Устройства задержки и способы их изготовления

Устройства задержки и способы их изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройствам задержки типа, который используется для регулируемого по времени инициирования энергетических материалов, например устройств задержки типа, который используется в детонаторах замедленного действия, к способам изготовления таких устройств задержки.

Уровень техники

Обычные пиротехнические устройства задержки заключают в себя порошкообразную пиротехническую композицию, заключенную в корпус трубы из мягкого металла, такую как свинцовая или из оловянного сплава. Такие традиционные устройства задержки обычно размещаются внутри оболочки детонатора между местом вворачивания взрывателя, такого как ударная труба, и расположенным на выходе взрывным зарядом детонатора. Взрыв выходного взрывного заряда задерживается на время, которое требуется для горения отрезка пиротехнического материала от его входного до выходного конца. Квалифицированным специалистам в данной области хорошо известно, что необходимо очень тщательно контролировать время задержки отдельных детонаторов; обычное время задержки находится в пределах от 9 до 9600 миллисекунд или больше, например 9, 25, 350, 500 и 1000 миллисекунд. Достижение одинаковых и точных времен задержки путем поджога трубы пиротехнического материала ограничено в своей основе, и в данной области техники интенсивно разрабатываются электронные устройства задержки для увеличения точности времени задержки, несмотря на увеличенную стоимость электронных устройств задержки по сравнению с пиротехническими устройствами задержки.

Международная заявка WO 2004/106268 А2 компании Qinetiq Nanomaterials Limited на "Взрывчатые Устройства", опубликованная 9 декабря 2004, раскрывает взрывчатые устройства, представляющие собой пасту, нанесенную печатным способом на подложку, которая может содержать частицы в пределах 10 микрометров в диаметре "или даже …0,1 микрометра или меньше в диаметре." (Страница 4, линии 18-24). Фигуры, такие как Фиг.1 и 2, раскрывают змеевидные или спиральные варианты нанесения печатной взрывчатой пасты на подложку. Например, на странице 15, линии 11-29 описана печать взрывчатой пастой единственной линии, которая начинается вблизи нагревательного элемента и заканчивается вблизи вторичного взрывчатого материала. Печатная линия взрывчатой пасты инициирует вторичное взрывчатое вещество. Может использоваться зигзагообразный рисунок, и это увеличит время задержки, обеспечиваемое устройством.

Известно использование нанопористой окиси железа в качестве компонента окислителя ракетного топлива, взрывчатых веществ и пиротехнических материалов. См. статью «Аэрозоль-гельный синтез нанопористых частиц окиси железа: потенциальный окислитель для наноактивных материалов», Anand Prakash, Alon V. McCormiclc и Майкл R. Zachariah, Chem. Mater. 2004, 16, 1466-1471, публикация Американского Химического Общества. Статья описывает использование наночастиц топлива, такого как алюминий и окислитель на основе оксида металла, которые реагируют с высвобождением большого количества энергии. Высокая площадь поверхности в объеме материала, обусловленная очень маленькими размерами частиц, разрабатывается, чтобы уменьшить ограничения, связанные с массопереносом, и добиться воспламенения, контролируемого химической кинетикой. Указывается, что размер частиц окислителя, являющихся предметом изобретения, находится в интервале 100-250 миллимикрон ("нм").

Британская заявка на патент 2049651 компании Brock's Fireworks Limited, Дамфришир, Шотландия раскрывает способ нанесения пиротехнического или взрывчатого состава на поверхность путем трафаретной печати композиции в форме жидкой суспензии или пасты по поверхности, с последующим высыханием и/или затвердением полученной таким образом композиции. Раскрыто, что могут быть нанесенены несколько слоев, предпочтительно, через сито с крупными отверстиями, которое позволяет проходить через него относительно крупным твердым частицам, не забиваясь. Интервал размера частиц не указывается. Далее раскрыто, что в описанном способе может наноситься несколько слоев, и каждый слой может быть таким же или отличаться. Последний слой инертного материала может надпечатываться сверху в целях гидроизоляции или предотвращения воспламенения на поверхности и, если необходимо, между стадиями может быть использовано напыление.

Патент США 6712917, выпущенный 30 марта 2004 г. Gash и др. и озаглавленный «Неорганические нанокомпозиты оксиды металлов/органические полимеры и способы их получения», раскрывает способ получения смешанных неорганических/органических активных нанокомпозитов.

Патент США 6803244, выпущенный 12 октября 2004 г. Diener и др. и названный «Наноструктурное реакционное вещество и способ его получения», раскрывают наноструктурное реакционное вещество, например кремний и окисляющий агент. Частицы размером порядка нанометра, первоначально разделенные изолирующим слоем, как сообщают, обеспечивают практически прямой контакт между топливом и агентом окисления, когда изолирующий слой разрушается.

Детальное обсуждение термитных смесей, интерметаллических реагентов и топлив содержится в статье «Теоретическое выделение энергии термитными смесями, интерметаллическими соединениями и горючими металлами», авторов S.H.Fischer и М.С.Grubelich, Sandia National Laboratories, Альбукерке, Нью Мехико. Статья SAND-98-1176C была представлена на 24^-ом Международном Семинаре Пиротехники, Монтеррей, Калифорния в июле 1998.

Раскрытие изобретения

В общем случае в соответствии с настоящим изобретением предложено устройство задержки, состоящее из подложки, на которой размещена полоса настройки времени задержки и, возможно, калибровочная полоса, обе из энергетического материала. Использующийся здесь и в формуле изобретения "энергетический материал" означает взрывчатое вещество, пиротехнический или другой материал, который испускает энергию после инициации или зажигания. Энергетический материал может быть нанесен в виде пасты композициями, содержащими частицы энергетического материала, диспергированные в непрерывной жидкой фазе, при этом некоторые или все частицы энергетического материала могут быть наноразмерными частицами. Возможно, топливо и компоненты окислителя могут быть раздельно нанесены на подложку как отдельные слои топлива и окислителя, которые соприкасаются или, по крайней мере частично, лежат над друг другом. Настоящее изобретение также предусматривает печать на подложке полосы настройки времени задержки из энергетического материала и печать на той же самой или другой подложке калибровочной полосы из энергетического материала, подобного или идентичного энергичному материалу полосы настройки времени задержки, воспламенение калибровочной полосы и установление ее скорости горения, и модифицирование полосы настройки времени задержки для настройки ее времени горения из расчета, что полоса настройки времени задержки имеет ту же самую скорость горения, что калибровочная полоса. Настоящее изобретение, таким образом, предусматривает подбор времени горения полос настройки времени задержки из энергетических материалов способом, аналогичным исследованию электронных единиц задержки, чтобы установить, что они должным образом запрограммированы для обеспечения желаемого "времени горения", то есть желаемого времени задержки. Массовое производство значительно увеличивает точность соблюдения времени задержки и точность устройства задержки с энергетическим материалом, например пиротехническим.

Настоящее изобретение также включает энергетический материал, состоящий из наноразмерных частиц, для печати или нанесения другим способом на подложку. В общем случае энергетический материал может включать частицы, диспергированные в непрерывной жидкой фазе ("паста"), и может быть напечатан, например, в форме полос настройки времени задержки и калибровочных полос, как описано ниже. Пасту, закрепленную на подложке, сушат или оставляют для высыхания или затвердевания.

Более точно, в соответствии с настоящим изобретением предложено устройство задержки, включающее подложку, на которой располагаются (а) по крайней мере одна полоса настройки времени задержки, имеющая начальную точку и точку выхода, и (b) калибровочная полоса, полоса настройки времени задержки и калибровочная полоса каждая содержат энергетический материал, например топливо и окислитель, способные к проведению реакции, высвобождающей энергию, вдоль полосы, калибровочная полоса и полоса настройки времени задержки достаточно разделены друг от друга, чтобы предотвратить воспламенение полосы настройки времени задержки калибровочной полосой. Энергетический материал может, по желанию, включать наноразмерные частицы.

В одном аспекте настоящего изобретения энергетический материал по меньшей мере полосы настройки времени задержки состоит по крайней мере из одного отдельного слоя топлива и по крайней мере одного отдельного слоя окислителя, один из слоев топлива и один из слоев окислителя по крайней мере частично налегают друг на друга.

В другом аспекте настоящего изобретения энергетический материал калибровочной полосы в значительной степени тот же самый, что энергетический материал полосы настройки времени задержки.

Один аспект настоящего изобретения предусматривает единицу задержки, включающую подложку, на которой размещаются по меньшей мере одна полоса настройки времени задержки, имеющая начальную точку и точку выхода, и включающая энергетический материал, способный к проведению реакции, высвобождающей энергию, вдоль полосы. Энергетический материал выбран из класса, состоящего из топлива и окислителя, и состоит по крайней мере из одного отдельного слоя топлива и по крайней мере одного отдельного слоя окислителя, слоя топлива и слоя окислителя, находящихся в контакте друг с другом.

Еще один аспект настоящего изобретения предусматривает, что полоса настройки времени задержки включает первую полосу, имеющую конечный зазор, например первая полоса может быть отделена конечным зазором от второй полосы, и мостиковую полосу, закрывающую конечный зазор, например, соединяя первую полосу со второй полосой, чтобы закрыть конечный зазор. Первая полоса, возможная вторая полоса и мостиковая полоса в сумме определяют полезную длину полосы настройки времени задержки между местом входа и местом выхода.

Один аспект настоящего изобретения предусматривает устройство задержки, которое далее включает по меньшей мере одно из (а) устройство приема входного сигнала в линии передачи сигнала с начальной точкой полосы настройки времени задержки, и (b) устройство передачи сигнала в линии передачи сигнала с точкой выхода полосы настройки времени задержки, и в которой только один участок полосы настройки времени задержки закрыт по крайней мере одним из устройств, в связи с чем полезная длина полосы настройки времени задержки определяется размещением устройства или устройств.

Другие аспекты настоящего изобретения предусматривают устройство приема входного сигнала в линии передачи сигнала с местом входа полосы настройки времени задержки и устройством передачи заряда в линии передачи сигнала с местом выхода полосы настройки времени задержки. Возможно, множество полос настройки времени задержки могут соединяться в линии передачи сигнала в одном конце полосы настройки времени задержки к устройству приема входного сигнала, а в другом конце полосы настройки времени задержки к устройству передачи сигнала, чтобы обеспечить резервные полосы настройки времени задержки для инициирования устройства передачи сигнала.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения полоса настройки времени задержки состоит из основной части и дополнительной части. Полезная длина основной части больше, чем у дополнительной части, а скорость горения дополнительной части больше, чем основной части. Неравенство в соответствующих длинах и скоростях горения основной и дополнительной частей является достаточно большим, так что время горения дополнительной части незначительно по сравнению со временем горения основной части так, что время задержки устройства задержки определяется, главным образом, временем горения основной части.

Аспект метода настоящего изобретения предусматривает создание устройства задержки последовательными операциями, включающими расположение на подложке полосы настройки времени задержки, имеющей начальную точку и точку выхода, полосы настройки времени задержки, включающей энергетический материал, состоящий по меньшей мере из одного отдельного слоя топлива и по меньшей мере одного отдельного слоя окислителя, с одним из слоев топлива и одним из слоев окислителя, по крайней мере частично, лежащих один над другим, и далее, возможно, включающими размещение на подложке калибровочной полосы энергетического материала, достаточно отделенного от полосы настройки времени задержки, чтобы избежать воспламенения полосы настройки времени задержки калибровочной полосой.

Аспект другого метода изобретения предусматривает создание устройства задержки методом, включающим следующие стадии. (а) Полоса настройки времени задержки, имеющая начальную точку и точку выхода, размещается на подложке, полоса настройки времени задержки, включающая энергетический материал, имеющий данную скорость горения вдоль ее длины, и полезную длину полосы настройки времени задержки, являющуюся непрерывной длиной вдоль полосы настройки времени задержки между начальной точкой и точкой выхода, полезная длина и скорость горения полосы настройки времени задержки определяют время задержки устройства задержки. (b) Калибровочная полоса данной длины, имеющая начальную точку и точку выхода, располагается на подложке; калибровочная полоса состоит из энергетического материала, который в значительной степени идентичен активному материалу полосы настройки времени задержки. (с) Калибровочная полоса воспламеняется, и время, которое требуется для горения калибровочной полосы от ее начальной точки до ее точки выхода, измеряется, чтобы установить скорость горения калибровочной полосы, (d) После выполнения шага (с) полезная длина полосы настройки времени задержки регулируется так, чтобы достигнуть желаемого времени задержки исходя из того, что скорость горения полосы настройки времени задержки идентична выявленной скорости горения калибровочной полосы.

Еще один аспект метода изобретения обеспечивает выполнение стадии (d) путем обеспечения одного или более преодолимых зазоров в полосе настройки времени задержки, или путем нанесения ускорителя на полосу настройки времени задержки, или путем нанесения замедлителя на полосу настройки времени задержки, или применением одного или обоих из устройств приема входного сигнала и устройства передачи сигнала, чтобы закрыть участок полосы настройки времени задержки для оставления полезной непокрытой длины полосы настройки времени задержки между устройствами, или путем первоначального размещения только участка полосы настройки времени задержки путем оставления по меньшей мере одного конечного зазора между местом входа и местом выхода полосы настройки времени задержки и закрытия промежутка или промежутков в полосе настройки времени задержки мостиковой полосой, обеспечивая непрерывную полосу настройки времени задержки от места входа до места выхода. Преодолимый зазор или зазоры, ускоритель и замедлитель подбираются и составляются, чтобы обеспечить желаемую скорость горения для отрегулированной полосы настройки времени задержки, которая, на основании скорости горения, установленной для калибровочной полосы, обеспечит желаемое время задержки для устройства задержки. Точно так же подбирается и составляется мостиковая полоса и размещаются устройство приема входного сигнала и/или устройство передачи сигнала, чтобы добиться для полосы настройки времени задержки такой полезной длины, которая, при скорости горения, установленной для калибровочной полосы, обеспечит желаемый период задержки для устройства задержки.

Различные аспекты настоящего изобретения предусматривают, что энергетический материал содержит наноразмерные частицы или частицы состоят главным образом из наноразмерных частиц. Энергетический материал, используемый в методах изобретения, может включать топливо и окислитель, и нанесенный энергетический материал может состоять по меньшей мере из одного отдельного слоя топлива и по меньшей мере одного отдельного слоя окислителя, одного из слоев топлива и слоев окислителя, по меньшей мере, частично прекрывающих друг друга.

В общем случае по меньшей мере один из компонентов энергетического материала состоит из частиц, которые могут быть "наноразмерным" материалом, таким как "наноэнергетический материал", например "нанопиротехнический материал"; эти термины, использованные здесь, обозначают диапазон размера диаметра частицы от около 20 до около 1500 нанометров ("нм"), или любой подходящий меньший диапазон размера, но лежащий в пределах широкого диапазона около 20 до около 1500 нм. Например, диапазон размера диаметра частицы может быть от около 40 до около 1000 нм, или от около 50 до около 500 нм, или от около 60 до около 200 нм, или от около 80 до около 120 нм, или от около 20 до около 100 нм. Частицы чрезвычайно небольшого размера, например наноразмерные частицы, ускоряют полезную реакцию вследствие тесного контакта между реактивными частицами и позволяют создавать полосы, имеющие очень малые предельные диаметры. Таким образом, полосы с очень маленькой площадью поперечного сечения способны поддерживать реакцию вдоль их длины вследствие того, что частицы энергетического материала имеют очень небольшой размер, например наноразмерный.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - схематический вид плана устройства задержки в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения;

Фиг.2 - схематический вид продольного сечения детонатора задержки, оборудованного устройством задержки Фиг.1;

Фиг.2А - вид сечения, увеличенный по сравнению с Фиг.2 и взятый по линии А-А Фиг.2;

Фиг.3 - схематический вид плана устройства задержки Фиг.1 с двумя отдельными лежащими поверх слоями ламината, нанесенными на печатную поверхность;

Фиг.4 - схематический вид сбоку одного варианта реализации поточной линии для производства устройства задержки в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг.4А-4С являются схематическими видами плана, увеличенными по сравнению с Фиг.4, показывающими устройство задержки Фиг.1 на различных стадиях производства;

Фиг.5 - схематический вид плана устройства задержки в соответствии со вторым вариантом реализации настоящего изобретения;

Фиг.5А является схематическим видом сбоку, взятым по линии А-А Фиг.5;

Фиг.6 - схематический вид плана устройства задержки в соответствии с третьим вариантом реализации настоящего изобретения;

Фиг.6А - схематический вид сбоку, взятый по линии А-А Фиг.6;

Фиг.7 - схематический вид продольного сечения детонатора задержки, оборудованного устройством задержки Фиг.6;

Фиг.7А - вид сечения, увеличенный относительно Фиг.7 и взятый по линии А-А Фиг.7;

Фиг.7В - перспективный вид вкладыша цилиндрической формы, в который заделано устройство задержки, подобное представленному на Фиг.6;

Фиг.7С - неполный схематический вид, показывающий вкладыш Фиг.7В, заключающий в себе другой обычный детонатор;

Фиг.7D - вид сечения, взятый вдоль линии D-D Фиг.7С;

Фиг.7Е - вид, подобный Фиг.7D, но показывающий дополнительный вариант реализации вложенного устройства задержки, содержащегося внутри оболочки детонатора;

Фиг.8 - схематический вид устройства задержки в соответствии с четвертым вариантом реализации настоящего изобретения;

Фиг.9А - схематический вид устройства задержки в соответствии с пятым вариантом реализации настоящего изобретения на промежуточной стадии изготовления;

Фиг.9В - схематический вид плана устройства задержки Фиг.9 в более поздней стадии изготовления;

Фиг.10 - схематический вид сбоку одного варианта реализации поточной линии для производства устройства задержки в соответствии с первым методом настоящего изобретения;

Фиг.11 - схематический вид сбоку другого варианта реализации поточной линии для производства устройства задержки в соответствии со вторым методом настоящего изобретения;

Фиг.11А-11С являются схематическими видами, увеличенными по сравнению с Фиг.11, показывающими шестой вариант реализации устройства задержки настоящего изобретения на различных стадиях изготовления в поточной линии Фиг.11;

Фиг.12 - схематический вид только участка полосы настройки времени задержки на подложке устройства задержки в соответствии с седьмым вариантом реализации настоящего изобретения;

Фиг.13 - схематический вид только компонента полосы настройки времени задержки на подложке устройства задержки в соответствии с восьмым вариантом реализации настоящего изобретения;

Фиг.14 - схематический, детальный, перспективный вид устройства задержки в соответствии с девятым вариантом реализации настоящего изобретения;

Фиг.14А - схематический рисунок, уменьшенный в размере по сравнению с Фиг.14, показывающий стадии производства устройства задержки Фиг.14;

Фиг.15 - вид сечения детонатора задержки, содержащего устройство задержки Фиг.14;

Фиг.16 - схематический вид устройства задержки в соответствии с десятым вариантом реализации настоящего изобретения; и

Фиг.17А и 17В показывают стадии в производстве одиннадцатого варианта реализации настоящего изобретения.

Осуществление изобретения

Если специально не заявлено иначе или если контекст отчетливо не требует другого, к методам и структурам применяются одинаково следующие описания, которые включают (1) энергетический материал, нанесенный как смесь топлива и окислителя, и (2) энергетический материал, в котором компоненты топлива и окислителя нанесены по отдельности. Когда наносят отдельные слои топлива и окислителя, несущественно, какой из слоев (топлива или окислителя) первым наносят на подложку. Таким образом, или слой топлива, или слой окислителя может быть верхним слоем, и могут быть нанесены два или больше чередующихся слоя, соответственно, топлива и окислителя, или отдельные слои могут просто контактировать с друг другом.

Энергетический материал может включать пиротехнический материал, состоящий из топлива и окислителя; например, пиротехнический материал может, но не обязательно, включать термитный материал. Энергетический материал может наноситься печатанием пастами из энергетического материала, которые затвердевают или сохнут на подложке. И топливо, и частицы окислителя могут быть диспергированы в непрерывной жидкой фазе одной и той же пасты. В качестве альтернативы одна паста может включать наноразмерные топливные частицы, диспергированные в непрерывной жидкой фазе, а другая паста может включать наноразмерные частицы окислителя, диспергированные в непрерывной жидкой фазе. Наноразмерными частицами может быть либо только одна из частиц топлива и частиц окислителя, либо только некоторые из частиц каждого, либо все частицы. По меньшей мере один из компонентов энергетических материалов может иметь нанозоль-гельную структуру, такую как золь-гель нанопористого оксида железа.

На фиг.1 схематически показано устройство задержки 10, включающее подложку 12, на которую напечатана или нанесена иным образом полоса настройки времени задержки 14, состоящая из первой полосы 14а, второй полосы 14b и мостиковой полосы 14с. Участок полосы настройки времени задержки 14, состоящий в данном варианте реализации из первой полосы 14а, представлен в пилообразной конфигурации с целью увеличения ее полезной длины. Конечный зазор в полосе настройки времени задержки 14 перекрыт мостиковой полосой 14с. Здесь и в формуле "конечный зазор" означает щель в полосе настройки времени задержки, которая является достаточно большой, чтобы прервать передачу сигнала воспламенения вдоль полезной длины полосы настройки времени задержки. В варианте реализации, представленном Фиг.1, конечный зазор находится между первой полосой 14а и второй полосой 14b, то есть он расположен на промежуточном участке полосы настройки времени задержки 14. В других вариантах реализации конечный зазор может быть в конце полосы настройки времени задержки, так чтобы мостиковая полоса соединяла конечный зазор между одним концом полосы настройки времени задержки и точкой выхода или устройством передачи сигнала, в зависимости от местоположения конечного зазора. Несмотря на то, что в одной полосе настройки времени задержки может иметься больше чем один конечный зазор, обычно это не является необходимым и приводит только к усложнению расчета длины и конфигурации мостиковой полосы, требуемой для достижения определенного времени задержки. Калибровочная полоса 20 надпечатывается или иным образом наносится на подложку и находится в линии передачи сигнала от начального воспламеняющего элемента 22 в начальной точке калибровочной полосы 20, к конечному воспламеняющему элементу 24 в точке выхода калибровочной полосы 20. Полоса настройки времени задержки 14 и калибровочная полоса 20 состоят из энергетического материала, например наноэнергетического материала. Наноэнергетический материал может быть нанопиротехническим материалом. Калибровочная полоса 20 и связанные с ней устройства 22, 24 размещены на расстоянии и не контактируют с полосой настройки времени задержки 14 или со связанными с нею устройствами 16 и 18, которые описаны ниже.

Подложка 12 может быть сделана из любого подходящего материала, как обычная плата печатной схемы, такого как укрепленная стекловолокном пластмасса, керамика, или любой подходящий материал, или комбинация материалов. Например, подложка может включать непроводящий электричество материал, или материал, имеющий электронепроводящий поверхностный слой, на котором напечатана полоса настройки времени задержки и, возможно, калибровочная полоса (как описано ниже). Подложка 12, возможно, может быть сделана из энергетического материала, или у нее может быть покрытие из энергетического материала на поверхности (ниже иногда называемое "активная поверхность"), на которое нанесены различные полосы. Использованные здесь "реакционная" подложка или покрытие означают, что подложка или покрытие участвуют в реакции горения полосы или полос энергетического материала. Например, подложка или покрытие, которое поставляет кислород для реакции горения, такое как кислородсодержащее соединение металла, например нитрат калия, были реактивной подложкой или покрытием.

Существенное преимущество настоящего изобретения состоит в том, что оно дает возможность наладки полосы настройки времени задержки, такой как полоса настройки времени задержки 14, основываясь на результате, достигнутом путем срабатывания калибровочной полосы, такой как калибровочная полоса 20. Эта настройка может быть выполнена рядом различных способов, как описано ниже в связи с некоторыми из чертежей. В общем случае регулировка полосы настройки времени задержки может включать одну или несколько из стадий: добавление к ней ускорителя или замедлителя, чтобы или увеличить, или уменьшить скорость горения полосы настройки времени задержки; обеспечение одного или более преодолимых зазоров в полосе настройки времени задержки, чтобы замедлить скорость горения; регулировку полезной длины полосы настройки времени задержки или нанесением сначала только части полосы настройки времени задержки и таким завершением полосы настройки времени задержки, чтобы передать ей фиксированную полезную длину, основанную на скорости горения, определенной из срабатывания калибровочной полосы; или размещение одного или обоих устройств, таких как устройства 16 и 18, описанные ниже, так, чтобы оставить между ними желаемую непокрытую (устройствами) полезную длину полосы настройки времени задержки.

У полосы настройки времени задержки 14 есть начальная точка 14d и точка выхода 14е. "Полезная длина" полосы настройки времени задержки является непрерывной длиной вдоль настраиваемой полосы между ее начальной точкой и точкой выхода. Таким образом, полезная длина полосы настройки времени задержки 14 начинается в начальной точке 14d, пересекает часть первой полосы 14а к первой точке пересечения I₁ с мостиковой полосой 14с, пересекает часть соединения полосы 14с к второй точке пересечения I₂ со второй полосой 14b и затем пересекает часть второй полосы 14b между вторым I₂ пункта - пересечения и точкой выхода 14е. Видно, что конечные участки полос 14а и 14b исключаются из полезной длины полосы настройки времени задержки 14 из-за специфического местоположения точек пересечения I₁ и I₂ в показанном на чертеже варианте реализации. Точно так же наконечники мостиковой полосы 14с исключены из полезной длины полосы настройки времени задержки 14, потому что они находятся за пределами первого и второго пересечения, чтобы обеспечить хорошую связь между мостиковой полосой 14с и полосами 14а и 14b.

Начальная точка 14d связана в линию передачи сигнала с устройством приема входного сигнала 16, расположенным на подложке 12, а точка выхода 14е находится в линии передачи сигнала с устройством передачи сигнала 18, также расположенном на подложке 12. Устройство приема входного сигнала 16 и устройство передачи сигнала 18 печатаются на подложке 12 способом, подобным или идентичным тому, который использовался для печати полосы настройки времени задержки 14 и калибровочной полосы 20. В качестве альтернативы устройства 16 и 18 могут наноситься на подложку 12 любыми другими подходящими способами. Устройства 16 и 18 могут, но не обязательно, состоять из активных наноматериалов.

В различных вариантах реализации изобретения полоса настройки времени задержки размещается на подложке и имеет начальную точку, которая помещается так, чтобы получать входной сигнал, а точка выхода расположена на расстоянии от начальной точки и помещена так, чтобы инициировать выходящий сигнал. Длина полосы настройки времени задержки между начальной точкой и точкой выхода, то есть продольное расстояние вдоль полосы настройки времени задержки между ее начальной точкой и точкой выхода, является ее полезной длиной; время горения полезной длины полосы настройки времени задержки определяет временную задержку между моментом приема полосой настройки времени задержки входного сигнала и инициированием ею выходного сигнала. Полоса настройки времени задержки может конфигурироваться прямой, изогнутой, зигзагом или другим образом, чтобы обеспечить желательную полезную длину полосы настройки времени задержки. Возможно, подложка может быть реакционной подложкой, которая участвует или способствует реакции энергетического материала в полосе настройки времени задержки (и, возможно, в калибровочной полосе, как описано ниже).

В общем случае устройство приема входного сигнала на месте входа полосы настройки времени задержки находится на линии передачи сигнала с выходом запальной цепи, а устройство передачи сигнала на точке выхода полосы настройки времени задержки находится в линии передачи сигнала с выходным взрывным зарядом взрывного устройства, такого как детонатор задержки, содержащий в себе устройство задержки изобретения. Таким образом, как правило, одно или оба из: (1) устройство приема входного сигнала располагают в линии передачи сигнала между выходом запальной цепи и начальной точкой полосы настройки времени задержки, и (2), устройство передачи сигнала расположено в линии передачи сигнала с точкой выхода полосы настройки времени задержки. Устройство приема входного сигнала и устройство передачи сигнала могут размещаться на подложке путем печатания или любыми другими подходящими средствами.

Пилообразная конфигурация некоторых из полос используется только для обеспечения более длинной полезной длины полосы в пределах ограниченного пространства, предоставленного подложкой 12. Очевидно, может быть использован любой подходящий рисунок полос (спиральный, змеевидный и т.д.). Подложка 12 может, конечно, иметь любой размер, подходящий для намеченного использования устройства задержки. Для устройства задержки, которое предназначено для использования в оболочке детонатора стандартного размера, как описано ниже, ширина подложки 12 обычно выбиралась так, чтобы почти точно соответствовать внутреннему диаметру оболочки детонатора, так чтобы плотно к ней прилегать. Каркас установки (не показанный), подогнанный по размеру, чтобы плотно прилегать внутри оболочки детонатора, возможно, может быть использован для опоры подложки 12, которая была бы подогнана по размеру так, чтобы соответствовать каркасу установки. Подложка 12 обычно могла бы иметь длину от около одной четверти дюйма (0,64 см) до около к 1,2 дюймов (3,05 см), чтобы легко прилегать внутри оболочки детонатора стандартного размера. Подложка 12, которая может быть сделана из обычной печатной платы, должна быть только достаточно толстой, чтобы обеспечить достаточную жесткость и механическую прочность, для того чтобы ее использовали во время изготовления и установки во взрывном устройстве без физического искажения полос на активной поверхности. Например, подложка 12 может быть толщиной от около 1/16 до 1/8 дюйма (от 0,159 до 0,318 см). Стрелки S и Е на Фиг.1 описаны ниже.

Устройство задержки 10 может быть изготовлено следующим способом. На подходящую подложку 12 напечатывают (или наносят иначе) первую полосу 14а, вторую полосу 14b и полосу калибровки 20. Между полосами 14а и 14b оставляют конечный зазор. Полосы 14а, 14b и 20 (иногда, с мостиковой полосой, все вместе упоминающиеся ниже как "нанесенные полосы") все напечатываются или наносятся иначе из той же самой партии пасты или из идентичных партий пасты. Начальный воспламеняющий элемент 22 и конечный воспламеняющий элемент 24 могут напечатываться или наноситься иначе на подложку 12 любыми подходящими способами и могут, но не обязательно, наноситься на подложку 12 одновременно с нанесением полос 14а, 14b и 20. Устройство приема входного сигнала 16 и устройство передачи сигнала 18 наносятся на активную поверхность подложки 12 любыми подходящими способами. Устройства 16, 18, 22 и 24 могут, но не обязательно, состоять из наноразмерных материалов.

Устройство задержки 10 может быть подвергнуто воздействию испытательного устройства, которое зажигает начальный воспламеняющий элемент 22. Точное измерение отрезка времени, требуемого для того, чтобы калибровочная полоса 20 сгорела и зажгла конечный воспламеняющий элемент 24, осуществляется любым подходящим измерительным прибором. Отрезок времени, необходимый для того, чтобы калибровочная полоса 20 сгорела от элемента 22 в месте входа калибровочной полосы 20 до элемента 24 в месте выхода калибровочной полосы 20, например, легко измеряется с помощью электроники, посредством измерения времени задержки между двумя вспышками, вызванными элементами 22 и 24. Этот измеренный временной интервал и известная длина калибровочной полосы 20 позволяют легко рассчитать скорость горения (расстояние в единицу времени, например, сантиметры в секунду) калибровочной полосы 20. Скорость горения калибровочной полосы 20 будет в значительной степени идентична скорости горения полосы настройки времени задержки 14, потому что полоса настройки времени задержки 14 печатается из тех же самых или идентичных партий пасты из энергетических материалов, как калибровочная полоса 20, и, предпочтительно, во время той же самой технологической операции и при тех же самых условиях печати. Предпочтительно, чтобы полоса настройки времени задержки и калибровочная полоса имели идентичную толщину и ширину и располагались на той же самой подложке или на идентичном материале подложки, чтобы способствовать горению полосы настройки времени задержки 14 и калибровочной полосы 20 со в значительной степени идентичными скоростями. В других вариантах реализации полоса настройки времени задержки 14 полностью выполнена из тех же самых паст из энергетического материала, какие использовались для калибровочной полосы 20.

Как только становится известна скорость горения, а именно скорость перемещ