СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ОБЪЕКТА, СОДЕРЖАЩЕГО ЭЛЕКТРОВЗРЫВНОЕ УСТРОЙСТВО, НА ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ Российский патент 2022 года по МПК G01D21/00 F42B35/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к испытаниям объектов, содержащих электровзрывное устройство (ЭВУ), на воздействие электромагнитных полей (ЭМП) и токов от источников различного происхождения (молниевых и электростатических разрядов, высоковольтных линий электропередачи и др.), а также блуждающие и наведенные токи.

Преимущественной областью применения способа являются испытания объектов, содержащих в качестве ЭВУ электровоспламенители, электродетонаторы и т.п. Возможно применение изобретения, когда в качестве ЭВУ рассматриваются взрывчатые или пиротехнические вещества, способные к химическому превращению при внешних электрических воздействиях.

При испытаниях объекта на воздействие ЭМП в соответствии с требованиями нормативно-технической документации (стандартов, технического задания и др.) для каждого вида воздействия устанавливаются (задаются) параметры, создаваемые установками-имитаторами, моделирующими воздействие ЭМП (см. Комягин СИ. Электромагнитная стойкость беспилотных летательных аппаратов. - М.: КРАСАНДР, 2015, С. 328-333).

Уровень техники

Проблема испытаний объектов, содержащих ЭВУ, на воздействие ЭМП, состоит в недостаточной точности оценки взрывозащищенности объекта от воздействия ЭМП.

Известен способ испытаний объекта, содержащего ЭВУ, например, «Способ испытаний систем, содержащих электровзрывные устройства, на стойкость к воздействию внешних электромагнитных полей в составе объектов и устройство для его осуществления» (см. патент RU 2593521 С1, МКП G01R 31/00, опубл. 10.08.2016). Согласно указанному способу испытания проводятся путем создания тестовых ЭМП, внешних по отношению к испытуемой системе, с заданными параметрами излучения, оценки уровня наведенных токов в испытуемой системе объекта и определения стойкости ЭВУ путем сравнения оценки значения наведенного тока в нити накаливания с током срабатывания данного ЭВУ с учетом нормированного коэффициента защиты.

При этом оценку уровня наведенных токов выполняют одновременно для всех ЭВУ, размещенных в различных локальных зонах объекта испытаний, путем измерения температур двух эквивалентов воспламенителей и корпуса каждого ЭВУ многоканальным оптическим интеррогатором с температурными чувствительными элементами на оптоволоконных решетках Брэгга, пространственное разрешение которых обеспечивают выбором различных частот решеток Брэгга.

Общим с новым техническим решением является создание ЭМП с заданными параметрами и воздействие его на объект испытаний.

Недостатком способа является невозможность размещения системы измерений наведенного тока в пределах габаритных размеров ЭВУ. При этом нарушаются электрические и магнитные связи защиты конструкции объекта, т.е. при воздействии ЭМП наведенные токи в электрических цепях ЭВУ с установленной системой измерений могут существенно отличаться от наведенных токов в электрических цепях штатного ЭВУ. Поэтому использование данного способа при испытаниях может быть проблематично из-за недостаточной точности результата оценки взрывозащищенности объекта от воздействия ЭМП.

За прототип принят «Способ испытаний объектов, содержащих электровзрывные устройства, на воздействие электромагнитных полей» (см. патент RU 2224222, МПК G01D 21/00, F42B 35/00, опубл. 03.01.2002), в котором воздействию ЭМП подвергают объект с установленными в нем ЭВУ с повышенной чувствительностью, а после воздействия устанавливают факт срабатывания ЭВУ, при этом характеристика ЭМП, воздействующего на объект, определяется по формуле: Е=Е_зад ⋅ (I_сраб, и / I_{сраб, эву}), где Е - характеристика (напряженность или плотность потока энергии) ЭМП, воздействующего на объект при испытаниях; Е_зад - заданная характеристика (напряженность или плотность потока энергии) ЭМП, при котором должна быть обеспечена работоспособность объекта; I_сраб и - ток (энергия, напряжение) срабатывания ЭВУ объекта при испытаниях; I_{сраб эву} - ток (энергия, напряжение) срабатывания штатного ЭВУ объекта.

Общим с новым техническим решением является создание ЭМП и воздействие его на объект с установленным ЭВУ с повышенной чувствительностью и установление факта срабатывания ЭВУ.

Недостатки способа заключаются в следующем. С одной стороны, при Е<Е_зад, т.е. когда параметры ЭМП отличаются от заданных, эффекты в ЭВУ могут существенно отличаться от эффектов при воздействии ЭМП с заданными параметрами. Так, например, при испытаниях объекта на воздействие токов молниевых разрядов с нормой испытаний ниже требуемой, нелинейные эффекты в объекте могут не возникать ввиду низкого уровня перенапряжения в отличие от уровня перенапряжения при воздействии тока с заданной нормой испытаний. С другой стороны, при воздействии ЭМП с заданными параметрами, т.е. при Е=Е_зад, использование ЭВУ с повышенной чувствительностью не требуется, а использование штатного ЭВУ при испытаниях недопустимо, так как достоверность таких испытаний ≤50% (см. Комягин С.И. Электромагнитная стойкость беспилотных летательных аппаратов. - М.: КРАСАНДР, 2015, С. 80).

Поэтому использование данного способа при испытаниях проблематично из-за недостаточной точности результата оценки взрывозащищенности объекта от воздействия ЭМП.

Таким образом, обеспечение точности оценки взрывозащищенности объекта, содержащего ЭВУ, от воздействия ЭМП, является технической проблемой, которая не могла быть решена при использовании аналогов изобретения.

Техническим результатом от использования изобретения является повышение точности оценки взрывозащищенности объекта от воздействия ЭМП.

Раскрытие сущности изобретения Технический результат достигается способом испытаний объекта, содержащего ЭВУ, на воздействие ЭМП, включающим: создание ЭМП с заданными параметрами и воздействие его на объект с установленным ЭВУ с повышенной чувствительностью, установление положительного результата испытаний по факту несрабатывания ЭВУ с повышенной чувствительностью при воздействии ЭМП на объект и по факту срабатывания ЭВУ с повышенной чувствительностью при воздействии на него безопасного для штатного ЭВУ импульса тока, определение показателя взрывозащищенности

ЭВУ от воздействия ЭМП по формуле: Р_защ=1-Р_эву-ш(1-P_эву-пч), где Р_эву-ш - значение вероятности срабатывания штатного ЭВУ при протекании безопасного импульса тока; Р_эву-пч - значение вероятности безотказного срабатывания ЭВУ с повышенной чувствительностью при протекании безопасного импульса тока для штатного ЭВУ.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с известными техническими решениями в данной области техники позволил выявить вышеуказанный новый технический признак, существенно отличающий заявляемое решение от прототипа.

Осуществление изобретения

Для примера осуществления изобретения рассматривался объект, содержащий в качестве штатного ЭВУ электродетонатор ЭД-1-8-Т, состоящий из электровзрывной цепи внутри металлизированного контейнера. Электровзрывная цепь, в которой электродетонатор ЭД-1-8-Т был соединен проводами через переключатель (положение - «выкл.») с аккумулятором 12 В.

Задача состояла в оценке взрывозащищенности объекта от воздействия ЭМП, формируемого с использованием установки - имитатора токов молнии при протекании по металлизированной поверхности контейнера импульса тока с заданной амплитудой 100 кА.

В объекте, подвергаемом испытаниям, вместо штатного электродетонатора ЭД-1-8-Т был установлен электродетонатор ЭД-8-Ж повышенной чувствительности. Известно, что значение вероятности

срабатывания электродетонатора ЭД-1-8-Т (Р_эву-ш) при протекании безопасного импульса тока величиной 40 А²⋅мс составляет не более 10^-6, а значение вероятности безотказного срабатывания электродетонатора ЭД-8-Ж при протекании импульса тока величиной 2 А²⋅мс составляет не менее 0,99995 (см. Граевский М.М. Справочник по электрическому взрыванию зарядов ВВ. Изд. 2-е, перераб. и доп.М.: Рандеву-АМ, 2000, С. 35, 50).

При воздействии ЭМП на объект при протекании импульса тока с заданной амплитудой 100 кА по металлизированной поверхности контейнера был установлен факт несрабатывания электродетонатора ЭД-8-Ж повышенной чувствительности. Затем при воздействии на электродетонатор ЭД-8-Ж импульса тока с уровнем 40 А²⋅мс, являющимся безопасным для штатного электродетонатора ЭД-1-8-Т, был установлен факт срабатывания электродетонатора ЭД-8-Ж и положительный результат испытаний в целом.

Численное значение показателя взрывозащищенности штатного электродетонатора ЭД-1-8-Т от воздействия ЭМП было определено с использованием математического соотношения из формулы изобретения и составило Р_защ=1-Р_эву-ш(1-Р_эву-пч)>0,9999999999, где Р_эву-ш≤10^-6 Р_эву-пч>0,99995. На основе полученного результата можно сделать вывод о высокой степени взрывозащищенности электродетонатора ЭД-1-8-Т и объекта в целом от воздействия ЭМП.

Таким образом, предложенный способ испытания объектов, содержащих ЭВУ, на воздействие ЭМП позволяет проводить оценку взрывозащищенности объекта с приемлемой точностью.

Применение изобретения относится к области испытаний различных образцов ракетной техники, пиротехнических изделий и др., содержащих электровзрывные устройства, на воздействие электромагнитных полей и токов от источников различного происхождения (молниевых и электростатических разрядов, высоковольтных линий электропередачи и др.), включая блуждающие (наведенные) токи с заданными параметрами. Способ позволяет оценивать взрывозащищенность электровзрывных устройств и объекта в целом от воздействия электромагнитных полей. При этом процесс отработки и контроля защиты объекта от воздействия электромагнитных полей и токов существенно упрощается, т.к. при испытаниях не требуется использование сложных измерительно-вычислительных комплексов для определения величины наведенного тока в опасных электрических цепях, что позволяет существенно снизить сроки и стоимость проведения испытаний.

Изобретение относится к области испытаний объектов, содержащих электровзрывное устройство (ЭВУ), на воздействие электромагнитных полей (ЭМП) и токов различного происхождения. Технический результат – повышение точности оценки взрывозащищенности объекта от воздействия ЭМП. Способ испытания объекта включает: создание ЭМП с заданными параметрами и воздействие его на объект с установленным ЭВУ с повышенной чувствительностью, установление положительного результата испытаний по факту несрабатывания ЭВУ с повышенной чувствительностью при воздействии ЭМП на объект и по факту срабатывания ЭВУ с повышенной чувствительностью при воздействии на него безопасного для штатного ЭВУ импульса тока, определение показателя взрывозащищенности ЭВУ от воздействия ЭМП по формуле: Р_защ=1-Р_эву-ш(1-P_эву-пч), где Р_эву-ш - значение вероятности срабатывания штатного ЭВУ при протекании безопасного импульса тока; Р_эву-пч - значение вероятности безотказного срабатывания ЭВУ с повышенной чувствительностью при протекании безопасного импульса тока для штатного ЭВУ.

Способ испытания объекта, содержащего электровзрывное устройство, на воздействие электромагнитного поля, включающий создание электромагнитного поля и воздействие его на объект с установленным электровзрывным устройством с повышенной чувствительностью и установление факта срабатывания электровзрывного устройства, отличающийся тем, что создают электромагнитное поле с заданными параметрами и по факту несрабатывания электровзрывного устройства с повышенной чувствительностью при его воздействии на объект и, затем, по факту срабатывания электровзрывного устройства с повышенной чувствительностью при воздействии на него безопасного для штатного электровзрывного устройства импульса тока устанавливают положительный результат испытаний, показатель взрывозащищенности электровзрывного устройства Р_защ от воздействия электромагнитного поля определяют по формуле:

где Р_эву-ш - значение вероятности срабатывания штатного электровзрывного устройства при протекании безопасного импульса тока;

P_эву-пч - значение вероятности безотказного срабатывания электровзрывного устройства с повышенной чувствительностью при протекании безопасного импульса тока для штатного электровзрывного устройства.