книги из ГПНТБ / Лурье А.И. Электрическое взрывание зарядов

Схема релаксационного светосигнального устройства (рпс. 35, б) состоит из неоповой лампочки Л, вспомогательного конденсатора Сл п резисторов Ш uR2. Схема подключена к конденсатору-накопителю. Как только он зарядится до расчетного напряжения, лампочка нач­ нет давать вспышки.

Релаксационное светосигнальное устройство действует следующим обра­ зом. По мере зарядки конденсатора С„, напряжение иа нем будет повышаться, в результате чего возрастает напряжение па конденсаторе Сл и он будет заряжен.

Сопротивления резисторов R1 и R2 выбираются такими, чтобы при зарядке конденсатора С„ до расчетного напряжения, па конденсаторе Сл оно достигало потенциала зажигания лампочки Л. При этом конденсатор С быстро разрядится иа лампочку, н она даст вспышку. После этого лампочка погаснет, а конденса­ тор Сл снова начнет заряжаться. Затем он опять разрядится на лампочку и т. д., т. е. лампочка будет давать вспышки.

Недостатком светосигнального устройства прямого действия является то, что лампочка может светиться и при нарушении связи между трансформатором и конденсатором-накопителем, когда на­ пряжение на нем отсутствует. Недостаток релаксационного свето­ сигнального устройства заключается в том, что через пего конден­ сатор-накопитель теряет часть своего заряда, а потому вскоре после прекращения зарядки лампочка перестает давать вспышки. Это имеет некоторое значение для взрывных м а ш и н о к, так как для поддержания на конденсаторе-накопителе рабочего напряжения рукоятку генератора приходится вращать почти до момента взрыва.

Во взрывных приборах и машинках, в которых вместо взрывного переключателя используется газовый разрядник, светосигнальное устройство иногда пе применяется. Однако такие машинки перед их использованием должны проверяться на исправность, что делается прп помощи пульта-пробника. Последний состоит из резисторов с общим сопротивлением, равным предельному сопротивлению, на которое рассчитана взрывная машинка, и из неоновой лампочки, подключенной к одному из резисторов. Пульт присоединяют к ли­ нейным (выводным) зажимам взрывной машинки вместо взрывной сети и заставляют машннку сработать. Если она исправна, лампочка пульта даст вспышку.

Достоинством взрывных приборов является отсутствие в пих вра­ щающихся частей (генератора и редуктора), что повышает их срок службы и делает более надежными. Однако работоспособность взрыв­ ных приборов зависит от состояния их батареи, которую приходится периодически менять, тогда как у взрывных машинок источник энер­ гии стабильный.

Теория конденсаторных взрывных приборов и машинок была создана для разработки методики расчета этих приборов и соответ­ ствующих взрывных сетей [2, 8]. Она базируется на законах раз­ ряда конденсатора и иа условии безотказного взрывания после­ довательно соединенных ЭД разрядным током конденсатора-накс- пителя.

70

Р а з р я д к о н д е н с а т о р а н а в з р ы в н у ю с е т ь . Электровзрывные сети имеют очень небольшую индуктивность н ем­ кость, поэтому можно считать, что они обладают только активным сопротивлением. В этом случае значение тока, посылаемого конден­ сатором во взрывную сеть в данный момент времени, может быть

Импульс тока, отдаваемый конденсатором-накопителем во взрыв­ ную сеть при полном разряде, может быть определен и по площади кривой г2 = / (ti) (рис. 37), поскольку под импульсом тока пони­ мается произведение квадрата тока на время.

71

Энергия, запасенная в конденсаторе, как известно, определяется пз выражения

Из выражения (II.7) следует, что при данном запасе энергии в кон­ денсаторе-накопителе импульс тока, который он мог бы послать во взрывную сеть, зависит от ее сопротивления уменьшаясь с ростом последнего.

Выражения (II.5) и (П.7) справедливы для случая, когда конден­ сатор разряжается полностью. Так как до разрыва взрываемой цепи первым взорвавшимся электродетонатором полного разряда конден­ сатора обычно не происходит, часто приходится определять вели­ чину импульса тока, который конденсатор посылает во взрывную сеть за время t. Очевидно, он будет равен площади графика £2 = = / (t;) иа участке от tt = 0'до tt = t (рис. 38).

72

В математическом справочнике находим, что е""2"^ = 0,062, прп этом

Kt = 5,06 • Ю-з (1—0,062) ~4,75 • 10"3 Д 2 • с =4,75 А 2 • мс.

Пример 5. Определить время, за которое конденсатор-накопитель, упомя­ нутый в примере 4, отдаст во взрывную сеть сопротивлением 320 Ом импульс тока, равный 3 А2 • мс, а также найтп сплу тока в конце этого импульса.

Р е ш е н и е . 1. Искомое время t по формуле (II.9)

2. Сила тока в конце пмпульса по формуле (II.1)

_ 1,29- 1(1~3

Полученный результат совпадает с данными графиков, приведенных на рнс. 36 п 38. Прп этом на первом графике ИСКОМЫЙ ток находится непосред­ ственно, а на втором — после извлечения квадратного корня.

Пример 6. Определить время, за которое конденсатор, упомянутый и при­ мере 4, отдаст во взрывную сеть сопротивлением 320 Ом 99% запасенной в нем энергии.

Р е ш е н п е. Искомое время t но формуле (11.10)

Р е ш е н и е . Искомое время t по формуле (11.11)

t =320 - 9 • Ю-6 In в°° = 1 S 2 , 1 0 - з c = = l i 8 2 м с . oZX) * 1TU

У с л о в и я б е з о т к а з н о г о в о с п л а м е н е н и я п о ­ с л е д о в а т е л ь н о в к л ю ч е н н ы х э л е к т р о д е т о п а - т о р о в . На практике обычно воспламеняют ЭД, соединенные по­ следовательно И Л И включенные по смешанной схеме (несколько по­ следовательных групп, соединенных между собой параллельно).

При последовательном соединении первым взорвется ЭД с наи­ меньшим временем срабатывания, и если он разорвет цепь во взрыв­ ной сети, а следовательно, и выключит ток раньше, чем успеет за­ жечься воспламенительный состав у менее чувствительных ЭД, последние откажут *.

Возможность осуществить безотказное взрывание последователь­ ной группы ЭД объясняется тем, что цепь разрывается не сразу после воспламенения наиболее чувствительного ЭД, а по истечении времени, необходимого для того, чтобы его воспламенительный состав прогорел и форс огня пришел в соприкосновение с ВВ детонатора. Если за это время, т. е. за время передачи, во взрывную сеть пройдет импульс тока, равный разности между импульсами воспламенения

* Здесь п дальше имеются в виду ЭД мгновенного действия.

Решив уравнение (11.16) относительно гм д , найдем

'»-*=*сНт^)-^Нтп&)- (IL17)

Совместно решив уравнения (11.15), (11.17) и (11.13), после пре­ образований получим исходное уравнение для определения основ­ ных параметров конденсаторных взрывных приборов (машинок)

иу м . Д ' т "

В свою очередь, решение уравнения (11.18) относительно R дает наибольшее значение сопротивления взрывной сети R' , при котором обеспечивается выполнение первого условия безотказного воспламенения

И, наконец, решив уравнение (11.18) относительно U, можно найти значение напряжения U', до которого должен быть заряжен конденсатор, чтобы было обеспечено первое условие безотказноговоспламенения:

* Значение R' является корнем квадратного уравнения (11.18). Второй корень этого уравнения имеет отрицательный знак, а потому отбрасывается, поскольку сопротивление взрывной сети положительно.

76

и (11.21) можно проверить путем определения силы тока в конце заданного импульса тока. Для этого сначала по формуле (И.9) следует определить время t, через которое разрядный ток конден­ сатора будет равным минимальному допустимому, а затем по формуле (II.1) вычислить силу тока i в конце импульса. Если г окажется близок к 1М д , расчет сделан правильно.

Исходя из второго условия безотказного воспламенения после­ довательно включенных ЭД, можно найти выражение, которое по­ зволит проверить, успеет ли взрывная сеть до разрыва в ней цепи получить импульс тока, необходимый для безотказного воспламене­ ния всех ЭД. Это выражение должно быть основано на соотношении (11.14). Допустив, что ЭД, который взорвется первым, является в то же время и наиболее чувствительным, можно написать

77

Это выражение получено путем разложения в ряд уравнений (11.24) п (11.25) и подстановки результатов разложения в уравнение (IT.23).

Из выражения (11.27) следует, что с ростом R левая часть выра­ жения (11.26) увеличивается. Вследствие этого она будет меньше его правой лишь в том случае, если сопротивление взрывной сети не бу­ дет превышать некоторое предельное значение. Из выражения (11.27) также следует, что при увеличении емкости С уменьшается значение левой части выражения (11.26). Это означает, что путем увеличения емкости конденсатора-накопителя можно несколько повысить сопро­

меньше R'. Прп этом число ЭД во взрывной сети должно быть соот­ ветственно уменьшено, и производительность взрывного прибора (машинки) снизится.

Так как уравнение (11.26) является трансцендентным, решить его аналитически нельзя. Вследствие этого корень уравнения при­

Левая часть выражения (11.28) является уравнением прямой линии, выходящей из начала координат (прямая OA на рис. 39). Так как ее угловой коэффициент tga равен единице, то прямая OA имеет наклон в 45° к оси абсцисс. В свою очередь, правая часть вы-

78

ражепия (11.28) является уравнением кривой (BD на рис. 39). Для построения этой кривой нужно вычислить ряд ее ординат. Для этого в правую часть выражения (11.28) следует подставить ряд значений R (начиная от R' и ниже), что даст величины соответствующих ор­ динат кривой BD. При построении этой кривой ее ординаты должны иметь такой же масштаб, в каком по оси абсцисс отложены сопро­ тивления R. Искомое наибольшее сопротивление R найдется как абсцисса точки пересечения прямой OA и кривой BD, т. е. оно будет определяться отрезком ОЕ.

Чтобы проверка по выражению (11.26) давала достоверные ре­ зультаты, Iin m l n и КР т а х должны быть крайними значениями им­ пульсов воспламенения, a 0 m i l l — минимальным временем передачи ЭД, находящихся в проверяемой взрывной сети. Так как эти вели­ чины неизвестны, в выражение (11.26) приходится подставлять край­ ние значения параметров партии ЭД, а если и они неизвестны — параметров ЭД данного завода. Для импульсов воспламенения они могут быть найдены по формулам

ческому отклонению не удается, так как распределение этого пара­ метра является усеченным. Поэтому за 6 m i n для ЭД этих заводов приходится принимать его наименьшее значение, определенное экспериментально, которое равно 0,6 мс. Только у ЭД завода В минимальное время передачи может быть определено по его среднему значению и по среднеквадратическому отклонению, при этом оно получается равным 0,85 мс. Некоторые авторы минимальное время передачи необоснованно принимают равным 1,2 и даже 1,4 мс.

Пример 8. Определить предельно допустимое сопротивление последова­ тельной взрывной сети, в которую включены ЭД завода 23, если емкость кон­ денсатора-накопителя взрывного прибора равна 9 мкФ, а напряжение, до кото­ рого он заряжается, 600 В.

79