Zehnteln einer Mikrosekunde besitzen. Der elektrische Impuls muß seine Energie an die dünne Folie innerhalb eines Zeitraums liefern, der merklich kleiner ist als die Zeit, die die verdampfte Fo­ lie benötigt, um in ein thermisches Gleichgewicht mit ihrer Umgebung zu kommen.

Es wäre vorteilhaft, wenn elektrische Leistung in diskrimina­ tiver Weise an Mehrheiten oder Vielzahlen von Slapper-Deto­ niervorrichtungen verteilt werden könnten, die über explosive Anordnungen, wie beispielsweise massenproduzierte Munitionen verteilt sind. Dieser Verteilungsprozeß wäre von erhöhtem Vorteil, wenn er unter einem unterschiedlichen Spektrum ungün­ stige Umgebungsbedingungen ausgeführt werden könnte, wie bei­ spielsweise bei verminderten oder erhöhten Temperaturen oder bei Drücken, die vom Vakuum bis zu superatmosphärischen Drüc­ ken reichen. Es wäre zweckmäßig, wenn die elektrische Leistung zu jeder Slapper-Detoniervorrichtung einer Detoniervorrich­ tungsvielfalt über ihr eigenes individuelles dickes Flachlei­ terleistungskabel transportiert werden könnte, wobei die er­ forderliche Vielzahl von Leistungskabeln sämtlich von einem einzigen Impulsgenerator kommen würden. Diese koordinierten Gruppierungen von Leistungskabeln könnten in vorteilhafter Weise individuell für die elektrische Leistungsimpulszeit­ steuerung zugeschnitten werden. Für diese Verwendung geeignete Leistungskabel würden eine niedrige Induktivität und Wider­ stand besitzen, typischerweise nur einige wenige Zehntel Nano­ henry und nur einige wenige Zehntel Milliohm. Dieses poten­ tiell vorteilhafte Verfahren der Leistungsverteilung würde die Übertragung von zeitlich kurzen elektrischen Leistungsimpulsen erforderlich machen, und zwar von dicken Flachleiterleistungs­ kabeln in dünne Flachleiter-Slapper-Detonierschaltungen. Um dies zu tun, sind zwei Mittel bekannt.

Eines dieser bekannten Mittel macht es erforderlich, daß die Leistungskabel an die Detonierschaltungen mit elektrischen Verbindern angeschaltet werden. Unglücklicherweise sind die für diesen Zweck vorhandenen elektrischen Verbinder teuer und kompliziert, und zwar wegen der großen Zahl unterschiedlicher Umgebungen, innerhalb der diese möglicherweise arbeiten müs­ sen. Diese Verbinder sind groß und schwer, besitzen Mehrfach­ dichtungen und machen Lötverbindungen erforderlich und sie sind sehr arbeitsintentiv in ihrer Verarbeitung. Dieser letzt­ genannte Faktor ist besonders nachteilig, wenn die Verbinder über ausgedehnte und merkliche Zeitperioden hinweg einer Über­ prüfung ihrer Integrität unterworfen werden müssen. Obwohl al­ so dieses Verfahren zum Gebrauch zur Verfügung steht, hat es doch zahlreiche nachteilige Bedingungen und Unbequemlichkeiten zur Folge.

Die andere bekannte Lösung für das Problem der Übertragung kurzer elektrischer Leistungsimpulse sieht die dauerhafte Be­ festigung der Leistungskabel an den Detonatorschaltungen in integrierten Anordnungen vor. Die zwei Leiter, welche das Ende jedes Flachleiterleistungskabels bilden, würden ausgefechert oder erweitert und wo dann die Enden der entsprechenden dünnen Flachleiter-Detonierschaltungsschleife angelötet, die die dün­ ne leitende Folie aufweist, die im Gebrauch explosiv verdampft werden soll, wobei der angebrachte Teil der Anordnung perma­ nent zwischen Kunststoffschichten abgedichtet ist. Diese mög­ liche Lösung ist arbeitsintensiv, ziemlich teuer und da sie nicht die Trennung der Detonierschaltung von der Zündschaltung während der Wartungszeiten des Systems gestattet, recht ge­ fährlich. Somit ist auch dieses zweite Verfahren keine zufrie­ denstellende Lösung für das in Rede stehende Problem.

Die Effizienz von Luftkerntransformatoren ist nicht hinrei­ chend hoch, um eine Lösung für das vorliegende Problem vorzu­ sehen. Zudem wurde in der Zeit vor der Erfindung allgemein von den Fachleuten angenommen, daß das Frequenzansprechen von Fer­ ritkerntransformatoren zu langsam für die Leistungsimpulsüber­ tragung von zeitlich kurzen elektrischen Impulsen von dicken Flachleiterleistungskabeln zu dünnen Flachleiter-Detonier­ schaltungen war, und zwar weil es allgemein bekannt war, daß solche Transformatoren nicht höher Frequenzen oberhalb 400 KHz betrieben wurde, während doch der zur Verdampfung einer dünnen Folie der Slapper-Detoniervorrichtung erforderliche annähernd einige wenige Zehntel einer Mikrosekunde Länge besitzende elektrische Leistungsimpuls von mehreren MHz besitzt.

Zusammenfassung der Erfindung. Es ist somit ein Ziel der vor­ liegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzu­ sehen, um einen zeitlich kurzen elektrischen Leistungsimpuls von einem dicken Flachleiterleistungskabel in eine dünne Flachleiterschaltung zu übertragen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, das oben ge­ nannte Verfahren und die Vorrichtung in Situationen vorzuse­ hen, wo der zeitlich kurze elektrische Impuls eine Spitzen­ amplitude im sich von Null bis ungefähr 10 Kiloampere er­ streckenden Bereich besitzt und eine Zeitdauer von annähernd einigen wenigen Zehntel einer Mikrosekunde, wobei ferner die dünne Flachleiterschaltung eine dünne Flachleiter-Slapper-De­ tonierschaltung ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, daß ein Verfah­ ren und eine Vorrichtung vorgesehen werden, die preiswert und einfach sind und die Teile verwenden, die ein geringes Gewicht besitzen und nicht groß sind, wobei ferner keine arbeitsinten­ sive Bearbeitung erforderlich ist. Ferner bezweckt die Erfin­ dung ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzusehen, wobei ge­ stattet wird, daß die Slapper-Detonierschaltung leicht vom Leistungskabel gelöst und wieder daran befestigt wird.

Um die oben genannten sowie weitere Ziele entsprechend dem Zweck der Erfindung zu erreichen, werden ein Verfahren und eine Vorrichtung für eine Slapper-Detoniervorrichtung vor­ gesehen, um einen zeitlich kurzen elektrischen Impuls anzu­ koppeln, wobei dieser Impuls eine Zeitdauer von ungefähr 0,1 bis 0,4 Mikrosekunden und eine Spitzenamplitude im Bereich von Null bis ungefähr 10 Kiloampere aufweist, und zwar erfolgt die Ankopplung von einem dicken Flachleiterleistungskabel, das Eingangs- und Ausgangsleiter aufweist, in die dünne Flachlei­ ter-Slapper-Detonierschaltung, die die dünne leitende Metall­ folie besitzt, die im Gebrauch explosiv durch den elektrischen Leistungsimpuls verdampft werden muß. Die Eingangs- und Aus­ gangsendteile des Leistungskabels sind kreisförmig und planar auseinandergebreitet oder auseinandergefechert und sind lei­ tend mit ihren Enden verbunden, um eine erste planare oder ebene und im ganzen kreisförmige Schleife zu bilden. Die ganze oder ein Teil der dünnen Flachleiter-Slapper-Detonierschaltung ist ausgebildet und geformt in eine zweite planare und im gan­ zen kreisförmige Schleife, die einen Durchmesser besitzt, der annähernd gleich dem Durchmesser der ersten kreisförmigen Schleife ist, die mit dem Leistungskabel gebildet wird. Die zwei planaren und im ganzen kreisförmigen Schleifen sind in enger Nachbarschaft miteinander längs ihrer entsprechenden Umfänge angeordnet, und zwar umschlossen oder eingegrenzt innerhalb eines Ferritgehäuses, welches einen Ferritpfad vor­ sieht, der die zwei Schleifen magnetisch koppelt.

In den Situationen, wo die zweite planare und im ganzen kreis­ förmige Schleife aus der gesamten dünnen Flachleiter-Slapper- Detonierschaltung gebildet wird, so daß die dünne leitende Metallfolie innerhalb des Ferritgehäuses angeordnet ist, ist es oftmals vorzuziehen, eine Slapper-Detonierbüchse innerhalb des Ferritgehäuses zu inkorporieren, und zwar in Assoziation mit der dünnen leitenden Metallfolie.Es ist dann vorzuziehen, auch das hochexplosive Slapper-Detoniervorrichtungsspellet in­ nerhalb des Ferritgehäuses einzuführen, wobei das Pellet in Assoziation mit der Slapper-Detonierbüchse steht.

In Situationen, wo die dünne leitende Metallfolie außerhalb des Ferritgehäuses angeordnet ist, ist häufig vorzusehen, daß das Ferritgehäuse aus einem kreisförmigen ringförmigen Ferrit­ ring besteht, der koaxial und umkreisend um einen soliden mit­ tigen Ferritkreiszylinder angeordnet ist, und zwei Ferritend­ kappenscheiben sind symmetrisch senkrecht zur Achse und auf jeder Seite des Ferritrings und Zylinders angeordnet. Es ist sodann vorzuziehen, daß eine hermetische keramische Abdichtung zwischen dem Ferritring und dem Ferritzylinder vorgesehen wird.

In den im vorstehenden Absatz beschriebenen Situationen wird oftmals vorgezogen, eine Umschließung für das dicke Flachlei­ terleistungskabel vorzusehen, sowie für die damit in Beziehung oder Verbindung stehende Vorrichtung, wobei die Umschließung berührend und umfangsmäßig angrenzend an den kreisförmigen ringförmigen Ferritring angeordnet ist.

Zu den Vorteilen der Erfindung wird unter anderem das Vorsehen des Verfahrens und der Vorrichtung zur Übertragung eines zeit­ lich kurzen elektrischen Leistungsimpulses, und zwar insbeson­ dere eines elektrischen Leistungsimpulses mit einer Dauer von ungefähr 0,1 bis 0,4 Mikrosekunden und einer Spitzenamplitude im Bereich von 0 bis ungefähr 10 Kiloampere von einem dicken Flachleiterleistsungskabel in eine dünne Flachleiterschaltung, insbesondere eine dünne Flachleiter-Slapper-Detonierschaltung möglich ist. Weitere Vorteile ergeben sich aus der Tatsache, daß die Erfindung mit einfachen und billigen kleinen und leichten Teilen ausgeführt werden kann, wobei sich keine ar­ beitsintensive Tätigkeit ergibt, und wobei es ferner möglich ist, daß das Leistungskabel leicht an der Slapper-Detonier­ schaltung angeschlossen und auch von dieser getrennt werden kann.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung: in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 den Stand der Technik in einer perspektivischen Endan­ sicht eines typischen dicken Flachleiterleistungska­ bels, wie dies auch bei der Erfindung verwendet wird;

Fig. 2 eine Explosionsansicht eines dicken Flachleiterlei­ stungskabels endend in einer planaren und im ganzen kreisförmigen Schleife gemäß der Erfvindung;

Fig. 3 eine perspektivische und schematische Ansicht der dün­ nen Flachleiter-Slapper-Detonierschaltung, endend in einer planaren und im ganzen kreisförmigen Schleife gemäß der Erfindung;

Fig. 4 eine Explosionsansicht einer Vorrichtung zum Ankoppeln eines zeitlich kurzen elektrischen Leistungsimpulses von einem dicken Flachleiterleistungskabel in eine dünne Flachleiter-Slapper-Detonierschaltung gemäß der Erfindung;

Fig. 5 einen Querschnitt der Vorrichtung gemäß Fig. 4;

Fig. 6 eine Explosionsansicht der gesamten dünnen Flachleiter- Slapper-Detonierschaltung, ausgebildet in eine planare und im ganzen kreisförmige Schleife gemäß der Erfin­ dung;

Fig. 7 eine Querschnittsseitenansicht der planaren und im gan­ zen kreisförmigen Schleife der Fig. 6;

Fig. 8 eine Explosionsansicht eines alternativen Ausführungs­ beispiels der Vorrichtung zum Ankoppeln eines zeitlich kurzen elektrischen Leistungsimpulses von einem dicken Flachleiterleistungskabel in eine dünne Flachleiter- Slapper-Detonierschaltung gemäß der Erfindung;

Fig. 9 eine Explosionsansicht eines zweiten alternativen Aus­ führungsbeispiels der Vorrichtung zum Ankoppeln eines zeitlich kurzen elektrischen Leistungsimpulses von einem dicken Flachleiterleistungskabel in eine dünne Flachleiter-Slapper-Detonierschaltung gemäß der Erfin­ dung;

Fig. 10 eine schematische Querschnittsansicht der Vorrichtung der Fig. 9 sowie zusätzlicher damit in Verbindung ste­ hender Geräte.

Es sei nunmehr die Erfindung im einzelnen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben. Zunächst sei auf Fig. 1 Be­ zug genommen, wo eine perspektivische Endansicht eines dicken Flachleiterleistungskabels 10 dargestellt ist, welches typisch für solche Kabel ist, wie sie gemäß dem Stand der Technik Ver­ wendung finden. Das Leistungskabel 10 weist einen Eingangslei­ ter 12 und einen Ausgangsleiter 14 auf, eine Isolierung 16 trennt die Leiter 12 und 14 und ferner sind einkapselnde oder abdeckende Schichten oder Lagen 18 und 20 vorhanden. Die Lei­ ter 12 und 14 bestehen typischerweise aus Kupfer, können aber aus irgendeinem anderen soliden leitendem Material bestehen. Der Isolator 16 und die Abdeckschichten 18 und 20 bestehen ty­ pischerweise aus verschiedenen Kunststoffmaterialien, häufig transparent, wie dies auf dem Gebiet der Elektronik und ver­ wandten Gebieten bekannt ist.

Die Gesamtdicke der typischen Flachleiterleistungskabel, wie beispielsweise des Kabels 10 ist normalerweise nur etwas größer als die Dicke eines Blattes Papier, so daß die ein­ zelnen beschichteten Teile des Kabels üblicherweise nicht leicht visuell voneinander unterschieden werden können. Diese Kabel sind normalerweise recht flexibel.

Es sei nunmehr auf die Fig. 2 Bezug genommen, wo eine Explo­ sionsansicht der Komponenten eines dicken Flachleiterlei­ stungskabels 22 dargestellt sind, wobei der Abschluß hier in einer planaren und im ganzen kreisförmigen Schleife vorgesehen ist, wie dies für die Erfindung notwendig ist. Das Leistungs­ kabel 22 weist einen Eingangsleiter 24 und einen Ausgangslei­ ter 26 auf, die jeweils kreisförmig und planar ausgebreitet oder ausgefechert, wie gezeigt, ausgebildet sind. Das Ausbreiten oder Ausfechern und damit Inbeziehung stehende Verfahren kön­ nen bequemerweise beim Herstellungsverfahren des Leistungs­ kabels 22 ausgeführt werden. Ein Isolator 32, der in einer planaren und im ganzen kreisförmigen Schleife, wie gezeigt, endet und ein Loch 34 besitzt, trennt und isoliert den Leiter 24 vom Leiter 26. Bei der Herstellung werden die Enden oder Anschlüsse A und B der Leiter 24 bzw. 26, die sich durch das Loch 34 berühren, leitend durch Schweißen oder Löten oder ir­ gendein anderess geeignetes Verfahren verbunden. Das Lei­ stungskabel 22 wird geschützt durch ein Paar von einkapselnden oder abdeckenden Schichten 36 und 38, deren jede in einer pla­ naren und im ganzen kreisförmigen Schleife, wie gezeigt, en­ det. Wenn der durch bekannte Mittel erfolgte Zusammenbau vor­ genommen ist, ist das Leistungskabel 22 sehr flexibel und kann leicht und in bequemer Weise bei der Durchführung der Erfin­ dung manipuliert werden.

Die Fig. 3 ist eine perspektivische und schematische Ansicht einer dünnen Flachleiter-Slapper-Detonierschaltung 40. Die Schaltung 40 weist, wie gezeigt, einen dünnen flachen Leiter 42, geschützt durch eine Einkapselungsabdeckung 44 und eine dünne leitende Metallfolie 46 auf, die im Gebrauch dazu ge­ eignet ist, explosiv durch einen elektrischen Leistungsimpuls verdampft zu werden. Der Leiter 42 kann aus Kupfer oder ir­ gendeinem anderen leitenden soliden Material bestehen. Die dünne Flachleiter-Slapper-Detonierschaltung 40 ist, wie ge­ zeigt, teilweise in eine planare und im ganzen kreisförmige Schleife 48 ausgebildet.

Es sei nunmehr auf die Fig. 4 Bezug genommen, wo eine Explo­ sionsansicht der Vorrichtung 50 dargestellt ist, und zwar zum Ankoppeln eines zeitlich kurzen elektrischen Leistungsimpulses der von 0,1 bis 0,4 Mikrosekunden und eine Spitzenamplitude im Bereich von Null bis ungefähr 10 Kiloampere besitzt und einen dicken Flachleiterleistungskabel 42 in eine dünne Flachleiter- Slapper-Detonierschaltung 54 gemäß der Erfindung. Elektrische Leistungsimpulse können, wie beschrieben, durch viele nicht gezeigte Mittel erzeugt werden, die auf dem Gebiet der Elek­ tronik und verwandten Gebieten wohl bekannt sind. Das dicke Flachleistungskabel 52 ist ähnlich dem Kabel 22 gemäß Fig. 2 und weist einen Eingangsleiter 56 und einen Ausgangsleiter 58 auf, die leitend an der Stelle 60 miteinander verbunden sind. Das Leistungskabel 52 wird durch ein Paar von Einkapselungs- oder Abdeckschichten 62 und 64 geschützt und die Leiter 56 und 58 sind durch einen Isolator 66 getrennt. Die dünne Flachlei­ ter-Slapper-Detonierschaltung 54 ist ähnlich der in Fig. 3 ge­ zeigten Schaltung 40. Die Slapper-Detonierschaltung 54 weist einen dünnen flachen Leiter 68 auf, eine Einkapselungsabdec­ kung 70 und eine dünne leitende Metallfolie 72. Das Lei­ stungskabel 52 weist, wie gezeigt, eine erste planare und im ganzen kreisförmige Schleife 74 auf und ferner weist die Slapper-Detonierschaltung 54 eine zweite planare und im ganzen kreisförmige Schleife 76 auf, wobei die Schleifen 74 und 76 jeweils annähernd den gleichen Durchmesser besitzen und geeig­ net sind für die Anordnung in enger Nachbarschaft miteinander längs ihrer entsprechenden Umfänge. Die Schleifen 74 und 76 dienen zur Umschließung innerhalb eines Ferritgehäuses, das eine Ferritkappe 78 aufweist, ferner eine Ferritbasis 80 und eine Ferrit- oder Kunststoffschraube 82, wobei die Schraube 82 im Gebrauch dazu dienen soll, die Kappe 78 und die Basis 80 miteinander zu befestigen. Zu diesem Zweck ist die Kappe 78 mit einem Schraubenloch 84 ausgestattet und die Basis 80 ist ebenfalls mit einem Schraubenloch 86 ausgestattet. Die Ferrit­ basis 80 ist mit einem erhöhten Mittelteil 88 dargestellt, und zwar für die Erstreckung zwischen den Schleifen 74 und 76 und ein erhöhter Außenrand 90 sowie Schlitze 92 und 94 im Rand 86 dienen zur Unterbringung des Leistungskabels 52 bzw. der Slap­ per-Detonierschaltung 54. Das Ferritgehäuse, bestehend aus Ferritkappe 78 und Ferritbasis 80, sieht eine Ferritbahn vor, die die erste planare und im ganzen kreisförmige Schleife 74 des Leistungskabels 52 mit der zweiten planaren und im ganzen kreisförmigen Schleife 76 der Slapper-Detonierschaltung 54 koppelt. Die in Fig. 4 gezeigte Vorrichtung 50 koppelt einen zeitlich kurzen elektrischen Leistungsimpuls mit einer Dauer von ungefähr 0,1 bis 0,4 Mikrosekunden und eine Spitzenampli­ tude im Bereich von Null bis ungefähr 10 Kiloampere vom Lei­ stungskabel 52 in die Slapper-Detonierschaltung 54. Es sei jedoch betont, daß die spezielle Konfiguration des Ferritge­ häuses, welches, wie dargestellt, die Kappe 78 und die Basis 72 aufweist, nicht kritisch ist für das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung und es können vielmehr auch andere Ferritgehäusekonfigurationen verwendet werden, so lange sie nur einen Ferritpfad vorsehen, der die Leistungskabelschleife 74 mit der Slapper-Detonierschaltungs­ schleife 76 koppelt.

Es sei nunmehr auf die Fig. 5 Bezug genommen, die eine zusam­ mengebaute Querschnittsansicht der Vorrichtung der Fig. 4 zeigt. Die Ansicht erfolgt nicht durch den geschlitzten Teil der Ferritbasis 80 und aus Gründen der Klarheit sind Schraube 82 und die Schraublöcher 84 und 86 nicht gezeigt. Die Fig. 5 zeigt die Ferritkappe 78, die Ferritbasis 80, die Außenober­ fläche der ersten planaren und im ganzen kreisförmigen Lei­ stungskabelschleife 74 und die Außenoberfläche der zweiten planaren und im ganzen kreisförmigen Detonatorschaltungs­ schleife 76, wobei die zwei Schleifen mit Abstand voneinander aus Gründen der Klarheit dargestellt sind. Der Zweck der Fig. 5 besteht darin, die Vielzahl der typischen Ferritpfade 96 vorzusehen, und zwar angedeutet durch die gestrichelten Li­ nien, welche die Schleifen 74 und 76 magnetisch koppeln.

Es sei nunmehr auf Fig. 6 Bezug genommen, wo eine Explosions­ ansicht einer dünnen Flachleiter-Slapper-Detonierschaltung 100 gezeigt ist, und zwar gemäß der Erfindung. Die Schaltung 100 weist einen dünnen flachen Leiter 102 auf, der vollständig in eine planare und im ganzen kreisförmige Schleife hergestellt oder ausgebildet ist, und ferner ist eine leitende Metallfolie 104 gezeigt, die zur Explosionsverdampfung im Gebrauch dient, und zwar durch einen elektrischen Leistungsimpuls. Der Leiter 102 kann aus Kupfer oder irgendeinem anderen leitenden festen Material bestehen. Die Schaltung 100 weist ferner eine obere Schutzabdeckschicht 106 und eine untere Schutzabdeckschicht 108 auf, wobei die Schichten 106 und 108 als planare und im ganzen kreisfömrige Schleifen, wie gezeigt, ausgebildet sind. Somit ist die dünne Flachleiter-Slapper-Detonierschaltung 100 vollständig in eine planare und im ganzen kreisförmige Schlei­ fe ausgebildet.

Fig. 7 ist eine Querschnittsseitenansicht der Detonierschal­ tung der Fig. 6, und zwar nicht durch die leitende Metallfolie 104. Fig. 7 zeigt den dünnen Flachleiter 102 und Schutzabdeck­ schichten 106 und 108.

Fig. 8 zeigt eine Explosionsansicht einer bevorzugten Vorrich­ tung 110 zur Ankopplung eines zeitlich kurzen elektrischen Leistungsimpulses, der eine Dauer von ungefähr 0,1 bis 0,4 Mikrosekunden und eine Spitzenamplitude im Bereich von Null bis ungefähr 10 Kiloampere besitzt, von einem dicken Flach­ leiterleistungskabel 112 in eine dünne Flachleiter-Slapper- Detonierschaltung 114, die gemäß der Erfindung vollständig in eine planare und im ganzen kreisförmige Schleife ausgebildet ist. Das dicke Flachleiterleistungskabel 112 ist ähnlich dem in Fig. 2 gezeigten Kabel 22 und weist einen Eingangsleiter 116 und einen Ausgangsleiter 118 auf, die leitend an einer Stelle 120 verbunden sind. Das Leistungskabel 112 ist durch ein Paar von einkapselnden oder abdeckenden Schichten 122 und 124 geschützt und die Leiter 116 und 118 sind durch einen Iso­ lator 126 getrennt. Die dünne Flachleiter-Slapper-Detonier­ schaltung 114 ist der Schaltung 100, gezeigt in den Fig. 6 und 7, ähnlich. Die Slapper-Detonierschaltung 114 weist einen dün­ nen flachen Leiter 128, eine Einkapselungsabdeckung 130 und eine dünne leitende Metallfolie 132 auf. Das Leistungskabel 112 weist, wie gezeigt, eine erste planare und im ganzen kreisförmige Schleife 134 auf und die Slapper-Detonierschal­ tung 114 weist eine zweite planare un im ganzen kreisförmige Schleife 136 auf, wobei die Schleifen 134 und 136 jeweils annähernd den gleichen Durchmesser besitzen und geeignet sind für die Anordnung in enger Nachbarschaft miteinander längs ihrer entsprechenden Umfänge. Die Schleifen 134 und 136 die­ nen zur Umschließung innerhalb eines Ferritgehäuses, welches eine Ferritkappe 138, eine Ferritbasis 140 und eine Ferrit- oder Plastikschraube 142 aufweist, wobei die Schraube 142 im Gebrauch dazu dient, die Kappe 138 und die Basis 140 mitein­ ander zu befestigen. Zu diesem Zweck ist die Kappe 138 mit einem Schraubloch 144 ausgestattet und die Basis 140 ist mit einem Schraubloch 146 ausgesstattet. Die Ferritbasis 140 ist mit einem erhabenen Mittelteil 148 dargestellt, und zwar zur Ausdehnung zwischen den Schleifen 134 und 136 und ferner ist ein erhöhter Außenrand 150 gezeigt und ein Schlitz 152 im Rand 150 dient zur Unterbringung des Leistungskabels 112. Das Fer­ ritgehäuse besteht aus der Ferritkappe 138 und der Ferritbasis 140 und sieht einen Ferritpfad vor, der die erste planare und im ganzen kreisförmige Schleife 134 des Leistungskabels 112 mit der zweiten planaren im ganzen kreisförmigen Schleife 136 der Slapper-Detonierschaltung 114 koppelt. Die dünne leitende Metallfolie 132 ist innerhalb des Ferritgehäuses angeordnet, und zwar eine Ferritkappe 138 und die Ferritbasis 140, wie gezeigt, aufweisen. Eine Slapper-Detonierbüchse 154 ist in­ nerhalb der Ferritkappe 138 des Ferritgehäuses vorgesehen, und zwar in Verbindung oder Assoziation oder Ausrichtung mit der dünnen leitenden Metallfolie 132, wie dies dargestellt ist. Ein hochexplosives Slapper-Detoniervorrichtungspellets 156 ist innerhalb der Ferritkappe 138 des Ferritgehäuses inkorporiert oder vorgesehen, und zwar in Verbindung oder Ausrichtung mit der Slapper-Detonierbüchse 154, wie dies dargestellt ist. Auf diese Weise können eine Slapper-Detoniervorrichtung aufweisen­ de Komponenten innerhalb des Ferritgehäuses selbst eingebaut sein. Die Vorrichtung 110 gemäß Fig. 8 koppelt einen zeitlich kurzen elektrischen Impuls mit einer Dauer von ungefähr 0,1 bis 0,4 Mikrosekunden und einer Spitzenamplitude im Bereich von Null bis ungefähr 10 Kiloampere vom Leistungskabel 112 in die Slapper-Detonierschaltung 114.

Es sei nunmehr auf die Fig. 9 Bezug genommen, wo eine Explo­ sionsansicht einer bevorzugten Vorrichtung 160 dargestellt ist, und zwar zur Kopplung eines zeitlich kurzen elektrischen Leistungsimpulses mit einer Dauer von ungefähr 0,1 bis 0,4 Mikrosekunden und einer Spitzenamplitude im Bereich von Null bis ungefähr 10 Kiloampere von einem dicken Flachleiterlei­ stungskabel 162 in eine dünne Flachleiter-Slapper-Detonier­ schaltung 164, die teilweise ausgebildet ist in einer planaren im ganzen kreisförmigen Schleife gemäß der Erfindung. Die Dicke des Flachleiterleistungskabels 162 ist ähnlich dem des Kabels 22 gemäß Fig. 2 und weist einen Eingangsleiter 166 und einen Ausgangsleiter 168 auf, wobei diese leitend an einer Stelle 170 verbunden sind. Das Leistungskabel 162 ist durch ein Paar von einkapselnden oder Abdeckschichten 172 und 174 geschützt und die Leiter 166 und 168 sind durch einen Isolator 176 getrennt. Die dünne Flachleiter-Slapper-Detonierschaltung 164 ist ähnlich der in Fig. 3 gezeigten Schaltung 40. Die Slapper-Detonierschaltung 164 weist einen dünnen flachen Lei­ ter 178 auf, eine Einkapselungsabdeckung 180 und eine dünne leitende Metallfolie 172. Das Leistungskabel 162 weist, wie gezeigt, eine erste planare und im ganzen kreisförmige Schlei­ fe 184 auf und die Slapper-Detonierschaltung 164 weist eine zweite planare und im ganzen kreisförmige Schleife 186 auf, wobei die Schleifen 184 und 186 jeweils annähernd den gleichen Durchmesser besitzen und geeignet sind für die Anordnung in enger Nachbarschaft miteinander längs ihrer entsprechenden Um­ fänge. Die Schleifen 184 und 186 dienen zur Umschließung in­ nerhalb eines Ferritgehäuses, welches einen kreisförmigen ringförmigen Ferritring 188 aufweist, wobei dieser Ring 188 koaxial und umkreisend um einen soliden zentralen Ferritkreis­ zylinder 190 herum angeordnet ist, und wobei zwei Ferritend­ kappenscheiben 192 und 194 symmetrisch senkrecht zur Achse auf jeder Seite des Rings 188 und Zylinders 190 angeordnet sind. Eine hermetische keramische Dichtung 196 ist zwischen Ferrit­ ring 188 und Ferritzylinder 190 vorgesehen. Um die Schleifen 184 und 186 unterzubringen, ist der aus Ferrit bestehende kreisförmige ringförmige Ring 188 mit Schlitzen 210 und 212 ausgestattet. Der Schlitz 212 ist ähnlich dem Schlitz 210 und ist in Fig. 10 gezeigt. Das Ferritgehäuse, bestehend aus Fer­ ritring 188, Ferritzylinder 190 und Ferritendkappenscheiben 192 und 194 sieht eine Ferritbahn vor, die die erste planare und im ganzen kreisförmige Schleife 184 des Leistungskabels 162 mit der zweiten planaren und im ganzen kreisförmigen Schleife 186 der Slapper-Detonierschaltung 164 magnetisch kop­ pelt. Die Endkappenscheiben 192 und 194 können an dem Ferrit­ ring 188 und Ferritzylinder 190 befestigt werden, und zwar durch geeignete Mittel, wie beispielsweise durch Kleben, Schweißen, Schrauben oder dergleichen, was nicht dargestellt ist. Die Vorrichtung 160 weist ferner eine Umschließung 198 auf, von der nur ein Teil in Fig. 9 gezeigt ist; diese Um­ schließung ist berührend und umfangsmäßig angrenzend an den ringförmigen Ferritring 188 angeordnet. Die Vorrichtung 160 besitzt den großen Vorteil, daß sie vakuum- und wasserdicht ist wegen der hermetischen Keramikdichtung 196. Die in Fig. 9 gezeigte Vorrichtung 160 koppelt einen zeitlich kurzen elek­ trischen Leistungsimpuls mit einer Dauer von ungefähr 0,1 bis 0,4 Mikrosekunden und einer Spitzenamplitude im Bereich von Null bis ungefähr 10 Kiloampere von einem Leistungskabel 162 in eine Slapper-Detonierschaltung 164.

Es sei nunmehr auf die Fig. 10 Bezug genommen, wo eine schema­ tische Querschnittsansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 9 im zusammengebauten Zustand dargestellt ist. Das Ferritgehäuse weist einen kreisförmigen ringförmigen Ferritring 188 auf, einen mittigen Ferritzylinder 190 und Ferritendkappenscheiben 192 und 194, wie dies im einzelnen dargestellt ist. Die Schlitze 210 und 212 im Ferritring 188 sind gezeigt. Die her­ metische Keramikdichtung 196, welche die Ferritgehäuseanord­ nung vakuum- und wasserdicht macht, ist ebenfalls dargestellt. Das Leistungskabel 162, welches von einem elektrischen Impuls­ generator 200 kommt, der schematisch dargestellt ist, führt zu der ersten planaren und im ganzen kreisförmigen Schleife 184. Die Slapper-Detonierschaltung 164 ist ebenfalls dargestellt und erstreckt sich von der zweiten planaren und im ganzen kreisförmigen Schleife 186 zu einem schematisch dargestellten Slapper-Detonator oder einer Slapper-Detoniervorrichtung 202. Die Umschließung 198 ist das dicke Flachleiterleistungskabel 162 vollständig umgebend und schützend dargestellt. Die Um­ schließung 198 kann an dem ringförmigen Ferritring 188 durch irgendwelche geeigneten Mittel, wie beispielsweise durch Kle­ ben, Schweißen, Löten oder die Zugabe zusätzlicher Teile spe­ ziell für diesen Zweck befestigt sein, was aber im einzelnen nicht dargestellt ist. Die Detonierschaltung 164 und der Slap­ per-Detonator 202 sind außerhalb der Umschließung 198 ange­ ordnet.

Man erkennt, daß gemäß der Erfindung in der in den Fig. 2 bis 10 gezeigten und beschriebenen Weise ein Verfahren und eine Vorrichtunhg vorgesehen wird, um die Übertragung vorzusehen von zeitlich kurzen elektrischen Leistungsimpulsen, insbeson­ dere denjenigen Impulsen mit einer Zeitdauer von ungefähr 0,1 bis 0,4 Mikrosekunden und einer Spitzenamplidute im Bereich von Null bis ungefähr 10 Kiloampere, und zwar die Übertragung von dicken Flachleiterleistungskabeln, und zwar in dünne Flachleiter-Slapper-Detonierschaltungen. Die Erfindung kann in einfacher und preiswerter Weise mit kleinen und leichten Tei­ len ausgeführt werden, wobei diese nicht-arbeitsintensiv bei der Verarbeitung sind, und wobei ferner gestattet wird, daß die Leistungskabel leicht an den Slapper-Detonierschaltungen angebracht und davon gelöst werden können.

Die vorausgegangene Beschreibung eines bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiels der Erfindung soll nicht einschränkend verstan­ den werden. Beispielsweise kann eine planare und im ganzen kreisförmige Schleife der Slapper-Detonierschaltung hermetisch getrennt sein von einer zugehörigen planaren und im ganzen kreisförmigen Schleife des Leistungskabels, und zwar durch eine dünne Nicht-Ferritmembran, die mittig einschlossen ist zwischen zwei Schleifen und die innerhalb des Ferritgehäuses, welches eine Ferritbahn für magnetische Kopplung der zwei Schleifen vorsieht. Solche Membranen, wenn sie weniger als ungefähr 0,25 mm Dicke aufweisen, werden die Kopplungseffi­ zienz nur um einige wenige Prozent verringern.

Claims (8)

1. Vorrichtung für eine Schlag (Slapper)-Detoniervorrichtung zum Ankoppeln eines zeitlich kurzen elektrischen Leistungsimpulses mit einer Dauer von ungefähr 0,1 bis 0,4 Mikrosekunden und einer Spitzenamplitude im Bereich von Null bis ungefähr 10 Kiloampere von einem dicken Flachleiterleistungskabel und mit einem Eingangs- und einem Ausgangsleiter, wobei die Ankopplung in eine dünne Flachleiter-Slapper-Detonierschaltung erfolgt, die eine dünne leitende Metallfolie aufweist, die im Gebrauch in explosiver Weise durch den elektrischen Leistungsimpuls verdampft werden kann, wobei die Vorrichtung folgendes vorsieht:
eine erste planare und im ganzen kreisförmige Schleife, gebildet aus einem Endteil des Eingangsleiters und einem angrenzenden Endteil des Ausgangsleiters, wobei die zwei Teile kreisförmig und planar auseinanderlaufen und leitend an ihren Enden verbunden sind;
eine zweite planare und im ganzen kreisförmige Schleife, gebildet aus mindestens einem Teil der dünnen Flachleiter-Slapper-Detonierschaltung, wobei der Durchmesser der ersten kreisförmigen Schleife und der Durchmesser der zweiten kreisförmigen Schleife annähernd gleich sind; und
ein Ferritgehäuse, welches einen Ferritpfad für die magnetische Kopplung der ersten Schleife und der zweiten Schleife vorsieht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite planare und im ganzen kreisförmige Schleife ganz aus der dünnen Flach­ leiter-Slapper-Detonierschaltung gebildet ist, so daß die dünne leitende Metallfolie innerhalb des Ferritgehäuses angeordnet ist, und wobei die Vorrichtung ferner eine Slapper-Detoniervorrichtungsbüchse aufweist, und zwar assoziiert mit der dünnen leitenden Metallfolie und ein­ gebaut innerhalb des Ferritgehäuses, und wobei schließlich ein hochexplosives Slapper-Detoniervorrichtungspellet mit der Slapper-Detoniervorrichtungsbüchse assoziiert und in­ nerhalb des Ferritgehäuses eingebaut ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite planare und im ganzen kreisförmige Schleife aus einem Teil der dünnen Flachleiter-Slapper-Detonierschaltung gebildet ist, wobei die dünne leitende Metallfolie außerhalb des Ferritgehäu­ ses angeordnet ist, und wobei das Ferritgehäuse ferner einen kreisförmigen ringförmigen Ferritring aufweist, und zwar um einen soliden mittigen kreiszylindrischen Ferrit­ zylinder koaxial und diesen umgebend herum und wobei zwei Ferritendkappenscheiben symmetrisch senkrecht zur Achse und auf jeder Seite des Rings und Zylinders vorgesehen sind, wobei schließlich die Vorrichtung ferner eine kera­ mische wasserdichte Abdichtung aufweist, die sich vom Ring zum Zylinder erstreckt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Umschließung für das dicke Flachleiterlei­ stungskabel, wobei die Umschließung berührend und umfangs­ mäßig an den aus Ferrit bestehenden kreisförmigen ringför­ migen Ring anstößt.

5. Verfahren für eine Slapper-Detoniervorrichtung zum An­ koppeln eines zeitlich kurzen elektrischen Leistungsim­ pulses mit einer Dauer von ungefähr 0,1 bis 0,4 Mikro­ sekunden und einer Spitzenamplitude im Bereich, der sich von Null bis ungefähr 10 Kiloampere erstreckt, ausgehend von einem dicken Flachleiterleistungskabel, welches einen Eingangsleiter und einen Ausgangsleiter aufweist, in eine dünne Flachleiter-Slapper-Detonierschaltung, die eine dün­ ne leitende Metallfolie aufweist, die im Gebrauch explosiv durch den elektrischen Leistungsimpuls verdampft werden kann, wobei die folgenden Schritte vorgesehen sind:
kreisförmiges und planares Ausbreiten eines Endteils des Eingangsleiters und eines angrenzenden Endteils der Aus­ gangsleiters und leitende Verbindung der Enden der zwei ausgebreiteten Leiter zur Bildung einer ersten planaren und im ganzen kreisförmigen Schleife;
Ausbildung von mindestens einem Teil der dünnen Flachlei­ ter-Slapper-Detonierschaltung in eine zweite planare und im ganzen kreisförmige Schleife mit einem Durchmesser, der annähernd gleich dem Durchmesser der ersten planaren und im ganzen kreisförmigen Schleife ist;
Anordnung der ersten und zweiten planaren und im ganzen kreisförmigen Schleifen in enger Nachbarschaft miteinander längs ihrer entsprechenden Umfänge; und
Einschließen der ersten und zweiten planaren und im ganzen kreisförmigen Schleifen innerhalb eines Ferritgehäuses, das eine Ferritbahn oder einen Ferritpfad vorsieht, der magnetisch die zwei Schleifen koppelt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Ausbildungsschritt ausgeführt wird an der gesamten dünnen Flachleiter-Slap­ per-Detonierschaltung, so daß die dünne leitende Metall­ folie innerhalb des Ferritgehäuses angeordnet ist, und wobei das mit Verfahren ferner den Schritt der Inkorpo­ ration einer Slapper-Detonierbüchse innerhalb des Ferrit­ gehäuses vorsieht, und zwar in Assoziation mit der dünnen leitenden Metallfolie, und wobei der Schritt der Einfüh­ rung eines hochexplosiven Pellets der Slapper-Detonier­ vorrichtung innerhalb des Ferritgehäuses und in Assozia­ tion mit der Slapper-Detonierbüchse erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schritt des Ausbil­ dens an einem Teil der dünnen Flachleiter-Slapper-Deto­ nierschaltung ausgeführt wird, wobei die dünne leitende Metallfolie außerhalb des Ferritgehäuses angeordnet ist, und wobei der Schritt des Umschließens mit einem Ferrit­ gehäuse ausgeführt wird, welches aus einem kreisförmigen ringförmigen Ferritring besteht, der koaxial und umkrei­ send um einen soliden mittigen Ferritkreiszylinder ange­ ordnet ist, wobei zwei Ferritendkappenscheiben symmetrisch senkrecht zur Achse und auf jeder Seite von Ring und Zy­ linder angeordnet sind, wobei das Verfahren ferner den Schritt des Vorsehens einer wasserdichten keramischen Dichtung umfaßt, und zwar zwischen dem Ring und dem Zy­ linder.

8. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch den Schritt des Vorsehens einer Umschließung für das dicke Flachleiterleistungskabel, wobei die Umschließung berührend und umfangsmäßig angrenzend an den kreis- und ringförmigen Ferritring angeordnet ist.