ПИРОЭНЕРГОДАТЧИК Российский патент 1997 года по МПК F42B3/12 

Изобретение относится к пиротехническим источникам энергии, применяющихся для приведения в действие агрегатов пироавтоматики ракетно-космической техники, воспламенения твердых топлив ракетных двигателей и т.п.

Известны конструкции и применение пиротехнических источников энергии, к которым относятся пироэнергодатчики (Вспомогательные системы ракетно-космической техники./Под ред. И.В.Тишунина, М. Мир, 1970).

В книге О.К. Брауэра "Handbook of Pyrotechincs", N.Y. 1974 (ч.2, глава 3, раздела А "Электрические средства инициирования", с. 42, рис.3.1) дано описание пироэнергодатчика фирмы "Хайшиар Корпорейшен" (прототип), состоящего из корпуса, в котором размещен электровоспламенительный узел с проводниками, проходящими сквозь изолятор, мостиками накаливания и инициирующим зарядом, и пиротехнический заряд, закрытый колпачком.

Анализ конструкции известного пироэнергодатчика и его характеристик показывает, что:
после срабатывания пироэнергодатчика продукты сгорания, которые, как правило, являются токопроводными, зашлаковывают изолятор с проводниками, что приводит к замыканию электрических цепей и разрядке бортовых источников питания. Для устранения этого явления устанавливаются различные размыкатели, что приводит к усложнению конструкции объекта, увеличению его габаритов и веса;
при воспламенении пиротехнического заряда под воздействием давления продуктов горения основная часть несгоревшего состава выбрасывается и догорает вне пироэнергодатчика, что приводит к большому разбросу развиваемого давления (до 60% ), и, в конечном счете, приводит к снижению надежности функционирования объекта;
высокое давление продуктов сгорания пиротехнического заряда воздействует непосредственно на электровоспламенительный узел, что в некоторых случаях приводит к его разрушению и прорыву рабочего газа в сторону электрического разъема и, в следствии этого, к отказам в срабатывании средств пироавтоматики, укомплектованных такими пироэнергодатчиками, и возникновению аварийных ситуаций, в частности, к пожарам на объектах.

Устранение указанных недостатков и повышение эффективности и надежности действия пироэнергодатчика достигается тем, что в предлагаемом пироэнергодатчике между электровоспламенительным узлом и пиротехническим зарядом расположено обтюрирующее устройство, содержащее коническую полость, выполненную в корпусе, в которой размещен подвижный обтюрирующий конус. Конус опирается своим основанием на решетку, имеющую сквозные центральный и периферийные каналы, а со стороны пиротехнического заряда гнездо с передаточным зарядом.

Обтюрирующее устройство предотвращает попадание электропроводных шлаков на проводники электровоспламенительного узла и обеспечивает автоматическое размыкание электроцепей пироэнергодатчика после срабатывания. Кроме того, обтюрирующее устройство предохраняет электровоспламенительный узел от воздействия высокого давления продуктов горения пиротехнического заряда, что устраняет возможность разрушения узла и пироэнергодатчика в целом.

Надежность функционирования обтюрирующего устройства зависит от расположения периферийных каналов решетки. Исследования показали, что если периферийные каналы расположены на расстоянии менее 1,5 радиуса основания обтюрирующего конуса от центрального канала, то продукты горения передаточного заряда попадают в зону электровоспламенительного узла и зашлаковывают проводники. Если же это расстояние более 2,5 то возникают отказы в воспламенении передаточного заряда. Таким образом, периферийные каналы решетки у предлагаемого пироэнергодатчика расположены на расстоянии 1,5-2,5 радиуса основания обтюрирующего конуса.

Повышение стабильности действия и уменьшение разброса развиваемого давления пироэнергодатчиком до 20% достигается введением в дульце корпуса форсажной втулки с раструбом цилиндро-конический фирмы. Испытания показали, что оптимальный диаметр цилиндрической части раструба составляет 0,5-0,65 диаметра пиротехнического заряда, что обеспечивает полное сгорание пиротехнического заряда внутри пироэнергодатчика. Если диаметр цилиндрической части раструба будет более узким (менее 0,5 диаметра заряда), то может происходить демонтаж изделия в следствие возникновения повышенного давления внутри пироэнергодатчика. При диаметре цилиндрической части раструба, превышающем 0,65 диаметра происходит выброс несгоревшей части пиротехнического заряда с последующим его догоранием вне пироэнергодатчика, в результате чего разброс развиваемого давления может достигать 50%
Повышение надежности предлагаемого пироэнергодатчика достигается также тем, что между электровоспламенительным узлом и обтюрирующим устройством расположен компенсирующий диск из диэлектрика. Этот диск, во-первых, поджимает инициирующий заряд и не дает ему деформироваться и разрушаться при воздействии механических нагрузок, особенно при криогенных температурах, во-вторых, он обеспечивает высокую стойкость изделия к воздействию статического электричества.

На чертеже показана принципиальная конструкция предлагаемого пироэнергодатчика, состоящего из корпуса 1, в котором расположены электровоспламенительный узел с проводниками 2, проходящими сквозь изолятор 3, мостиками накаливания 4 и инициирующим зарядом 5, пиротехнический заряд 6, закрытый колпачком 7, который поджат форсажной втулкой 8. Между электровоспламенительным узлом и пиротехническим зарядом 6 расположено обтюрирующее устройство, содержащее обтюрирующий конус 9, свободно перемещающийся в конической полости 10 и опирающийся своим основанием на решетку 11, имеющую со стороны пиротехнического заряда 6 гнездо с передаточным зарядом 12. Между электровоспламенительным узлом с обтюрирующим устройством находится компенсирующий диск из диэлектрика 13.

Пироэнергодатчик функционирует следующим образом. При подаче напряжения на проводники 2, происходит разогрев мостика накаливания 4 и воспламенение инициирующего заряда 5. Продукты сгорания инициирующего заряда 5 прожигают диск из диэлектрика 13, перемещают обтюрирующий конус 9 в сторону решетки 11 и через образовавшийся зазор и периферийные каналы решетки 11 достигают передаточного заряда 12 и воспламеняют его. Продукты сгорания передаточного заряда 12 воспламеняют пиротехнический заряд 6 и одновременно через центральный канал решетки 11 воздействуют на обтюрирующий конус 9, вызывая его заклинивание в конической полости 10. Таким образом, исключается возможность воздействия высокого давления и токопроводных продуктов горения пиротехнического заряда на электровоспаламенительный узел, и тем самым осуществляется гарантированное размыкание электроцепи и герметизация пироэнергодатчика, благодаря чему обеспечивается надежное функционирование агрегатов пироавтоматики ракетно-космической техники.

Конструкция предлагаемого пироэнергодатчика опробована с положительными результатами на Муромском приборостроительном заводе.

Использование: воспламенение топлив ракетных двигателей и приведение в действие агрегатов пироавтоматики ракетно-космической техники. Сущность изобретения: пироэнергодатчик состоит из корпуса, в котором содержатся электровоспламенительный узел, с проходящими сквозь изолятор проводниками, мостиками накаливания и инициирующим зарядом, и пиротехнический заряд, закрытый колпачком. Между электровоспламенительным узлом и пиротехническим зарядом расположено обтюрирующее устройство, представляющее собой коническую полость, выполненную в корпусе, в которой размещен подвижной обтюрирующий конус, опирающийся своим основанием на решетку со сквозными центральным и периферийными каналами и имеющую со стороны пиротехнического заряда гнездо с передаточным зарядом. Со стороны обтюрирующего конуса решетка может иметь крестообразные пазы, сообщающиеся с центральным и периферийными каналами, при этом периферийные каналы расположены на окружности радиусом, составляющим 1,5-2,5 радиуса основания обтюрирующего конуса. Пиротехнический заряд поджат вмонтированной в дульце корпуса форсажной втулкой с раструбом цилиндро-конической формы, причем цилиндрическая часть раструба может иметь диаметр 0,5-0,65 диаметра пиротехнического заряда. Между электровоспламенительным узлом и обтюрирующим устройством расположен компенсирующий диск из диэлектрика. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Пироэнергодатчик, состоящий из корпуса, в котором размещены электровоспламенительный узел с проводниками, проходящими сквозь изолятор, мостиками накаливания и инициирующим зарядом, и пиротехнический заряд, закрытый колпачком, отличающийся тем, что в нем между электровоспламенительным узлом и пиротехническим зарядом расположены компенсирующий диск из диэлектрика и обтюрирующее устройство, содержащее коническую полость, выполненную в корпусе, в которой размещен подвижный обтюрирующий конус, опирающийся своим основанием на решетку со сквозными центральным и периферийными каналами и имеющую со стороны пиротехнического заряда гнездо с передаточным зарядом, а в дульце корпуса вмонтирована форсажная втулка с раструбом цилиндроконической формы. 2. Пироэнергодатчик по п.1, отличающийся тем, что решетка со стороны обтюрирующего конуса имеет крестообразные пазы, сообщающиеся с центральным и периферийными каналами, расположенными на окружности радиусом, составляющим 1,5 2,5 радиуса основания обтюрирующего конуса. 3. Пироэнергодатчик по п.1, отличающийся тем, что цилиндрическая часть раструба форсажной втулки имеет диаметр, равный 0,5 0,65 диаметра пиротехнического заряда.