PT2649406E - Detonação de explosivos - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

DETONAÇÃO DE EXPLOSIVOS

CAMPO DA INVENÇÃO

Esta invenção refere-se à detonação de explosivos. Mais particularmente, a invenção refere-se a sistemas de detonador destinados a fazer detonar explosivos com os quais estão dispostos numa relação de detonação. Em concordância, a invenção proporciona um sistema de detonação para detonar uma carga explosiva com a qual, em utilização, está disposta numa relação de detonação. A invenção também proporciona um método de operação de um sistema de detonação.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO A detonação de explosivos é, em geral, efectuada por meio de detonadores que são fornecidos numa relação de detonação com as cargas explosivas. Tais cargas explosivas normalmente compreendem os chamados explosivos "principais" ou "secundários".

Na indústria de mineração, em particular, bem como em inúmeras outras indústrias que dependem da utilização de explosivos, por exemplo, a indústria de demolição, o controlo preciso da detonação de explosivos é de grande importância, por motivos que incluem a segurança e a precisão da operação de detonação de explosivos.

De um modo geral, pode-se distinguir entre dois tipos de detonadores, nomeadamente, detonadores electrónicos e detonadores pirotécnicos.

Os detonadores electrónicos, de um modo geral, realizam a detonação de um explosivo com o qual estão numa relação de detonação por meio da geração de uma faísca ou plasma de tensão na proximidade do explosivo. Tal faísca ou plasma de tensão é gerada pela quebra de um elemento de resistência ou ponte, que é fornecido entre dois eléctrodos condutores. A ponte resistiva e os eléctrodos são geralmente referidos colectivamente como uma "cabeça de fusível", que fica acomodada dentro de um alojamento do detonador. 0 plasma gera uma onda de choque que é transmitida para a proximidade do explosivo e inicia o explosivo.

Tais detonadores electrónicos, em geral, proporcionam um controlo preciso sobre a detonação, particularmente em relação às suas propriedades de tempo e de atraso. No entanto, os detonadores electrónicos são de fabrico caro e difíceis de usar, exigindo uma fonte de energia separada ou externa e complexas conexões de cabos de transmissão electrónica para permitir a transmissão de electricidade para o detonador e permitir o disparo remoto dos mesmos. Na experiência do requerente, tais conexões do detonador são propensas a falhas e podem até resultar na iniciação prematura do detonador e, portanto, do explosivo, possivelmente devido a falsos estímulos, por exemplo, interferência de radiofrequência (RF) no local de mineração/demolição.

Em contraste com os detonadores electrónicos que funcionam por meio de um sistema electrónico de atraso, os detonadores pirotécnicos empregam uma série de cargas explosivas que ficam localizadas no interior de um alojamento do detonador para fornecer um sinal de detonação desejado para a carga explosiva principal num tempo e atraso necessários. A série de cargas explosivas geralmente inclui (i) uma carga de iniciação e de vedação, também conhecida como uma carga iniciadora, (ii) uma carga de temporização, (iii) uma carga primária e, opcionalmente, (iv) uma carga de base. A carga de iniciação serve para iniciar a sequência de explosivos em resposta a um sinal de choque transmitido ao mesmo e também funciona como uma carga de vedação que proporciona uma vedação para impedir uma contra-explosão no interior do alojamento do detonador. A carga de iniciação também inicia a carga de temporização que proporciona um atraso de queima desejado para a detonação. A carga de temporização, por sua vez, inicia a carga primária que fornece directamente um sinal de iniciação da detonação para a carga explosiva principal, ou inicia a carga de base que, por sua vez, irá fornecer o sinal de iniciação de detonação desejado para a carga explosiva principal.

Como mencionado anteriormente, o inicio da carga de iniciação de um detonador pirotécnico é, em geral, efectuada por transmissão de um sinal de choque ao detonador, sendo tipicamente fornecido por um ou mais tubos de choque que estão localizados numa relação de iniciação com o detonador. A carga de iniciação compreende, então, tipicamente, um explosivo sensível, cuja iniciação pode ser efectuada por uma onda de choque de magnitude suficiente. 0 tubo de choque é bem conhecido e amplamente utilizado na iniciação de detonadores; compreende um tubo oco de plástico forrado com uma camada de explosivo de iniciação ou núcleo, que tipicamente compreende uma mistura de HMX e alumínio metálico em pó. Após a ignição do explosivo de iniciação (núcleo), uma pequena explosão propaga-se ao longo do tubo na forma de uma frente de onda de temperatura/pressão em avanço, tipicamente a uma velocidade de cerca de 2.000 m/s (cerca de 7.000 pés/s). Ao alcançar o detonador, a onda de pressão/temperatura desencadeia ou inflama a carga de iniciação/vedação no detonador, o que resulta na sequência de ignições acima mencionada e, desse modo, eventualmente provocando a detonação da carga explosiva principal. Apesar do tubo de choque ser economicamente atraente e fácil de usar, os sistemas à base de detonadores pirotécnicos existentes não permitem, de modo algum, o mesmo grau de controlo de temporização e atraso de detonação que se consegue usando detonadores electrónicos, uma vez que as caracteristicas de temporização e de atraso são fornecidas pelo carregamento da carga de explosivos do detonador, em vez de componentes eléctricos.

Por conseguinte, a presente invenção tem por objectivo, de uma maneira genérica, proporcionar uma abordagem para operar detonadores explosivos que aborda e, pelo menos em parte, alivia as desvantagens associadas com a iniciação de detonadores de explosivos, tanto pirotécnicos como electrónicos. 0 documento EP 0207749 A2 constitui o ponto de partida para o preâmbulo da reivindicação 1 e descreve um sistema de detonação de explosivos para a detonação de uma carga explosiva em resposta a uma propriedade de comutação. No entanto, o documento EP 0207749 A2 não ensina que a propriedade de comutação pode ser um componente de composição química. O documento US 3837282 proporciona um temporizador de munição quemiluminescente capaz de transmitir luz quemiluminescente. No entanto, não se dirige à utilização de um componente de composição química de um sinal de comutação como uma propriedade de comutação na activação de um detonador.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

De acordo com um primeiro aspecto da invenção, é proporcionado um sistema de detonação de explosivos para detonar uma carga explosiva com a qual, em utilização, está disposto numa relação de detonação e que, após a aceitação operativa de um sinal de iniciação de detonação que tem uma propriedade de iniciação de detonação, é capaz de iniciar e, desse modo, detonar a carga explosiva, o sistema de detonação incluindo um dispositivo de iniciação que é capaz de aceitar o sinal de iniciação de detonação e de iniciar e, desse modo, a detonação da carga explosiva, estando o dispositivo de iniciação numa condição de não-iniciação de detonação na qual não pode operativamente aceitar o sinal de iniciação de detonação e, desse modo, assumir uma condição de iniciação de detonador quando o sinal de iniciação de detonação é transmitido ao mesmo; e um dispositivo de comutação que é capaz de detectar uma propriedade de comutação de um sinal de comutação que é transmitido para o sistema de detonação com o dispositivo de comutação sendo capaz de comutar o dispositivo de iniciação, após a detecção da propriedade de comutação, para uma condição de espera em que o dispositivo de iniciação é capaz de aceitar operativamente o sinal de iniciação de detonação quando é transmitido ao mesmo, caracterizado pelo facto do dispositivo de comutação ser um componente de composição química.

Para efeitos da continuidade com a terminologia utilizada na memória descritiva do pedido de prioridade número ZA 2010/08925, deve ser observado que o dispositivo de iniciação é, com efeito, um gatilho para um detonador e, em certo sentido, compreende um detonador. O dispositivo de comutação, por sua vez, é, com efeito, um detector ou sensor. De modo semelhante, a propriedade de comutação é uma propriedade de disparo e o sinal de comutação é um sinal de iniciação. Outras diferenças na terminologia entre a memória descritiva do pedido de prioridade número ZA 2010/08925 e a presente memória descritiva ficarão evidentes a partir da descrição que se segue.

Será entendido que a presença do componente de composição química no sinal de comutação é, por conseguinte, um pré-requisito para o dispositivo de iniciação tornar-se susceptível, por ser comutado para a condição de espera, de ser comutado para a condição de iniciação de detonação. 0 sinal de comutação pode, em particular, ser um sinal de choque que é fornecido pelo tubo de choque, e propagado ao longo do mesmo. 0 sistema pode então incluir um tubo de choque que está disposto ou fornecido em proximidade de iniciação do dispositivo de iniciação. 0 componente de composição química pode então, em particular, ser fornecido por um componente da onda de produto do sinal de choque, que compreende produtos gasosos resultantes da detonação progressiva de uma substância explosiva contida no tubo de choque. Numa forma de realização da invenção, o tubo de choque pode conter um composto indicador, cuja combustão, devido à detonação da substância explosiva, liberta um produto gasoso que constitui o componente de composição química. Em alternativa, o componente de composição química pode ser um produto gasoso normal da substância explosiva. 0 tubo de choque pode, em particular, ser um tubo de choque, como será a seguir descrito, que tem um corpo oco alongado, no interior do qual é proporcionado um explosivo de tubo de choque, cuja detonação fornece o sinal de choque, bem como um indicador químico, com a condição de que o indicador químico não é, e em decomposição, combustão ou detonação não fornece uma substância química que é a mesma que o produto de combustão ou detonação do explosivo do tubo de choque. 0 indicador químico pode, em particular, fornecer o componente de composição química, em si mesmo ou em virtude da sua própria decomposição, combustão ou detonação. 0 dispositivo de iniciação pode compreender um circuito de detonação electrónico que inclui um trajecto condutor primário que tem, pelo menos, dois eléctrodos condutores separados um do outro, entre os quais é fornecida uma ponte resistiva. Os eléctrodos podem ser ligados a uma fonte de tensão que, quando o dispositivo de iniciação está na condição de espera, é capaz de gerar uma diferença de tensão iniciadora de detonação, como a propriedade de iniciação de detonação, entre os eléctrodos, cuja diferença de tensão excede a tensão de ruptura da ponte resistiva, desse modo, em utilização, na condição de iniciação de detonação, faz com que a ponte resistiva gere uma faísca ou plasma de tensão capaz de provocar a iniciação e detonação da carga explosiva. 0 dispositivo de comutação pode, em particular, ser um componente resistivo que é fornecido no trajecto condutor primário do circuito de detonação e, na condição de não-iniciação de detonação, fornece resistência contra a condução da corrente da fonte de tensão para a ponte resistiva, tal resistência sendo de magnitude suficiente que a tensão iniciadora de detonação não pode, em uso, ser gerada entre os eléctrodos resistivos para uma dada carga que a fonte de tensão é capaz de aplicar.

Mais particularmente, o dispositivo de comutação pode ter uma condutância variável, com a sua condutância, na condição de não-iniciação de detonação, sendo de uma magnitude que não é propícia à geração da diferença de tensão iniciadora de detonação entre os eléctrodos. A condutância do dispositivo de comutação pode, então, ser sensível, e, portanto, susceptível de ser alterada, em resposta ao componente de composição química do sinal de comutação de tal modo que, na condição de espera, a condutância do dispositivo de comutação é de uma magnitude que é propícia à geração da diferença de tensão iniciadora de detonação entre os eléctrodos. 0 dispositivo de comutação pode, em particular, ser um transístor. 0 transístor pode, então, tipicamente têm uma condutância variável, particularmente uma condutância de canal, com o seu material de canal, ou outro material que faz parte do transístor, que compreende um material que é sensível, como função da sua condutância, à propriedade de composição química, tal como descrito em mais pormenor a seguir. 0 sinal de comutação pode também incluir (i) um componente de pressão; (ii) um componente de temperatura; e/ou (iii) um impulso luminoso. 0 sinal de comutação pode, desse modo, proporcionar, uma propriedade de comutação adicional ao componente de composição química, uma pressão de comutação, uma temperatura de comutação, e/ou um impulso luminoso de comutação. Em tal caso, o dispositivo de comutação pode, assim, ser também capaz de detectar a pressão de comutação, a temperatura de comutação e/ou o impulso luminoso de comutação e, assim, de comutar o dispositivo de iniciação para a condição de espera após a detecção da mesma. Como no caso da detecção pelo transístor do componente de composição química e a comutação do dispositivo de iniciação para a condição de espera, pode ser devido a uma alteração na condutância de um material do transístor que é sensível, como função da sua condutância, a pelo menos um de pressão de comutação, temperatura de comutação e/ou impulso luminoso de comutação, como descrito em mais detalhe a seguir.

Será entendido que, com referência à memória descritiva do pedido de prioridade ZA2010/08925, a pressão de comutação e a temperatura de comutação, respectivamente, podem ser referidas como uma pressão de disparo e uma temperatura de disparo.

Quando o sinal de comutação é o sinal de choque do tubo de choque, com o sinal de choque proporcionando, desse modo, o impulso luminoso, o tubo de choque pode também incluir uma substância química foto-luminescente ou seu precursor, que fornece a totalidade ou uma parte do impulso luminoso. A substância química foto-luminescente pode incluir, em particular, uma substância química fluorescente e/ou fosforescente ou seu precursor, ou um óxido de um sal de metal de terras raras ou seu precursor.

Além disso, quando o sinal de comutação é um sinal de choque fornecido pelo tubo de choque como aqui anteriormente descrito, o sinal de choque pode tipicamente compreender três componentes de sinal principais, incluindo uma onda de choque de detonação, uma onda de produto de detonação, e um impulso luminoso de detonação, todos os quais resultam da detonação progressiva da substância explosiva contida no interior do tubo de choque. Em tal caso, a pressão de comutação pode, tipicamente, ser fornecida pela onda de choque, enquanto que a temperatura de comutação pode, tipicamente, ser fornecida pela onda de produto de detonação e/ou a onda de choque da detonação. A temperatura de comutação também pode, possivelmente, ser proporcionada por uma onda de detritos que resulta da combustão do explosivo no interior do tubo de choque e é desse modo propagado no interior do tubo de choque. 0 impulso luminoso de comutação, naturalmente, só será fornecido pelo componente de sinal de impulso luminoso. Será entendido que a onda de choque, a onda de produto e o impulso luminoso, por conseguinte, cada um contribui com propriedades perceptíveis ou detectáveis para o sinal de choque, cujas propriedades o dispositivo de comutação está configurado para detectar.

Quando a propriedade de comutação também compreende uma pressão de comutação, o transístor pode incluir um material sensível à pressão que é sensível à pressão de comutação em função da sua condutância e, com uma mudança activada por pressão no material sensível à pressão na pressão de comutação resultando num aumento da condutância do transístor. 0 material sensível à pressão pode, em particular, incluir uma borracha sensível à pressão, que constitui uma camada do transístor, e um laminado sensível à pressão, que constitui um laminado externo do transístor.

Quando a propriedade de comutação compreende também uma temperatura de comutação, assim, para além do componente de composição química e, possivelmente, também para além da pressão de comutação, o transístor pode incluir um material sensível à temperatura que é sensível à temperatura de comutação como função da sua condutância e, com uma mudança termicamente activada no material sensível à temperatura na temperatura de comutação, resultando num aumento da condutância do transístor. 0 material sensível à temperatura pode ser tipicamente um material ferroeléctrico polimérico, tal como um fluoreto de polivinilideno (PDVF) . Em tal caso, o material sensível à temperatura pode estar presente no transístor como um condensador de película fina de polímero piezo ou piroelétrico que, desse modo, foi integrado com o transístor.

Quando a propriedade de comutação também compreende um impulso luminoso de comutação, assim, para além do componente de composição química e, possivelmente, também para além de um ou ambos da pressão de comutação e a temperatura de comutação, o transístor pode incluir um material fotocondutor que é sensível ao impulso luminoso de comutação como função da sua condutância, com uma mudança activada por impulso luminoso no material fotossensível no impulso luminoso de comutação resultando num aumento da condutância do transístor. 0 transístor pode, em particular, incluir uma célula fotovoltaica orgânica (OPV), que fornece o material fotocondutor. A fim de detectar o componente de composição química de comutação do sinal de comutação, o transístor pode incluir um material de detecção que é sensível ao componente de composição química como função da sua condutância, com uma mudança activada por reacção química no material de detecção após exposição ao componente de composição de comutação, resultando num aumento na condutância do transístor. Tipicamente, o material de detecção pode ser um polímero condutor, ou um polímero condutor que tenha sido tratado ou incluir um material que pode ser considerado como o material de detecção. 0 componente de composição química pode, convenientemente, ser um produto de combustão ou detonação da substância explosiva do tubo de choque, por exemplo HMX.

Numa forma de realização da invenção, o componente de composição química pode ser monóxido de carbono. Nesse caso, o material de detecção pode compreender polianilina, óxido de estanho (SnCh) dopado com paládio (Pd), complexos de porfirina, ou um complexo de ftalocianina.

Numa outra forma de realização da invenção, o componente de composição química pode, adicionalmente ou alternativamente, ser ou incluir cianeto de hidrogénio (HCN) com o material de detecção compreendendo polianilina ou um complexo de porfirina.

Ainda noutra forma de realização da invenção, o componente de composição química pode, alternativamente ou adicionalmente, ser N0X . Nesse caso, o material de detecção pode ser seleccionado ou incluir polianilina, poli(3-hexiltiofeno), α-sexitiofeno, um complexo de porfirina, um complexo de ftalocianina, ou poli(triarilamina) amorfa.

Como acima indicado, também, o componente de composição química pode, alternativamente ou adicionalmente, ser um componente ou composto "marcador", isto é, não ser um produto de combustão ou detonação da substância explosiva do tubo de choque. Nesse caso, o material de detecção pode ser sensível ao componente ou composto marcador. 0 transístor pode, em particular, ser um transístor orgânico, seleccionado de um transístor orgânico de película fina (OTFT, Organic Thin Film Transistor) e um transístor orgânico de efeito de campo (OFET, Organic Field Effect Transistor) . Alternativamente, o transístor pode também ser um transístor inorgânico que tem um componente semicondutor inorgânico, por exemplo, silício.

Quando o transístor é um transístor orgânico, o transístor pode, em particular, ser um transístor orgânico impresso, que é impresso sobre um substrato, o qual, desse modo, faz parte do dispositivo de iniciação. A impressão do transístor sobre o substrato pode ter sido por meio de impressão por jacto de tinta e/ou serigrafia.

Para efeitos de consistência com a memória descritiva do(s) pedido(s) de prioridade, esclarece-se que a transdução da propriedade de comutação ou disparo para um sinal de disparo, envolve a variação na condutância do transístor ao ser exposto à propriedade de comutação. 0 sinal de disparo pode, portanto, ser considerado como o aumento na condutância do transístor, que permite que a fonte de tensão gere a diferença de tensão iniciadora de detonação. A fonte de tensão pode ser uma fonte de tensão integrada, sendo integrada com o trajecto condutor primário. Em particular, a fonte de tensão pode compreender um componente carregável ou recarregável. Desejavelmente, o componente carregável ou recarregável pode ser carregável ou recarregável após exposição à propriedade de comutação, tal como aqui anteriormente descrito, e descarregável quando o dispositivo de inicialização está na condição de espera.

Numa forma de realização da invenção, a fonte de tensão integrada pode ser uma fonte de tensão carregável ou recarregável integrada, tal como uma bateria ou célula electroquimica. A bateria pode, em particular, ser uma bateria de filme fino ou impressa, que compreende componentes orgânicos que foram impressos ou colocados sobre um substrato que faz parte do sistema detonador, que normalmente também carrega o dispositivo de iniciação e o circuito de detonação. De preferência, a bateria é carregável ou recarregável por exposição à luz, ou seja, é fotossensível, particularmente ao impulso luminoso de comutação. A bateria pode, portanto, incluir ou ser operacionalmente associada ou compreender componentes de carregamento, tal como uma célula fotossensível, tal como uma célula fotovoltaica orgânica, ou outro componente fotossensível, tal como um transístor, que é capaz de carregar a fonte de tensão carregável após exposição ao impulso luminoso de comutação.

Em alternativa, a fonte de tensão integrada pode ser uma fonte de tensão passiva, tal como um condensador. 0 condensador pode ser, então, também ser provido ou operativamente associado com componentes de carregamento capazes de estimular a acumulação de carga no interior do condensador cuja carga, quando descarregada, será suficiente para gerar a tensão de iniciação da detonação através da ponte resistiva. Os componentes de carregamento podem, então, em particular, também incluir uma célula fotovoltaica orgânica, ou outro componente fotossensível, tal como um transistor, que é capaz de carregar a fonte de tensão carregável por exposição ao impulso luminoso de comutação.

Deve ser entendido que a fonte de tensão, por conseguinte, compreende, tipicamente, uma fonte de tensão carregável que é carregada por um componente de carregamento operacionalmente associado com a mesma. Deve ser entendido, no entanto, que a fonte de tensão pode também ser um componente que seja capaz de ser carregado por si, em resposta ao sinal/propriedade de carregamento, e que é capaz de aplicar a si mesmo a tensão de iniciação da detonação pela ponte resistiva.

Desse modo, em utilização, a acumulação de energia eléctrica na fonte de tensão por exposição à propriedade de comutação é libertada assim que a condutância do transístor for de uma magnitude suficiente para que a tensão de iniciação de detonação seja gerada através da ponte resistiva pela fonte de tensão agora carregada. Será entendido que por meio de descarga do componente carregável carregado, o dispositivo de iniciação torna-se assim comutado para a condição de iniciação de detonação

De acordo com um segundo aspecto da invenção, num sistema de detonação de explosivos que compreende um dispositivo de iniciação que está numa condição de não-iniciação de detonação, em que não pode operativamente aceitar um sinal de iniciação de detonação mas é capaz, numa condição de iniciação de detonação causada pela aceitação operativa do sinal de iniciação de detonação, de provocar a iniciação de uma carga explosiva com a qual o sistema de detonação está, em utilização, disposto numa relação de detonação, é proporcionado um método de operar o sistema de detonação que inclui transmitir um sinal de comutação que tem uma propriedade de comutação para um dispositivo de comutação do sistema de detonação, enquanto o dispositivo de iniciação está na condição de não- iniciação de detonação; e comutar o dispositivo de iniciação para uma condição de espera por meio do dispositivo de comutação após a detecção da propriedade de comutação do sinal de comutação desse modo tornando o sistema de detonação susceptivel de aceitação operativa do sinal de iniciação de detonação e, portanto, susceptivel de ser comutado para a condição de iniciação de detonação, caracterizado por a propriedade de comutação ser um componente de composição química do sinal de comutação. 0 sinal de comutação pode incluir, para além do componente de composição química, (i) um componente de pressão; (ii) um componente de temperatura; e/ou (iii) um impulso luminoso. Qualquer um ou mais destes pode proporcionar uma propriedade de comutação adicional para a propriedade de composição química. 0 sinal de comutação pode, em particular, ser um sinal de choque que é fornecido pelo tubo de choque e propagado ao longo do mesmo. 0 tubo de choque pode incluir um indicador químico, com a condição de que o indicador químico não é, e em combustão, detonação ou decomposição não fornece, uma substância química que é a mesma que um produto de combustão ou detonação do explosivo do tubo de choque. 0 indicador químico pode, por si só ou através da sua decomposição, combustão ou detonação, fornecer o componente de composição química. 0 tubo de choque pode também incluir um material foto-luminescente que fornece a totalidade ou uma parte do impulso luminoso. A substância química foto-luminescente pode incluir, em particular, uma substância química fluorescente e/ou uma substância química fosforescente. 0 dispositivo de comutação pode, em particular, ser um transístor, que tem uma condutância variável que, na condição de não iniciação de detonação, fornece resistência contra a condução da corrente da fonte de tensão para a ponte resistiva de tal modo que a tensão iniciadora de detonação não pode, em utilização, ser gerada entre os eléctrodos resistivos, com a comutação do dispositivo de iniciação para a condição de espera, incluindo o aumento da condutância do transístor. Será, portanto, entendido que, ao ser comutado para a condição de espera, a geração da tensão iniciadora de detonação entre os eléctrodos torna-se possível, com o dispositivo de iniciação sendo, desse modo, susceptível de ser comutado para a condição de iniciação de detonação.

No sistema de detonação de explosivos da invenção, pode também ser proporcionado um tubo de choque que compreende um corpo alongado, que tem uma passagem que passa através do mesmo, em cuja passagem é fornecido um explosivo do tubo de choque; e um indicador químico; e/ou uma substância química foto-luminescente ou seu precursor, com a condição de que o indicador químico não é, e em combustão, detonação ou decomposição não fornece, uma substância química que é a mesma que um produto de combustão ou detonação do explosivo para tubo de choque. A substância química foto-luminescente pode incluir um produto químico fluorescente e/ou fosforescente ou um precursor deste e pode servir, em uso, em particular para amplificar, fornecer ou ajustar um impulso luminoso fornecido pela detonação progressiva do explosivo do tubo de choque ao longo do comprimento do tubo de choque. Quando a substância química foto-luminescente é um precursor, pode, em combustão, detonação ou decomposição do mesmo, tornar-se luminescente. A substância química foto- luminescente pode, numa forma de realização da invenção, ser inorgânico e compreender um sal de metal de terras raras ou combinações de dois ou mais destes sais. Tipicamente, os sais podem ser seleccionados de sais de óxido, sais de nitrato, sais de perclorato, sais de persulfato e suas combinações. Alternativamente, é claro, a substância química foto-luminescente pode ser um precursor para um tal sal ou outro óxido luminescente.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO A invenção será agora descrita a título de exemplo ilustrativo, apenas com referência ao desenho esquemático anexo, que mostra, conceptualmente, um sistema de detonação de explosivo de acordo com a invenção.

Com referência à Figura 1, o numeral de referência 10 indica genericamente um sistema de detonação de explosivos de acordo com a invenção. O sistema 10 inclui um detonador 11 que tem um dispositivo de iniciação 11a, um tubo de choque 13, e uma carga explosiva de 15, com a qual o detonador 11, e, desse modo, o dispositivo de início do mesmo, está disposto numa relação de detonação. O dispositivo de iniciação 11a é fornecido no interior de um alojamento 11b do detonador 11. O tubo de choque 13 é disposto numa relação de iniciação com o detonador 11, tal disposição sendo representada conceitualmente pela linha de ligação 17. Na prática, o tubo de choque 13 estará fisicamente ligado ao detonador 11, por exemplo, por meio de um grampo ou, mais preferencialmente, sendo inserido dentro de uma extremidade aberta do detonador 11 ou alojamento do mesmo com a extremidade aberta, então, sendo engastado em torno do tubo de choque para, desse modo, proporcionar uma vedação. 0 tubo de choque 13 é capaz de gerar e propagar ao longo do mesmo um sinal de choque em virtude da detonação progressiva de uma substância explosiva nele fornecida. Numa forma de realização da invenção, o tubo de choque 13 pode ter uma substância indicadora ou indicador químico incluídos ou misturados com a substância explosiva, cuja substância indicadora proporciona, após sua combustão, em virtude da combustão da substância explosiva, uma propriedade da composição química detectável de um produto de onda do sinal de choque. Esta possibilidade está descrita em mais detalhe abaixo. A propriedade de composição química detectável pode também ser fornecida por um produto normal da substância explosiva após a detonação ou combustão da mesma. A substância explosiva pode, em particular, ser HMX. 0 detonador 11 é um detonador electrónico devido à natureza do seu dispositivo de iniciação 11a. Mais particularmente, o dispositivo de iniciação 11a compreende uma fonte de tensão 12 e uma cabeça de fusível 14, ambas as quais estão localizadas no interior do alojamento do detonador 11b. A fonte de tensão 12 e a cabeça fusível 14 fazem parte de um circuito de detonação 16 que compreende um trajecto condutor primário 16.1, que tipicamente compreende circuitos integrados. Em particular, o circuito de detonação 16, bem como a cabeça de fusível 14, e, desse modo, os seus eléctrodos e a ponte resistiva, podem ser circuitos impressos, sendo impressos sobre um substrato. A impressão pode ser conseguida por meio de qualquer um ou mais de jacto de tinta, gravura, serigrafia, litografia offset, flexografia e outros métodos de bobina a bobina. Os eléctrodos, bem como a ponte resistiva podem, em particular, ser impressos com uma tinta polimérica ou condutora apropriada ou pasta de metalização à base de ouro, cobre, prata, carbono, aço inoxidável ou alumínio. Quando a pasta é à base de carbono, o carbono pode ser, particularmente, na forma de nanotubos. A produção de energia a partir da ponte resistiva pode ser melhorada pela adição de uma camada impressa num produto químico adequado (oxidante, combustível e ou explosivo). 0 substrato pode ser PET, PEN, PI ou papel revestido.

Tal como descrito a seguir em mais pormenor, a fonte de tensão 12 pode ser parte integrante do dispositivo de iniciação 11a, isto é, pode estar localizada no interior do alojamento do detonador 11b e fazer parte do dispositivo de iniciação lia. É, no entanto, esperado que a fonte de tensão também possa ser fornecida separadamente do dispositivo de iniciação 11a e/ou do detonador 11. Desse modo, a fonte de tensão 12 pode ser fornecida no interior do alojamento do detonador 11b, mas não ser parte integrante do dispositivo de iniciação. Além disso ainda, a fonte de tensão pode ser proporcionada do lado de fora do alojamento do detonador 11b, por exemplo, estar localizada remotamente do mesmo e, depois, ser ligada ao detonador 11 e, mais particularmente, ao dispositivo de iniciação 11a por meio de respectivos elementos condutores ou cabos (não ilustrados). A cabeça de fusível 14 é composta por dois eléctrodos condutores 14.1 a 14.1 b e uma ponte resistiva 14.2 que abrange os eléctrodos. Os respectivos polos 12.1, 12.2 da fonte de tensão 12 encontram-se funcionalmente ligados aos respectivos eléctrodos 14.1 a, 14.1 b da cabeça de fusível 14 ao longo do trajecto condutor primário 16.1. Os eléctrodos 14.1 a, 14.1 b podem também ser de natureza electrónica impressa, por exemplo, sendo impressos por meio de jacto de tinta ou serigrafia. A fonte de tensão 12 é capaz de gerar uma diferença de potencial entre os eléctrodos condutores 14.1a, 14.1b que excede uma tensão de ruptura do elemento resistivo 14,2. Quando isto ocorre, a ponte resistiva 14.2 decompõe-se e gera uma faísca ou plasma de tensão que, por sua vez, gera um sinal de detonação na forma de uma onda de choque que é capaz de iniciar e, na verdade, de detonar ou causar a detonação da carga explosiva 15 com a qual o detonador 11 é disposto numa relação de detonação. É claro, na presente invenção, tal iniciação e detonação só podem ocorrer uma vez que o dispositivo de iniciação 11a tenha sido comutado para a condição de espera da maneira descrita a seguir.

Um dispositivo de comutação 18 é fornecido no trajecto condutor primário 16.1, entre um dos pólos 12.1 da fonte de tensão 12 e um dos eléctrodos condutores 14.1 b da cabeça de fusível 14. 0 dispositivo de comutação 18 compreende um transístor 18.1, particularmente um transístor orgânico de película fina (OTFT). 0 transístor 18.1 é capaz de detectar, quando presente, uma propriedade de comutação de um sinal de comutação fornecido pelo sinal de choque do tubo de choque 13 e de comutar o dispositivo de iniciação 11a para a condição de espera ao detectar a propriedade de comutação. Mais particularmente, o transístor 18.1 é capaz de detectar um componente de composição química que proporciona a propriedade de comutação do sinal de comutação, o transístor 18.1 sendo sensível à propriedade de composição química como função da sua condutância de tal modo que a sua condutância aumenta por exposição à propriedade de comutação. Como indicado anteriormente, o componente de composição química pode incluir um indicador químico, que é fornecido no tubo de choque 13, particularmente para fornecer o componente de composição química (tal como explicado em mais detalhe abaixo) e/ou um produto de combustão ou detonação normal do explosivo do tubo de choque.

Em particular, a fim de detectar o componente de composição química, o transístor 18.1 inclui um material que é sensível, num sentido quimicamente reactivo, ao componente de composição química como função da sua condutância, com uma mudança activada por reacção química no material de detecção por exposição ao componente de composição de comutação, resultando num aumento na condutância do transístor. Tipicamente, o material de detecção é um polímero condutor, ou um polímero condutor que tenha sido tratado ou que inclui um material que pode ser considerado como material de detecção.

Numa forma de realização da invenção, o componente de composição química é o monóxido de carbono. Nesse caso, o material de detecção inclui polianilina, óxido de estanho (SnCq) dopado com paládio (Pd), complexos de porfirina, e/ou um complexo de ftalocianina.

Numa outra forma de realização da invenção, o componente de composição química, adicionalmente ou alternativamente, é ou inclui cianeto de hidrogénio (HCN), com o material de detecção compreendendo polianilina ou um complexo de porfirina.

Ainda noutra forma de realização da invenção, o componente de composição química, alternativamente ou adicionalmente, é ou inclui N0X. Nesse caso, o material de detecção é seleccionado ou inclui polianilina, poli(3-hexiltiofeno) , α-sexitiofeno, um complexo de porfirina, um complexo de ftalocianina, ou poli(triarilamina) amorfa. A capacidade do transístor 18.1 de detectar o componente de composição química e de mudar o dispositivo de inicialização 11b da condição de não-iniciação de detonação para a condição de espera, é em razão de uma condutância variável do mesmo. 0 transístor 18.1, portanto, tem uma condutância variável. Na condição de não-iniciação de detonação, a condutância do transístor 18.1 não é propícia à condução da corrente a partir da fonte de tensão 12 ao longo do trajecto condutor 16.1 para os eléctrodos 14.1a, 14.1b da cabeça de fusível 14, a fim de que tensão de iniciação de detonação seja gerada através da ponte resistiva 14.2. Desse modo, o transístor 18.1 impede a geração da diferença de tensão iniciadora de detonação entre os eléctrodos. Em contraste, na condição de espera, a condutância do transístor é propícia para a condução da corrente a partir da fonte de tensão 12 ao longo do trajecto condutor 16.1 para os eléctrodos 14.1a, 14.1b da cabeça de fusível 14 e, desse modo, também para a geração da tensão iniciadora de detonação.

Em cada uma das formas de realização do componente de composição química anteriormente mencionado, o material de detecção do transístor 18.1 inicialmente tem uma condutância que não é propícia à condução de corrente da fonte de tensão 12 para a cabeça de fusível 14, a fim de que a tensão iniciadora de detonação seja gerada através da ponte resistiva 14.2. Será entendido que esta situação proporciona uma condição de não-iniciação de detonação, em que, mesmo que a fonte de tensão 12 esteja activa, a tensão iniciadora de detonação não pode ser gerada através da ponte resistiva 14.2 e a ponte resistiva 14.2 não pode, desse modo, ser rompida para fornecer o sinal de detonação. No entanto, ser quimicamente reactivamente sensível aos respectivos componentes de composição química como função da condutância, a exposição dos respectivos materiais de detecção aos componentes de composição química adequados resulta num aumento na condutância daquele material. Desse modo, por exposição à propriedade de comutação, torna-se possível que a fonte de tensão 12 gere a tensão de iniciação de detonação através da ponte resistiva 14.2, com o dispositivo de iniciação 11a sendo assim comutado para o estado de espera, no qual espera um sinal eléctrico de detonação, na forma de tensão de iniciação de detonação, a fim de iniciar a carga explosiva 15. 0 transistor 18.1 também pode, em certas formas de realização da invenção, ser capaz de detectar qualquer um ou mais de pressão, temperatura e luz. Este é particularmente o caso quando o sinal de comutação tem, para além do componente de composição química, um componente de pressão, um componente de temperatura, e um impulso luminoso, como é geralmente o caso para o tubo de choque. Cada um destes pode fornecer respectivamente uma pressão de comutação, uma temperatura de comutação, e um impulso luminoso de comutação, com o transístor 18.1, sendo, então capaz de detectar cada um destes e, possivelmente, de comutar o dispositivo de iniciação 11a para uma condição de espera, tipicamente da forma descrita a seguir. A capacidade do transístor 18.1 para detectar a pressão de comutação, a temperatura de comutação, e o impulso luminoso de comutação, pode ser também devido à sua condutância variável, de forma semelhante à capacidade do transístor 18.1 para detectar o componente de composição química, da maneira aqui anteriormente descrita.

Quando a propriedade de comutação também compreende uma pressão de comutação, o transístor 18.1 inclui um material sensível à pressão que é sensível à pressão de comutação como função da sua condutância e, com uma mudança activada por pressão no material sensível à pressão na pressão de comutação resultando num aumento da condutância do transístor. 0 material sensível à pressão pode, em particular, incluir uma borracha sensível à pressão, em cujo caso tipicamente constitui uma camada do transístor, e um laminado sensível à pressão, em cujo caso tipicamente constitui um laminado externo do transístor. 0 transistor 18.1 pode, desse modo, tipicamente compreender uma integração de um transístor orgânico de película fina (OTFT) com o material sensível à pressão. 0 material sensível à pressão pode, em particular, ter uma resistência variável que é função da sua deformação mecânica, conferindo, desse modo, uma mudança em condutividade ao OTFT na pressão de comutação que é suficiente para que a condutividade seja propícia à geração da tensão iniciadora de detonação. Um exemplo de tal material é borracha sensível à pressão que contém partículas de carbono e uma matriz de borracha de silicone. Outro exemplo de um dispositivo que utiliza borracha sensível a pressão para detecção da pressão é uma base de transístores limitados por carga espacial (SCLT, Space-charge Limited Transistors), que têm P3HT como camada activa. Um SCLT é um transístor vertical com um eléctrodo de grade inserido entre o eléctrodo de fonte e o eléctrodo de drenagem para controlar o fluxo de corrente vertical. Como a pressão é aplicada à borracha sensível a pressão, a resistência e, portanto, a corrente no circuito fonte-dreno é sistematicamente alterada permitindo que a pressão aplicada seja monitorizada. Outra possibilidade é a utilização de um sensor de pressão flexível, possivelmente através do emprego de folha de plástico transparente como o substrato e porta dieléctrica do transístor 18.1. Quando o material sensível à pressão compreende um laminado, o laminado pode ser tipicamente um molde de polidimetilsiloxano (PDMS) com eléctrodos de ouro. Deve-se observar, no entanto, que os OTFTs têm uma sensibilidade inerente à pressão aplicada, por exemplo transístores de pentaceno que têm um portão dieléctrico de polivinilfenol processado por solução sobre um substrato de vidro.

Quando a propriedade de comutação compreende também uma temperatura de comutação, desse modo, para além do componente de composição química e, possivelmente, também para além da pressão de comutação, o transístor inclui um material sensível à temperatura que é sensível à temperatura de comutação como função da sua condutância e, com uma mudança activada termicamente no material sensível à temperatura na temperatura de comutação, resultando num aumento da condutância do transístor. 0 material sensível à temperatura é tipicamente um material ferroeléctrico polimérico, de preferência um fluoreto de polivinilideno (PDVF). Nesse caso, o material sensível à temperatura está presente no transístor como um condensador de película fina de polímero piezo ou piroeléctrico que, desse modo, foi integrado com o transístor.

Quando a propriedade de comutação também compreende um impulso luminoso de comutação, desse modo, para além do componente de composição química e, possivelmente, também para além de um ou ambos da pressão de comutação e temperatura de comutação, o transístor 18.1 inclui um material fotocondutor que é sensível ao impulso luminoso de comutação como função da sua condutância, com uma mudança activada por impulso luminoso no material fotossensível no impulso luminoso de comutação resultando num aumento da condutância do transístor. 0 transístor 18.1 pode, em particular, incluir uma célula fotovoltaica orgânica (OPV), que fornece o material fotocondutor.

Os detectores de impulsos luminosos geralmente enquadram-se em duas amplas categorias, a saber (i) dispositivos que juntos integram uma células fotovoltaica orgânica (OPV) e um OTFT, utilizando a foto-resposta do dispositivo OPV para modificar a saída do OTFT enquanto tira proveito da amplificação inerente ao transístor, e (ii) dispositivos que utilizam a fotocondutividade inerente de polímeros condutores ou misturas de polímeros condutores e moléculas doadoras ou aceitadoras de electrões complementares no OTFT. Ambas as abordagens assentam na formação e separação de carga de estados excitados no OTFT por exposição à luz incidente. Um exemplo do primeiro tipo de dispositivo são foto- detectores de área grande, flexíveis, e leves, também referidos como digitalizadores de imagens do tipo folha, que são fabricados em filme plástico utilizando OTFTs integrados e fotodíodos orgânicos. Outro exemplo, são fotossensores orgânicos (OPS) que estão integrados num OTFT à base de pentaceno com um dispositivo OPV de heterojunção volumétrica P3HT:PCBM tradicional. Este tipo de detector de luz à base de OTFT é particularmente atraente na medida em que a corrente obtida do componente OPV poderia concebivelmente ser utilizada para alimentar um circuito secundário, por exemplo, temporizar e detonar uma carga explosiva primária. Poderia também, de modo concebível, agir como fonte de tensão para gerar a tensão iniciadora de detonação. Além disso, dada a ampla gama de materiais que podem ser utilizados em dispositivos de OPV, a adaptação a um determinado espectro de luz (tal como emissão de tubo de choque ou um impulso luminoso de tubo de choque) pode ser alcançada.

Exemplos do segundo tipo de sensor óptico OTFT, aqueles que utilizam a fotocondutividade de polímeros condutores, são baseadas nos mesmos que a fotocondutividade inerente de todos os semicondutores orgânicos implica que todos os OTFTs com base nestes materiais devem apresentar um certo grau de foto-resposta. No entanto, sabe-se que há dificuldades associadas com a foto-resposta de semicondutores orgânicos, em particular a dissociação ineficiente dos excitões fotogerados em transportadores livres e os longos tempos de trânsito devido às mobilidades insuficientes do transportador. Para superar estes problemas o grupo propôs uma estrutura de camadas múltiplas ultrafinas, em que a região activa do fotodetector consiste em 64 camadas alternadas, que variam em espessura, variando de 10 a 160 A para cada camada, de, inter alia, Cu ftalocianina (CuPc) (dador de electrões) e 3,4,9,10-perilenotetracarboxílico bis-benzimidazol (PTCBI) (aceitador de electrões) desenvolvido por deposição de feixe molecular orgânico de ultra-alto vácuo.

Os fototransistores orgânicos ambipolares de baixa tensão com base numa bicamada de pentaceno/éster metilico do ácido [6,6]-fenil-C61-butírico (PC61 BM) como a camada semicondutora com uma monocamada auto-montada como a porta dielétrica são também uma possibilidade. Esses transístores demonstram que funcionam abaixo de 13 | V com mobilidades de electrões e buracos da ordem de 0,1 e 10-3 cm2/Vs, respectivamente. Significativamente, a corrente do canal de tais transístores é dependente não só em condições de polarização, mas também na intensidade da luz incidente, permitindo que o dispositivo seja utilizado como um sensor óptico. A eficiência quântica externa e o tempo de resposta destes fototransístores de baixa potência pode ser de ~0,8% e 210-225 ms, respectivamente.

Finalmente, no que se refere à sensibilidade à luz, podem ser utilizados díades orgânicos dadores/aceitadores ligados de forma covalente para melhorar a separação da carga, e, desse modo, o sinal de resposta, em materiais fotocondutores para detectores ópticos. Transístores de efeito de campo sensíveis a UV altamente responsivos com base em películas finas amorfas de tal díade orgânico são conhecidos na literatura. Tais dispositivos estão associados com um factor de resposta óptimo de até 6,5 A/W para a luz UV a 370 nm. O mecanismo subjacente é postulado na mão de transferências de carga intramoleculares fotoinduzidas ultra-rápidas entre o aceitador e o dador, levando a uma transferência de carga intermolecular mais fácil. Este resultado oferece um potencial de aplicação de semicondutores orgânicos como materiais activos para detectores de UV.

Deve-se observar, significativamente, que o dispositivo de comutação 18 pode, possivelmente, incluir uma pluralidade de transístores, sendo cada um deles configurado para a detecção de uma respectiva propriedade de comutação do sinal de comutação. É claro que, de acordo com a invenção, o dispositivo de comutação 18 sempre incluirá um transistor capaz de detectar o componente de composição química. Será entendido que, se o dispositivo de comutação 18 compreender uma pluralidade de transístores, cada transístor irá, por si só, proporcionar uma resistência à corrente que pode tentar passar para a cabeça fusível 14. Para que seja permitida a passagem de tal corrente, portanto, será necessário, que a condutância de cada transístor aumente suficientemente para que a tensão iniciadora de detonação seja gerada através da ponte resistiva 14.2 após detecção de cada uma das suas respectivas propriedades de comutação. Desse modo para a condição de espera ser assumida pelo dispositivo de iniciação 11a, em tal caso, é necessário que todas as propriedades de comutação associadas com os respectivos transístores estejam presentes no sinal de comutação. Será entendido que tal situação, portanto, proporciona que sejam necessários vários modos de detecção do dispositivo de comutação 18 .

Numa forma de realização particular da invenção, e conforme mencionado anteriormente, a fonte de tensão 12 pode ser uma fonte de tensão integrada, sendo integrada com o trajecto condutor primário 16.1. A fonte de tensão 12 pode também, em particular, ter a forma de uma fonte de tensão de carregável ou recarregável. Em tal caso, a fonte de tensão 12 de preferência compreende ou encontra-se operacionalmente associada com um componente de carregamento que é capaz, por exposição à propriedade de comutação, de carregar a fonte de tensão 12 e assim torná-la descarregável quando o dispositivo de iniciação 11a está na condição de espera para, desse modo, aplicar a tensão iniciadora de detonação através da ponte resistiva 14.2.

Tal componente de carregamento pode, tipicamente, ser ou incluir uma célula fotossensivel, tal como uma célula fotovoltaica orgânica, ou outro componente fotossensivel, tal como um transístor.

Alternativamente, o próprio elemento de carregamento pode ser a fonte de tensão 12. Desse modo, de acordo com a invenção, o componente de carregamento pode também formar ou fazer parte da fonte de tensão 12, particularmente quando a fonte de tensão 12 é uma bateria que é carregável ou recarregável, por exemplo, incluindo um material fotossensivel, possível fazendo parte de uma célula fotovoltaica que está incluída na bateria.

Desse modo, a energia eléctrica acumulada na fonte de tensão 12 por exposição à propriedade de comutação é então libertada assim que a condutância do transístor 18.1 é de uma magnitude suficiente para que a tensão iniciadora de detonação seja gerada através da ponte resistiva 14.2 pela agora carregada, fonte de tensão 12, isto é, na condição de espera. Será entendido que, por meio da descarga da fonte de tensão carregada, o dispositivo de iniciação lia torna-se, desse modo, comutado da condição de espera para a condição de iniciação de detonação. 0 componente de carregamento pode ser carregado por qualquer uma ou mais das propriedades de comutação descritas aqui anteriormente e não necessariamente apenas pelo componente de composição química. De preferência, o componente de carregamento é capaz de ser carregado e, portanto, de carregar a fonte de tensão por uma propriedade de comutação que se move mais rapidamente do que as outras propriedades de comutação, por exemplo, luz. Desse modo, o componente de carregamento pode carregar a fonte de tensão 12 antes da comutação do dispositivo de iniciação 11a para a condição de espera. 0 componente de carregamento pode, portanto, ser tipicamente um transístor fotossensível, um fotodíodo ou outro dispositivo fotossensível. Nesse caso, o tubo de choque 13 pode, em particular, incluir um aditivo foto-luminescente que intensifica, estende ou aumenta a saída de energia luminosa de uma substância explosiva levada no interior do tubo de choque 13. Tal aditivo foto-luminescente pode incluir um ou ambos de materiais fluorescentes e/ou fosforescentes orgânicos ou inorgânicos que aumentam ou modificam o comprimento de onda do impulso luminoso emitido ou então alterar as propriedades ópticas de emissão do tubo de choque 13, de modo a intensificar a luz (energia) que é emitida do tubo de choque 13 por aplicações fotovoltaicas.

Espera-se que tal configuração da presente invenção seja particularmente vantajosa na medida em que a fonte de tensão 12 é, com efeito, alimentada pelo mesmo sinal de choque que comuta o dispositivo de iniciação 11a para a condição de espera. A iniciação do explosivo pode então ser ficar totalmente dependente de um sinal de choque que tem propriedades de comutação muito específicas.

Deve ser entendido que a aplicação da tensão iniciadora de detonação não conduz necessariamente imediatamente à detonação da carga explosiva. A este respeito, o dispositivo de iniciação 11a pode ter nele incorporado componentes de temporização e atraso que são alimentados por aplicação da tensão iniciadora de detonação e, depois, por sua vez, causam a detonação do explosivo.

Em utilização, o transístor 18.1 do dispositivo de comutação 18 terá inicialmente, isto é, mais provavelmente no fabrico, uma condutância de magnitude suficiente para conduzir suficiente corrente da fonte de tensão 12, de carga pré-determinada, para a fonte de tensão 12 para gerar a tensão iniciadora de detonação através da ponte resistiva 14.2. 0 dispositivo de iniciação 11a está, desse modo, inicialmente na condição de não-iniciação de detonação. 0 transístor 18.1, no entanto, será configurado da maneira aqui anteriormente descrita e, desse modo, será capaz de detectar, como função da sua condutância, uma propriedade de comutação de um sinal de comutação transmitido pelo tubo de choque 13, tal propriedade de comutação sendo, pelo menos, um componente de composição química do sinal de comutação e, opcionalmente, também um ou mais de uma pressão de comutação, uma temperatura de comutação e um impulso luminoso de comutação. 0 detonador 11, com o dispositivo de iniciação 11a e o transístor 18.1, é então posicionado numa relação de detonação em relação à carga explosiva 15. 0 tubo de choque 13, sendo capaz de transmitir um sinal de choque que tem um produto de onda, incluindo o componente de composição química e, se for o caso, a pressão de comutação, a temperatura de comutação e o impulso luminoso de comutação, é então ligado, ou, pelo menos, proporcionado numa relação de iniciação em relação ao detonador 11.

Uma vez que a detonação da carga explosiva 15 está para ocorrer, o tubo de choque 13 é iniciado remotamente a partir do detonador 11, com o sinal de choque sendo, então, propagado ao longo do mesmo. Uma vez que o sinal de choque está suficientemente nas proximidades do dispositivo de iniciação 11a, de forma que a/s propriedade/propriedades de comutação dos mesmos são detectados pelo/s transistor/es 18.1, a condutância do/s transístor/es 18.1, desse modo, aumenta o suficiente para permitir que a tensão iniciadora de detonação seja gerada pela fonte de tensão 12 através da ponte resistiva 14.2, com o dispositivo de iniciação 11a sendo assim comutado para o estado de espera. Com a condutância do/s transístor/es 18.1 tendo desse modo aumentado, o dispositivo de iniciação 11a tornou-se susceptível de receber e conduzir, ao longo do trajecto condutor primário 16.1, corrente suficiente da fonte de tensão 12 para a tensão iniciadora de *detonação a ser gerada pela fonte de tensão 12 através da ponte resistiva 14.2. A activação da fonte de tensão 12, por conseguinte, comuta o dispositivo de iniciação 11a para a condição de iniciação de detonação em que a tensão iniciadora de detonação é aplicada através da ponte resistiva 14.2, o que resulta na degradação da ponte resistiva 14.2 e na geração de uma faísca ou plasma, que emite uma onda de choque iniciadora de detonação que inicia a carga explosiva 15.

Numa forma de realização particular da invenção, o tubo de choque 13 pode ser um tubo de choque de acordo com a invenção, que tem um corpo oco, alongado, no interior do qual está contido um explosivo de tubo de choque. 0 explosivo do tubo de choque é, em particular, HMX, como também indicado acima. 0 sinal de choque acima referido é, desse modo, fornecido pela detonação progressiva do HMX. É claro que outras substâncias explosivas, associadas com o tubo de choque podem também ser utilizadas como explosivo do tubo de choque.

Tal como indicado acima, o tubo de choque 13, de preferência, também inclui um indicador químico e, opcionalmente, uma substância química foto-luminescente. 0 indicador químico é, em particular, um produto químico que não é, ou em combustão, detonação ou decomposição não fornece, uma substância química que é a mesma que um produto de combustão ou detonação do explosivo do tubo de choque.

Quando presente no tubo de choque 13, o indicador químico fornece o componente de composição química, por si só, ou por meio de produto de combustão, detonação ou decomposição dos mesmos. A presença do indicador químico é, nesse caso, por conseguinte, um pré-requisito para o dispositivo de iniciação ser comutado da condição de não-iniciação de detonação para a condição de espera.

Numa forma de realização particular da invenção, o indicador químico é um produto químico gerador de gás. A substância foto-luminescente pode incluir, em especial, uma substância química fluorescente e/ou fosforescente ou um precursor para tal substância química ou para outra substância química luminescente. A substância foto-luminescente serve, em uso, particularmente para melhorar, amplificar e/ou ajustar, isto é, conferir propriedades particulares de comprimento de onda e/ou intensidade ao componente de impulso luminoso do sinal de choque do tubo de choque. A substância química foto-luminescente pode, portanto, ser seleccionada particularmente por compatibilidade com um material fotossensível particular do transístor 18.1 e/ou do componente carregável da fonte de tensão 12. No caso da fonte de tensão 12, a substância química foto-luminescente é, de preferência, seleccionada para gerar uma foto-resposta a partir da fonte de tensão 12, que seja suficiente para a fonte de tensão 12 gerar a diferença de tensão iniciadora de detonação entre os eléctrodos de 14.1a, 14.1b. A substância foto-luminescente pode, em particular, ser inorgânica e pode compreender um sal de metal de terras raras ou combinações de dois ou mais destes sais. Tipicamente, os sais podem ser seleccionados de sais de óxido, sais de nitrato, sais de perclorato, sais de persulfato e suas combinações. Alternativamente, é claro, a substância química foto-luminescente pode ser um precursor para tal sal ou outro óxido luminescente. A presente invenção, por conseguinte, prevê um sistema de detonação, tal como o sistema de detonação 10, que é capaz de ser comutado a partir de uma condição de não-iniciação de detonação, na qual não pode operativamente aceitar um sinal de iniciação da detonação, para uma condição de espera, na qual pode aceitar operativamente o sinal de iniciação de detonação, com esta comutação a ser efectuada por meio de um dispositivo de comutação que compreende um transistor, que é capaz de comutar o dispositivo de iniciação da condição de não-iniciação de detonação para a condição de espera por detecção de pelo menos um componente de composição química de um sinal de comutação que compreende um sinal de choque transmitida pelo tubo de choque. 0 Requerente acredita que uma abordagem para a operação do sistema de detonação como é aqui descrito, isto é, tornando um dispositivo de iniciação susceptível à iniciação somente sob uma condição pré-determinada, será particularmente benéfica para a segurança operacional desses sistemas de detonação, uma vez que a detonação inadvertida provocada por transmissão de sinal de iniciação de detonação prematura será impedida. Por conseguinte, a presente invenção requer a operação de um sistema de detonação para prosseguir ao longo de uma cadeia de eventos particular, para que a detonação resulte.

Em particular, o Requerente acredita que o emprego de vários modos de detecção, incluindo, pelo menos, um modo de detecção de um componente de composição química do sinal de comutação ou choque, num dispositivo de comutação utilizado num sistema de detonador de acordo com a invenção proporciona uma considerável melhoria na segurança operacional dos sistemas de detonadores. É por essa razão que, enquanto os componentes do sinal de pressão, temperatura e luz não estão prontamente susceptíveis a um controlo preciso para os fins de proporcionar estreitos sinais predeterminados, a composição química pode, pelo menos em certa medida, ser controlada, por exemplo, incluindo um componente de composição específico no explosivo contido no tubo de choque com o qual o sistema será utilizado. A caracteristica importante da presente invenção de detecção de componente de composição química é, portanto, considerada como uma que confere à presente invenção vantagens particulares de melhoria do controlo e da segurança.

Além disso, a presente invenção prevê um tubo de choque reforçado que contém, para além de um explosivo do tubo de choque do mesmo, um indicador químico e, opcionalmente, uma substância química foto-luminescente. 0 Requerente acredita que esses aditivos irão auxiliar na expansão da funcionalidade do tubo de choque para uma compatibilidade mais limitada com detonadores adaptados para esse fim e também tornar o tubo de choque útil na gestão da segurança de sistemas de explosivos e detonadores, tais como o sistema da presente invenção.

Lisboa, 29 de Maio de 2015.

Claims (15)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Sistema de detonação de explosivos (10) destinado a fazer detonar uma carga explosiva (13) com a qual, em utilização, está disposta numa relação de detonação e que, depois da aceitação operativa de um sinal de iniciação de detonação que tem uma propriedade de iniciação de detonação, é capaz de iniciar, e desse modo, detonar, a carga explosiva (13), o sistema de detonação incluindo um dispositivo de iniciação (11a) que é capaz de aceitar o sinal de iniciação de detonação e de iniciar e, desse modo, detonar a carga explosiva (13), estando o dispositivo de iniciação (11a) numa condição de não-iniciação de detonação na qual não pode operativamente aceitar o sinal de iniciação de detonação e, desse modo, assumir uma condição de iniciação de detonação quando o sinal de iniciação de detonação é transmitido ao mesmo; e um dispositivo de comutação (81) que é capaz de detectar uma propriedade de comutação de um sinal de comutação que é transmitido para o sistema de detonação (10) com o dispositivo de comutação (18) sendo capaz de comutar o dispositivo de iniciação (11a), após a detecção da propriedade de comutação, para uma condição de espera em que o dispositivo de iniciação (11a) é capaz de aceitar operativamente o sinal de iniciação de detonação quando é transmitido ao mesmo, caracterizado pelo facto da propriedade de comutação ser um componente de composição química.
2. 2. Sistema de detonação (10) de acordo com a Reivindicação 1, que inclui tubo de choque (13) que é proporcionado na proximidade de iniciação ao dispositivo de iniciação (11a) e o sinal de comutação é um sinal de choque que é proporcionado pelo tubo de choque (13) e propagado ao longo do mesmo.
3. 3. Sistema de detonação (10) de acordo com a Reivindicação 2, em que o tubo de choque (13) tem um corpo oco alongado, no interior do qual é proporcionado um explosivo do tubo de choque, cuja detonação fornece o sinal de choque; e um indicador químico que fornece o componente de composição química, com a condição de que o indicador químico não é, e em decomposição, combustão ou detonação não fornece uma substância química que é a mesma que o produto de combustão ou detonação do explosivo do tubo de choque.
4. 4. Sistema de detonação (10) de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3 inclusive, em que o dispositivo de iniciação (11a) compreende um circuito de detonação electrónico (16) que inclui um trajecto condutor primário (16.1) que tem, pelo menos, dois eléctrodos condutores (14.1a, 14.1b) separados um do outro, entre os quais é fornecida uma ponte resistiva (14.2), os eléctrodos (14.1a, 14.1b) podendo ser ligados a uma fonte de tensão (12) que, quando o dispositivo de iniciação (11a) está na condição de espera, é capaz de gerar uma diferença de tensão iniciadora de detonação, como a propriedade de iniciação de detonação, entre os eléctrodos (14.1a, 14.1b), cuja diferença de tensão excede a tensão de ruptura da ponte resistiva (14.2), desse modo, em utilização, na condição de iniciação de detonação, faz com que a ponte resistiva gere uma faísca ou plasma de tensão capaz de provocar a iniciação e detonação da carga explosiva (13), com o dispositivo de comutação (18) sendo um componente resistivo que é fornecido no trajecto condutor primário (16.1) do circuito de detonação (16) e fornece resistência contra a condução da corrente da fonte de tensão (12) para a ponte resistiva (14.2) na condição de não iniciação de detonação, tal resistência sendo de magnitude suficiente que a tensão iniciadora de detonação não pode, em uso, ser gerada entre os eléctrodos resistivos (14.1a, 14.1b).
5. 5. Sistema de detonação (10) de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4 inclusive, em que o dispositivo de comutação (18) tem uma condutância variável, com a sua condutância, na condição de não-iniciação de detonação, sendo de uma magnitude que não é propicia à geração da diferença de tensão iniciadora de detonação entre os eléctrodos.
6. 6. Sistema de detonação (10) de acordo com a Reivindicação 5, em que a condutância do dispositivo de comutação (18) é sensível, e desse modo capaz de ser alterada, em resposta ao componente de composição química do sinal de comutação de tal modo que, na condição de espera, a condutância do dispositivo de comutação (18) é de uma magnitude que é propícia à geração da diferença de tensão de iniciação de detonação entre os eléctrodos (14.1a, 141.b)
7. 7. Sistema de detonação (10) de acordo com a Reivindicação 6, em que o dispositivo de comutação (18) é um transístor (18.1).
8. 8. Sistema de detonação (10) de acordo com a Reivindicação 7, em que a propriedade de comutação também compreende pelo menos um de uma pressão de comutação, com o transístor (18.1) incluindo um material sensível à pressão que é sensível à pressão de comutação como função da sua condutância e, com uma mudança activada por pressão no material sensível à pressão na pressão de comutação resultando num aumento da condutância do transístor; uma temperatura de comutação, com o transístor (18.1) incluindo um material sensível à temperatura que é sensível à temperatura de comutação como função da sua condutância e, com uma mudança termicamente activada no material sensível à temperatura na temperatura de comutação, resultando num aumento da condutância do transístor; e um impulso luminoso de comutação, com o transístor (18.1) incluindo um material fotocondutor que é sensível ao impulso luminoso de comutação como função da sua condutância, com uma mudança activada por impulso luminoso no material fotossensível no impulso luminoso de comutação resultando num aumento da condutância do transístor.
9. 9. Sistema de detonação (10) de acordo com a Reivindicação 8, em que o transístor (18.1) inclui uma célula fotovoltaica orgânica (OPV), que fornece o material fotocondutor.
10. 10. Sistema de detonação (10) de acordo com qualquer das reivindicações 7 a 9 inclusive, em que o transístor (18.1) inclui um material de detecção que é sensível ao componente de composição química como função da sua condutância, com uma mudança activada por reacção química no material de detecção depois de exposição ao componente de composição química resultando num aumento na condutância do transístor.
11. 11. Sistema de detonação (10) de acordo com qualquer das reivindicações 7 a 10 inclusive, em que o transístor (18.1) é um transístor orgânico de película fina (OTFT,) ou um transístor orgânico de efeito de campo (OFET).
12. 12. Sistema de detonação (10) de acordo com a Reivindicação 11, em que o transístor orgânico é um transístor orgânico impresso que é impresso sobre um substrato, com o substrato, desse modo, sendo incluído no dispositivo de iniciação.
13. 13. Num sistema de detonação de explosivos (10) que compreende um dispositivo de iniciação (11a) que está numa condição de não-iniciação de detonação, em que não pode operativamente aceitar um sinal de iniciação de detonação mas é capaz, numa condição de iniciação de detonação causada pela aceitação operativa do sinal de iniciação de detonação, de provocar a iniciação de uma carga explosiva (13) com a qual o sistema de detonação (10) está, em utilização, disposto numa relação de detonação, um método para fazer funcionar o sistema de detonação (10) que inclui transmitir um sinal de comutação que tem uma propriedade de comutação para um dispositivo de comutação (18) do sistema de detonação (10), enquanto o dispositivo de iniciação está na condição de não-iniciação de detonação; e comutar o dispositivo de iniciação (11a) para uma condição de espera por meio do dispositivo de comutação (18) após recepção do sinal de comutação, desse modo tornando o sistema de detonação (10) susceptível de aceitação operativa do sinal de iniciação de detonação e, desse modo, susceptível de ser comutado para a condição de iniciação de detonação, caracterizado por a propriedade de comutação ser um componente de composição química do sinal de comutação
14. 14. Método de acordo com a Reivindicação 13, em que o sinal de comutação inclui, para além do componente de composição química, (i) um componente de pressão; (ii) um componente de temperatura; e/ou (iii) um impulso luminoso.
15. 15. Método de acordo com a Reivindicação 13 ou Reivindicação 14, em que o dispositivo de iniciação (11a) compreende um circuito de detonação electrónico (16) que inclui um trajecto condutor primário (16a) que tem, pelo menos, dois eléctrodos condutores separados um do outro (14.1a, 14.1b) que são ligados a uma fonte de tensão (12) e entre os quais é proporcionada uma ponte resistiva (14.2), com a comutação do dispositivo de iniciação (11a) na condição de iniciação de detonação quando o dispositivo de iniciação (11a)está na condição de espera, incluindo a aplicação como a propriedade de iniciação de detonação do sinal de iniciação de detonação, uma diferença de tensão sobre os eléctrodos (14.1a, 14.1b) que excede a tensão de ruptura da ponte resistiva para gerar uma faísca ou plasma de tensão que causa a iniciação e a detonação da carga explosiva (13), e em que o dispositivo de comutação (18) é um transístor (18.1) com condutância variável que, na condição de não-iniciação de detonação, proporciona resistência contra a condução de corrente da fonte de tensão (12) para a ponte resistiva de tal modo que a tensão iniciadora de detonação não pode, em utilização, ser gerada entre os eléctrodos (14.1a, 14.1b), com a comutação do dispositivo de iniciação (11a) para a condição de espera incluindo o aumento da condutância do transístor (18.1). Lisboa, 29 de Maio de 2015.