УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И ПОДРЫВА ПИРОПАТРОНОВ Российский патент 2013 года по МПК G08B17/06 

Изобретение относится к устройствам автоматики и может найти широкое применение как в изделиях ракетно-космической техники (РКТ), так и при проведении различного вида взрывных работ в народном хозяйстве, а также в пожарной технике, в частности в устройствах управления средствами пожаротушения.

Известно устройство для дистанционного включения системы пожаротушения по авторскому свидетельству СССР №814370, кл. А62С 37/28, содержащее пусковое реле, предохранители, токоограничивающие резисторы и тиристоры, а пиропатроны соединены между собой параллельными цепями, каждая из которых содержит указанные предохранитель, токоограничивающий резистор и тиристор, соединенные последовательно с пиропатроном, при этом катод тиристора соединен с токоограничивающим резистором, а управляющий электрод тиристора каждой последующей цепи подключен к точке соединения токоограничивающего резистора и предохранителя предыдущей цепи.

Недостатком этого устройства является то, что подрыв пиропатронов можно проводить только в строго определенном порядке, а также отсутствует контроль исправности нити пиропатронов.

Известно устройство для контроля и подрыва пиропатронов, которое используется в судовой автоматике в системах управления техническими средствами пожаротушения, содержащее пиропатроны, светодиоды для контроля состояния пиропатронов, резисторы в цепях светодиодов, диоды, реле последовательного подрыва пиропатронов, реле срабатывания пиропатронов, реле принудительного обрыва пиропатронов, реле задержки, табло неисправности, кнопку сброса, кнопку принудительного подрыва пиропатронов, конденсатор и резистор RC цепочки для импульсного срабатывания реле, переключатель контроля, переключатель работы, источник питания, шины источника питания (А.с. №2029375 G08B 17/08).

К недостаткам указанного устройства следует отнести большое количество электрорадиоизделий, при отказе одного элемента, например токоограничивающего резистора, возможно несрабатывание пиропатронов. Кроме этого цепи контроля связаны с цепями подрыва, а подрыв пиропатронов можно проводить только в строго определенном порядке. Наличие кнопок и табло не позволяет использовать данное устройство в автоматических устройствах, например, в космических аппаратах.

Также известно устройство для управления многоканальной системой пожаротушения, содержащее источник питания, соединенный с контактами пускового реле, замыкающий контакт которого связан с одним из выводов токоограничивающего резистора, а второй замыкающий контакт связан с выводами пиропатронов, ключевые элементы, отличающееся тем, что содержит генератор тактовых импульсов, счетчик, распределитель импульсов, логические элементы 2И и 2ИЛИ, при этом выход генератора соединен с входом распределителя импульсов, выходы которого соединены с первыми входами элементов 2И, вторые входы которых являются входами разрешения подрыва отдельных пиропатронов, выходы элементов 2И соединены с первыми входами элементов 2ИЛИ, выходы которых соединены с входами ключевых элементов, выходы которых соединены с первыми выводами пиропатронов, последний выход распределителя импульсов соединен с входом счетчика циклов, первые два выхода которого соединены с входами генератора, а третий соединен с вторыми входами элементов 2ИЛИ, входы генератора, распределителя импульсов и счетчика циклов подключены к цепи команды "Подрыв пиропатронов", к которой также подключен вход формирователя, выход которого соединен с пусковым реле (А.с. СССР №2085237, кл. А62С 37/36).

Данное устройство не позволяет контролировать состояние пиропатронов как в исходном состоянии, так и после подрыва пиропатронов.

В качестве прототипа предлагается устройство для контроля и подрыва последовательных цепей пиропатронов по патенту РФ №2334278, кл. G08B 17/06, содержащее пиропатроны с двумя нитями, каждая из которых зашунтирована полупроводниковым прибором восстановления целостности электрической цепи с переходом из состояния закрытого в открытое, коммутирующие узлы тока контроля и подрыва, а также контрольный элемент, каждый коммутирующий узел выполнен на двух ключевых элементах, при этом каждый ключевой элемент выполнен на полевом транзисторе и имеет два входа, первый из которых подключен к наземному испытательному оборудованию, а второй вход подключен к бортовой системе управления, первые нити каждого пиропатрона соединены между собой последовательно, вторые нити также соединены последовательно, первые ключевые элементы подключены между плюсом источника питания и входами последовательных цепей нитей пиропатронов, вторые ключевые элементы подключены между минусом источника питания и выходами последовательных цепей нитей пиропатронов, контрольный элемент выполнен в виде трансформатора с двумя входными обмотками и одной выходной обмоткой, первая входная обмотка трансформатора включена последовательно с первыми нитями пиропатронов, а вторая входная обмотка трансформатора подключена последовательно со вторыми нитями пиропатронов, выходная обмотка трансформатора является контрольным выходом устройства.

Недостатком устройства является наличие гальванической связи между цепями контроля и управления, отсутствие подтверждения факта подрыва каждого пиропатрона при отказе выходной обмотки трансформатора. Кроме того, ввиду того, что все пиропатроны включены последовательно, устройство не позволяет подрывать пиропатроны поодиночке.

Задачей предлагаемого устройства контроля и подрыва пиропатронов является повышение надежности за счет гальванической развязки цепей контроля и управления, что увеличивает уровень безопасности, обеспечение возможности подрывать пиропатроны поодиночке.

Технический результат достигается за счет того, что в устройстве контроля и подрыва пиропатрона, содержащем источник питания, коммутирующие узлы, состоящие из двух ключевых элементов, ключевые элементы первых коммутирующих узлов первыми выводами подключены к плюсу источника питания, ключевые элементы вторых коммутирующих узлов вторыми выводами подключены к минусу источника питания, введены реле контроля (включения обтекания) с двумя замыкающими контактами по числу пиропатронов, токоограничивающие резисторы и дистанционные переключатели для каждой нити пиропатронов, каждая включающая обмотка дистанционного переключателя шунтирует нить пиропатрона, вторые выводы первых ключевых элементов первых коммутирующих узлов через токоограничивающие резисторы соединены с первыми выводами первой нити соответствующих пиропатронов, вторые выводы вторых ключевых элементов первых коммутирующих узлов через токоограничивающие резисторы соединены с первыми выводами второй нити соответствующих пиропатронов, первые выводы первых ключевых элементов вторых коммутирующих узлов соединены со вторыми выводами первых нитей соответствующих пиропатронов, первые выводы вторых ключевых элементов вторых коммутирующих узлов соединены со вторыми выводами вторых нитей соответствующих пиропатронов, обмотки реле контроля одними выводами соединены с технологической шиной, а вторыми выводами соединены с входом «включение обтекания» устройства, первые контакты реле контроля включены между вторыми выводами первой и второй нитей каждого пиропатрона, вторые контакты реле контроля включены между точкой соединения второго ключевого элемента с токоограничивающим резистором второй нити предыдущего пиропатрона и точкой соединения первого ключевого элемента с токоограничивающим резистором первой нити последующего пиропатрона, точка соединения первого ключевого элемента с токоограничивающим резистором первой нити первого пиропатрона и точка соединения второго ключевого элемента с токоограничивающим резистором второй нити последнего пиропатрона являются контрольными выводами (обтекания) устройства, вход каждого коммутирующего узла является входом управления устройства. Контакты дистанционных переключателей являются выходами устройства контроля состояния нитей пиропатронов, а объединенные отключающие обмотки дистанционных переключателей являются входами устройства для установки в исходное состояние.

Суть изобретения поясняется чертежом (фиг.1). Предлагаемое устройство состоит из пиропатронов 1₁-1_n, содержащих первую и вторую нити Пн1 и Пн2, дистанционных переключателей 2₁-2_n, первых 3₁-3_n и вторых 5₁-5_n коммутирующих узлов, состоящих из первых К1 и вторых К2 ключевых элементов, токоограничивающих резисторов 4₁-4_n, реле контроля 6₁-6_n с первым 7₁-7_n и вторым 8₁-8_n контактом каждое, выводы 9, 10 являются выходами «обтекания» устройства, вход 11 является входом «включения обтекания» устройства, входы 12₁-12_n являются входами управления первых коммутирующих узлов 3₁-3_n, входы 13₁-13_n являются входами управления вторых коммутирующих узлов 5₁-5_n. Для обеспечения безопасности шины питания пиропатронов (П+ и П-) коммутируются, коммутация условно не показана. Также условно не показаны диоды, шунтирующие обмотки реле 6₁-6_n. В качестве коммутирующих узлов для обеспечения гальванической развязки между цепями контроля и управления можно использовать, например, реле с двумя замыкающими контактами либо два твердотельных реле.

Устройство работает следующим образом. Сначала проводят проверку работоспособности коммутирующих узлов 3₁-3_n и 5₁-5_n при отключенных пиропатронах 1₁-1_n.

Для проверки работоспособности устройства без пиропатронов 1₁-1_n измеряется сопротивление между выходами 9 и 10 обтекания устройства при поданном напряжении на реле контроля 6₁-6_n. Замкнутые контакты 7₁-7_n и 8₁-8_n, реле контроля 6₁-6_n образуют цепь "обтекания", сопротивление которой равно сумме сопротивлений токоограничивающих резисторов 4₁-4_n и обмоток дистанционных переключателей 2₁-2_n, после чего снимают напряжения с реле 6₁-6_n контроля. Затем, начиная с первого, поочередно от бортовой системы управления подают команды на входы 12₁-12_n и включают коммутирующие узлы 3₁-3_n, и по несрабатыванию соответствующих дистанционных переключателей 2₁-2_n (отсутствие замыкания контактов, условно не показано) убеждаются в отсутствии замыканий в ключевых элементах 5₁-5_n. После этого аналогично проверяют отсутствие замыканий в ключевых элементах коммутирующих узлов 3₁-3_n, поочередно подавая от бортовой системы управления команды на входы 13₁-13_n коммутирующих узлов 5₁-5_n.

Затем, начиная с первого, от бортовой системы управления подают команды и включают ключевые элементы коммутирующих узлов 3₁-3_n и 5₁-5_n для каждого пиропатрона поочередно и по срабатыванию соответствующих дистанционных переключателей 2₁-2_n (замыкание контактов, условно не показано) убеждаются в работоспособности ключевых элементов коммутирующих узлов 3₁-3_n, 5₁-5_n и исправности токоограничивающих резисторов 4₁-4_n.

При подключенных пиропатронах 1₁-1_n (или при подключенных имитаторах пиропатронов) подают напряжения на реле 6₁-6_n и проверяют сопротивление между выходами 9 и 10 обтекания устройства, сопротивление при этом равно сумме сопротивлений токоограничивающих резисторов 4₁-4_n и сумме сопротивлений нитей пиропатронов 1₁-1_n с учетом сопротивления подводящих проводов. В случае обрыва одной из нитей пиропатронов сопротивление между выходами 9 и 10 обтекания устройства резко возрастет на величину сопротивления обмотки дистанционного переключателя, что будет признаком неисправности. Таким образом, при проведении наземных испытаний проверяется не только целостность нитей пиропатронов, но и работоспособность всех элементов, входящих в состав схемы.

Для подрыва пиропатронов 1₁-1_n, при работе устройства штатно (после подачи напряжения питания на устройство), от бортовой системы управления подают команды на подрыв выбранных пиропатронов, одновременно на соответствующие входы 12₁-12_n и 13₁-13_n коммутирующих узлов, при этом срабатывают первые 3₁-3_n и вторые 5₁-5_n коммутирующие узлы выбранных пиропатронов, через нити этих пиропатронов протекает ток подрыва, определяемый токоограничивающим резистором 4₁-4_n, после перегорания нити ток продолжает течь, но уже через включающую обмотку соответствующих дистанционных переключателей 2₁-2_n, контакты которых при срабатывании замыкаются и сигнализируют о срабатывании выбранных пиропатронов. После подрыва всех пиропатронов 1₁-1_n дистанционные переключатели 2₁-2_n устанавливают в исходное состояние подачей напряжения на вторичные обмотки. Данное устройство позволяет подрывать пиропатроны как поодиночке, так и группами в различных сочетаниях, определяемых бортовой системой управления. Управление ключевыми элементами коммутирующих узлов может осуществляться раздельно для первой и второй нити, условно не показано.

В устройстве использованы в качестве ключевых элементов малогабаритные реле РЭК81 (в согласованном режиме одноразовой коммутации тока 3А), дистанционные переключатели РПС45-1, резисторы С2-33, реле контроля РЭК81 или любые другие малогабаритные реле.

В настоящее время проведены отработочные испытания предлагаемого устройства, которые показали высокую надежность подрыва пиропатронов и эффективность проверки, а также достаточную степень гальванической развязки между цепями контроля и управления.

Использование: в ракетно-космической, противопожарной технике. Технический результат заключается в повышении надежности за счет гальванической развязки цепей контроля и управления, что увеличивает уровень безопасности, возможности подрывать пиропатроны поодиночке. В устройстве контроля и подрыва пиропатрона, содержащем источник питания, коммутирующие узлы, состоящие из двух ключевых элементов, введены реле контроля (включения обтекания) и дистанционные переключатели для каждой нити пиропатронов, у которых каждая включающая обмотка шунтирует нити пиропатронов, отключающие обмотки которых объединены и являются входами для установки в исходное состояние цепей индивидуального контроля состояния пиропатронов, коммутирующие узлы через токоограничивающие резисторы соединены с выводами нитей пиропатронов. Обмотки реле контроля одними выводами соединены с технологической шиной, которая используется только при наземных испытаниях, а вторыми выводами соединены с входом включения обтекания устройства, контакты реле контроля включены таким образом, что образуют цепь последовательного включения нитей пиропатронов и токоограничивающих резисторов. Вход каждого коммутирующего узла подключен к бортовой системе управления. 1 ил.

Устройство для контроля и подрыва пиропатронов, содержащее пиропатроны с двумя нитями, источник питания, коммутирующие узлы, состоящие из двух ключевых элементов, первые выводы ключевых элементов первого коммутирующего узла подключены к плюсу источника питания, вторые выводы ключевых элементов второго коммутирующего узла подключены к минусу источника питания, отличающееся тем, что введены реле контроля (включения обтекания) с двумя замыкающими контактами по числу пиропатронов, токоограничивающие резисторы и дистанционные переключатели для каждой нити пиропатронов, каждая включающая обмотка дистанционного переключателя шунтирует нить пиропатрона, вторые выводы первых ключевых элементов первых коммутирующих узлов через токоограничивающие резисторы соединены с первыми выводами первой нити соответствующих пиропатронов, вторые выводы вторых ключевых элементов первых коммутирующих узлов через токоограничивающие резисторы соединены с первыми выводами второй нити соответствующих пиропатронов, первые выводы первых ключевых элементов вторых коммутирующих узлов соединены со вторыми выводами первых нитей соответствующих пиропатронов, первые выводы вторых ключевых элементов вторых коммутирующих узлов соединены со вторыми выводами вторых нитей соответствующих пиропатронов, обмотки реле контроля одними выводами соединены с технологической шиной, а вторыми выводами соединены с входом «включение обтекания» устройства, первые контакты реле контроля включены между вторыми выводами первой и второй нитей каждого пиропатрона, вторые контакты реле контроля включены между точкой соединения второго ключевого элемента с токоограничивающим резистором второй нити предыдущего пиропатрона и точкой соединения первого ключевого элемента с токоограничивающим резистором первой нити последующего пиропатрона, точка соединения первого ключевого элемента с токоограничивающим резистором первой нити первого пиропатрона и точка соединения второго ключевого элемента с токоограничивающим резистором второй нити последнего пиропатрона являются контрольными выводами (обтекания) устройства, вход каждого коммутирующего узла является входом управления устройства.