ЭЛЕКТРОВОСПЛАМЕНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2003 года по МПК F42B3/12 F42C19/12 

Изобретение относится к области электрических средств инициирования, применяющихся для воспламенения пороховых зарядов и различных топлив в ракетных системах.

Известны конструкции и применение электровоспламенительных устройств [1] , где дано описание электровоспламенительного устройства фирмы "Хайшиар Корпорейшен" (аналог), состоящего из корпуса, в котором размещен инициирующий узел с проводниками, мостиками накаливания, инициирующим зарядом, и пиротехнический заряд, закрытый колпачком.

К недостатками вышеприведенной конструкции злектровоспламенительного устройства следует отнести следующее:
- замыкание электрических цепей и разрядке бортовых источников питания ракет, что обуславливается наличием токопроводящих шлаков между проводниками при сгорании пиротехнического заряда;
- воздействие высокого давления продуктов сгорания пиротехнического заряда на инициирующий узел, что приводит к его разрушению и прорыву рабочего газа в сторону электрического разъема и вследствие этого к возникновению аварийных ситуаций в виде отказов в запуске ракет.

В значительной мере эти недостатки устраняет известная конструкция электровоспламенительного устройства [2], являющегося ближайшим аналогом предлагаемого устройства.

Это электровоспламенительное устройство (ЭВУ) содержит корпус, в котором размещены инициирующий узел с проводниками, размещенными в изоляторе, мостиками накаливания и инициирующим зарядом, обтюрирующий узел, пиротехнический заряд. При этом обтюрирующий узел выполнен в виде цилиндра с размещенным в нем обтюрирующим конусом и наружным уплотнительным кольцом, установленным в проточке боковой поверхности цилиндра, установленного, в свою очередь, во внутренней расточке корпуса с возможностью осевого перемещения. Причем между уступом расточки корпуса и обтюрирующим узлом установлена компенсирующая шайба из упругого материала. Инициирующий узел снабжен защитой от электростатического электричества в виде электроискрового разрядника - лимитированного зазора между вводными проводниками и корпусом.

Анализ конструкции прототипа и его характеристик сводится к следующему.

В настоящее время безопасность ракетных систем с электровоспламенительными устройствами во многом определяется их чувствительностью к токам наведения при воздействии электромагнитных полей (ЭМП) всевозможной радиолокационной и электронной передающей техники в основном наиболее опасных KB- и УКВ-диапазонах (1-300 МГц), а также чувствительностью к зарядам статического электричества (ЗСЭ) при проведении регламентных работ с системами.

Кроме того, многообразие технических требований к электровоспламенительным устройствам обуславливает необходимость иметь ряд навесок рабочего пиротехнического заряда в унифицированном корпусе.

Рассмотренная конструкция ЭВУ в некоторой мере решает вопрос безопасности только в отношении зарядов статического электричества. Однако вопрос безопасности ЭВУ от токов наведения при воздействии электромагнитных полей в замкнутой цепи выводных проводников и мостиков накаливания этой конструкцией не решен.

Не обеспечивается также требование по унификации единого инициирующего узла с различными навесками пиротехнического заряда.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение защищенности электровоспламенительного устройства от токов наведения воздействующих электромагнитных полей при эксплуатации систем, а также обеспечение унификации единого инициирующего узла с различными навесками пиротехнического заряда.

Согласно предлагаемому изобретению поставленная задача достигается тем, что в электровоспламенительном устройстве, содержащем корпус с размещенными в нем инициирующим узлом с выводными проводниками, мостиками накаливания с инициирующим зарядом, пиротехнический заряд, компенсирующую шайбу и узел защиты от несанкционированного срабатывания, введены следующие конструктивные решения.

Пиротехнический (рабочий) заряд размещен в автономной резьбовой втулке, навинченной на корпус со стороны инициирующего заряда и отделен от него компенсирующей упругой шайбой. Узел защиты от несанкционированного срабатывания при воздействии токов наводки от электромагнитных полей и зарядов статического электричества выполнен в виде вмонтированных в корпус проходных конденсаторов в электроизолирующей обойме, внутренние обкладки отверстий которых электрически соединены, преимущественно пайкой, с каждым из выводных проводников, а наружные обкладки конденсаторов электрически контактируют через металлическую плату с массой корпуса, причем величина емкости проходных конденсаторов выбрана равной 0,15-0,25 мкФ.

На фиг. 1 приведена принципиальная конструкция предложенного электровоспламенительного устройства, а на фиг.2 показаны проходные конденсаторы, приваренные к металлической плате для обеспечения их электрического контакта с корпусом.

ЭВУ содержит корпус 1, в котором размещены инициирующий узел с выводными проводниками 2 в изоляторе 3, мостиками накаливания 4 и инициирующим зарядом 5. Пиротехнический, заряд 6 расположен в автономной резьбовой втулке 7, навинченной на корпус через упругую компенсирующую шайбу 8. Узел защиты от несанкционированного срабатывания выполнен в виде вмонтированных в корпус 1 проходных конденсаторов 9 в электроизолирующей обойме 10. При этом проходные конденсаторы представляют собой цилиндрики с центральным каналом (бусину) из специальной керамики с металлизированными внутренней 10 (внутренняя обкладка) и внешней 11 (внешняя обкладка) поверхностями, например, серийными типа К10-54-50В-0,22 мкФ Н90-4-13 ОЖО 460 199ТУ. Диаметр канала в конденсаторах d соответствует диаметру выводного проводника, пропущенного через канал и припаянного к нему по диаметру d. Внешние поверхности проходных конденсаторов спаяны по контуру 12 с металлической платой 13 и через нее контактируют с корпусом 1. Выводные проводники 2 закорочены скобой 14. Таким образом, конденсаторы включены в цепь вводные проводники - мостики накаливания параллельно мостикам, тем самым шунтируя их.

Работа защиты от несанкционированного срабатывания описанного выше электровоспламенительного устройства заключается в следующем.

Перед установкой электровоспламенительного устройства в тот или иной объект ракетной системы закорачивающую скобу 14 удаляют и выводные проводники 2 соединяют с источником питания. Закорачивающая скоба обеспечивает безопасность ЭВУ от попадания электрического тока на мостики накаливания 4 при всех условиях хранения ЭВУ до постановки в объект.

В условиях эксплуатации, где возможно в цепи выводные проводники - мостики накаливания образования токов наведения, защита осуществляется за счет отвода высокочастотных токов (1-300 МГц), минуя мостики накаливания через проходные конденсаторы, оказывающие ничтожно малое сопротивление токам высокой частоты.

Одновременно обеспечивается защита от зарядов статического электричества, т. к. разряд происходит на конденсаторы, минуя мостики накаливания. Емкость проходных конденсаторов подобрана таким образом, чтобы заряд, эквивалентный максимально накапливаемому человеком (С=200 пФ и U=25 кВ) поглощался конденсаторами и на мостики накаливания приходилось не более 0,001 величины разрядного тока. Эта задача успешно решается двумя проходными конденсаторами емкостью С=0,2 мкФ каждый, шунтирующими мостики накаливания.

Кроме того, современное требование ракетной техники по миниатюризации (уменьшению габаритов и веса) всех бортовых элементов в полной мере обеспечивается конструкцией ЭВУ, использующей проходные конденсаторы. При этом удается создать ЭВУ с предельными размерами не более, чем в габаритах: диаметр 14 мм, длина 17 мм.

Размещение пиротехнического (исполнительного) заряда 6 в автономной резьбовой втулке 7 позволяет, с одной стороны, припаивать мостики накаливания 4 к выводным проводникам 2 после установки их в корпусе и монтажа также с помощью пайки или сварки проходных конденсаторов к этим же проводникам. При едином корпусе, содержащем инициирующий 5 и пиротехнический 6 заряды, пайку конденсаторов пришлось бы вести после пайки мостиков накаливания 4 и нанесения состава на них, что могло бы привести к отпайке мостиков и даже к воспламенению зарядов, что недопустимо по условиям безопасности.

Кроме того, предложенная конструкция ЭВУ позволяет варьировать величиной пиротехнического заряда и, следовательно, мощностью ЭВУ за счет только установки разных резьбовых втулок с пиротехническими зарядами на единый унифицированный инициирующий узел с встроенным узлом защиты от несанкционированного срабатывания ЭВУ в условиях эксплуатации в составе объектов ракетной техники. Компенсация разных величин по высоте пиротехнических зарядов обеспечивается упругой шайбой 8.

Предложенная конструкция ЭВУ прошла испытания на базе предприятия-заявителя с положительными результатами.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. С. К. Брауэр. "Handbook of Pyrotechnics", N. V, 1974 (ч. 2, глава 3, раздел А "Электрические средства инициирования", с. 42, рис.3.1) - аналог.

2. Патент РФ 2088886 C1, 27.08.1997.

Изобретение относится к электрическим средствам инициирования, применяющимся для воспламенения пороховых зарядов и различных топлив в ракетных системах. В электровоспламенительном устройстве, содержащем корпус с размещенными в нем инициирующим узлом с выводными проводниками-мостиками накаливания и инициирующим зарядом, пиротехнический заряд, упругую компенсирующую шайбу и узел защиты от несанкционированного срабатывания, последний выполнен в виде вмонтированных в корпус проходных конденсаторов в электроизолирующей обойме, внутренние обкладки которых электрически соединены преимущественно пайкой с каждым из выводных проводников, а наружные обкладки конденсаторов электрически контактируют через металлическую плату с массой корпуса, а пиротехнический заряд размещен в автономной резьбовой втулке, навинченной на корпус со стороны инициирующего заряда и отделен от него упругой компенсирующей шайбой. Изобретение повышает защищенность электровоспламенительного устройства от токов наводки электромагнитных полей при эксплуатации систем. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Электровоспламенительное устройство, содержащее корпус с размещенными в нем инициирующим узлом с выводными проводниками, мостиками накаливания и инициирующим зарядом, пиротехнический заряд, упругую компенсирующую шайбу, узел защиты от несанкционированного срабатывания, отличающееся тем, что в нем пиротехнический заряд размещен в автономной резьбовой втулке, навинченной на корпус со стороны инициирующего заряда и отделен от него упругой компенсирующей шайбой, при этом узел защиты от несанкционированного срабатывания выполнен в виде вмонтированных в корпус в электроизолирующей обойме проходных конденсаторов, внутренние обкладки отверстий которых электрически соединены с каждым из выводных проводников, а наружные обкладки проходных конденсаторов электрически контактируют через металлическую плату с массой корпуса. 2. Электровоспламенительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что в нем величина емкости проходных конденсаторов выбрана, равной 0,15-0,25 мкФ.