EA016602B1 - Электронный капсюль-детонатор - Google Patents
Электронный капсюль-детонатор Download PDFInfo
- Publication number
- EA016602B1 EA016602B1 EA201070255A EA201070255A EA016602B1 EA 016602 B1 EA016602 B1 EA 016602B1 EA 201070255 A EA201070255 A EA 201070255A EA 201070255 A EA201070255 A EA 201070255A EA 016602 B1 EA016602 B1 EA 016602B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- energy
- capsule
- capsule according
- controller
- sensor
- Prior art date
Links
- 239000002775 capsule Substances 0.000 title claims abstract description 75
- 238000005422 blasting Methods 0.000 title claims abstract description 5
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 17
- 239000002360 explosive Substances 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 10
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 9
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 2
- 239000003550 marker Substances 0.000 claims description 2
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims 1
- 239000003380 propellant Substances 0.000 abstract 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 abstract 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 238000004092 self-diagnosis Methods 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 241000251729 Elasmobranchii Species 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000003721 gunpowder Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 231100000817 safety factor Toxicity 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F42—AMMUNITION; BLASTING
- F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
- F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/11—Perforators; Permeators
- E21B43/116—Gun or shaped-charge perforators
- E21B43/1185—Ignition systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F42—AMMUNITION; BLASTING
- F42D—BLASTING
- F42D3/00—Particular applications of blasting techniques
- F42D3/04—Particular applications of blasting techniques for rock blasting
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Percussive Tools And Related Accessories (AREA)
- Portable Nailing Machines And Staplers (AREA)
- Medical Preparation Storing Or Oral Administration Devices (AREA)
Abstract
В изобретении представлен электронный капсюль-детонатор, который содержит патрон с взрывчатым зарядом, взрыватель, датчик для определения положения патрона в траектории доставки капсюля, энергетическое устройство для получения энергии от внешнего источника энергии и контроллер, реагирующий на датчик и энергетическое устройство, для срабатывания взрывателя и приведения в действие взрывчатого заряда.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к электронным капсюлям-детонаторам.
В описании к международной заявке на патент РСТ/ΖΑ 2006/000037 рассмотрена бурильная установка, в которой для бурения скважин в плоскости забоя использовано буровое долото, прикрепленное к буровой штанге. Буровую штангу и буровое долото вводят в скважину в массиве породы, и используют источник избыточного давления для подачи патрона с пороховым зарядом в каналы в буровой штанге и буровом долоте. Таким образом, патрон может быть воспламенен при ударе о стенки скважины. Поэтому такой патрон весьма ненадежен.
Из области, относящейся к ракетам, торпедам и другим снарядам, известен способ передачи энергии взрывателю на снаряде, используя источник микроволновой или иной подходящей электромагнитной энергии. Согласно патенту США 4495851 между снарядом и постом управления установлена двухсторонняя связь, которая обеспечивает приведение в действие и контроль работы электронного взрывателя. В патенте США 4237789 приведено описание взрывателя снаряда, который имеет электронную схему приема излучаемых сигналов. Взрыватель снабжен плавкой вставкой, которая вносит изменения в работу схемы управления. Снаряд не имеет никаких встроенных вычислительных средств, а вставку расплавляют для приведения снаряда в готовность. Патент США 4144815 также относится к взрывателю в снаряде, который может быть приведен в готовность с помощью удаленного генератора СВЧ. Между органом управления и снарядом установлена односторонняя связь, а связанная с взрывателем цепь настроена на последующий прием данных.
В патенте США 4160416 использован метод электромагнитной индукции для подачи сигнала на схему измерения времени снаряда, который кроме этой схемы не имеет никаких встроенных вычислительных средств. В патенте США 4300452, в котором также использована магнитная индукция, приведено описание геометрии соответствующего индуктивного элемента.
Патент США 4632031 относится к дистанционному взведению взрывателя снаряда или ракеты. Со снарядом может быть установлена оптическая связь, которая обеспечивает программирование или управление часовым механизмом. В патенте США 3760732 описана система, в которой для установления односторонней связи со снарядом вместо индуктивной связи использованы радиосигналы.
В качестве аналогов могут быть рассмотрены также и другие документы: ЕР 1559986, ЕР 134298, И8 6760992, АО 2006055953, ЕР 235478, АО 20060702039, ΌΕ 4302009, ϋδ 6543362 и ЕР 1126233.
Известные решения при их использовании с капсюлем-детонатором не обеспечивают приведения его в действие безопасным способом, а также его применения в бурильной машине вышеупомянутого типа. Цель изобретения состоит в создании капсюля, в котором уменьшена вероятность случайного воспламенения.
Краткое изложение сущности изобретения
Предложен электронный капсюль-детонатор, который содержит патрон с взрывчатым зарядом, пусковое устройство, средство накопления энергии, датчик для выработки сигнала, который зависит от положения капсюля по ходу его движения по заданному пути, и контроллер, выполненный с возможностью управления, в ответ на указанный сигнал, подачей энергии из средства накопления энергии для воспламенения пускового устройства, а следовательно, и воспламенения порохового заряда.
Капсюль может быть снабжен электронным выключателем, выполненный с возможностью его выключения контроллером для срабатывания пускового устройства при заданных условиях.
Средство накопления энергии может содержать устройство накопления энергии, используемое для приведения контроллера в действие и обеспечения энергии для воспламенения пускового устройства. Устройство накопления энергии может содержать конденсатор.
Капсюль может содержать устройство подвода энергии, используемое для передачи энергии в средство накопления энергии. Устройство подвода энергии может функционировать любым подходящим способом. В предпочтительном варианте осуществления изобретения устройство подвода энергии индуктивно связано с внешним источником энергии для получения энергии, передаваемой средству накопления энергии. Количество энергии, передаваемой устройству подвода энергии за цикл внешнего источника энергии, ограничено.
Таким образом, пусковое устройство, которое может представлять собой соответствующий взрыватель, выполнено с возможностью срабатывания только за счет энергии, поступающей из внешнего источника энергии.
Датчик может быть любого типа, например индуктивным или емкостным. Датчик может быть выполнен с возможностью реагирования на любой внешний маркер, материал или объект. Предпочтительно один или более маркеров образуют часть заданному пути и являются встроенными в нее, а датчик реагирует, по меньшей мере, на такие маркеры.
Капсюль может содержать запоминающее устройство, в котором цифровые данные, относящиеся к заданному пути, сохранены до начала движения капсюля по ней. Эти данные могут включать, по меньшей мере, информацию, указывающую на несколько характерных местоположений на траектории. Также в запоминающем устройстве могут быть сохранены данные, которые идентифицируют место использования капсюля.
- 1 016602
Выработанный датчиком сигнал сравнивают с данными в запоминающем устройстве для подтверждения использования капсюля, а также проверки работоспособности и управления работой контроллера.
Капсюль может содержать таймер для приведения в действие пускового устройства спустя заданное время после выдачи датчиком некоторого конкретного сигнала.
Контроллер может быть выполнен с возможностью предотвращения срабатывания пускового устройства при нахождении капсюля на заданном пути дольше установленного срока либо его невозможности достичь заданной точки траектории.
Изобретение также относится к устройству для бурения взрывных скважин, содержащему бурильную машину с присоединенными к ней буровой штангой и буровым долотом, источник избыточного давления для направления патрона через каналы в буровой штанге и буровом долоте и внешний блок управления, который содержит внешний источник энергии и который выполнен с возможностью передачи капсюлю, по меньшей мере, информации о синхронизации для управления его срабатыванием.
Внешний блок управления может быть также использован для передачи энергии капсюлю для его срабатывания.
Краткое описание чертежей
Ниже приведено описание изобретения со ссылками на чертежи, где на фиг. 1 представлен вид сбоку предлагаемого капсюля, поясняющий его конструкцию;
на фиг. 2 - капсюль, представленный на фиг. 1, входящий в хвостовик бура;
на фиг. 3 - электронная схема, которая использована в капсюле, связанном с блоком внутреннего управления;
на фиг. 4 - принципиальная схема элементов, связанных с контроллером, который использован в капсюле по изобретению; и на фиг. 5 приведена блок-схема операций, выполняемых при управлении работой предлагаемого капсюля-детонатора.
Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Настоящее изобретение представлено в контексте описания международной заявки на патент № РСТ/ΖΑ 2006/000037, содержание которого включено в настоящее описание в той степени, которая необходима для понимания настоящего изобретения. Хотя описание настоящего изобретения изложено в контексте приведенного выше описания международной заявки, необходимо понимать, что оно приведено исключительно в виде примера и не является ограничительным. Таким образом, изобретение может быть использовано и в других областях.
В изобретении, изложенном в описании к международной заявке, для бурения скважин в плоскости забоя использована бурильная машина. Далее, патрон, заполненный взрывчатым зарядом, проводят по пути подачи, который проходит от магазина с патронами вдоль по каналу, расположенному внутри хвостовика бура, в канал внутри бурового долота. Патрон приводят в движение потоком воды. Скорость потока воды высока и по этой причине патрон в предельном положении внутри бурового долота оказывает ударное воздействие на пусковое устройство или детонирующее устройство. При этом происходит срабатывание патрона. Вода в буровой скважине и хвостовик бура обеспечивают хорошую забойку волны давления, образующейся при детонации патрона.
Настоящее изобретение решает задачу создания капсюля, более надежного при использовании в приложениях такого типа. Как указано выше, использование изобретения не ограничивается данным конкретным применением, которое приведено исключительно в качестве примера.
На фиг. 1 приведено покомпонентное изображение, которое иллюстрирует конструкцию капсюля 10 согласно изобретению.
Капсюль содержит трубчатый корпус 12, который, в свою очередь, содержит пороховой заряд (не показан). С одной стороны 14 корпус герметизирован любым приемлемым способом. Оболочка 16 содержит электронный блок, а пусковое устройство, например взрыватель 18, прикреплено к и отходит от оболочки, которая выполнена с возможностью вставления во входное отверстие трубчатого корпуса. При этом оболочка удерживается в заданном положении с помощью торцевой заглушки 22, которая состыкована со входным отверстием. При необходимости, трубчатый корпус 12 может быть герметизирован для предотвращения проникновения воды. В качестве взрывчатого заряда может быть использовано любое подходящее взрывчатое вещество, порох или другой энергетический материал.
Капсюль 10 выполнен с возможностью перемещения в положение подрыва внутри скважины в плоскости забоя (не показана) с помощью воды под высоким давлением, обеспечивающей движение капсюля по заданному пути, сформированному подводящими каналами внутри хвостовика бура и бурового долота. Этот процесс схематично представлен на фиг. 2, где изображен капсюль 10 на входе 24 канала 26 внутри хвостовика 28 бура. Канал заканчивается выходным отверстием 30, которое сообщается со вторым каналом 32, выполненным в буровом долоте 34. Долото снабжено бурильной головкой 36 с центральным отверстием.
Хвостовик 28 имеет одну или несколько кольцевых канавок 38 в стратегических местах. Буровое долото 34 также имеет одну или несколько кольцевых канавок 40 в стратегических местах.
- 2 016602
Хвостовик, буровое долото и бурильная головка выполнены из различных материалов, а следовательно, имеют различные электромагнитные свойства или характеристики.
Оболочка 16 содержит электронную схему, аналогичную схемам, приведенным на фиг. 3 и 4. Концептуальную основу изобретения легко понять со ссылкой на фиг. 3, на которой представлены источник энергии 50, взрыватель 18 (т.е. пусковое устройство), конденсатор 54, диоды 58 и 60 соответственно, конденсатор для ограничения энергии 62 и электронный выключатель 64. Для управления работой выключателя использован контроллер 66, расположенный внутри оболочки, который имеет внутреннее запоминающее устройство 68. Источник энергии 50 содержит вторичную катушку индуктивности 70, которая связана с оболочкой 16 и первичной катушкой 72, установленной в магазине (не показан) бурильной машины непосредственно над входным отверстием 24 (см. фиг. 2).
Для управления первичной катушкой использован внешний блок управления 76, который предпочтительно однозначно связан с хвостовиком 28 бура. Блок управления 76 может быть, например, физически прикреплен к хвостовику бура либо может быть любым другим способом связан с ним, например с помощью электроники, посредством использования кодов, электронных ключей и т. п. Блок управления 76 снабжен программируемым процессором и запоминающим устройством и связан с входным устройством, например, клавиатурой 78 таким образом, что управление работой блока управления может быть осуществлено оператором. Например, информация о синхронизации, которая зависит от типа патрона, типа взрываемой горной породы и т.д., может быть введена и сохранена в блоке управления. Другие данные в блоке управления, которые предпочтительно предварительно запрограммированы в производственных условиях, включают в себя идентификационные данные, относящиеся к буровому станку, а также оператору или владельцу бурового станка. Эти данные могут быть использованы для управления работой бурового станка, отслеживания патронов и применения бурового станка, а также в других целях безопасности.
Если капсюль расположен таким образом, что катушки 70 и 72 электромагнитно связаны между собой, а первичная катушка 72 может быть приведена в действие с помощью соответствующего высокочастотного сигнала, то во вторичной катушке 70 может быть индуцирован соответствующий сигнал. Через конденсатор 62 может протекать только ограниченное количество энергии за цикл сигнала подачи напряжения. Диод 58 выпрямляет знакопеременные сигналы, обеспечивая, при этом, заряд(ку) конденсатора 54.
Как будет более подробно рассмотрено ниже, энергия конденсатора 54 первоначально может быть использована для питания контроллера 66, который под влиянием соответствующего ПО обеспечивает выполнение ряда проверочных подпрограмм и процедур обеспечения безопасности, а также контроль прохождения капсюля по пути подачи, сформированном в хвостовике бура. Если все предварительные процессы выполнены правильно, и патрон установлен в предусмотренное положение, энергия, оставшаяся в конденсаторе 54, может быть использована в заданное время для приведения в действие взрывателя 18. Взрыватель 18 приводится в действие при замыкании выключателя 64, который обеспечивает разряд конденсатора 54 через взрыватель и воспламенение взрывчатого заряда.
Время, необходимое для зарядки конденсатора 54, мало, порядка 0,6 с. Когда конденсатор полностью заряжен, блок управления 66 выполняет процедуру автокалибровки, во время которой осуществляет ряд внутренних тестов и операций калибровки. Это может занять несколько миллисекунд. При успешном выполнении процедуры автокалибровки блок управления 66 вырабатывает соответствующее сообщение, которое передается в цепь внешнего управления 76 с помощью катушки 70, используемой в качестве передающей антенны, и катушки 72 в качестве приемной антенны. Одновременно передается идентификационный номер рассматриваемого капсюля, взятый из запоминающего устройства 68.
После подтверждения внешним блоком управления правильности информации команду на взвод взрывателя передают на контроллер 66. Следовательно, возможность взведения неавторизованного капсюля отсутствует, поскольку правильность его идентификационного или серийного номера не может быть подтверждена.
На фиг. 4 представлена структурная схема различных элементов контроллера 66, необходимых для выполнения вышеупомянутых действий. Контроллер содержит процессор 80, питание которого, как отмечено, может быть осуществлено за счет энергии, содержащейся в конденсаторе 54. Процессор осуществляет управление модулем формирования синхросигналов 82 и связан с интерфейсом связи 84, используемым по выбору. Процессор также связан с приёмопередающим модулем 86, который, в свою очередь, связан с вторичной катушкой 70. Эта катушка также выполняет функцию индуктивного датчика 88. Запоминающее устройство 68 содержит данные, необходимые для работы капсюля. К этим данным, помимо прочего, могут быть отнесены серийный номер 90 рассматриваемого капсюля, идентификационный номер 92, который идентифицирует пользователя или клиента, который приобрел капсюль, а также данные 94, необходимые для выполнения внутренних тестов и подпрограмм калибровки. Кроме того, в запоминаемые данные включены позиционные данные, которые относятся к определенным положениям в хвостовике бура. Эти позиционные данные могут быть заранее извлечены и определены для конкретного бурового станка с помощью соответствующих датчиков и зондов, и зависят, помимо прочего, от материала или материалов, из которых изготовлен хвостовик, а также его размерных особенностей. Соответ
- 3 016602 ствующие данные загружены в запоминающее устройство в заводских условиях, т.е. до поставки капсюля заказчику, на начальном этапе 96 (см. фиг. 5).
Вторичная катушка 70 выполнена с возможностью работы в трех режимах. Во-первых, она составляет часть источника энергии 50 и представляет собой устройство, с помощью которого может быть запитана электронная схема. Во-вторых, катушка работает в качестве приемопередающей антенны в коммуникациях между внешним блоком управления 76 и электронными схемами капсюля. В-третьих, катушка 70 может работать в качестве датчика, управляющего приведением в действие капсюля, как описано в дальнейшем.
На фиг. 5 представлена схема последовательности операций, выполняемых при использовании капсюля. При наличии капсюля на входе 24 (этап 98, фиг. 5) вторичная катушка 70 электромагнитно связана с первичной катушкой 72, соединенной, в свою очередь, с внешним блоком управления 76. На первую катушку подают высокочастотный несущий сигнал, который индуцирует вторичный сигнал во второй катушке 70. За время цикла напряжения возбуждения конденсатор 62 обеспечивает подачу на диод 58 только ограниченного количества энергии. Этот диод выпрямляет переменный ток, и конденсатор 54 затем заряжается, так происходит последовательно шаг за шагом, каждый из которых является результатом количества энергии, проходящего через конденсатор 62 за цикл. Зарядка конденсатора 54 занимает примерно 600 мс (этап 100).
Когда конденсатор 54 полностью заряжен, контроллер 66 запускает процедуру автокалибровки (этап 102), во время выполнения которой выполняет несколько внутренних тестов и операций калибровки. Это занимает несколько миллисекунд.
Далее процессор 80 получает доступ к данным клиента 92 и обеспечивает передачу этих данных вместе с сообщением об успешном выполнении процедуры калибровки (этап 104). В ответ на это, внешний блок управления выдает сигнал управления (этап 106). Однако при неудачном выполнении процедуры самодиагностики блок управления выдает соответствующий сигнал, прекращающий срабатывание или попытку предпринять срабатывание капсюля 10.
При получении сигнала запуска капсюль удерживается на входе 24 и ожидает продвижения в механизм (этап 108). На этом этапе капсюлем управляют так, как отмечено в описании упомянутой международной заявки на патент. Таким образом, при необходимости произвести взрыв капсюль продвигают с помощью плунжера, не показан, в направлении от первой катушки или передающего контура 72. Последующее электромагнитное разъединение первой и второй катушек приводит к изменению сигнала, которое может быть обнаруживает вторая катушка 70, выполняющая функцию датчика (этап 110). Далее, капсюль перемещают в хвостовик или гильзу 28 (фиг. 2), что немедленно обнаруживает вторичная катушка 70, которая реагирует на увеличение количества электромагнитного материала, воздействующего на обмотку (этап 112).
Далее капсюль перемещают по каналу 26 с помощью потока воды от внешнего источника воды под давлением (не показан). Во время этого движения вторичная катушка 70 реагирует на окружающий ее электромагнитный материал. Любое значительное изменение состава или толщины окружающего электромагнитного материала вызывает соответствующее изменение сигнала, выдаваемого вторичной катушкой 70, которая в этом отношении служит датчиком. Выходной сигнал катушки 70 также зависит от скорости движения капсюля по каналу, однако скорость в значительной степени постоянна, так что изменения сигнала, вызванные изменениями в электромагнитном материале, могут быть доминирующими по сравнению с изменениями сигнала, возникающими вследствие изменений скорости. Таким образом, процессор 80 выполнен с возможностью выявления элементов рельефа хвостовика 28 по мере движения капсюля по каналу 26 (этап 114).
Все выявленные элементы рельефа непосредственно сравнивают с соответствующими данными, предварительно запрограммированными в контроллере 66, для проверки правильности выполнения последовательности операций. Любая неудачная проверка или операция при выполнении этапов, приводящих к взрыванию капсюля, вызывают проверку длительности соответствующего тактового интервала (этапы А, В, С и Ό), превышение которого приводит к полному разряду конденсатора 54 источника питания (этап 116), обеспечивающему, таким образом, прерывание последовательности операций.
По достижении капсюлем выходного отверстия 30 канала 26 вырабатывают другой отличительный сигнал, указывающий на совершение этого события (этап 118). Сигнал может возникнуть вследствие различия и разности толщин материалов, из которых изготовлены хвостовик и буровое долото. Кроме того, внутри хвостовика могут быть выполнены элементы, позволяющие выделить различные заданные положения. Например, при прохождении капсюлем кольцевых канавок 38, сформированных в стратегических местах хвостовика, могут быть поданы определенные сигналы. Подобным образом, при нахождении капсюля внутри бурового долота 34 прохождение вторичной катушкой 70 кольцевых канавок 40 также вызовет появление определенных сигналов. Подобные эффекты могут быть достигнуты при замене материалов, через которые проходит патрон.
При выявлении процессором 80 вхождения капсюля в буровое долото процессор 80 инициирует отсчет интервала времени с помощью таймера 82 (этап 120). Длительность временного интервала может быть задана или предварительно запрограммирована и может, например, варьироваться от 0 до 120 с. В
- 4 016602 конце этого интервала процессор обеспечивает замыкание электронного выключателя 64, а остаточная энергия в конденсаторе 54 затем разряжается через взрыватель 18 (этап 122), приводя его в действие. Таким образом, происходит срабатывание взрывчатого заряда в патроне.
Как было указано, если временной интервал между входом капсюля в канал 26 через входное отверстие 24 и его выходом через выходное отверстие 30 превышает заданное значение, скажем 45 с, то процессор 80 может интерпретировать это как состояние ошибки, что, в свою очередь, вызывает разряд конденсатора 54 (этап 116), но без подачи энергии на взрыватель 18. При этом патрон может быть приведен в неактивное или пассивное состояние.
С одной стороны, изобретение основано на способности капсюля определять количество металла в области его нахождения. Это обеспечивает возможность программирования процессора на поиск некоторого количества определенных физических свойств по мере его перемещения внутри бурильной машины, а также по хвостовику бура и буровому долоту. Таким образом, капсюль выполнен с возможностью самостоятельно определять свое физическое положение в бурильной машине, от которого поставлено в зависимость приведение в действие взрывчатого заряда в капсюле.
Питание капсюля обычно полностью отсутствует, и его подают только непосредственно перед его использованием, описанным ранее способом. Этот аспект используют для обеспечения ряда функций безопасности. Например, капсюль должен пройти через множество этапов или фаз прежде, чем взрыватель 18 может быть приведен в действие. При пропуске какого-либо из этапов процессор 80 переходит в исходное состояние и элемент 18 не может быть приведен в действие. Значения, определенные вторичной катушкой 70, сравнивают с данными, накопленными ранее, в условиях испытаний, и хранящимися в запоминающем устройстве 68. Если процесс сравнения указывает на неправильную последовательность или различие между сигналом и сохраненными данными, тогда капсюль также возвращают в исходное состояние.
Процессор 80 связан через специальный вывод с электронным выключателем 64. Этот вывод не может быть использован ни для какой другой функции. Это уменьшает вероятность погрешности обработки, приводящей к возникновению сигнала запуска на специальном выводе.
Важную роль играет тот факт, что конденсатор 62 ограничивает количество энергии, которая может быть передана вторичной катушкой 70 на остальную цепь. Это означает, что, даже если электронный выключатель 64 неисправен и постоянно замкнут, то малый ток, который проходит через взрыватель и ограничен количеством энергии, которую пропускает конденсатор 62 за цикл, недостаточен для срабатывания взрывателя 18. К другим факторам безопасности может быть отнесено следующее:
(1) если источник энергии 50 неисправен, то система будет содержать количество энергии, недостаточное для срабатывания взрывателя 18;
(2) если конденсатор 54 неисправен либо если один из диодов 58 или 60 открыт, то энергии будет недостаточно для срабатывания взрывателя 18;
(3) если конденсатор 54 замкнут накоротко, то энергия для срабатывания взрывателя 18 будет отсутствовать;
(4) при работе конденсатора 54 в режиме разомкнутой цепи энергия для работы блока управления 66 отсутствует;
(5) если при выполнении процедуры зарядки выключатель 64 замкнут, то конденсатор 54 может непрерывно разряжаться со скоростью, которая не достаточна для срабатывания взрывателя 18. Схема управления 66 выполняет проверку рабочего напряжения, выданного конденсатором 54, и если оно слишком низкое, то процедура самодиагностики (этап 102) укажет на неправильную работу оборудования. В этом случае команда запуска не будет выдана.
Если по какой-либо причине взрыватель 18 не мог быть активирован, то контроллер 66 разряжает конденсатор 54. Энергия конденсатора в виде импульсов будет быстро направлена контроллером 66 в обмотку 70. Это позволит рассеять энергию, и конденсатор разряжается за короткий период, например порядка 1 с.
Таким образом, управление капсюлем по изобретению с помощью электроники обеспечивает его срабатывание спустя заданный интервал времени после достижения им заданного положения по пути к месту взрыва. Заданное положение может быть различным, также различным может быть длительность заданного интервала времени. Срабатывание не зависит от механического контакта капсюля с внешним детонирующим устройством. В капсюле может быть предусмотрено большое количество средств для обеспечения безопасности.
Claims (13)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Электронный капсюль-детонатор для использования в инструменте для бурения скважины, образованном буровой штангой и буровым долотом, содержащий патрон с взрывчатым зарядом, пусковое устройство, средство накопления энергии, датчик для выдачи сигнала, который зависит от положения патрона по ходу его движения по заданному пути внутри буровой штанги и бурового долота, а также контроллер, который выполнен с возможностью управления, в ответ на сигнал, подачей энергии из сред- 5 016602 ства накопления энергии для срабатывания пускового устройства, а следовательно и воспламенения взрывчатого заряда.
- 2. Капсюль по п.1, который содержит электронный выключатель, выполненный с возможностью включения контроллером для срабатывания пускового устройства при заданных условиях.
- 3. Капсюль по п.1 или 2, в котором средство накопления энергии содержит устройство для накопления энергии, выполненное с возможностью питания контроллера и обеспечения энергии для срабатывания пускового устройства.
- 4. Капсюль по любому из пп.1-3, в котором датчик дополнительно выполняет функцию устройства для подвода энергии, индуктивно связанного с источником энергии снаружи буровой скважины, для получения энергии, передаваемой в средство накопления энергии, причем количество энергии, передаваемой в устройство для подвода энергии за цикл внешнего источника энергии, ограничено.
- 5. Капсюль по любому из пп.1-4, в котором датчик дополнительно выполняет функцию приемопередающей антенны.
- 6. Капсюль по п.4 или 5, в котором срабатывание пускового устройства обеспечено только энергией, переданной из источника энергии.
- 7. Капсюль по любому из пп.1-6, в котором датчик выполнен с возможностью реагирования по меньшей мере на один маркер на заданном пути.
- 8. Капсюль по любому из пп.1-7, содержащий запоминающее устройство для сохранения цифровых данных, которые относятся к заданному пути и которые выбраны, по меньшей мере, из данных, которые служат признаком одного или более конкретных местоположений на указанном пути, и данных, идентифицирующих место использования патрона.
- 9. Капсюль по п.8, который содержит таймер и выполнен с возможностью сравнения сигнала от датчика с данными в запоминающем устройстве для управления работой контроллера и срабатывания пускового устройства через заданное время после выдачи датчиком некоторого конкретного сигнала.
- 10. Капсюль по любому из пп.1-9, в котором контроллер содержит программное обеспечение, выполненное с возможностью предотвращения срабатывания пускового устройства в случае нахождения патрона на заданном пути дольше заданного времени либо при невозможности достичь заданной точки на пути в течение заданного времени.
- 11. Капсюль по любому из пп.1-10, в котором сигнал, выработанный датчиком, зависит от электромагнитного материала в буровой штанге и буровом долоте.
- 12. Устройство для взрывного бурения, содержащее бурильную машину, к которой присоединены буровая штанга и буровое долото, капсюль по любому из пп.1-11 и источник избыточного давления для направления патрона через каналы в буровой штанге и буровом долоте, причем устройство дополнительно содержит внешний блок управления, выполненный с возможностью передачи контроллеру, по меньшей мере, информации о синхронизации для управления приведением в действие взрывчатого заряда.
- 13. Устройство для взрывного бурения по п.12, в котором внешний блок управления выполнен с возможностью передачи энергии от внешнего источника энергии для срабатывания капсюля.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ZA200708012 | 2007-09-10 | ||
PCT/ZA2008/000080 WO2009082767A2 (en) | 2007-09-10 | 2008-09-08 | Electronic blasting capsule |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA201070255A1 EA201070255A1 (ru) | 2010-10-29 |
EA016602B1 true EA016602B1 (ru) | 2012-06-29 |
Family
ID=40801752
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EA201070255A EA016602B1 (ru) | 2007-09-10 | 2008-09-08 | Электронный капсюль-детонатор |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8015921B2 (ru) |
EP (1) | EP2188585B1 (ru) |
JP (1) | JP5352590B2 (ru) |
KR (1) | KR101216602B1 (ru) |
CN (1) | CN101861509B (ru) |
AU (1) | AU2008340168B2 (ru) |
CA (1) | CA2698352C (ru) |
EA (1) | EA016602B1 (ru) |
WO (1) | WO2009082767A2 (ru) |
ZA (1) | ZA201001496B (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2711551C2 (ru) * | 2018-06-13 | 2020-01-17 | Габлия Юрий Александрович | Картридж электрошокового устройства и способы его воспламенения |
RU2740457C1 (ru) * | 2019-09-13 | 2021-01-14 | Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") | Взрыватель противопехотных мин |
RU208265U1 (ru) * | 2021-06-15 | 2021-12-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Центральный научно-исследовательский испытательный институт инженерных войск имени Героя Советского Союза генерал-лейтенанта инженерных войск Д.М. Карбышева" Министерства обороны Российской Федерации | Исполнительный прибор |
Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9412123B2 (en) | 2003-07-01 | 2016-08-09 | The 41St Parameter, Inc. | Keystroke analysis |
US10999298B2 (en) | 2004-03-02 | 2021-05-04 | The 41St Parameter, Inc. | Method and system for identifying users and detecting fraud by use of the internet |
US8938671B2 (en) | 2005-12-16 | 2015-01-20 | The 41St Parameter, Inc. | Methods and apparatus for securely displaying digital images |
US11301585B2 (en) | 2005-12-16 | 2022-04-12 | The 41St Parameter, Inc. | Methods and apparatus for securely displaying digital images |
US8151327B2 (en) | 2006-03-31 | 2012-04-03 | The 41St Parameter, Inc. | Systems and methods for detection of session tampering and fraud prevention |
US8015921B2 (en) * | 2007-09-10 | 2011-09-13 | Sandvik Mining And Construction Rsa (Pty) Ltd. | Electronic blasting capsule |
US9112850B1 (en) | 2009-03-25 | 2015-08-18 | The 41St Parameter, Inc. | Systems and methods of sharing information through a tag-based consortium |
US10754913B2 (en) | 2011-11-15 | 2020-08-25 | Tapad, Inc. | System and method for analyzing user device information |
US9633201B1 (en) | 2012-03-01 | 2017-04-25 | The 41St Parameter, Inc. | Methods and systems for fraud containment |
US9521551B2 (en) | 2012-03-22 | 2016-12-13 | The 41St Parameter, Inc. | Methods and systems for persistent cross-application mobile device identification |
WO2014022813A1 (en) | 2012-08-02 | 2014-02-06 | The 41St Parameter, Inc. | Systems and methods for accessing records via derivative locators |
WO2014078569A1 (en) | 2012-11-14 | 2014-05-22 | The 41St Parameter, Inc. | Systems and methods of global identification |
US10902327B1 (en) | 2013-08-30 | 2021-01-26 | The 41St Parameter, Inc. | System and method for device identification and uniqueness |
US20150192440A1 (en) * | 2014-01-07 | 2015-07-09 | InvenSense, Incorporated | Systems and Methods for Initiating Calibration of a Sensor |
US10091312B1 (en) | 2014-10-14 | 2018-10-02 | The 41St Parameter, Inc. | Data structures for intelligently resolving deterministic and probabilistic device identifiers to device profiles and/or groups |
AU2017254223B2 (en) * | 2016-04-20 | 2019-07-11 | Nof Corporation | Wireless detonator, wireless detonation system, and wireless detonation method |
CN107167039B (zh) * | 2017-07-28 | 2018-08-17 | 张继强 | 一种co2矿山开采爆破管延期分段远程控制起爆器 |
KR200490781Y1 (ko) * | 2018-02-22 | 2019-12-31 | 김희진 | 전기식 발파기 |
RU2698350C1 (ru) * | 2018-05-14 | 2019-08-26 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Электрическая взрывная сеть |
CN113911301B (zh) * | 2021-11-23 | 2023-02-21 | 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 | 一种引爆装置 |
EP4276438A1 (en) * | 2022-05-13 | 2023-11-15 | Sandvik Mining and Construction Oy | Measuring rock breaking dynamics |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3420176A (en) * | 1967-04-10 | 1969-01-07 | Umc Ind | Electrical pyrotechnic programming system |
US5369579A (en) * | 1994-01-24 | 1994-11-29 | Anderson; Otis R. | Electronic blast control system for downhole well operations |
US5803551A (en) * | 1995-09-15 | 1998-09-08 | First National Corporation | Method apparatus and cartridge for non-explosive rock fragmentation |
EP1338758A1 (en) * | 2002-02-20 | 2003-08-27 | RockTek Limited | Apparatus and method for fracturing a hard material |
US20050045331A1 (en) * | 1998-10-27 | 2005-03-03 | Lerche Nolan C. | Secure activation of a downhole device |
GB2411222A (en) * | 2004-02-19 | 2005-08-24 | Schlumberger Holdings | Integrated detonator for use with an explosive device |
WO2006055953A1 (en) * | 2004-11-19 | 2006-05-26 | Baker Hughes Incorporated | Modular drillling apparatus with power and/or data transmission |
WO2006099637A2 (en) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Sandvik Mining And Construction Oy | Rock drill and method of breaking rock |
WO2009083644A1 (en) * | 2007-12-27 | 2009-07-09 | Sandvik Mining And Construction Oy | Method and equipment for small-charge blasting |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2793833A (en) * | 1953-02-19 | 1957-05-28 | Sr John P Daniel | Method for charging shot holes |
US2883154A (en) * | 1956-11-30 | 1959-04-21 | Sr John P Daniel | Method of positioning charges and removing drill stems from shot holes |
US3971318A (en) * | 1972-12-18 | 1976-07-27 | Hercules Incorporated | Explosive assembly comprising a tubular member formed of water-soluble plastic |
JPS58140600A (ja) * | 1982-02-15 | 1983-08-20 | マツダ株式会社 | 爆薬装填方法およびその装置 |
US4572288A (en) * | 1984-06-15 | 1986-02-25 | J. C. Kinley Co. | Time-delayed ignition system for a down-hole explosive tool |
JPH0254087A (ja) * | 1988-08-17 | 1990-02-23 | Mitsui Miike Mach Co Ltd | 掘削機 |
CA2224870C (en) * | 1997-12-16 | 2006-10-24 | Liqing Liu | Blasting machine and method |
JP5335183B2 (ja) | 2006-08-24 | 2013-11-06 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 研磨用組成物及び研磨方法 |
US8015921B2 (en) * | 2007-09-10 | 2011-09-13 | Sandvik Mining And Construction Rsa (Pty) Ltd. | Electronic blasting capsule |
-
2008
- 2008-09-08 US US12/677,026 patent/US8015921B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2008-09-08 EP EP08864590.8A patent/EP2188585B1/en not_active Not-in-force
- 2008-09-08 EA EA201070255A patent/EA016602B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2008-09-08 AU AU2008340168A patent/AU2008340168B2/en not_active Ceased
- 2008-09-08 KR KR1020107007748A patent/KR101216602B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2008-09-08 CA CA2698352A patent/CA2698352C/en active Active
- 2008-09-08 JP JP2010524270A patent/JP5352590B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2008-09-08 WO PCT/ZA2008/000080 patent/WO2009082767A2/en active Application Filing
- 2008-09-08 CN CN200880116352.6A patent/CN101861509B/zh not_active Expired - Fee Related
-
2010
- 2010-03-02 ZA ZA2010/01496A patent/ZA201001496B/en unknown
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3420176A (en) * | 1967-04-10 | 1969-01-07 | Umc Ind | Electrical pyrotechnic programming system |
US5369579A (en) * | 1994-01-24 | 1994-11-29 | Anderson; Otis R. | Electronic blast control system for downhole well operations |
US5803551A (en) * | 1995-09-15 | 1998-09-08 | First National Corporation | Method apparatus and cartridge for non-explosive rock fragmentation |
US20050045331A1 (en) * | 1998-10-27 | 2005-03-03 | Lerche Nolan C. | Secure activation of a downhole device |
EP1338758A1 (en) * | 2002-02-20 | 2003-08-27 | RockTek Limited | Apparatus and method for fracturing a hard material |
GB2411222A (en) * | 2004-02-19 | 2005-08-24 | Schlumberger Holdings | Integrated detonator for use with an explosive device |
WO2006055953A1 (en) * | 2004-11-19 | 2006-05-26 | Baker Hughes Incorporated | Modular drillling apparatus with power and/or data transmission |
WO2006099637A2 (en) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Sandvik Mining And Construction Oy | Rock drill and method of breaking rock |
WO2009083644A1 (en) * | 2007-12-27 | 2009-07-09 | Sandvik Mining And Construction Oy | Method and equipment for small-charge blasting |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2711551C2 (ru) * | 2018-06-13 | 2020-01-17 | Габлия Юрий Александрович | Картридж электрошокового устройства и способы его воспламенения |
RU2740457C1 (ru) * | 2019-09-13 | 2021-01-14 | Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") | Взрыватель противопехотных мин |
RU208265U1 (ru) * | 2021-06-15 | 2021-12-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Центральный научно-исследовательский испытательный институт инженерных войск имени Героя Советского Союза генерал-лейтенанта инженерных войск Д.М. Карбышева" Министерства обороны Российской Федерации | Исполнительный прибор |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101861509A (zh) | 2010-10-13 |
CN101861509B (zh) | 2014-04-09 |
EP2188585B1 (en) | 2015-07-15 |
WO2009082767A3 (en) | 2010-01-28 |
ZA201001496B (en) | 2010-11-24 |
CA2698352C (en) | 2014-05-20 |
US8015921B2 (en) | 2011-09-13 |
KR101216602B1 (ko) | 2012-12-31 |
CA2698352A1 (en) | 2009-07-02 |
EA201070255A1 (ru) | 2010-10-29 |
AU2008340168B2 (en) | 2011-09-08 |
KR20100065370A (ko) | 2010-06-16 |
JP2010539429A (ja) | 2010-12-16 |
EP2188585A2 (en) | 2010-05-26 |
WO2009082767A2 (en) | 2009-07-02 |
AU2008340168A1 (en) | 2009-07-02 |
US20100300317A1 (en) | 2010-12-02 |
JP5352590B2 (ja) | 2013-11-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EA016602B1 (ru) | Электронный капсюль-детонатор | |
AU2012249562B2 (en) | Wireless detonators with state sensing, and their use | |
EP2583052B1 (en) | Non-energetics based detonator | |
EP3051248B1 (en) | Electronic detonator system | |
EP0207749B1 (en) | Detonator | |
JP4652831B2 (ja) | 起爆制御された砲弾のための起爆器 | |
NO329662B1 (no) | System og fremgangsmate for a indikere avfyring av en perforeringskanon | |
WO1994015169A1 (en) | Digital delay unit | |
US20210095940A1 (en) | Lethal Projectile Construction and Launcher | |
EP1126233B1 (en) | Multiple pulse cartridge ignition system | |
ZA200701067B (en) | Detonator | |
WO1999060329A1 (fr) | Detonateur electronique a retard | |
US20230408230A1 (en) | Non-explosive programmable electronic initiation system for rock blasting | |
CN114930113A (zh) | 致命射弹构造和发射器 | |
Nilsson et al. | Safety and reliability in initiation systems with electronic detonators. | |
PL195717B1 (pl) | Sposób sterowania inicjacji wybuchu w zapalniku amunicji wrzucanej do wody, zwłaszcza bomby głębinowej |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU |