Что такое детонатор в автозвуке

Обновлено: 17.05.2024

Автомобильные усилители берут сигнал от головного устройства, усиливают его, и передают на громкоговорители. Это позволяет получить от динамиков звук мощнее и чище чем, если сигнал подавался бы непосредственно с источника сигнала на громкоговорители. Идеально, если усилитель передает сигнал линейно – сигнал на выходе по форме такой, как и на входе, только с большей амплитудой, которая определяет мощность звука. Такая передача формы сигнала называется АЧХ – амплитудно-частотной характеристикой, которая показывает, как усилитель передает сигнал на разных частотах. Чем ровнее АЧХ, тем лучше для качества сигнала.

Типы усилителей

Производители продолжают создавать новые виды усилителей, но есть три главных вида схем усилителей: класс А, класс АВ, класс D.

Класс А имеет мягкий звук, но он не эффективен по КПД и сильно перегревается.
Класс АВ работает намного эффективнее по КПД, но звук получится обычным, нейтральным.
Усилители класса D являются самыми эффективными по потерям энергии, но они имеют низкий демпфирующий фактор, который показывает степень затухания паразитных колебаний и зависит от выходного сопротивления усилителя.

Усилители обычно делают 5 или 4 канальными, стерео 2 канальные или моноблоки с одним каналом, для подключения сабвуфера. Некоторые производители выпускают усилители и с большим количеством каналов, но они намного меньше применяются в системах автозвука.

Как работает усилитель

Нет ничего важного в принципе работы усилителя, что может пригодиться пользователю. Эта информация больше подойдет для энтузиастов, которые задают себе вопросы, как усилитель работает и как он управляет сигналом. Мы не будем углубляться в работу электрической схемы, в историю транзисторов или в принципы работы трансформаторов, скорее мы рассмотрим, что усилитель делает с сигналом, который он получает от головного устройства и проводит этот сигнал по своим путям.

Обычно считают, что усилитель берет исходный маленький сигнал и увеличивает его до определенной величины. Это верно только от части, фактически усилитель создает новый сигнал, который должен быть точной копией входного сигнала.

Сравним звуковой усилитель и копировальный аппарат. Вы, вероятно, спросите, как можно сравнивать эти две различные технологии. Но если вы делали копию на копировальном аппарате, то вы заметили, что можно с его помощью увеличить исходный документ на определенную величину. Если иметь исходное изображение и увеличить его до других размеров, то вы будете иметь два одинаковых изображения разных размеров, но на разных листах бумаги. Новое изображение – большая копия старой картинки, то есть это новый лист со своим изображением. Теперь перенесем эти принципы работы в усилитель. Он берет сигнал с входа и выдает на выход уже увеличенный сигнал. Однако сигнал на выходе, подобно копировальщику, не тот же что и на входе. Увеличение сигнала происходит только по амплитуде, но не в длине звуковой волны иначе это будут уже помехи и искажения сигнала и копии точной не получиться. Эта аналогия должна вам дать общее представление о работе усилителя.

Усилитель берет слабый сигнал от источника, например, CD проигрывателя и увеличивает его для нормальной работы динамиков. И хотя это не один и тот же сигнал отличие между ними заключается только в их мощности.

Сигналы

Первый шаг к пониманию работы усилителя – это понятие о сигналах. Сигналы используются, чтобы передать данные из одного места в другое. Есть два вида сигнала – аналоговые и цифровые. В нашем примере используется аналоговый сигнал, который передается по аудио кабелям и представляет собой аналогию звуковой волны в электрической форме с помощью изменяющегося уровня напряжения. Головное устройство по кабелям передает в усилитель электрический сигнал, соответствующий звуку (музыке).

Большинство усилителей обрабатывают входной сигнал с помощью трех узлов

Источники звука отличаются по выходному напряжению. Первое головное устройство может подать на усилитель сигнал в 1 вольт, когда другое может подать тот же сигнал уже с напряжением в 3 вольта.
Усилители должны быть способны обрабатывать сигналы разного уровня. Некоторые усилители, особенно штатные, способны обрабатывать только один уровень сигнала, но большинство усилителей обрабатывает два уровня сигналов от источника звука. Один высокий уровень позволяет к головному устройству подключать сразу динамики, а второй низкий уровень сигнала должен пройти через усилитель.

Блок питания отвечает за преобразование напряжения питания автомобиля (напряжение от аккумулятора) в более высокое напряжение. Обычно напряжение с аккумулятора подается постоянное на уровне 13,8 вольт. Это маленькое напряжение и его не достаточно что бы запустить динамики на звуковую мощность требуемую пользователем.
Все автомобильные динамики имеют постоянное сопротивление, в среднем это сопротивление равно 4 Ом.

Если мы будем подавать на наш усилитель питание 13,8 вольт и подключим на выход динамики сопротивлением 4 Ом, то максимальная возможная мощность, которую мы сможем получить, составит не больше 49 Вт. Ведь по формуле мощность (Р) равняется напряжению (V), взятому в квадрате, деленному на сопротивление (R). Если взять питание аккумулятора в 13,8 вольт и возвести в квадрат, то получим 190. Громкоговорители имеют сопротивление 4 Ом, это значение и подставим в формулу. Поделив 190 на 4, получаем максимально возможную мощность нашего усилителя равную 47,5 Ватт, и это с условием, что КПД усилителя 100%.

Если подключить к усилителю динамики на 2 Ом (что плохо может сказаться на качестве звука), и подставим это значение в формулу мощности, то получим максимальную мощность в 95 Ватт. Но и этого может не хватить для большого 15 дюймового низкочастотного динамика.

Так как можно увеличить мощность на выходе усилителя? Ответ один – повысить питающее напряжение. Очевидно, что повысить напряжение питающей сети автомобиля мы не можем, значит, эту задачу будет выполнять усилитель. Фактически, повышение и контроль напряжения — это работа усилителя.

Повышение напряжения осуществляется блоком питания усилителя. Большой и мощный блок питания означает, что выходной каскад усилителя сможет лучше выполнить свою работу и подать на динамики большую мощность. Что бы повысить напряжение сети автомобиля блок питания усилителя использует трансформатор.

Трансформатор – устройство, которое берет напряжение одного уровня и изменяет его на напряжение другого уровня. Трансформаторы бывают повышающие или понижающие. Это означает, что они берут напряжение определенного уровня и на выходе выдают или повышенное или пониженное напряжение. Типичный понижающий трансформатор используется в системах промышленных электропередающих линий, когда нужно понизить напряжение с передающих линий в несколько киловольт до 220 вольт, используемых в наших домах. В автомобильных усилителях используется повышающий трансформатор, который берет напряжение автомобиля и повышает его до уровня, необходимого усилителю для нормальной работы.

Поскольку аудио сигнал – это сигнал АС (переменный ток), то нам понадобиться и положительное и отрицательное напряжение для работы динамиков. Что бы реализовать это с трансформатора снимается два постоянных напряжения, которые противоположны друг другу. Одно из этих напряжений управляет положительными колебаниями сигнала, а другое – отрицательными колебаниями. При комбинации этих колебаний получиться сигнал АС.

Если у нас блок питания, который выдает +25 вольт, то он должен выдавать и -25 вольт. Это положительное и отрицательное напряжение питания усилителя. В этом примере разница напряжения будет 50 вольт. Если подставить это значение в формулу мощности, рассмотренную выше, то получиться максимально возможная мощность усилителя 625 Ватт. Если сказать другими словами, то усилитель имеет пиковую мощность 625 Ватт.

Выходной каскад усилителя выдает сигнал, который напрямую подается на громкоговорители. Главными элементами выходного каскада являются мощные транзисторы. Наиболее популярными выходными транзисторами являются MOSFET. Транзисторы служат ключами для подачи повышенного напряжения с блока питания на выход усилителя. Что бы сделать это они преобразуют напряжение от блока питания в нужную форму сигнала.

Помните определение сигнала из этой статьи выше? Вот этот сигнал и служит для управления открыванием и закрыванием транзисторов выходного каскада. Так фактически входной сигнал управляет транзисторами, что бы напряжение с блока питания приняло форму аудио сигнала. То есть он переводит транзисторы во включенное и отключенное состояние в соответствии с входным сигналом, когда они воспроизводят входной сигнал в более мощной форме, который подается на выход усилителя и затем на динамики.

Параметры Тиля-Смолла позволяют понять, как будет звучать динамик в том или ином корпусе без покупки, прослушивания и сравнительных тестов. Особенно это пригодится любителям автозвука, ведь именно им приходится иметь дело с голыми динамиками, которые монтируются в двери и багажники. Кто-то с помощью этих параметров рассчитывает подходящий объем и тип пространства для громкоговорителя, кто-то любит подбирать динамики от разных производителей и проверяет их совместимость друг с другом. Эта статья простым языком объяснит, кто такие Тиль, Смолл, что за параметры они придумали и что теперь с ними делать.

С кого все началось

Слева Тиль, справа Смолл

Что дают эти параметры

Если в руки попал динамик без имени и маркировки, но с виду неплохой. Измерив параметры Тиля-Смолла можно об этом динамике многое узнать: на каких частотах он играет, сколько будет баса, в каком объеме его лучше разместить и т.п.
Если есть акустическая система, но не нравится, как она звучит. Можно вытащить из нее динамики и, замерив, выяснить, соответствуют ли они вообще тому корпусу, в котором установлены. Часто бывает так, что нет шанса подружить громкоговорители с коробкой, в которую их поселил производитель, и тогда придется менять либо одно, либо другое.
Если нужно подобрать акустическое оформление к низкочастотнику: вуферу, сабвуферу, мидбасу. Параметры Тиля-Смолла расскажут, как их установить, чтобы добиться наилучшего результата.
Если нужно подобрать кроссоверы и настроить фильтры для твитеров таким образом, чтобы во время их работы они держались подальше от собственной резонансной частоты — так звук будет лучше, а всяких шумов, гула и артефактов будет меньше.
Если нужно подобрать сабвуфер. Чем больше низких частот играет динамик, тем больше нужно учитывать параметры Тиля-Смолла, поскольку они описывают, в том числе, взаимодействие динамика с окружающей средой, а ведь именно басы заставляют дрожать стекла соседних домов от дабстепа из проезжающей мимо тачки с двумя 18 дюймовыми сабами.
Если нужно построить сабвуфер. Некоторые покупают голые динамики для саба и с помощью параметров Тиля-Смолла и специальных калькуляторов рассчитывают подходящее акустическое оформление. Если пила и молоток не чужды умелым рукам, то получаются очень приличные сабвуферы за смешные для своего качества деньги.
Если хочется скрафтить акустическую систему. Конструкторские эксперименты с сабами нередко вдохновляют и на более серьезные свершения в области акустической инженерии. Некоторые начинают строить собственные домашние АС и находят в этом новое хобби, а то и ремесло.

Основные параметры Тиля-Смолла

Чтобы понять их суть, нужно вспомнить, что динамик состоит из двух частей:

Неподвижной: жесткий каркас с магнитом.
Подвижной: катушка с обмоткой, которая при подаче электрического сигнала производит магнитное поле, взаимодействующее с постоянным магнитом. Это приводит катушку в движение, и та толкает прикрепленный к ней диффузор, размещающийся на гибком подвесе. А чтобы эту конструкцию не шатало влево-вправо, она поддерживается эластичной центрирующей шайбой.

Таким образом, подвижная часть динамика движется только вверх и вниз, подобно поршню. Это движение сжимает и расширяет воздух, создавая звуковые волны. Если налить в динамик жидкость, можно увидеть, как образуются эти волны:

Как раз работа такого поршня и описывается параметрами Тиля-Смолла. Фундаментальных параметров три.

1. Эквивалентный объем (Vas, м3)

У подвеса и центрирующей шайбы есть некоторая упругость, которая мешает всей системе двигаться свободно. Ее можно представить как пружину. Если взять такой объем воздуха, который по своей упругости равен этой пружине, то как раз и получится эквивалентный объем.

Чем эквивалентный объем меньше, тем подвижная система у динамика жестче.

Этот параметр относится скорее к желаемой характеристике корпуса, а не самого динамика. Однако это ни в коем случае не тот объем корпуса, в который нужно поместить динамик. Если такое провернуть, то чересчур вырастет добротность и резонансная частота. Подушка из воздуха поднимет резонанс и будет работать как пружина, мешая торможению динамика.

Эквивалентный объем рассчитывается путем умножения жесткости подвеса, диаметра диффузора (потому что эта поверхность взаимодействует с другой пружиной — воздухом), плотности окружающего воздуха и скорости звука в нем. Соответственно, чем жестче подвес, тем меньше будет тот объем воздуха, который будет влиять на динамик фактом своего существования. Аналогично с диффузором — чем больше мембрана, тем сильнее она сжимает воздух внутри корпуса колонки или саба, а следовательно и ответная сила противостоящего ему воздуха будет выше.

Именно Vas часто играет решающую роль при выборе динамика под определенный объем. Особенно это касается сабвуферов — большим диффузорам нужны большие объемы. Обычно советуют прицеливаться на саб с Vas в районе 30–50 л.

2. Резонансная частота (Fs, Гц)

Если флешбеки со школьных уроков физики еще не начались, то тут они точно появятся. Есть колеблющаяся система — например, качели. Если отвести их в сторону и отпустить, то они будут качаться с определенной собственной частотой. Это и будет резонансная частота. Если вдобавок толкать качели с ней в такт, это позволит раскачать их быстрее и сильнее, чем применив любую другую частоту.

Это имеет самое прямое отношение к динамику: подвижная система (прежде всего подвес) — это качели, а электричество — тот парень, который их толкает. Если подать на динамик сигнал на его резонансной частоте, то обе эти частоты сложатся и образуют резонанс. На графике импеданса, и даже графике АЧХ в этом месте будет пик.

Чем мягче подвес и больше масса, тем резонансная частота ниже.

Fs — один из важнейших параметров, поскольку ниже нее звуковое давление динамика заметно падает. Поэтому для сабвуферов нужна максимально низкая резонансная частота, так как после нее обычно идет серьезный спад АЧХ. Это значит, что чем резонансная частота ниже, тем глубже будет бас.

Важно также отметить, что резонансная частота измеряется у динамика без корпуса. При размещении громкоговорителя в корпусе на Fs влияет объем последнего. Если нужно, чтобы резонансная частота (и полная добротность, о которой ниже) остались прежними, тогда следует установить динамик в такой багажник, объем которого превышает Vas минимум втрое.

Резонансная частота поможет определить роль динамика в АС. К примеру, если Fs более 50 Гц, то сабвуфер с таким динамиком не построишь, ему лучше всего подойдет роль мидбаса. Если же Fs выше 100 Гц, то такой динамик лучше всего использовать для воспроизведения средних частот. Для саба же подходящим будет Fs в районе 21–35 Гц.

3. Полная добротность (Qts)

После того, как диффузор динамика воспроизвел звук, он возвращается в исходное положение, причем не мгновенно, а плавно затухая на резонансной частоте — подобно качелям, которые перестали раскачивать. То, как быстро диффузор вернется на место, и есть полная добротность.

Чем быстрее диффузор встанет в исходную позицию после излучения сигнала, тем добротность ниже.

Чем добротность ниже — тем лучше. Если диффузор будет долго возвращаться в исходное положение, из-за колебаний на резонансной частоте появятся посторонние шумы, гул и артефакты.

Механическая добротность (Qms), которая зависит от массы подвижной системы (чем тяжелее, тем дольше будет останавливаться диффузор, тем добротность выше) и жесткости подвеса (жестче — выше).
Электрическая добротность (Qes). Именно ее добавил Ричард Смолл, выяснив, что катушка динамика при возвращении в исходное положение работает как электрогенератор. Движение обмотки напротив магнита дает электрический ток, который идет по обмотке и сталкивается с сигналом усилителя. Получается что-то типа короткого замыкания, которое мешает движению диффузора, причем гораздо сильнее, чем Qms. Электрическая добротность зависит от мощности магнита — чем мощнее, тем она ниже.

Любопытно, что добротность — параметр безразмерный. К примеру, если он равен единице, это означает, что для остановки диффузора последний должен совершить ровно один цикл колебаний (т.е. пропал сигнал, мембрана идет вверх-вниз, затем останавливается).

Также важно соотношение резонансной частоты к полной добротности. Если результат деления обоих значений равен 50, то динамик стоит использовать лишь в закрытом объеме. Если же он достигает 100, тогда в конструкцию можно добавить фазоинвертор.

Второстепенные параметры

Три приведенных выше параметра — фундаментальные, но не единственные. Иногда в паспортах на динамик или АС встречаются и другие характеристики, однако не все они имеют значение и применимость. Обычно встречаются следующие:

Где найти эти параметры

Фундаментальные параметры Тиля-Смолла позволяют смоделировать как минимум среднюю громкость и импеданс будущей акустической системы. Также они помогут рассчитать конструкцию и объем корпуса, в который будет заключен громкоговоритель.

Но чтобы воспользоваться этими параметрами, нужно их для начала узнать. Иногда это просто, как с JBL STAGE3 607C. Достаточно открыть руководство по установке и вуаля!

Но часто они спрятаны глубоко под маркетинговыми лозунгами. К примеру, чтобы узнать искомые характеристики АС Morel Tempo Ultra 572, нужно найти в дебрях официального сайта pdf с презентацией линейки динамиков и отмотать в самый низ. Наградой станет здоровенная таблица со всеми параметрами всех динамиков в линейке производителя:

Есть и другие способы. Например, в одном из онлайн-калькуляторов можно найти базу моделей популярных динамиков. К примеру, нужно выяснить характеристики Ural АК-74.С. При выборе нужной модели в приложении открывается ее профиль с основными характеристиками, включая параметры ТС. А, кликнув на расчет короба, можно увидеть графики импеданса и Spl:

Как измерить самостоятельно

Из-под завалов хлама в гараже были извлечены пара ноунейм динамиков. С виду неплохие, но кто их сделал и для каких задач — тайна, покрытая мраком. Измерив их параметры, можно понять, что это за звери и на что сгодятся. Сделать это несложно, но понадобится несколько девайсов:

звуковая карта;
любой усилитель;
самодельный аттенюатор из четырех резисторов, чтобы не спалить преамп звуковой карты;
грузик для измерения эквивалентного объема методом добавочной массы. Нужно узнать точный вес этого груза, например, взвесить ювелирными весами медную монетку — важно, чтобы грузик не магнитился;
программа Room Eq Wizard. Она бесплатная, можно скачать с официального сайта. В ней нужно будет провести всего два измерения — с грузиком и без.

Процедура несложная, но требует определенной подготовки, поэтому описание заняло бы самостоятельностью статью. Благо, на официальном сайте Room Eq Wizard есть такая статья на английском, а на ютубе — русскоязычные видео с подробным описанием процесса:

Параметры Тиля-Смолла очень полезно знать, работая с голыми динамиками. Они позволяют сконструировать объем для громкоговорителя, руководствуясь не только эстетическими предпочтениями, но также формулами и математикой. Научный подход позволит добиться максимально качественного звука в любых условиях.

Детонатором , часто является капсюль - детонатор , это устройство , используемое , чтобы вызвать взрывное устройство . Детонаторы могут быть инициированы химическим, механическим или электрическим способом, причем последние два являются наиболее распространенными.

При коммерческом использовании взрывчатых веществ используются электрические детонаторы или предохранитель с крышкой, который представляет собой отрезок предохранителя, к которому присоединен обычный детонатор. Основное взрывчатое вещество многих детонаторов представляет собой материал, называемый компаундом ASA. Это соединение образуется из азида свинца , стифната свинца и алюминия и вдавливается над базовым зарядом, обычно тротилом или тетрилом в военных детонаторах и тэном в коммерческих детонаторах.

Другие материалы , такие как ДДНФ ( диазо динитро фенол ) также используются в качестве первичного заряда , чтобы уменьшить количество свинца , выбрасываемое в атмосферу при горных и карьерных операциях. В старых детонаторах в качестве первичного элемента использовался гремучий ртуть , часто смешанный с хлоратом калия для повышения эффективности.

Капсюль - детонатор представляет собой небольшое чувствительное первичное взрывчатое вещество устройство обычно используется , чтобы взорвать большое, более мощное и менее чувствительное вторичное взрывчатое вещество , такие как TNT , динамит или пластиковую взрывчатка .

Капсюли-детекторы бывают разных типов, в том числе неэлектрические, электрические и плавкие. Они используются при коммерческой добыче полезных ископаемых, раскопках и сносе . Электрические типы активируются короткой вспышкой тока, направляемой взрывной машиной по длинному проводу к крышке для обеспечения безопасности. У традиционных крышек предохранителей есть предохранитель, который воспламеняется от источника пламени, такого как спичка или зажигалка.

СОДЕРЖАНИЕ

Потребность в детонаторах

Потребность в детонаторах, таких как капсюли-детонаторы, возникла из-за разработки более безопасных взрывчатых веществ. Разным взрывчатым веществам требуется разное количество энергии (их энергия активации ) для детонации. Большинство коммерческих взрывчатых веществ имеют высокую энергию активации, чтобы сделать их стабильными и безопасными в обращении, чтобы они не взорвались при случайном падении, неправильном обращении или воздействии огня. Это так называемые вторичные взрывчатые вещества . Однако их, соответственно, трудно взорвать намеренно, и для их инициирования требуется небольшой инициирующий взрыв. Это обеспечивается детонатором.

Детонатор содержит легко воспламеняемое первичное взрывчатое вещество, которое обеспечивает начальную энергию активации для начала детонации в основном заряде. Взрывчатые вещества, обычно используемые в детонаторах, включают гремучую ртуть , азид свинца , стифнат свинца , тетрил и DDNP . Капсюли-детонаторы и некоторые детонаторы хранятся отдельно и не вставляются в основной заряд взрывчатого вещества непосредственно перед использованием, обеспечивая безопасность основного заряда. Ранние капсюли-детекторы также использовали молниеносное серебро, но его заменили более дешевыми и безопасными первичными взрывчатыми веществами. Азид серебра все еще используется иногда, но очень редко из-за его высокой цены.

Детонаторы опасны для необученного персонала, поскольку они содержат первичное взрывчатое вещество. Иногда они не распознаются как взрывчатые вещества из-за их внешнего вида, что приводит к травмам.

Обычные детонаторы

Обычные детонаторы обычно представляют собой взрывчатые вещества на основе воспламенения. Хотя они в основном используются в коммерческих операциях, обычные детонаторы все еще используются в военных операциях. Этот вид детонатора чаще всего запускается с использованием предохранителя и используется при некритичных по времени взрывах, например, при обезвреживании обычных боеприпасов . Хорошо известными детонаторами являются азид свинца [Pb (N ₃ ) ₂ ], азид серебра [AgN ₃ ] и фульминат ртути [Hg (ONC) ₂ ].

Электродетонаторы

Существует три категории электрических детонаторов: мгновенные электрические детонаторы ( IED ), детонаторы с коротким периодом задержки ( SPD ) и детонаторы с длительным периодом задержки ( LPD ). SPD измеряются в миллисекундах, а LPD - в секундах. В ситуациях, когда требуется наносекундная точность, особенно в взрывных зарядах в ядерном оружии , используются детонаторы с разрывным мостом . Первоначальная ударная волна создается путем испарения отрезка тонкой проволоки электрическим разрядом . Новой разработкой является ударный детонатор , который использует тонкие пластины, ускоряемые электрически взорванной проволокой или фольгой, чтобы произвести начальный удар. Он используется в некоторых современных системах вооружения. Вариант этой концепции используется при добыче полезных ископаемых, когда фольга взрывается лазерным импульсом, доставляемым к фольге по оптическому волокну .

Обрезка платиновой проволоки для использования в капсюлях-детекторах, 1955 г.

Производство капсюлей-детекторов, Hercules Powder Company , 1955 г.

Вставка заглушки и перемычки в капсюли-детекторы, 1955 год.

Неэлектрические детонаторы

Неэлектрический детонатор - это детонатор с ударной трубкой, предназначенный для инициирования взрывов, как правило, с целью сноса зданий и использования при подрыве горных пород в шахтах и карьерах. Вместо электрических проводов полая пластиковая трубка передает импульс зажигания детонатору, что делает его невосприимчивым к большинству опасностей, связанных с паразитным электрическим током. Он состоит из трехслойной пластиковой трубки небольшого диаметра, покрытой на внутренней стенке реактивным взрывчатым веществом, которое при воспламенении передает сигнал низкой энергии, похожий на взрыв пыли. Реакция проходит со скоростью примерно 6500 футов / с (2000 м / с) по длине трубки с минимальным возмущением за пределами трубки. Неэлектрические детонаторы были изобретены шведской компанией Nitro Nobel в 1960-х и 1970-х годах и выпущены на рынок сноса в 1973 году.

Электронные детонаторы

В гражданской горной промышленности электронные детонаторы обладают большей точностью задержки. Электронные детонаторы предназначены для обеспечения точного управления, необходимого для получения точных и стабильных результатов взрывных работ при выполнении различных взрывных работ в горнодобывающей, карьерной и строительной отраслях. Электронные детонаторы могут быть запрограммированы с шагом в миллисекунды или субмиллисекунды с использованием специального устройства программирования.

Беспроводные детонаторы

Беспроводные электронные детонаторы начинают появляться на рынке гражданской горнодобывающей промышленности. Зашифрованные радиосигналы используются для передачи сигнала взрыва каждому детонатору в нужное время. Несмотря на то, что в настоящее время они дороги, беспроводные детонаторы могут позволить использовать новые методы добычи полезных ископаемых, поскольку несколько взрывов могут быть загружены одновременно и произведены последовательно, не подвергая опасности людей.

Капсюли-детекторы номер 8

Пробный капсюль номер 8 содержит 2 грамма смеси, состоящей из 80 процентов гремучей ртути и 20 процентов хлората калия, или капсюль-детонатор эквивалентной прочности. Крышка эквивалентной прочности содержит 0,40-0,45 грамма основного заряда тэна, запрессованного в алюминиевую оболочку с толщиной дна не более 0,03 дюйма, с удельным весом не менее 1,4 г / см 3 и загрунтованной стандартной массой грунтовки. в зависимости от производителя. [1]

Типы капсюлей-детекторов

Пиротехнический капсюль-взрыватель

Самый старый и простой вид цоколя, цоколя предохранителя представляют собой металлический цилиндр, закрытый с одного конца. От открытого конца внутрь, есть первое пустое пространство , в котором пиротехнический взрыватель вставляется и обжимается, затем смесь пиротехнического зажигания, первичное взрывчатое вещество , а затем главный детонирующий заряд взрывчатого вещества.

Основная опасность пиротехнических капсюлей-детонаторов заключается в том, что для правильного использования предохранитель необходимо вставить, а затем обжать, раздавив основание колпачка вокруг предохранителя. Если инструмент, используемый для обжима крышки, используется слишком близко к взрывчатому веществу, основное взрывчатое вещество может взорваться во время обжима. Распространенная опасная практика - обжимать колпачки зубами; случайный взрыв может привести к серьезным травмам рта.

Капсюли-детонаторы с предохранителями все еще активно используются. Они являются наиболее безопасным типом для использования при определенных типах электромагнитных помех, и они имеют встроенную временную задержку при сгорании предохранителя.

Электрический капсюль-капсюль Solid Pack

Твердые пакет электрические капсюли использовать тонкий bridgewire в непосредственном контакте (отсюда твердой упаковки) с первичным взрывчатым веществом, который нагревают с помощью электрического тока и вызывает детонацию первичного взрывчатого вещества. Это первичное взрывчатое вещество затем детонирует более крупный заряд вторичного взрывчатого вещества.

Некоторые твердотельные предохранители содержат небольшой пиротехнический элемент задержки до нескольких сотен миллисекунд перед срабатыванием крышки.

Электрический капсюль спички или предохранителя

В капсюлях-детекторах матчевого типа используется электрическая спичка (изолирующий лист с электродами с обеих сторон, тонкая перемычка, припаянная по бокам, все погруженные в смесь зажигания и выхода) для инициирования первичного взрывчатого вещества, а не прямой контакт между мостовой проволокой и первичным взрывчатым веществом. . Спичку можно изготовить отдельно от остальной части колпачка и собрать только в конце процесса.

Крышки типа Match в настоящее время являются наиболее распространенным типом, встречающимся во всем мире.

Взрывающийся детонатор с перемычкой или капсюль-детонатор

Этот тип детонатора был изобретен в 1940-х годах в рамках Манхэттенского проекта по разработке ядерного оружия. Целью разработки было создание детонатора, который действовал бы очень быстро и предсказуемо. Электрические колпачки типа Match и Solid Pack срабатывают за несколько миллисекунд, так как мостик нагревается и нагревает взрывчатое вещество до точки детонации. Взрывные мостовые детонаторы или детонаторы EBW используют электрический заряд более высокого напряжения и очень тонкий мостик длиной 0,04 дюйма, диаметром 0,0016 (длина 1 мм, диаметр 0,04 мм). Вместо того, чтобы нагревать взрывчатое вещество, провод детонатора EBW нагревается так быстро за счет высокого пускового тока, что провод фактически испаряется и взрывается из-за нагрева электрическим сопротивлением. Этот электрический взрыв приводит в действие взрывчатое вещество-инициатор детонатора (обычно ТЭН ).

В некоторых подобных детонаторах вместо проволоки используется тонкая металлическая фольга, но они действуют так же, как и настоящие детонаторы с мостовой проволокой.

В дополнение к очень быстрой стрельбе при правильной активации детонаторы EBW защищены от паразитного статического электричества и другого электрического тока. Достаточный ток, и мостик может расплавиться, но он достаточно мал, чтобы взорвать инициирующее взрывчатое вещество, если полный высоковольтный сильноточный заряд не пройдет через мостовой провод. Детонаторы EBW используются во многих гражданских приложениях, где радиосигналы, статическое электричество или другие электрические опасности могут вызвать несчастные случаи с обычными электрическими детонаторами.

Детонатор-детонатор или капсюль-детонатор

Детонаторы Slapper являются усовершенствованием детонаторов EBW. Шлепки вместо прямого использования взрывающейся фольги для детонации взрывчатого вещества-инициатора используют электрическое испарение фольги для проталкивания небольшого круга из изоляционного материала, такого как пленка ПЭТ или каптон , через круглое отверстие в дополнительном диске из изоляционного материала. В дальнем конце этого отверстия находится таблетка обычного взрывчатого вещества-инициатора.

Эффективность преобразования энергии из электричества в кинетическую энергию летающего диска или шлепка может составлять 20–40%.

Поскольку шлепок поражает большую площадь - 40 тысячных дюйма (примерно один мм) в поперечнике - взрывчатого вещества, а не тонкую линию или точку, как в взрывающемся фольговом или мостовом детонаторе, детонация более регулярна и требует меньше энергии. Надежная детонация требует увеличения минимального объема взрывчатого вещества до температуры и давления, при которых начинается детонация. Если энергия выделяется в одной точке, она может излучаться во взрывчатом веществе во всех направлениях в виде волн разрежения или расширения, и только небольшой объем эффективно нагревается или сжимается. Летающий диск теряет энергию удара по бокам из-за волн разрежения, но конический объем взрывчатого вещества эффективно сжимается ударом.

Боковые детонаторы используются в ядерном оружии . Для срабатывания этих компонентов требуется большое количество энергии, что делает их случайный разряд крайне маловероятным.

Инициаторы лазерных боеприпасов

В этом типе импульс от лазера проходит по оптическому волокну, чтобы поразить и, таким образом, вызвать взрывчатое вещество, легированное углеродом. Эти инициаторы отличаются высокой надежностью. Непреднамеренное инициирование очень сложно, поскольку взрывчатое вещество может быть взорвано только подключенным лазером, который точно настроен для этого, или полностью независимым лазером, который соответствует.

История

Первый колпачок взрывных работ или Детонатор был продемонстрирован в 1745 году , когда британский врач и аптекарь Уильям Уотсон показали , что электрическая искра из машины трения может привести к воспламенению черного порошка, путем воспламенения горючего вещества , смешанное с использованием черным порошком.

В 1750 году Бенджамин Франклин в Филадельфии изготовил коммерческий капсюль-взрыватель, состоящий из бумажной трубки, наполненной черным порохом , с проводами, идущими с обеих сторон, и ватой на концах. Два провода подошли близко, но не соприкоснулись, поэтому большой электрический искровой разряд между двумя проводами зажег колпачок.

В 1863 году Альфред Нобель понял, что, хотя нитроглицерин не может быть взорван предохранителем, он может быть взорван взрывом небольшого заряда пороха, который, в свою очередь, воспламеняется предохранителем. В течение года он добавлял гремучую ртуть в пороховые заряды своих детонаторов, а к 1867 году он использовал маленькие медные капсулы гремучей ртути, срабатывающие от запала, для детонации нитроглицерина.

В 1868 году Генри Джулиус Смит из Бостона представил колпачок, в котором сочетались воспламенитель с искровым разрядником и гремучая ртуть, первый электрический колпачок, способный взорвать динамит.

В 1875 году Смит, а затем в 1887 году Перри Г. Гарднер из Норт-Адамса, штат Массачусетс, разработали электрические детонаторы, в которых детонатор с горячей проволокой сочетается с гремучей ртутной взрывчаткой. Это были первые капсюли современного типа. В современных крышках используются разные взрывчатые вещества и отдельные первичные и вторичные заряды взрывчатого вещества, но в целом они очень похожи на крышки Гарднера и Смита.

Смит также изобрел первый удовлетворительный портативный источник питания для воспламенения капсюлей : высоковольтный магнето, который приводился в движение зубчатой рейкой и шестерней , которая, в свою очередь, приводилась в движение Т-образной рукояткой, которую толкали вниз.

Электрические спичечные бейсболки были разработаны в начале 1900-х годов в Германии и распространились в США в 1950-х годах, когда ICI International приобрела Atlas Powder Co. Эти спичечные бейсболки стали преобладающим в мире стандартным типом бейсболок.

Вверху: небольшой нонелевый детонатор с задержкой 2 мс для соединения нонелевых трубок; средний: детонатор СПД класса Б; внизу: детонатор SPD класса C

В коммерческом использовании взрывчатых веществ используются электрические детонаторы или предохранитель с крышкой, который представляет собой отрезок предохранителя, к которому присоединен обычный детонатор. Основное взрывчатое вещество многих детонаторов представляет собой материал, называемый компаундом ASA. Это соединение образуется из азида свинца , стифната свинца и алюминия и вдавливается над базовым зарядом, обычно тротилом или тетрилом в военных детонаторах и тэном в коммерческих детонаторах.

Обычные детонаторы

Электродетонаторы

Существует три категории электрических детонаторов: мгновенные электрические детонаторы ( IED ), детонаторы с короткопериодической задержкой ( SPD ) и детонаторы с длительной задержкой ( LPD ). SPD измеряются в миллисекундах, а LPD - в секундах. В ситуациях, когда требуется наносекундная точность, особенно в взрывных зарядах в ядерном оружии , используются детонаторы с взрывающейся проволокой . Первоначальная ударная волна создается путем испарения отрезка тонкой проволоки электрическим разрядом . Новой разработкой является ударный детонатор , который использует тонкие пластины, ускоряемые электрически взорванной проволокой или фольгой, чтобы произвести начальный удар. Он используется в некоторых современных системах вооружения. Вариант этой концепции используется при добыче полезных ископаемых, когда фольга взрывается лазерным импульсом, доставляемым к фольге по оптическому волокну .

Обрезка платиновой проволоки для использования в капсюлях-детекторах, 1955 г.

Производство капсюлей-детекторов, Hercules Powder Company , 1955 г.

Вставка заглушки и перемычки в капсюли-детекторы, 1955 год.

Неэлектрические детонаторы

Электронные детонаторы

Беспроводные детонаторы

Беспроводные электронные детонаторы начинают появляться на рынке гражданской горнодобывающей промышленности. [1] Зашифрованные радиосигналы используются для передачи сигнала взрыва каждому детонатору в нужное время. Несмотря на то, что в настоящее время они дороги, беспроводные детонаторы могут позволить использовать новые методы добычи полезных ископаемых, поскольку несколько взрывов могут быть загружены одновременно и произведены последовательно, не подвергая опасности людей.

Капсюли-детекторы номер 8

Пиротехнический капсюль-взрыватель

Самый старый и простой вид цоколя, цоколя предохранителя - металлический цилиндр, закрытый с одного конца. С открытого конца внутрь сначала имеется пустое пространство, в которое вставляется и обжимается пиротехнический взрыватель , затем смесь пиротехнического зажигания, первичное взрывчатое вещество , а затем основной детонирующий заряд взрывчатого вещества.

Основная опасность пиротехнических колпачков-детонаторов заключается в том, что для правильного использования предохранитель необходимо вставить, а затем обжать, раздавив основание колпачка вокруг предохранителя. Если инструмент, используемый для обжима крышки, используется слишком близко к взрывчатому веществу, основное взрывчатое вещество может взорваться во время обжима. Распространенная опасная практика - обжимать колпачки зубами; случайный взрыв может привести к серьезным травмам рта.

Электрический капсюль-детонатор

В цельнометаллических электрических капсюлях используется тонкая проволочная перемычка, находящаяся в прямом контакте (следовательно, сплошная упаковка) с первичным взрывчатым веществом, которое нагревается электрическим током и вызывает детонацию первичного взрывчатого вещества. Это первичное взрывчатое вещество затем детонирует более крупный заряд вторичного взрывчатого вещества.

Электрический капсюль спички или предохранителя

Крышки типа Match в настоящее время являются наиболее распространенным типом, встречающимся во всем мире.

Взрывающийся детонатор с перемычкой или капсюль-детонатор

Этот тип детонатора был изобретен в 1940-х годах в рамках Манхэттенского проекта по разработке ядерного оружия. Целью разработки было создание детонатора, который действовал бы очень быстро и предсказуемо. Электрические колпачки типа Match и Solid Pack срабатывают за несколько миллисекунд, так как мостик нагревается и нагревает взрывчатое вещество до точки детонации. Взрывные мостовые детонаторы или детонаторы EBW используют электрический заряд более высокого напряжения и очень тонкий мостик длиной 0,04 дюйма, диаметром 0,0016 (длина 1 мм, диаметр 0,04 мм). Вместо того, чтобы нагревать взрывчатое вещество, провод детонатора EBW нагревается так быстро за счет высокого пускового тока, что провод фактически испаряется и взрывается из-за нагрева электрическим сопротивлением. Этот электрически управляемый взрыв вызывает взрыв взрывчатого вещества-инициатора детонатора (обычно тэна ).

Детонатор-детонатор или капсюль-детонатор

Инициаторы лазерных боеприпасов

В 1750 году Бенджамин Франклин в Филадельфии изготовил коммерческий капсюль-детонатор, состоящий из бумажной трубки, полной черного пороха , с проводами, идущими с обеих сторон, и ватной изоляцией на концах. Два провода подошли близко, но не соприкоснулись, поэтому большой электрический искровой разряд между двумя проводами зажег колпачок. [3]

В 1863 году Альфред Нобель понял, что, хотя нитроглицерин не может быть взорван предохранителем, он может быть взорван взрывом небольшого заряда пороха, который, в свою очередь, воспламеняется предохранителем. [7] В течение года он добавлял гремучую ртуть в пороховые заряды своих детонаторов, а к 1867 году он использовал маленькие медные капсулы гремучей ртути, срабатывающие от взрывателя, для детонации нитроглицерина. [8]

В 1875 году Смит, а затем в 1887 году Перри Г. Гарднер из Норт-Адамса, штат Массачусетс, разработали электрические детонаторы, в которых детонатор с горячей проволокой сочетается с гремучей ртутной взрывчаткой. [10] [11] [12] Это были первые капсюли современного типа. В современных крышках используются разные взрывчатые вещества и отдельные первичные и вторичные заряды взрывчатого вещества, но в целом они очень похожи на крышки Гарднера и Смита.

Смит также изобрел первый удовлетворительный портативный источник питания для воспламенения капсюлей : высоковольтный магнето , приводимый в движение зубчатой рейкой и шестерней , которая, в свою очередь, приводилась в движение Т-образной рукояткой, которую толкали вниз. [13]

Электрические спичечные бейсболки были разработаны в начале 1900-х годов в Германии и распространились в США в 1950-х годах, когда ICI International приобрела Atlas Powder Co. Эти спичечные бейсболки стали преобладающим типом кепок мирового стандарта.

Читайте также: