SE447020B - Detonator utan initieringssprengmedel for elektrisk antendning av explosivemnen, serskilt sprengemnen - Google Patents

Description

447 020 Syftet med föreliggande uppfinning har varit att på ett enkelt sätt framställa en detonator utan initieringssprängmedel och även i övrigt av inledningsvis angivet slag, utan att de starkt kost- nadskrävande och besvärliga tillverkningsstegen enligt ovannämnda patentskrift behövs.

För detta syfte utmärkes detonatorn enligt uppfinningen av minst ett piezoelement, som helt eller delvis är omgivet av sekun- därt sprängämne och som vid påtryckning av en brant stigande spän- ningsimpuls ytterst snabbt bringas att expandera, så att det intill liggande sekundära sprängämnet kan initieras av den tryckvåg som därvid uppstår.

Vid denna uppfinning utnyttjas sprängämnens egenskap att kunna initieras genom stöttryck. Sålunda är t.ex. tetryl initier- bart från ett stöttryck av ca. 10 kbar.

Det nya är härvid principen att för alstrandet av en stötväg eller tryckvåg, som medför att sprängämnet initieras, utnyttja den piezoelektriska effekten. Man kan med en skiva av en given piezo- keramik vid en kompression av ca. l Pm ta ut en spänning på 2 kV mellan de motsatta ytorna. Omvänt uppstår vid påtryckning av en olikpolig spänning på 2 kV en expansion av 1 Pm. Denna expansion har vid en motsvarande brant spänningsstegring ett utomordentligt snabbt förlopp, så att det i det keramiken omgivande mediet initie- ras en stöt- eller tryckvåg, vilken på grund av sprängämnets tröga massa, som accelereras under expansionstiden.

Enligt NATO:s standardiseringsfördrag "STANAG 3525" måste alla primärsprängmedel (initialsprängmedel) kunna säkras, dvs. kunna svängas ut ur tändlinjen resp. kunna skiljas från sekundär- sprängämnets huvudladdning med hjälp av skivor. För sekundärspräng- medel finns ingen tvingande föreskrift om detta. Känslighetsgrän- sen ligger vid tetryl. Ånvändandet_av tetryl eller andra sekundär- sprangmeaei med lika štošpeiier minarekänglighet medför därför en avsevärd förenkling.vid tillverkning av tändmedel, enär de eljest nödvändiga,-komplioerade:mekaniskadsäkringsanordhingarnaldärvid blir obehövliga. En annan fördel med uppfinningen ligger vidare i att man kan använda sekundärsprängmedel av handelskvalitet utan någon särskild malning.

I en särskilt lämplig utföringsform användes två eller flera piezoelement, som är elektriskt parallellkopplade och mekaniskt seriekopplade. Härigenom kan man vid förutbestämd maximispänning åstadkomma en ökning av piezoelementens totalt uppnâeliga expan- sionsamplitud. fVPfFw ç- z-a- f! 447 020 Enligt en vidareutveckling av uppfinningen kan sprängkaps- larna (detonatorerna) vara utförda fördämda eller ofördämda, vil- ket. beroende på användningssättet, utgör en ytterligare fördel.

Enligt en särskilt lämplig vidareutveckling av uppfinningen gäller vidare, att ett metallpulver och/eller andra tillsatsämnen blandas med sekundärsprängämnet, så att dettas densitet ökas. Genom denna åtgärd underlättas stöt- eller tryckvågens bildande. Samma syfte uppnås med en tungmetallinsats, företrädesvis av bly, vil- ken är omgiven av sekundärsprängämne och är inkopplad parallellt med piezoelementet, varvid tungmetallinsatsens tvärsnittsarea är mindre än tvärsnittsarean av ett urtag i detonatorn.

En ytterligare fördel med uppfinningen vinnes, om piezoele- mentets tvärsnittsarea utföres i motsvarighet till den inre tvär- snittsarean för detonatorns urtag på sådant sätt, att stötvågen utbreder sig såsom en plan yta genom det sekundära sprängämnet.

Enligt ett ytterligare särskilt lämpligt utförande är piezo- elementet utformat som en rörformig kropp, på vars yttre och inre omkretsytor elektroder är anbragta koaxiellt med varandra och vilken invändigt och/eller utvändigt omges av sekundärt spräng- ämne.

Detta utförande kan med fördel användas framförallt vid rotationssymmetriska kroppar. Vid snabbt roterande projektiler skall den brant stigande spänningsimpulsen härvid väljas så stor, att den piezospänning som uppstår till följd av centrifugalacce- lerationen, kompenseras.

Ytterligare fördelaktiga utföringsformer av uppfinningen kan utläsas ur de efterföljande patentkraven.

Fyra utföringsexempel på uppfinningen skall nu beskrivas närmare i anslutning till bifogade ritningar, på vilka fig. l visar en detonator i fördämt utförande med en mittför piezoelementet anbragt tungmetallinsats; tig. 2 visar två piezoelement, som är elektriskt parallell- och mekaniskt seriekopplade; fig. 3 visar en detonator med ett rörformigt piezoelement, vars yttre omkrets är förstyvad; och fig. 4 visar en elektrisk kopplingsanordning för antändning av detonatorn.

I fig. 1 visas alltså en detonator eller sprängkapsel l, bestående av en skålformig behållare 2, företrädesvis av stål, vilken uppvisar ett urtag eller hålrum 3, vars tvärsnittsyta 4 är större än eller lika med anliggningsytorna 6 för ett skivfor- PÛOÉÉ QÜÃL-llllïï' 447 D20 migt piezoelement 5, som är anbragt på hålrummets 3 tvärsnitts- yta 4. På brukligt sätt är på ömse sidor om det skivformiga piezo- elementet 5 ett par likaledes isolerat utförda elektroder 7 anbrag- ta, vilka via ej närmare visade elektrodtilledningar tillför den för antändning nödvändiga energin till piezoelementet 5. Sekundär- sprängämne 8 är t.ex. direkt fastpressat på ena sidan av det med elektroderna 7 försedda piezoelementet 5 och på sådant sätt att det fyller behållaren 2. I fördämningssyfte är hålrummet 3 till- slutet med en täckskiva 9'och en utjämningsskiva l0, vilka exem- pelvis består av metall. Täckskivan 9 är försedd med t.ex. en gäng- ning ll, som passar till en motsvarande gängning 12 på den runda 7 skålformiga behållarens 2 övre, yttre kant, så att täckskivan kan skruvas fast på behållaren 2. Täckskivan 9 tryckes härvid med sin plana innersida mot den likaledes plana, cirkelrunda utjämnings- skivan l0, som är inpassad i hålrummet 3 och i sin tur ligger an mot sekundärsprängämnet 8. För att förbättra sprängverkan kan en- ligt uppfinningen en tungmetallinsats 13, företrädesvis av bly, vara anbragt som motlager mittför piezoelementet 5, varvid denna tungmetallinsats L3 på alla sidor omges av sekundärsprängämne 8.

Vid en cirkelrund behållare 2 kan denna tungmetallinsats 13 vara utförd som en cirkelrund, cylindrisk skiva, vars tvärsnittsarea 14 är mindre än hålrummets 3 tvärsnittsarea 4 och vilken är pla- cerad koædellt i hålrummet 3. I enlighet med uppfinningen kan också andra behållare 2 användas, vilka icke är rotationssymmetriska och vilkas hålrum 3 och tungmetallinsatser 13 icke har cirkelrund tvärsnittsform. Enligt uppfinningen är det vidare tänkbart att pla- cera sekundärsprängämne 8 direkt på bottnen och piezoelementet 5 mellan sekundärsprängämnet 8 och utjämningsskivan 10.

I en särskilt lämplig utföringsform av uppfinningen användes i fig. 2 två piezoelement 5, som under förmedling av en tunn, yt- kongruent och med en elektrodtilledning 16' försedd mittelektrod 7' stöder mot varandra, varvid de yttre elektroderna 7 kan för- bindas med varandra genom elektrodtilledningar 16. Enär långa elektrodtilledningar 16 och 16' är behäftade med motsvarande höga induktiviteter, använder man, till följd av den för antändninq nöd- vändiga, brant stigande spänningsimpulsen, företrädesvis korta clektrodtilledningar 16 och 16”.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen kan man i hålrummet 3 använda ett rörformigt piezoelement l5 (fig. 3), på vars inre och yttre periferiella ytor_ríngformiga elektroder 17 samt invändigt sekundärsprängämne 8 är koaxiellt anordnade. Elekt-

Claims (10)

447 020 roderna 17 är på icke närmare visat sätt förbundna med tilledningar. vid påtryckning av en brant stigande spänningsimpuls mellan de båda elektroderna 17 alstras i sekundärsprängämnet 8 en tryckvåg, som förflyttar sig radiellt inåt. Som utvecklingsformer av detta utförande kan man också tänka sig utföringsformer, vid vilka det sekundära sprängämnet 8 befin- ner sig såväl inuti som utanför piezoelementet 5. Vidare är det möjligt inom uppfinningens ram att använda två eller flera koncent- riska, i motsatta riktningar vridbara, rörformiga piezoelement, som sammantrycker det däremellan befintliga sprängämnet. Denna vidareutveckling av uppfinningen kan också överföras på piezoelement 5 i form av små skivor eller plattor enligt fig. l och 2, där det sekundära sprängämnet 8 är anordnat mellan i mot- satta riktningar vridbara piezoelement 5. Alstrandet av den för antändning erforderliga spänningsimpul- sen kan enligt uppfinningen ske med hjälp av en elektronisk krets- koppling enligt fig. 4, som skall beskrivas i det följande. En piezogenerator 20 alstrar på förut känt sätt elektrisk energi, som vid uppnåendet av en tillräckligt hög spänning av exempelvis 2 kV via ett gnistgap 21 omladdas till piezoelementets 5 resp. l5 kapacitet och därigenom antänder det sekundära spräng- ämnet 8. Härvid är piezogeneratorn 20, gnistgapet 21 och piezo- elementet 5 resp. 15 elektriskt seriekopplade. I ett särskilt lämpligt utförande är parallellt med piezogeneratorn 20 en säker- hetsomkopplare 22 inkopplad, vilken exempelvis till skottlossnings- ögonblicket är kortsluten. Vidare är det fördelaktigt att parallellt med piezoelementet 5 resp. 15 inkoppla ett relativt högohmigt motstånd 23, som är ägnat att nedbryta de laddningar, som uppstår exempel- vis genom relativt långsam jonisering i piezoelementet 5 resp. 15. šístfatëlsfi-:æ

1. l. Detonator utan initialsprängmedel för elektrisk antänd- ning av explosivämnen, särskilt sprängämnen, k ä n n e t e c k - n a d a v att detonatorn (l) uppvisar minst ett piezoelement (5), som helt eller delvis är omgivet av sekundärt sprängmedel (8) och som vid påtryckning av en brant stigande spänningsimpuls ytterst snabbt bringas att expandera, så att det intilliggande sekundära sprängmedlet (8) antändes av den stöt- eller tryckvåg som därvid uppstår. PCOR QIIFJIIITY 447 020

2. Detonator enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a d a v att två eller flera piezoelement användes och att piezoelemen- ten (5) är elektriskt parallell- och mekaniskt seriekopplade.

3. Detonator enligt patentkrav l eller 2, k ä n n e t e c k - n a d a v att den piezoelementet (5) och det sekundära spräng- ämnet (8) innehållande detonatorn (l) är försedd med en fördäm- ning (9, 10).

4. Detonator enligt patentkrav l eller 2, k ä n n e t e c k- n a d a v att detonatorn (1) är utförd utan fördämning.

5. Detonator enligt ett eller flera av föregående patent- krav, k ä n n e t e c k n a d a V att i det sekundära spräng- ämnet-(8) är inblandat ett metallpulver och/eller andra tillsat- ser, som förhöjer det sekundära sprängämnets densitet.

6. Detonator enligt ett eller flera av föregående patent- krav, k ä n n e t e c k n a d a v att en skivformig tungmetall- insats (l3) företrädesvis av bly, som omges av det sekundära spräng- ämnet (8) är placerad parallellt mittför piezoelementet (5) var- vid tungmetallinsatsens (13) tvärsnittsyta (14) är mindre än tvär- snittsytan (4) för ett i detonatorn (1) anordnat hålrum (3), som innehåller det sekundära sprängämnet (8).

7. Detonator enligt ett eller flera av föregående patent- krav, k ä n n e t e c k n a d a v att anliggningsytorna (6) för det skivformiga piezoelementet (5) svarar mot tvärsnittsytan (4) hos detonatorns (1) hålrum (3).

8. Detonator enligt ett eller flera av föregående patent- krav, k ä n n e t e c k n a d a v att piezoelementet är utfor- mat som en rörformig kropp (15) på vars yttre och inre periferiella ytor ringformiga elektroder (17) är koaxiellt anbragta och vilken invändigt och/eller utvändigt omges av sekundärt sprängämne (8).

9. Detonator enligt ett eller flera av föregående patent- krav, k ä n n e t e c k n a d a v att en i och för sig känd piezogenerator (20) för alstrande av den brant stigande spännings- impulsen genom ett gnistgap (21) är anslutbar till piezoelementet (5), varvid en kortslutningsomkopplare (22) är inkopplad parallellt med piezogeneratorn (20).

10. Detonator enligt något eller några av föregående patent- krav, k ä n n e t e c k n a d a v att ett ohmskt motstånd (23) är inkopplat parallellt med piezoelementet (5).