-
Elektrisches Sprengsatz-Zündgerät Die Erfindung bezieht sich auf ein
elektrisches Sprengsatz-Zündgerät mit einem einen elektrischen Ausgang aufweisenden
Körperschallempfänger, der beim Auftreffen von Schallwellen die Sprengung auslöst,
und mit einem Kondensator als Energiespeicher, der zur Auslösung der Sprengung auf
den Sprengsatzzünder geschaltet wird.
-
Es ist bereits bekannt, aus mehreren Einzelladungen bestehende Sprengsätze
mit vorbestimmter gegenseitiger Verzögerung der einzelnen Ladungen abzutun, indem
durch eine entsprechend gebaute Zündmaschine oder durch Anwendung sogenannter Millisekundenzünder
eine aufeinanderfolgende Zündung der Einzelladungen erfolgt. Sowohl bei den hierfür
bekannten speziellen Zündmaschinen wie auch bei den Millisekundenzündern sind verschiedene
Zündintervalle wählbar, jedoch liegt die untere Grenze der Zündintervalle bisher
bei etwa 10 Millisekunden.
-
Bei einigen Sprengaufgaben, insbesondere bei geophysikalischen Sprengungen
zur Erzeugung künstlicher Erdbeben, würde ein idealer Ablauf der Zündung der Einzelladungen
eine solche Zündfolge darstellen, bei der die Zündung der jeweiligen nächsten Ladung
immer gerade dann erfolgt, wenn die Explosionswelle der bereits gezündeten Ladungen
bei der nächsten Ladung eintrifft. Je nach der räumlichen Anordnung der Einzelladungen,
z. B. senkrecht untereinander in einem Bohrloch oder in einer Ebene nebeneinander
in verschiedenen benachbarten Bohrlöchern, können auf diese Weise mit großer Genauigkeit
besonders gerichtete oder ebene Schallwellenfronten erzeugt werden. Die hierbei
zulässigen Schwankungen des Zündaugenblicks liegen jedoch unter einer halben Millisekunde
und sind damit mit den herkömmlichen Mitteln nicht einhaltbar.
-
Es ist bereits ein für diese Zwecke hergestelltes elektrisches Sprengsatz-Zündgerät
mit einem einen elektrischen Ausgang aufweisenden Körperschallempfänger bekannt,
bei dem eine Kondensatorladung über ein Thyratron den Brückendraht des Zünders der
benachbarten Ladung abschmilzt, wenn eine Schallwelle durch die mit ihr verbundene
Erschütterung eine auf elektrischen Kontakten liegende metallene Kugel zeitweise
abhebt, so daß das Thyratron zündet. Dem geschilderten mechanisch-elektrisch arbeitenden
Schallzünder haftet einmal der Nachteil an, daß die Kontaktgebung der metallenen
Kugel nicht mit genügender Zuverlässigkeit arbeitet, zum anderen ist ein derartiger
Zünder insbesondere durch das benutzte Thyratronrohr relativ teuer in der Anwendung,
da der gesamte Schallzünder unmittelbar nach seiner Betätigung durch die ausgelöste
Explosion zerstört wird.
-
Es ist ferner bei Aufschlagzündern bekannt, den von einem piezoelektrischen
Körperschallwandler beim Aufschlag der Granate od. dgl. abgegebenen Spannungsstoß
zur direktenAuslösung eines Zünders zu benutzen. Zur Lösung der vorliegenden Aufgabe
ist diese Anordnung nicht brauchbar, da die an verfügbaren piezoelektrischen Wandlern
entstehenden Spannungen und elektrischen Leistungen infolge der gegen einen Aufschlag
wesentlich geringeren Amplituden der eintreffenden Schallwellen zum direkten Betätigen
eines Zünders viel zu gering sind.
-
Weiterhin ist es bekannt, im Sprengwesen statt handbetätigter Induktorzündmaschinen
auch Kondensatorzündmaschinen zu verwenden, bei denen die zur Zündung benötigte
elektrische Leistung durch Aufladung eines Kondensators bereitgestellt wird, der
durch Schließung geeigneter Kontakte auf den Zündkreis entladen wird.
-
Die obengenannten Nachteile bei einem Sprengsatz-Zündgerät der eingangs
beschriebenen Art werden nach der Erfindung dadurch beseitigt, daß als Körperschallempfänger
ein solcher verwendet ist, der die Schallenergie in elektrische Energie umwandelt
und der Ausgang des Körperschallempfängers mit dem Eingang einer elektrischen Kippschaltung
verbunden ist, die beim Eintreffen einer Schallwelle von dem einen in den anderen
Zustand übergeht und den den Kondensator und den Sprengsatzzünder enthaltenden Schaltkreis
schließt.
-
Zweckmäßig besteht die Kippschaltung aus einer an sich bekannten monostabilen
Schaltung zweier Transistoren, deren vom Körperschallempfänger gesteuerter Transistor
im Ruhezustand leitet und deren anderer Transistor über eine galvanische Verbindung
einen Leistungstransistor steuert, dessen Emitter-
Kollektor-Strecke
als Schalter in dem den Kondensator und den Sprengsatzzünder enthaltenden Schaltkreis
liegt.
-
Vorteilhaft wird das erfindungsgemäße Sprengsatz-Zündgerät durch Anlegen
einer Wechselspannung an eine Speiseleitung aktiviert, an welche der Kondensator
über eine Diode angeschlossen ist.
-
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen schematischen Schnitt
durch ein mit mehreren Sprengladungen besetztes Bohrloch nebst der Schatlzünderanlage
nach der Erfindung, F i g. 2 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Schallzünder,
F i g. 3 eine schematische Darstellung der Schaltung eines einzelnen Schallzünders.
-
Ein Schußbohrloch 1 hat mehrere Erdschichten 2
durchstoßen
und ist mit mehreren Sprengsätzen 3, 3 a bis 3 c besetzt worden. Zur Erzielung eines
besonders starken, nach abwärts gerichteten Schallimpulses sollen in an sich bekannter
Weise die untereinander angeordneten Sprengsätze in solcher Reihenfolge gezündet
werden, daß sich die Schallwellen in der gewünschten Richtung addieren. Der Zünder
4 des oberen Sprengsatzes 3 ist mit einer üblichen Zündmaschine 5 galvanisch verbunden.
Die tieferen Sprengsätze 3 a, 3 b und 3 c sind mit je einem erfindungsgemäßen
Sprengsatz-Zündgerät 6, 6 a und 6 b versehen. An die Sprengsatz-Zündgeräte 6, 6
a und 6 b ist je ein Momentzünder 7, 7 a und 7 b angeschlossen. über eine
Leitung 8 sind die Sprengsatz-Zündgeräte ferner mit einem Aufladegerät 9
verbunden.
-
Die einzelnen Sprengsatz-Zündgeräte liefern mit Verzögerung von wenigen
,usec an ihren Ausgangsklemmen einen Impuls bis zu mehreren Ampere Stärke, wenn
eine Schallwelle vorbestimmter Intensität auf die Körperschallempfänger der Geräte
einwirkt. Zunächst werden vor dem Abtun des Sprengsatzes 3 die Sprengsatz-Zündgeräte
6 bis 6 b von dem Aufladegerät mit Wechselspannung aktiviert, d. h. über einen Gleichrichter
wird in jedem der Zündgeräte ein Elektrolytkondensator aufgeladen. Durch Betätigung
der Zündmaschine 5 wird dann der Zünder 4 mit der zugehörigen Sprengladung
3 abgetan, so daß sich eine Schallwelle von der Ladung 3 ausbreitet. Sobald diese
Welle am nächstgelegenen Zündgerät 6 eintrifft, löst dieses den Zünder 7
und damit die Sprengladung 3 a aus. Die von dieser Teilladung erzeugte Detonationswelle
befindet sich somit für die senkrechte Fortschreitungsrichtung in Phase mit der
von der ersten Ladung erzeugten Welle, während der nach oben laufende Teil als selbständige
Welle abgestrahlt wird. Beim Passieren der Ladungen 3 b und 3 c wiederholt
sich dieser Vorgang, so daß schließlich eine relativ starke, nach unten gerichtete
Welle erhalten wird, während zur Erdoberfläche nur Teilwellen geringerer Amplitude
mit zeitlicher Verschiebung abgestrahlt werden. Durch andere Anordnung der Zündgeräte
mit den zugehörigen Ladungen, z. B. in einer horizontalen Linie oder auf einem Kreis
mit einer in der Mitte angeordneten kleinen auslösenden Ladung, können auch andere
vorbestimmte Wellenfronten erzeugt werden.
-
Ein einzelnes Sprengsatz-Zündgerät weist gemäß F i g. 2 ein durch
Sprengstoff-Patronen-Kappen 13 und 14' verschlossenes rohrförmiges Gehäuse
auf, das mit einer Vergußmasse 14 ausgefüllt ist. In der Vergußmasse 14 befindet
sich der Körperschallempfänger 10 sowie die Schaltung, von der einige Transistoren
12 und der die Zündenergie speichernde Kondensator 11 dargestellt sind. An
die Ausgangsleitung der Kippschaltung ist ein Momentzünder 7 angeschlossen.
-
Die in F i g. 3 dargestellte Schaltung eines erfindungsgemäßen Sprengsatz-Zündgerätes
weist drei Transistoren TI, T2 und T3 auf, von denen die Transistoren TI und T2
eine monostabile Stufe bilden, während der Transistor T3 den Leistungsschalter zur
Entladung eines Kondensators 20 über einen Zünder 6 bildet.
-
Der Transistor TI der monostabilen Stufe wird mittels des hochohmigen
Spannungsteilers 23 normalerweise im leitenden Zustand gehalten. Zufolge
des Spannungsabfalls am Kollektorwiderstand 24 befindet sich der Transistor
T, im abgeschalteten Zustand und hält auch über die direkte Basis-Emitter-Verbindung
den Transistor T3 abgeschaltet. Trifft an dem Körperschallempfänger 22 eine Schallwelle
genügender Amplitude ein, so wird die Leitfähigkeit des Transistors TI bei entsprechender
Polung des Empfängers 22 bereits von dem ersten Teil der eintreffenden Schallwelle
verringert. Der dadurch im Transistor T2 beginnende Stromfluß leitet den am Widerstand
25 entstehenden Spannungsabfall über das RC-Glied 26 zur Umsteuerung in den anderen
Leitfähigkeitszustand ein, in dem die Stromführung des Transistors T, im wesentlichen
durch den Widerstand 24 bestimmt ist. Gleichzeitig wird der Transistor T3
voll geöffnet, so daß über den Zünddraht 6
ein Stromimpuls mit einer Amplitude
von mehreren Ampere geleitet wird, der diesen in weniger als 0,5 msec durchbrennt.
-
Der Kondensator 20 wird kurz vor dem Abtun der Ladung 3 über eine
Diode 28 und einen Widerstand 27 von dem Aufladegerät vorzugsweise mit Wechselspannung
aufgeladen und dient als Stromquelle des Zündimpulses sowie zur Stromversorgung
der Schaltung nach dem Zerreißen der Leitungen durch die Explosionen der oberhalb
des betreffenden Zünders angeordneten Ladungen.