УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНИЦИИРОВАНИЯ Российский патент 2009 года по МПК F42B3/10 

Изобретение относится к области пиротехники и может быть использовано в конструкциях воспламенительных устройств для инициирования горения различных веществ в герметичном объеме.

Известны устройства для инициирования горения в герметичном объеме, основанные на введении в замкнутый объем герметизированных электровводов с мостиком накаливания [1], герметизация объема после инициирования за счет расплавления стенки поджигающего канала [2], смятия вставки с перекрытием сквозного отверстия [3], передачи инициирующего импульса через герметизирующую стенку [4-6].

Введение электровводов с мостиком накаливания в замкнутый объем является технологически сложной конструкцией. Недостатком перекрытия сквозного отверстия является невысокая надежность герметизации. К недостаткам передачи инициирующего импульса ударной волной, генерируемой в герметизирующей преграде зарядом ВВ, можно отнести использование взрывчатых веществ, что повышает требования к технике безопасности при изготовлении и эксплуатации воспламенителей.

Наиболее близким техническим решением является передача горения через преграду [7]. В этом решении два соосных канала разделены преградой. В одном канале располагается разогревающий заряд, а в другом - воспламенительный заряд. Заряды выполнены из пиротехнических составов. Дно канала под воспламенительный заряд выполнено в виде полусферы в сторону разогревающего заряда, а дно канала под разогревающий заряд - плоским. Данное известное устройство имеет небольшие габаритно-массовые характеристики и время передачи инициирующего импульса менее 100 мс, обеспечивает надежную герметизацию после срабатывания устройства и безопасно при изготовлении и эксплуатации.

Недостатками данного известного устройства являются повышенные требования к пиротехническим составам. Для разогревающего заряда требуются пиротехнические составы, которые обеспечивают надежный контакт продуктов их сгорания с плоской стенкой преграды устройства, т.е. продукты сгорания не должны давать усадки или должны конструктивно поджиматься к преграде. Для воспламенительного заряда требуются пиротехнические составы с невысокой температурой воспламенения. К недостаткам также можно отнести невысокую надежность устройства из-за рассеивания тепловой волны от продуктов сгорания разогревающего заряда на корпус устройства и из-за малой площади участка, в котором достигается максимальная температура.

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является расширение функциональных возможностей устройства за счет снижения требований к пиротехническим составам и повышение его надежности при сохранении прочности преграды и времени передачи горения через преграду.

При использовании изобретения достигается следующий технический результат:

- расширение класса пиротехнических составов, пригодных для использования в устройстве для инициирования;

- повышенная надежность устройства;

- сохранение герметичности после срабатывания устройства;

- небольшие габаритно-массовые характеристики устройства;

- время передачи инициирующего импульса менее 100 мс.

Для решения указанной задачи и достижения технического результата предлагается устройство, состоящее из расположенных в корпусе двух соосных каналов, разделенных преградой, в одном из которых расположен разогревающий заряд, а в другом - воспламенительный заряд, выполненных из пиротехнических составов, причем дно канала под воспламенительный заряд выполнено в виде полусферы в сторону разогревающего заряда. Согласно изобретению дно канала под разогревающий заряд выполнено с выступом в сторону разогревающего заряда в виде полусферы или описывающего ее усеченного конуса, при этом минимальная толщина преграды должна быть не менее разности радиусов полусфер каналов под разогревающий и воспламенительный заряды.

Передача горения в предлагаемом устройстве осуществляется через тонкую стенку, образованную выступом на дне канала под разогревающий заряд (в виде полусферы или описывающего ее усеченного конуса) и полусферическим дном цилиндрического канала под воспламенительный заряд в сторону разогревающего заряда. Именно совмещение выступа в виде полусферы или описывающего ее усеченного конуса со стороны разогревающего заряда и полусферического дна со стороны воспламенительного заряда делает это устройство работоспособным и выдерживающим высокие давления. Эта неразрушаемая преграда обладает прочностными характеристиками самой прочной конструкции - сферической.

Для обеспечения компактности устройства и его работоспособности (требуемые время срабатывания и максимальное давление в замкнутом объеме) следует подобрать оптимальную толщину неразрушаемой преграды, при этом минимальная толщина преграды должна быть не менее разности радиусов полусфер каналов под разогревающий и воспламенительный заряды.

Предлагаемая конструкция устройства согласно изобретению снижает требования к пиротехническим составам для разогревающего заряда, продукты сгорания которого могут иметь усадку, и для воспламенительного заряда, для которого можно использовать пиротехнические составы с более высокой температурой воспламенения, чем в устройстве-прототипе. Одновременно повышается и надежность устройства за счет разогрева до максимальной температуры всего полусферического дна цилиндрического канала под воспламенительный заряд и сходимости тепловой волны от разогревающего заряда с достижением максимальной температуры в центре полусферической части воспламенительного заряда.

Схема предлагаемого устройства для передачи горения через неразрушаемую преграду представлена на фиг.1 и 2.

В корпусе 1 расположены последовательно на одной оси канал 2 под разогревающий заряд 3. Дно канала 2 под разогревающий заряд 3 выполнено с выступом 4 в сторону разогревающего заряда в виде полусферы (фиг.1) или описывающего ее усеченного конуса (фиг.2). Дно канала 7 под воспламенительный заряд 6 выполнено в виде полусферы также в сторону разогревающего заряда. Такое взаимное расположение дна канала 2 под разогревающий заряд 3 и дна канала 7 под воспламенительный заряд 6 образует преграду 5, которая одновременно обеспечивает высокую прочность и сходимость тепловой волны за счет сферической формы или близкой к сферической форме.

Устройство работает следующим образом. При подаче инициирующего импульса на разогревающий заряд 3 он сгорает и его продукты сгорания за счет контакта с выступом 4 разогревают преграду 5. Когда дно канала 7 в виде полусферы разогреется до температуры выше температуры воспламенения пиротехнического состава воспламенительного заряда 6, он воспламенится. Таким образом, передача огневого импульса через неразрушаемую преграду осуществляется за счет преобразования огневого импульса разогревающего заряда 3 в тепловую волну, которая затем преобразуется в огневой импульс воспламенительного заряда 6.

Первый пример конкретного выполнения являться сравнительным с прототипом по использованным пиротехническим составам. Канал 2 под разогревающий заряд 3 с выступом 4 в виде полусферы (фиг.1) радиусом 2 мм снаряжен разогревающим пиротехническим составом высотой 2,5 мм. Глухой цилиндрический канал 7 под воспламенительный заряд 6 с дном, выполненным в виде полусферы радиусом 1 мм, снаряжен воспламенительным пиротехническим составом высотой 1,5 мм. Толщина неразрушаемой стальной преграды 5, то есть минимальное расстояние между вершиной выступа в сторону разогревающего заряда в виде полусферы и полусферическим дном глухого цилиндрического канала 5 под воспламенительный пиротехнический заряд 6, составляет 1 мм.

Вторым примером конкретного выполнения может являться устройство, в котором канал 2 под разогревающий заряд 3 с выступом 4 (фиг.2) в сторону разогревающего заряда в виде описывающего полусферу радиусом 1,8 мм усеченного конуса снаряжен пиротехническим составом на основе KClO₄, Ti и Al с плотностью примерно 2,9 г/см³, высотой 3,0 мм. Глухой цилиндрический канал 7 под воспламенительный заряд 6 с дном, выполненным в виде полусферы радиусом 1 мм, снаряжен пиротехническим составом на основе PbO₂ и Si с плотностью приблизительно 2,8 г/см³, высотой 1,5 мм. Толщина неразрушаемой стальной преграды 5 составляет 0,8 мм.

Работоспособность данных устройств конкретного выполнения подтверждена экспериментально. Было установлено, что времена срабатывания данных устройств составили 60-80 мс, преграды выдержали давление 3000 атм.

Использование предлагаемого устройства для инициирования обеспечивает по сравнению с известными устройствами следующие преимущества:

- повышенную надежность устройства;

- снижение требований к пиротехническим составам;

- достижение времени срабатывания устройства менее 100 мс;

- сохранение герметичности после срабатывания устройства;

- небольшие габаритно-массовые характеристики устройства.

Список использованных источников

1. Вспомогательные системы ракетно-космической техники. М.: Мир, 1970.

2. Патент США №3713392, кл. F42B 3/10, 1973.

3. Патент США №3789764, кл. F42B 3/10, 1974.

4. Патент Франции №2569265, кл. F42B 3/10, 1986.

5. Патент ФРГ №3629371, кл. F42C 9/10, 1987.

6. Патент РФ №2210722, кл. F42B 3/10, 2002.

7. Патент РФ №2110038, кл. F42B 3/10, 1998.

Устройство предназначено для использования в пиротехнике, в конструкциях воспламенителей для инициирования горения различных веществ в герметичном объеме. Сущность изобретения заключается в соосном расположении разогревающего и воспламенительного зарядов из пиротехнических составов, разделенных неразрушаемой преградой. Заряды располагаются в глухих каналах, при этом дно канала под воспламенительный заряд выполнено в виде полусферы, а дно канала под разогревающий заряд выполнено с выступом в виде полусферы или описывающего ее усеченного конуса. Минимальная толщина преграды составляет не менее разности радиусов полусфер каналов под разогревающий и воспламенительный заряды. Повышается надежность, безопасность при изготовлении и эксплуатации и обеспечивается надежная герметизация после срабатывания устройства. 2 ил.

Устройство для инициирования, содержащее корпус с двумя соосными глухими каналами, разделенными преградой, в одном из которых расположен разогревающий заряд, а в другом - воспламенительный, при этом заряды выполнены из пиротехнических составов, а дно канала под воспламенительный заряд выполнено в виде полусферы в сторону разогревающего заряда, отличающееся тем, что дно канала под разогревающий заряд выполнено с выступом в виде полусферы или усеченного конуса, а минимальная толщина преграды составляет не менее величины разности радиуса выступа в канале под разогревающий заряд или величины разности радиуса полусферы, описываемой усеченным конусом, и радиуса дна канала под воспламенительный заряд.