Электровзрывание - изобретение и развитие в России
Россия внесла основополагающий вклад в изобретение (в начале XIX века) и развитие электрического способа взрывания зарядов ВВ, опередив передовые в то время страны на 10-20 лет. Член-корреспондент Российской академии наук П.Л.Шиллинг в 1811-1812 гг. впервые в мире разработал электродетонаторы и источники тока для их инициирования, а также изолированные провода для прокладки в земле и под водой.
В опубликованных западными специалистами работах по истории электровзрывания не отражена роль России в изобретении и развитии средств электровзрывания. Например, в статье итальянского ученого и промышленника Рипамонти, а также в других источниках подробно описана история создания электродетонаторов во многих странах Старого и Нового Света, кроме России. Явление это можно объяснить тем, что в дореволюционной России разработка и создание средств электровзрывания велись для нужд армии, и сведения об этом в открытую печать того времени не попадали (до 1859 г., когда в России появилось открытое печатное "Наставление по электрическому взрыванию зарядов ВВ", все материалы, относящиеся к этому способу взрывания зарядов, не публиковались и считались особо секретными).
Между тем, наряду с П.Л. Шиллингом, существенный вклад в становление и развитие электрического способа взрывания внесли ученые и инженеры России В.В.Петров, Б.С.Якоби, К.А.Шильдер и многие другие.
Электрический способ взрывания был изобретен в России в 1812 г., т.е. почти на 20 лет раньше, чем за границей. Он сравнительно быстро получил в наших войсках широкое практическое применение, тогда как за рубежом его начали использовать значительно позже. Так, в Севастополе во время Крымской кампании 1854-1855 гг. при минной войне российские саперы все взрывы производили электрическим способом, тогда как войска Англии и Франции (наиболее развитых в то время стран) взрывные работы осуществляли огневым способом, воспламеняя пороховые мины при помощи так называемого "сосиса", изобретенного еще в XVI в. Он представлял собой начиненную порохом холщовую кишку диаметром от 15 до 25 мм. Этот способ был весьма несовершенным, громоздким и давал много отказов.
В США подрыв большого скального массива в гавани Нью-Йорка при помощи мины с электрозапалом, воспламененным от электростатической машины, впервые был осуществлен только в 1831 г.
В связи с вышеуказанным целесообразно кратко отразить основные этапы развития электрического способа взрывания в России. В конце описания каждой разработки в скобках указаны ее авторы. Если работа выполнена в другой стране, это оговаривается особо.
1811-1812 гг. Изобретение электрического способа взрывания, при помощи которого впервые в мире осуществлено электровзрывание фугасов (пороховых зарядов) на суше и под водой. Для этого были разработаны угольковый запал изолированный провод, пригодный для подземных и подводных условий, а также вольтов столб особой конструкции, удобный для обслуживания и перемещения (член-корр. Российской АН П.Л.Шиллинг).
1832-1835 гг. Применение русскими войсками электровоспламенения больших зарядов, подводных электрических мин, а также электровзрывания мостов.
1838-1839 гг. Создание электрозапала с мостиком накаливания (с последующим повышением надежности его действия путем приклейки к середине мостика легковоспламеняющегося вещества), а также разработка мокрой платино-цинковой гальванической батареи, сконструированной для использования в полевых условиях (акад. Российской АН Б.С.Якоби).
1840 г. Создание при саперном батальоне особой учебной команды, для слушателей которой лекции по гальванизму читал академик Б.С.Якоби. Это была первая в мире школа, положившая начало электротехническому образованию в России. За границей такие школы - телеграфные училища возникли на 20 лет позже.
1840-1846 гг. Освоение в России электрического способа взрывания с использованием его не только в военных, но и в мирных целях (подрыв льда, строительство дорог и т.д.).
1841 г. Создание гальванического индукционного прибора (магнитоэлектрической батареи) массой 16 кг, предназначенного для воспламенения угольковых запалов и имевшего повышающий трансформатор, первичная обмотка которого питалась от двух гальванических элементов через ртутный прерыватель (акад. Б.С.Якоби).
1842 г. Разработка первой магнитоэлектрической взрывной машинки (магнитоэлектрической батареи) массой 62 кг, создававшей пульсирующий ток и имевшей в своем составе повышающий трансформатор ("индукционный каток"), предназначенной для воспламенения угольковых запалов (акад. Б.С.Якоби). За рубежом подобная машинка была создана на 20 лет позже (В.Сименс, Германия).
1856 г. Создание первого в мире прибора для дистанционного управления групповыми взрывами (К.К.Константинов). Разработка полевого электроизмерительного прибора для измерения сопротивления запалов и электровзрывных сетей (капитан Н.М.Сокольский).
1865 г. Создание первого в мире электродетонатора с мостиком накаливания, зарядом черного пороха и сферическим углублением в бумажном дне, в котором, хотя и не преднамеренно, использован кумулятивный эффект (капитан Д.И.Андриевский).
1872 г. Разработка электрозапала высокого сопротивления, которое создавалось воспламенительным составом, заполнявшим зазор между концевыми проводами, вставленными в деревянный корпус запала. Запалы воспламенялись вольтовым столбом при параллельном соединении 10-15 шт. (М.Шах-Назаров).
1874 г. Создание искрового запала высокого сопротивления, у которого воспламенительный состав заполнял зазор между вставленными в деревянный корпус винтами-электродами, к которым крепились концевые провода (поручик Дрейер). В модернизированном виде такие запалы применялись почти 40 лет.
1890-1900 гг. Создание игольчатого запала для воспламенения подводных мин, у которого игла вставлялась в деревянную пробку, закрывавшую трубочку с воспламенительным составом. Эта игла при зажигании состава выбрасывалась вместе с пламенем в инициирующее ВВ, вызывая его взрыв (штабс-капитан Трумберг).
Создание магнитоэлектрической взрывной машинки ("индуктора") массой 4.8 кг, оборудованной генератором постоянного тока, при помощи которого можно было взрывать 12 параллельно соединенных запалов Дрейера.
1900 г. Начало систематического использования электродетонаторов (ЭД) на горных предприятиях Западной Европы, с 1910 г. -в Англии в газовых шахтах запретили огневой способ взрывания, который был также запрещен на подземных работах и в других странах Европы.
1913 г. Принятие на вооружение в России "взрывной машинки образца 1913 г." массой 8 кг, оборудованной магнитоэлектрическим генератором переменного тока, взрывным ключом для подачи тока в электровзрывную сеть (ЭВС) после раскручивания якоря. Машинка была способна взорвать до 20 запалов Дрейера в параллельном соединении или 20 ЭД с платиновыми мостиками в последовательном соединении.
1930-1935 гг. Выдвижение отечественными специалистами идеи и проведение первых в мире опытов по короткозамедленному взрыванию при проходке шахтных стволов путем использования миллисекундного коммутатора конструкции инж. Б.В.Малера (производственно-экспериментальное управление Союзвзрывпрома). Вместе с тем, ЭД короткозамедленного действия впервые стали выпускать в США в 1949 г.
1931-1932 гг. Создание отечественных динамоэлектрических взрывных машинок постоянного тока типа ПМ-1 с пружинным приводом и автоматическим включателем, способных взрывать до 100 последовательно соединенных ЭД, и машинок с резко пульсирующим током ПМ-2 (с ручным приводом, автоматическим включателем, рассчитанных на 25 последовательно соединенных ЭД).
1933-1936 гг. Разработка основ теории электровоспламенения с выводом формулы для определения импульсов и температуры воспламенения, гарантийного тока и др. (К.Дрекопф, Германия). Эта теория была развита в СССР проф. А.И.Лурье в 1945 г., а ее формулам был придан современный вид.
1934 г. Выдвижение идеи создания взрывного прибора (ВП), включающего воспламеняющий переменный ток в фиксированной фазе вблизи максимума синусоиды, для безотказного взрывания при относительно небольшом токе (проф. Е.В.Антулаев). Эта идея была реализована в 1959 г. путем создания переносной минной станции ПМС-220 для взрывания ЭД от сети переменного тока 220 В, причем в качестве включающего элемента был использован газовый разрядник. Более совершенный прибор, использующий в качестве включающего элемента тиристоры и имеющий блокировку от чрезмерного падения напряжения в питающей сети, был разработан в 1966-1968 гг. (М.М.Граевский). Сообщение об аналогичном приборе, разработанном в ФРГ, было опубликовано в 1972 г.
1942 г. Разработка первой в мире конденсаторной взрывной машинки ПМК-100 (проф. А.И.Лурье, СССР) . В этой машинке была реализована идея использования разряда конденсатора для инициирования электродетонаторов, предложенная К.Дрекопфом (Германия) в 1932 г. В ФРГ такая машинка была создана лишь в 1952 г. (2ЕВ/А 80 К/С фирмы "Эрнст Брюнн"), а широкое распространение она получила там с 1958 г.
1945-1947 гг. Разработка мощной динамоэлектрической машинки типа ВМВ-1 во взрывобезопасном исполнении для инициирования до 60 ЭД (Ю.М.Рибас, П.Ф.Ковалев, МакНИИ) и взрывобезопасных сетевых приборов с прямым включением тока ПСГ-5 (КузНИУИ) для взрывания до 100 ЭД и ПВР-5 до 60 ЭД (Ю.М.Рибас, МакНИИ); с 1946 г. прибор ПВР-5 выпускался в СССР серийно под маркой СП-1.
1934-1948 гг. Решение многих сложных вопросов электровзрывания (например, выявление причин неоднородности и улучшение параметров электровоспламенителей, определение причин отказов и преждевременных взрывов ЭД, установление безотказного тока и др.) путем проведения исследований отечественными (Е.В.Антулаев, В.С.Бондаревский, В.К.Заварихин, А.А.Лацинский, Н.А.Лебедев, А.И.Лурье, М.И.Озерной, Г.А.Поминальник, И.М.Рошаль, П.М.Радевич, Б.М.Степанов, Б.А.Эпов и др.) и зарубежными (К.Дрекопф, А.Брейер, Ф.Гиэе, И.Фриппиа, Г.Фрицше, И.Кота, Г.Хенкок, В.Тейлор, Е.Джонс, Х.Стаут, К.Холл и др.) специалистами.
1947-1950 гг. Выпуск динамоэлектрических машинок ПМ-З и ПМ-ЗГ (соответственно для шахт, не опасных и опасных по газу и пыли) взамен машинок ПМ-2. Разработка и выпуск взрывного испытателя Озерного ВИО-1. Автор - проф. МГИ М.И.Озерной. Прибор предназначался для проверки токопроводимости электровзрывной сети и отдельных ее элементов. Серийно испытатель выпускался под маркой ВИО-3.
1949 г. Разработка и выпуск отечественных конденсаторных машинок КПМ-1 и КПМ-2, рассчитанных на подрыв соответственно 100 и 300 ЭД на открытых разработках и в условиях, не опасных по газу и пыли, а также машинки ВМК-3/50 для шахт, опасных по газу и пыли (Ф.Ф.Калинин, Д.А.Гершгал, А.С.Радунский). Машинка КПМ-1, будучи продукцией двойного назначения, поставлялась как в народное хозяйство, так и в военное ведомство.
1951-1956 гг. Применение для короткозамедленного взрывания электродетонаторов мгновенного действия взрывных приборов: с падающим грузом ( И. М.Ку кунов и А.В.Коренистов); ВЭД-Л-1 с рычагом, вращаемым электродвигателем; с гайкой, перемещающейся по винту, вращаемому электродвигателем; ВМВ-1М с четырьмя конденсаторами-накопителями, разряжаемыми поочередно на взрывные цепи при помощи специального устройства (Д.А.Гершгал и др.) и шунтированных схем (В.М.Ручкин). 1952 г. Выпуск линейного моста ЛМ-48 для измерения сопротивления одиночных ЭД и ЭВС. Проведение первых экспериментов по беспроводному электровзрыванию в горном деле (А.Ф.Вайполин).
1957 г. Разработка прибора контроля взрывного импульса ПКВИ-2 для проверки взрывных приборов с миллисекундными переключателями (МакНИИ).
1956-1958 гг. Разработка отечественных влагостойких ЭД мгновенного действия ЭД-8-56, неводостойких ЭД-БМ-57, сейсмических ЭДС, электрозажигателей огнепроводного шнура ЭЗ-ОШ-Б, патронов электрозажигательных ЭЗП-Б.
1958 г. Создание отечественного испытателя взрывных сетей ВИЭ-1, в котором впервые в мире в качестве источника электроэнергии использован фотоэлемент, что обеспечивает безопасность его применения непосредственно в забое (Я.Х.Эстеров). Серийно прибор выпускался под маркой Ю-140.
1958-1959 гг. Разработка и выпуск автоматической высокочастотной искробезопасной взрывной машинки АВ-ВИМ-1/20, предназначенной для взрывания 20 ЭД в шахтах, опасных по газу и пыли. Кроме обычных элементов конденсаторного взрывного прибора, она содержала высокочастотный колебательный контур с генераторной лампой и магнитный переключатель (Гипроуглеавтоматизация, МакНИИ).
1959-1960 гг. Разработка более совершенных конструкций отечественных средств инициирования расширенной номенклатуры: ЭД мгновенного действия (бронированных) с повышенной инициирующей способностью, безопасных по выдергиванию проводов; мгновенного действия, предохранительных, повышенной влагостойкости, практически безопасных по выдергиванию проводов; мгновенного действия предохранительных с жестким креплением мостика; короткозамедленного действия термостойких электровоспламенителей: термостойких электродетонаторов типа ТЭД; трубок электрозажигательных ЭЗТ-2.
Выпуск ряда отечественных взрывных машинок и приборов на базе машинки ВМК-3/50, но отличающихся от нее малогабаритными индукторами и Миллисекундным переключателем (машинки ВМК-1/35, ВМК-1/100, ВМК-1/100П); выпуск аккумуляторных взрывных машинок (по современной терминологии - взрывные приборы) с полупроводниковым преобразователем напряжения ВМА-50/100, ВМА-100/200 (Томский электромеханический завод им. В.В.Вахрушева), батарейных взрывных машинок БКВМ-1/30, БКВМ-1/50, а также взрывного прибора КВП-1/100М. с преобразователем постоянного напряжения (Гипроуглеавтоматизация); выпуск сейсмической взрывной машинки СВМ-1 для взрывания ЭД типа ЭДС при сейсморазведке.Эти изменения улучшили эксплуатационные свойства приборов взрывания. За исключением СВМ-1 все остальные приборы предназначены для шахт, опасных по газу и пыли.Разработка и выпуск переносной минной станции
ПМС-220 для взрывания ЭД от сети переменного тока 220 В, причем в качестве включающего элемента использован газовый разрядник, позволивший реализовать идею Е.В.Антулаева о включении тока в фиксированной фазе вблизи максимума синусоиды.
1961 г. Выпуск прибора ИВМ-1 для комплексной проверки взрывных машинок БКВМ-1/30, ВМК-1/35, ВМК-3/50, ВМК-1/100 на складах взрывчатых материалов шахт.
Создание прибора ПКВИ-З для полной проверки параметров взрывного импульса конденсаторных взрывных машинок и приборов (Мак-НИИ, Л.И.Гаврильченко). Позднее был разработан и серийно выпускаются под маркой ПКВИ-Зм усовершенствованный вариант этого прибора.
1963 г. Разработка предохранительных ЭД: мгновенного действия нормальной (ЭД-8-П) и повышенной (ЭД-8ПМ) мощности, а также короткозамедленного действия и повышенной мощности (ЭДКЗ-ПМ).
Разработка конденсаторного взрывного прибора, обеспечивающего постоянство импульса тока при различном числе взрываемых ЭД (М.М.Граевский, А.И.Лурье).