기폭장치

Detonator
기타 용도는 기폭장치(동음이의)를 참조하십시오.
상단: Nonel tube를 연결하기 위해 2ms 지연된 소형 Nonel detroctator; 중간: 클래스 B SPD detroctator; 하단: 클래스 C SPD detroctator
C-4 폭발물 블록에 기폭장치 삽입

디토네이터(detrotator)는 미국에서 발파 캡(blasting cap)이라고도 불리며, 상업적 채굴, 굴착, 철거 등에 사용되는 폭발 장치의 2차 폭발물을 더 크고 더 강력하지만 상대적으로 둔감한 2차 폭발물을 유발하는 데 사용되는 소형 민감 장치입니다.

기폭장치는 개시 방식(화학적, 기계적 또는 전기적)과 내부 작동의 세부 사항에 따라 다양한 유형으로 제공되며, 종종 여러 단계를 수반합니다.비전기 캡, 전기 캡, 퓨즈 캡이 포함되며, 마지막 두 가지가 가장 일반적입니다.전기 형식은 안전을 보장하기 위해 긴 와이어 또는 무선 제어 소스를 통해 블라스팅 기계에 의해 캡으로 보내진 짧은 전류 버스트에 의해 촉발됩니다.기존 퓨즈 캡에는 성냥이나 라이터와 같은 화염원에 의해 점화되는 퓨즈가 있습니다.

기존의 뇌관은 풀민산 수은을 1차 폭발물로 사용했고, 더 나은 성능을 내기 위해 종종 염소산 칼륨과 혼합되었습니다.이 화합물은 다른 것들로 대체되었습니다: 납 아지드, 납 스티프네이트, 일부 알루미늄 또는 DDNP(diazo dinitro phenol)와 같은 다른 물질들은 채굴 및 채석 작업을 통해 대기로 방출되는 납의 양을 줄이기 위해 사용되었습니다.그들은 또한 종종 소량의 TNT나 테트릴을 군용 뇌관에 사용하고 PETN을 상업용 뇌관에 사용합니다.

역사

최초의 폭파용 캡 또는 기폭장치는 1745년 영국의 의사이자 약제사인 윌리엄 왓슨이 마찰 기계의 전기 스파크가 검은 가루와 섞인 가연성 물질을 점화하는 방법으로 검은 가루를 점화할 수 있다는 것을 보여주었을 때 증명되었습니다.[1]

1750년, 필라델피아의 벤자민 프랭클린은 검은 가루가 가득한 종이관으로 구성된 상업적인 발파모를 만들었는데, 양쪽에 전선이 연결되어 있고, 끝을 막아서 밀봉하고 있습니다.두 전선이 가까이 접근했지만 닿지 않아 두 전선 사이에 큰 전기 스파크 방전이 발생하면 캡이 발화합니다.[2]

1832년, 열선 뇌관이 미국의 화학자 로버트 헤어에 의해 생산되었지만, 이탈리아인 볼타와 카발로에 의해 비슷한 선을 따라 시도되었습니다.[3]Hare는 주석관 안에 화약을 넣은 전하에 다단선을 통과시켜 발파 캡을 만들었습니다. 그는 다단선의 한 가닥을 제외한 모든 미세한 가닥을 잘라내어 그 미세한 가닥이 뜨거운 다리의 역할을 할 수 있도록 했습니다.큰 배터리에서 나오는 강한 전류(그가 '디플레이터'나 '열량 모터'라고 부르는)가 미세한 가닥을 통과하자 백열 상태가 되어 화약의 충전물에 불을 붙였습니다.[4][5]

1863년, 알프레드 노벨은 니트로글리세린이 퓨즈에 의해 폭발할 수는 없지만, 소량의 화약이 폭발함으로써 폭발할 수 있다는 것을 깨달았습니다.[6]1년 안에, 그는 뇌관의 화약고에 풀민산 수은을 첨가하고 있었고, 1867년까지 그는 니트로글리세린을 폭발시키기 위해 퓨즈에 의해 작동된 풀민산 수은의 작은 구리 캡슐을 사용했습니다.[7]

1868년, 보스턴의 헨리 줄리어스 스미스는 다이너마이트를 폭발시킬 수 있는 최초의 전기 능력인 스파크 갭 점화기와 풀미네이트 수은을 결합한 캡을 소개했습니다.[8]

1875년 스미스와 1887년 매사추세츠주 노스 애덤스의 페리 G. 가드너는 열선 뇌관과 수은 풀마이트 폭발물을 결합한 전기 뇌관을 개발했습니다.[9][10][11]이것들은 최초의 일반적으로 현대식 발파 캡이었습니다.현대식 캡은 다양한 폭발물을 사용하고 1차 및 2차 폭발물을 분리하지만 일반적으로 가드너 및 스미스 캡과 매우 유사합니다.

스미스는 또한 블라스팅 캡을 점화하기 위한 만족스러운 휴대용 전원 장치를 최초로 발명했습니다. 고압 마그네토는 랙과 피니언에 의해 구동되고 T 핸들은 아래쪽으로 밀려서 구동됩니다.[12]

전기 매치캡은 1900년대 초 독일에서 개발되었고, 1950년대 ICI 인터내셔널이 아틀라스 파우더사를 인수하면서 미국으로 확산되었습니다.이러한 매치 캡은 세계 표준 캡 타입의 주요 제품이 되었습니다.

목적

발파 캡과 같은 기폭장치의 필요성은 실수로 떨어뜨리거나 잘못 다루거나 화재나 전기장에 노출되어도 폭발하지 않는 더 안전한 폭발물의 개발에서 비롯되었습니다.이것은 그들이 폭발하기 위해 높은 활성화 에너지를 필요로 했고, 결과적으로 그들이 의도적으로 폭발하기 어렵게 만들었습니다.그리고 작은 폭발의 시작과 함께 필요한 활성화 에너지를 제공하는 역할을 하는 뇌관이 나타납니다.소형 장치로서 안전하게 보관 및 취급이 용이하며, 실수로 발사되더라도 여전히 위험하지만 손상이 거의 없습니다.기폭장치와 주폭장치를 분리하여 사용할 수 있으며, 사용 직전에만 결합하여 주폭을 안전하게 유지할 수 있습니다.

설계.

뇌관은 보통 세 부분으로 구성된 다단계 장치입니다.

  1. 첫 번째 단계에서 개시 수단(화재, 전기 등)은 활성화하기에 충분한 에너지(열 또는 기계적 충격 등)를 제공합니다.
  2. ignite하기 쉬운 1차 폭발물로, 차례로 폭발합니다.
  3. 소량의 더 강력한 2차 폭발물로, 1차 폭발물과 직접 접촉하며, "기지" 또는 "출력" 폭발물로 불리며, 기폭장치의 케이스를 통해 주 폭발물 장치로 폭발을 수행하여 그것을 활성화시킬 수 있습니다.

기폭장치에 주로 사용되는 폭발물로는 납 아지드, 납 스티프네이트, 테트릴, DDNP 등이 있습니다. 초기의 발파 캡 또한 풀민산은을 사용했지만, 더 저렴하고 안전한 1차 폭발물로 대체되었습니다.실버 아지드는 여전히 때때로 사용되지만, 높은 가격 때문에 매우 드물게 사용됩니다.

2차적인 "기지" 또는 "출력" 폭발물로서, 여러분은 보통 군용 뇌관에서 TNT 또는 테트릴을 발견하고 상업용 뇌관에서 PETN을 발견할 수 있습니다.

기폭장치는 작은 크기에도 불구하고 사람을 다치게 할 정도의 1차 폭발물을 포함하고 있기 때문에 취급이 위험하지만, 훈련을 받지 않은 직원이 폭발물로 인식하지 못하거나 외관상 위험하지 않은 것으로 잘못 판단하여 필요한 주의 없이 취급할 수 있습니다.

종류들

일반적인 뇌관은 대개 점화 기반 폭발물의 형태를 취합니다.그것들은 주로 상업적인 작전에서 사용되지만, 보통의 뇌관들은 여전히 군사적인 작전에서 사용됩니다.이러한 기폭장치의 형태는 가장 일반적으로 안전 퓨즈를 사용하여 개시되며, 통상적인 군수품 폐기와 같은 시간적으로 중요하지 않은 기폭장치에 사용됩니다.잘 알려진 기폭장치는 납 아지드[Pb(N3)],2 은 아지드[AgN3] 및 수은 풀미네이트[Hg(ONC)]2입니다.

전기 뇌관에는 순간 전기 뇌관(IED), 단기 지연 뇌관(SPD), 장기 지연 뇌관(LPD)의 세 가지 범주가 있습니다. SPD는 밀리초 단위로 측정되고 LPD는 초 단위로 측정됩니다.나노초의 정확도가 요구되는 상황, 특히 핵무기의 내폭 전하에서 폭발-교량 뇌관이 사용됩니다.초기 충격파는 전기 방전에 의해 얇은 와이어의 길이를 기화시킴으로써 생성됩니다.새로운 개발품은 전기적으로 폭발한 와이어나 포일에 의해 가속되는 얇은 플레이트를 사용하여 초기 충격을 전달하는 슬래퍼 디토네이터입니다.그것은 일부 현대 무기 체계에서 사용되고 있습니다.이 개념의 변형은 광업 작업에서 광섬유에 의해 포일에 전달되는 레이저 펄스에 의해 포일이 폭발할 때 사용됩니다.

  • Trimming platinum wires for use in blasting caps, 1955

    블라스팅 캡에 사용하기 위한 백금 와이어 트리밍, 1955

  • Production of blasting caps, Hercules Powder Company, 1955

    발파캡 제작, Hercules Powder Company, 1955

  • Inserting plug and bridge wire into electric blasting caps, 1955

    플러그와 브리지 와이어를 전기 발파 캡에 삽입, 1955년

비전기 뇌관은 일반적으로 건물의 철거와 광산 및 채석장의 암석 폭파에 사용하기 위해 폭발을 개시하도록 설계된 충격관 뇌관입니다.전선 대신 중공 플라스틱 튜브가 뇌관에 발화 충격을 전달하여 전류 이탈과 관련된 대부분의 위험에 영향을 주지 않습니다.가장 안쪽 벽에 반응성 폭발성 화합물이 코팅된 작은 직경의 3층 플라스틱 튜브로 구성되어 있습니다. 이 플라스틱 튜브는 점화되면 먼지 폭발과 유사한 저에너지 신호를 전파합니다.반응은 튜브 외부의 교란을 최소화하면서 튜브의 길이를 따라 약 6,500ft/s(2,000m/s)로 이동합니다.비전기 뇌관은 1960년대와 1970년대에 스웨덴 회사 니트로 노벨에 의해 발명되었고, 1973년에 철거 시장에 출시되었습니다.

토목 광산에서 전자 뇌관은 지연에 대한 정확도가 더 높습니다.전자 뇌관은 광업, 채석업, 건설업의 다양한 발파 분야에서 정확하고 일관된 발파 결과를 도출하기 위해 필요한 정밀한 제어를 제공하도록 설계되었습니다.전자 뇌관은 전용 프로그래밍 장치를 사용하여 밀리초 또는 밀리초 미만 단위로 프로그래밍할 수 있습니다.

민간 광산 시장에서 무선 전자 뇌관을 사용할 수 있게 되기 시작했습니다.[13]암호화된 무선 신호는 정확한 시간에 각 뇌관에 폭발 신호를 전달하는 데 사용됩니다.무선 기폭장치는 현재 가격이 비싸지만 사람을 방해하지 않고 여러 발의 폭발물을 한 번에 장전하고 순차적으로 발사할 수 있기 때문에 새로운 채굴 기술을 가능하게 할 수 있습니다.

8번 시험용 발파 캡은 80퍼센트 수은 풀민산염과 20퍼센트 염소산 칼륨의 혼합물 2그램 또는 동등한 강도의 발파 캡입니다.동등한 강도 캡은 바닥 두께가 0.03인치를 초과하지 않는 알루미늄 쉘에서 1.4g/cc 이상의 비중으로 가압되고 제조업체에 따라 프라이머의 표준 중량으로 프라이밍되는 0.40-0.45g의 PETN 기본 전하로 구성됩니다[1].

발파캡

발파캡 및 기폭장치의 종류별 절단도

가장 오래되고 간단한 캡 유형인 퓨즈 캡은 한쪽 끝이 닫힌 금속 실린더입니다.안쪽의 개방된 끝에서부터 먼저 폭약 퓨즈가 삽입되고 크림핑되는 빈 공간이 있고, 다음으로 폭약 점화 혼합물, 1차 폭발물, 그리고 주 폭발물 전하가 있습니다.폭약식 발파 캡의 주된 위험은 적절한 사용을 위해 퓨즈를 삽입한 다음 퓨즈 주위의 캡 베이스를 으깨어 제자리에 압착해야 한다는 것입니다.캡을 압착하는 데 사용되는 공구가 폭발물에 너무 가까이 사용될 경우, 1차 폭발물이 압착 중에 폭발할 수 있습니다.일반적인 위험한 방법은 치아로 캡을 압착하는 것입니다. 우발적인 폭발은 입에 심각한 부상을 입힐 수 있습니다.퓨즈형 발파캡은 오늘날에도 여전히 사용되고 있습니다.이들은 특정 유형의 전자기 간섭에 사용하기에 가장 안전한 유형이며, 퓨즈가 꺼짐에 따라 내장된 시간 지연 기능이 있습니다.

솔리드 팩 전기 발파 캡은 1차 폭발물과 직접 접촉하는 얇은 브릿지 와이어(따라서 솔리드 팩)를 사용합니다. 이 와이어는 전류에 의해 가열되어 1차 폭발물의 폭발을 일으킵니다.그 1차 폭발물은 2차 폭발물의 더 큰 전하를 폭발시킵니다.일부 솔리드 팩 퓨즈에는 캡이 발화하기 전까지 최대 수백 밀리초의 작은 폭약 지연 요소가 포함되어 있습니다.

매치 타입 블라스팅 캡은 브리지 와이어와 1차 폭발물 사이의 직접적인 접촉이 아닌 전기 매치(양쪽에 전극이 있는 절연 시트, 측면을 가로질러 납땜된 얇은 브리지 와이어, 모두 점화 및 출력 혼합물에 담근)를 사용하여 1차 폭발물을 개시합니다.성냥은 나머지 캡과 별도로 제작할 수 있으며 공정이 끝날 때만 조립할 수 있습니다.매치 타입 캡은 전세계적으로 가장 일반적인 타입입니다.

폭발교량 뇌관은 1940년대에 핵무기를 개발하기 위한 맨해튼 계획의 일환으로 발명되었습니다.설계 목표는 매우 빠르고 예측 가능하게 작동하는 기폭장치를 제작하는 것이었습니다.매치와 솔리드 팩 타입의 전기 캡은 모두 수 밀리초의 시간이 소요됩니다. 브릿지 와이어가 폭발물을 가열하고 폭발이 일어날 때까지 가열하기 때문입니다.폭발성 브리지 와이어 또는 EBW 뇌관은 더 높은 전압 전하와 매우 얇은 브리지 와이어(길이 0.04인치, 직경 0.0016, 직경 1mm)를 사용합니다.EBW 뇌관 와이어는 폭발물을 가열하는 대신, 높은 발화 전류에 의해 매우 빠르게 가열되어 실제로 전기 저항 가열로 인해 와이어가 기화되어 폭발합니다.전기적으로 구동되는 폭발은 뇌관의 개시제 폭발물(보통 PETN)을 발사합니다.일부 유사한 뇌관은 철사 대신 얇은 금속 호일을 사용하지만 실제 브리지 와이어 뇌관과 동일한 방식으로 작동합니다.EBW 뇌관은 적절히 작동될 때 매우 신속하게 발사될 뿐만 아니라, 이탈된 정전기 및 기타 전류로부터 안전합니다.전류가 충분하면 브리지 와이어가 녹지만 브리지 와이어를 통과하는 완전한 고전압 고전류 전하 없이는 이니시에이터 폭발물을 폭발시킬 수 없습니다.EBW 뇌관은 무선 신호, 정전기 또는 기타 전기적 위험이 기존의 전기 뇌관으로 사고를 유발할 수 있는 많은 민간 용도에 사용됩니다.

슬랩퍼 기폭장치는 EBW 기폭장치를 개량한 것입니다.슬래퍼는 폭발하는 호일을 직접 사용하여 개시제 폭발물을 터뜨리는 대신 호일의 전기 기화를 사용하여 PET 필름이나 캡톤과 같은 작은 원형 절연 물질을 추가적인 절연 물질 디스크의 원형 구멍 아래로 구동합니다.그 구멍의 맨 끝에는 기존의 개시제 폭발물이 들어 있는 펠릿이 있습니다.전기에서 플라잉 디스크나 슬래퍼의 운동 에너지로의 에너지 변환 효율은 20~40%입니다.슬래퍼는 폭약의 4만분의 1인치(약 1mm)의 넓은 영역에 영향을 미치기 때문에 폭발하는 호일이나 브리지 와이어 기폭장치처럼 가는 선이나 점이 아니라 폭약의 4만분의 1인치(약 1mm)에 영향을 주기 때문에 폭발이 더 규칙적이고 적은 에너지를 필요로 합니다.신뢰할 수 있는 폭발을 위해서는 폭발이 시작되는 온도와 압력까지 최소량의 폭발물을 끌어올려야 합니다.한 지점에 에너지를 축적하면 희화파나 팽창파에서 폭발물을 사방으로 방사할 수 있고, 작은 부피만 효율적으로 가열하거나 압축할 수 있습니다.플라이어는 측면에서 충격 에너지를 레어화 파동으로 방출하지만 원뿔 형태의 폭발물은 효율적으로 충격 압축됩니다.슬래퍼 기폭장치는 핵무기에 사용됩니다.이러한 구성 요소는 초기화하는 데 많은 양의 에너지가 필요하므로 실수로 방전될 가능성이 매우 낮습니다.

레이저 무기 개시제에서, 레이저의 펄스는 광섬유를 통과하여 타격하고 따라서 탄소 도핑된 폭발물을 개시합니다.이 개시자들은 매우 신뢰할 수 있습니다.폭발물은 정확하게 조정된 부착된 레이저 또는 일치하는 완전히 독립된 레이저에 의해서만 폭발할 수 있기 때문에 의도하지 않은 개시는 매우 어렵습니다.

참고 항목

참고문헌

  1. ^ Watson, William (1744). "Experiments and observations tending to illustrate the nature and properties of electricity". Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 43 (477): 481–501. doi:10.1098/rstl.1744.0094.페이지 500부터: "하지만 나는 전기의 힘으로 화약을 발사할 수도 있고, 심지어 머스킷총을 발사할 수도 있습니다. 화약을 약간의 장뇌나 가연성 화학유 몇 방울로 갈았을 때 말이죠."
  2. ^ Franklin, Benjamin, Experiments and Observations on Emerica Philadelphia in London (영국 런던: Francis Newberg, 1769), 92페이지페이지 92: "작은 카트리지에 건조한 가루를 넣고 단단하게 박아 일부 알갱이를 멍들게 합니다. 그런 다음 뾰족한 두 개의 와이어를 카트리지 중간에 넣고 각 끝에 하나씩 0.27cm 이내의 거리까지 서로에게 접근합니다. 그런 다음 카트리지를 원형(즉, 회로)에 놓습니다.네 개의 [레이든] 항아리가 방전되고, 전기 불꽃이 한 전선의 지점에서 다른 전선의 지점으로, 화약 사이의 카트리지 안에서 튀어오르고, 그것을 발사하고, 방전의 균열과 동시에 분말의 폭발이 일어납니다."
  3. ^ "Standing Well Back - Home - Inventing detonators". www.standingwellback.com. 18 November 2012. Retrieved 22 March 2018.
  4. ^ Hare, Robert (1832) "암석의 폭파에 갈바니즘의 적용", The Mechanics' Magazine, 17:266–267
  5. ^ 참고: 로버트 헤어(Robert Hare)는 1821년에 대형 배터리(또는 "디플레이터(deflagator)" 또는 "칼리모터(calorimotor)"를 만들었습니다.참조: Hare, R. (1821) "갈바닉 장치의 몇 가지 새로운 변형에 대한 회고록과 그의 새로운 갈바닉 이론을 지지하는 관찰", The American Journal of Science and Arts, 3:105–117.
  6. ^ 니트로글리세린에 대한 특허:노벨, A., 영국 특허 제1,813호(1864년 7월 20일)
  7. ^ 참조:
    • 다이너마이트 특허:노벨, 알프레드, 영국 특허 제1,345호 (1867년 5월 7일)
    • 노벨, 알프레드, "개선된 폭발성 화합물", 미국 특허 제78,317호(1868년 5월 26일).("퍼커션 캡"에 대한 설명은 페이지 2 참조).
    • de Mosenthal, Henry (1899) "알프레드 노벨의 일생", 화학 산업 학회지, 18:443-451; p. 444 참조.
  8. ^ 스미스, 헨리 줄리어스, "전기 퓨즈의 개선", 미국 특허 제79,268호(1868년 6월 23일).
  9. ^ 쿠퍼, 폴 W., 폭발물 공학 (뉴욕, 뉴욕: 와일리-VHC, 1996), 페이지 339.
  10. ^ 참조:
  11. ^ Gardner, Perry G., "Electric fuse", 미국 특허 제377,851호(1888년 2월 14일)
  12. ^ 참조:
    • Smith, Henry Julius, "자기 전기 기계의 개선", 미국 특허 제201,296호(1878년 1월 17일).
    • Smith, Henry Julius, "Dynamo-Electric Igniting Machine", 미국 특허 제353,827호(1886년 12월 7일).
    • 스미스, 헨리 줄리어스, "발파 기술", 미국 특허 제534,289호(1895년 2월 19일).
    • Krehl, Peter O. K., 충격파, 폭발과 영향의 역사: 연대기적, 전기학적 참고문헌 (Berlin, 독일: Springer, 2009), p. 365.
  13. ^ "Improving safety and productivity". www.oricaminingservices.com. Retrieved 2019-05-16.

추가열람

외부 링크

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