Детонаторы и запалы: история и современные типы.

Введение

Устройство, инициирующее внезапный выброс тепла и газа. Простые взрыватели для подрыва взрывчатых веществ.

Во взрывном, пиротехническом устройстве или военном боеприпасе взрыватель (или детонатор) является частью устройства, запускающей его действие. В обыденном употреблении слова "взрыватель" и "детонатор" используются как взаимозаменяемые. Однако, когда требуется точность (особенно в военном контексте), термин "взрыватель" относится к простому пиротехническому устройству, инициирующему взрыв, например, к шнуру петарды, в то время как термин "детонатор" используется для обозначения более сложного устройства зажигания, включающего механические и/или электронные компоненты, такие как взрыватель немедленного действия для артиллерийского снаряда M107, магнитный или акустический взрыватель на морской мине, взрыватель гранаты с пружинным механизмом, карандашный детонатор или устройство защиты от несанкционированного обращения.

История

Документальные свидетельства указывают на то, что самые ранние детонаторы впервые были использованы китайцами династии Сун в период с 10-го по 12-й века. После изобретения пороха китайцы начали адаптировать его взрывчатые свойства для применения в военной технике. К 1044 году они использовали порох в простых гранатах, бомбах и огнемётах. Самая простая форма детонатора – это горящий шнур, который, как считается, восходит к 10-му веку и возник во времена средневековой китайской династии Сун. Этот простой шнур состоял из лёгкой бумаги, наполненной сыпучим порохом, и служил для задержки воспламенения в фейерверках. Эта простая форма горящего шнура до сих пор встречается во многих современных фейерверках. Одна из версий этого простого шнура называется вискозным шнуром и состоит из горящего сердечника, покрытого воском или лаком для прочности и водостойкости. Ранние детонаторы для гранат также состояли из деревянной пробки с продольным отверстием, заполненным медленно горящей пороховой смесью, вставленной в гранату. Такие детонаторы использовались вплоть до 18-го века. Коммерческая и военная версия горящего шнура, известная как предохранительный шнур (изобретённый Уильямом Бикфордом), представляет собой текстильную трубку, заполненную горючим материалом и обёрнутую для предотвращения контакта горящего сердечника с внешней средой. Предохранительные шнуры используются для инициирования детонации взрывчатых веществ с помощью детонатора.

Огнетушители

Современные предохранительные шнуры часто используются в горнодобывающей промышленности и в военных целях для обеспечения временной задержки перед воспламенением, и, как правило, применяются для инициирования взрывного детонатора, что запускает взрывную цепную реакцию для подрыва более крупного и стабильного основного заряда. Предохранительные шнуры обычно окрашиваются в зеленый или черный цвет (для военных нужд) или в флуоресцентный оранжевый цвет (для коммерческого использования), чтобы отличать их от детонационных шнуров, таких как Primacord, которые имеют яркую окраску или являются прозрачными.

Использование

Предохранители используются в пиротехнике, моделях пушек, фитильных ружьях, некоторых самодельных взрывных устройствах и многих видах фейерверков.

Типы

Медленный спичек — это очень медленно горящий предохранитель, состоящий из конопляной или хлопчатобумажной веревки, пропитанной окислителем, таким как нитрат калия. Медленные спички используются в качестве источника огня для ручного поджига других устройств, например, фитильных ружей или запалов на пушках с черным порохом. До появления капсюльных замков медленные спички были наиболее подходящими для использования с оружием, заряженным черным порохом, поскольку с ними можно было обращаться небрежно, не опасаясь их погашения, и они представляли собой лишь небольшой тлеющий кончик, а не большое пламя, которое могло воспламенить находящиеся поблизости запасы пороха. Современные «панки» (деревянные щепки, покрытые растительным волокном или навозом, а затем пропитанные нитратом), используемые для поджига потребительских фейерверков, являются разновидностью медленного спичка. Черный спичек — это тип запала, состоящий из хлопчатобумажной нити, покрытой высушенной смесью черного пороха и клея. Он служит простым передаточным запалом и использовался для поджига старинных пушек. В настоящее время они применяются при изготовлении фейерверков. Быстрый спичек, или спичка в трубке, — это тип запала на основе черного пороха, который горит очень быстро, со скоростью в несколько сотен футов в секунду. Он состоит из черного спичка, обернутого свободной бумажной оберткой (трубкой). При поджигании пламя быстро распространяется по бумажной трубке за счет горячих газов, образующихся при горении пороха. Быстрые спички используются в профессиональных фейерверках для мгновенной передачи огня между устройствами, которые должны быть физически разделены при одновременном запуске, например, в финальной секции. Устройства, которые должны срабатывать последовательно, могут быть подключены к одному главному запалу, состоящему из быстрого спичка, соединенного со спичками Visco различной длины для создания временной задержки. Спичка Visco имеет сердцевину из черного пороха и одну или несколько текстильных оболочек. Внешние слои могут быть покрыты воском или нитроцеллюлозным лаком для защиты от воды. Эти спички широко используются в современной пиротехнике, поскольку они горят с постоянной скоростью и имеют хорошо видимое внешнее пламя. В зависимости от внешней обработки спички Visco могут быть водостойкими, а более качественные способны надежно гореть под водой после поджига, поскольку сердцевина из черного пороха обеспечивает как топливо, так и окислитель. Безопасный запал состоит из сердцевины из черного пороха в текстильной трубке, покрытой асфальтом или другим водонепроницаемым материалом, и имеет внешнюю оболочку из прочного текстиля или пластика. Они изготавливаются стандартного диаметра, предназначенного для установки в детонаторы. После поджига безопасный запал будет гореть под водой и не иметь внешнего пламени, которое могло бы воспламенить метан или другие горючие газы, которые могут содержаться в шахтах или других промышленных условиях. Безопасные запалы изготавливаются с определенной скоростью горения на 30 см, например, 60 секунд, что означает, что 30 см запала сгорают за 60 секунд. Производители предупреждают, что, несмотря на все усилия по обеспечению равномерной скорости горения, безопасные запалы могут варьироваться в зависимости от условий и должны использоваться с соблюдением соответствующих мер безопасности. Электрический спичек (иногда называемый Igniter Safety Fuse Electric (ISFE)) поджигает главный запал или устройство при активации электрическим током. Обычно он состоит из пары проводов, ведущих к тонкой проволоке сопротивления, которая нагревается при подаче тока. Проволока сопротивления покрыта небольшим количеством пиротехнической композиции, которая воспламеняется от нагрева проволоки, обеспечивая достаточно огня для надежного поджига главного запала через механическое соединение или непосредственно устройства. Модели ракетных двигателей Estes поджигаются электрическим спичком. Крупные фейерверки запускаются с использованием сложных последовательностей синхронизации с помощью компьютера, который подает питание на электрические спички, подключенные к индивидуальным запалам устройств. «Летающая рыба» (bumblebee) — необычный тип компонента для фейерверков. Он изготавливается как спичка Visco, но содержит металлическую искрящую композицию или другой эффект вместо черного пороха. Таким образом, «летающая рыба» может выступать в качестве основного эффекта, а не только инициатора. Например, простое поджигание короткого куска «летающей рыбы» на земле заставляет ее летать по воздуху, как будто плавая в случайных направлениях, испуская искры и шум. Фейерверк, заряженный множеством таких элементов, создает красивый каскад летающих и искрящихся частиц в небе. Сполетта — это запаздывающий запал, состоящий из полой деревянной палочки или бумажной трубки, плотно заполненной черным порохом. Сполетта приклеивается к стенке фейерверочного шара и поджигается подъемным зарядом, который запускает шар в воздух. Сполетта, после задержки, позволяющей шару достичь верхней точки траектории, поджигает основной эффект(ы) шара. Прочная деревянная конструкция обеспечивает надежное горение запала, несмотря на взрывную силу и ускорение при запуске. Сосиска (saucisson) — это ранняя форма запала.

A slow match is a very slow burning fuse consisting of a hemp or cotton rope saturated with an oxidizer such as potassium nitrate. Slow matches are used as a source of fire for manually lighting other devices, such as matchlock guns, or fuses on black powder cannons. Before percussion caps, slow matches were most suitable for use around black powder weapons because it could be roughly handled without going out, and only presented a small glowing tip instead of a large flame that risked igniting powder supplies nearby. Today's punks (wood splints covered with ground plant pith or dung and then saturated with nitrate) used for lighting consumer fireworks are a type of slow match. A black match is a type of fuse consisting of cotton string coated with a dried slurry of black powder and glue. This acts as a simple pass fire, and was used to fire ancient cannons. They are used today in fireworks construction. A quick match or piped match is a type of black powder fuse that burns very quickly, some hundreds of feet per second. They consist of black match covered with a loose paper wrap (pipe). When lit, the flame propagates quickly down the paper pipe from the hot gases produced by the burning powder. Quick matches are used in professional fireworks displays to pass fire nearly instantly between devices that must be physically separated while firing simultaneously, such as a finale rack. Devices which should fire in sequence can be branched from a single master fuse, consisting of quick match spliced onto Visco fuses of various length for time delays. A visco fuse has a core of black powder with one or more textile overwraps. The outer layers may be coated with wax or nitrocellulose lacquer for water resistance. These fuses are widely used in modern pyrotechnics because they burn at a uniform rate, with an easily visible external flame. Depending on their outer treatment, visco fuses are water resistant and the better quality can burn reliably underwater once lit, since the black powder core provides both its own fuel and oxidant. A safety fuse consists of a black powder core in a textile tube, covered with asphaltum or other waterproofing agent, and having an outer wrapper of tough textile or plastic. They are made in a standard diameter designed to be crimped into blasting caps. Once ignited, safety fuses will burn underwater, and have no external flame that might ignite methane or other fuels such as might be found in mines or other industrial environments. Safety fuses are manufactured with specified burn times per 30 cm, e. g. 60 seconds, which means that a length of fuse 30 cm long will take 60 seconds to burn. Manufacturers warn that although every effort is made to ensure uniform burn times, safety fuses are subject to variation depending on conditions and should be used with adequate safety measures in place. An electric match (sometimes Igniter Safety Fuse Electric (ISFE)) lights a main fuse or device when activated by an electric current. They typically consist of a pair of wires leading to a thin resistance wire that heats when current is applied. The resistance wire is covered by a bit of pyrotechnic composition that ignites from the wire heating, providing enough fire to reliably ignite the main fuse via a mechanical connection, or the device directly. Estes model rocket motors are lit by a type of electric match. Large fireworks displays are launched with complex timing sequences using a computer that energizes electric matches connected to the individual device fuses. A flying fish fuse (bumblebee) is an unusual type of component for fireworks. It is made like Visco fuse, but contains a metallic spark composition or other effect instead of black powder. Flying fish can thus perform as a main effect instead of just an initiator. For example, simply lighting a short piece of flying fish on the ground makes it fly through the air, seeming to swim in random directions, while emitting sparks and noise. An aerial shell loaded with many such pieces results in a beautiful myriad of pieces flying and sparking high in the air. A spolette is a delay fuse consisting of a hollow wooden dowel or a paper tube rammed full of black powder. A spolette is glued into the wall of a fireworks shell and ignited by the lift charge that launches the shell into the air. The spolette, after a delay that allows the shell to reach its top of trajectory, ignites the shell's main effect(s). The tough wood construction ensures that the fuse burns reliably despite the explosive force and acceleration of the launch. The saucisson was an early form of fuse.