JP2677898B2 - 圧電性結晶・電力レーザ点火装置 - Google Patents
圧電性結晶・電力レーザ点火装置Info
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- JP2677898B2 JP2677898B2 JP2148454A JP14845490A JP2677898B2 JP 2677898 B2 JP2677898 B2 JP 2677898B2 JP 2148454 A JP2148454 A JP 2148454A JP 14845490 A JP14845490 A JP 14845490A JP 2677898 B2 JP2677898 B2 JP 2677898B2
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- pyrotechnic material
- ignition
- ignition device
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F42—AMMUNITION; BLASTING
- F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
- F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
- F42B3/10—Initiators therefor
- F42B3/113—Initiators therefor activated by optical means, e.g. laser, flashlight
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P23/00—Other ignition
- F02P23/04—Other physical ignition means, e.g. using laser rays
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
- H01S3/0915—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by incoherent light
- H01S3/092—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by incoherent light of flash lamp
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、固体レーザからの光線を用いて火工技術
（pyrotechnic）材料を点火する装置に関するものであ
る。
（pyrotechnic）材料を点火する装置に関するものであ
る。
（従来の技術） ネオジムガラスまたはYAGレーザを備えるレーザ点火
装置は公知であり、米国特許第3,618,526号および第3,4
08,937号に述べられている。米国特許第3,408,937号は
電気ブリッジ配線を用いた直接点火の不利を指摘し、爆
発装置の点火用として、光ファイバ導管で送られるレー
ザエネルギを用いた装置を述べている。レーザは、化学
的に発生される光源あるいは他の適当なレーザ源、例え
ば単一の多色光源などを含む基底光源によって、その偏
光光線を出射する（“ポンプされる”）。また米国特許
第3,618,526号も、それぞれの電管に接続された光ファ
イバ束によって送られるレーザエネルギによって爆発装
置を起爆させる装置を開示している。ここでは、キセノ
ンフラッシュ管で作動される周知のレーザの利用は不満
足であると述べられ、レーザを囲むケース上に火工技術
材のコーティングを行い、電気的に作動する導火管を設
けて該コーティングに点火し、レーザを作動させる方法
を推奨している。ポンピング用フラッシュは、マグネシ
ウムのような活性金属のコイルをコーティングとレーザ
との間に配置することによって増強される。
装置は公知であり、米国特許第3,618,526号および第3,4
08,937号に述べられている。米国特許第3,408,937号は
電気ブリッジ配線を用いた直接点火の不利を指摘し、爆
発装置の点火用として、光ファイバ導管で送られるレー
ザエネルギを用いた装置を述べている。レーザは、化学
的に発生される光源あるいは他の適当なレーザ源、例え
ば単一の多色光源などを含む基底光源によって、その偏
光光線を出射する（“ポンプされる”）。また米国特許
第3,618,526号も、それぞれの電管に接続された光ファ
イバ束によって送られるレーザエネルギによって爆発装
置を起爆させる装置を開示している。ここでは、キセノ
ンフラッシュ管で作動される周知のレーザの利用は不満
足であると述べられ、レーザを囲むケース上に火工技術
材のコーティングを行い、電気的に作動する導火管を設
けて該コーティングに点火し、レーザを作動させる方法
を推奨している。ポンピング用フラッシュは、マグネシ
ウムのような活性金属のコイルをコーティングとレーザ
との間に配置することによって増強される。
レーザー作動用として、バッテリや大容量コンデンサ
のような大電流電源が必要なことが米国特許第3,909,74
5号に指摘されており、この場合は機械的なエネルギを
電流源として用い、例えば、ばね上げされたハンマを設
けて圧電性結晶をたたき、これらによってコンデンサを
充電して、レーザ伝送を作動させる赤外線パルスを発生
させている。
のような大電流電源が必要なことが米国特許第3,909,74
5号に指摘されており、この場合は機械的なエネルギを
電流源として用い、例えば、ばね上げされたハンマを設
けて圧電性結晶をたたき、これらによってコンデンサを
充電して、レーザ伝送を作動させる赤外線パルスを発生
させている。
特に航空機の脱出シートに対する火工技術装置の応用
では、長期間貯留できると共に、エネルギ源を内蔵した
小形軽量の点火装置が要求される。
では、長期間貯留できると共に、エネルギ源を内蔵した
小形軽量の点火装置が要求される。
（課題を解決するための手段と作用） 本発明によれば、作動時に火工技術材料を点火するの
に十分な光線を出射できる固体レーザを有する火工技術
材料の点火装置が、さらにレーザと組合せて、機械エネ
ルギの印加に応答して高電圧パルスを発生しうる圧電装
置と、該高電圧パルスによって作動しうる火花間隙を有
し、且つ火花間隙の作動に応答してフラッシュ光を出射
するパイロ（pyro）フラッシュランプとを備え、前記レ
ーザが該フラッシュ光に応答して作動しうるということ
を特徴としている。
に十分な光線を出射できる固体レーザを有する火工技術
材料の点火装置が、さらにレーザと組合せて、機械エネ
ルギの印加に応答して高電圧パルスを発生しうる圧電装
置と、該高電圧パルスによって作動しうる火花間隙を有
し、且つ火花間隙の作動に応答してフラッシュ光を出射
するパイロ（pyro）フラッシュランプとを備え、前記レ
ーザが該フラッシュ光に応答して作動しうるということ
を特徴としている。
本発明において点火装置に用いられる圧電装置は、機
械的な圧力が加えられたとき異った面上に反対極性の電
荷を発生できる。電気石、ロッシェル塩、ジルコン酸チ
タン酸鉛、およびその他の物質の結晶がこのような効果
を発生する。ジルコン酸チタン酸鉛が本発明で用いるの
に推奨できる圧電性結晶材料である。圧電性結晶に圧力
を加えたとき発生する電気エネルギは通常、高電圧蓄積
コンデンサに貯留される。このような圧電装置は商業ベ
ーズでよく知られており、例えば推奨できるものとし
て、Feroperm Piezoceramics形式PZ24およPZ−26の名称
でSeacor Inc.,Westwood,New Jerseyから出されてい
る。また好ましくは、圧電装置は静電容量0.1〜1.0マイ
クロフアラッドのコンデンサを組み合せている。
械的な圧力が加えられたとき異った面上に反対極性の電
荷を発生できる。電気石、ロッシェル塩、ジルコン酸チ
タン酸鉛、およびその他の物質の結晶がこのような効果
を発生する。ジルコン酸チタン酸鉛が本発明で用いるの
に推奨できる圧電性結晶材料である。圧電性結晶に圧力
を加えたとき発生する電気エネルギは通常、高電圧蓄積
コンデンサに貯留される。このような圧電装置は商業ベ
ーズでよく知られており、例えば推奨できるものとし
て、Feroperm Piezoceramics形式PZ24およPZ−26の名称
でSeacor Inc.,Westwood,New Jerseyから出されてい
る。また好ましくは、圧電装置は静電容量0.1〜1.0マイ
クロフアラッドのコンデンサを組み合せている。
このような装置は、圧電装置がパイロ・フラッシュラ
ンプを付勢するのに十分な高電圧、すなわち通常10.000
ボルト台以上、好ましくは20,000〜50,000ボルトの高電
圧を出射できなければならないという要求を満足する。
好ましくは、圧電常数は160〜275×10-12C/N（クーロン
／周波数常数）である。このような圧電装置は、典型的
に直径が2.54mm（0.1インチ）と小さく、かつ長さが0.2
54cmという短いものである。上記した好ましいユニット
は直径が約0.445cm（0.175インチ）、長さが約0.889cm
（0.350インチ）であり、小形でコンパクトな点火ユニ
ットを得るという目標に対して著しく貢献している。
ンプを付勢するのに十分な高電圧、すなわち通常10.000
ボルト台以上、好ましくは20,000〜50,000ボルトの高電
圧を出射できなければならないという要求を満足する。
好ましくは、圧電常数は160〜275×10-12C/N（クーロン
／周波数常数）である。このような圧電装置は、典型的
に直径が2.54mm（0.1インチ）と小さく、かつ長さが0.2
54cmという短いものである。上記した好ましいユニット
は直径が約0.445cm（0.175インチ）、長さが約0.889cm
（0.350インチ）であり、小形でコンパクトな点火ユニ
ットを得るという目標に対して著しく貢献している。
圧電装置は従来から、圧電手段が所望の電圧を出射す
るのに十分な機械的なエネルギ源によってトリガされ
る。一例として、28.4g（１オンス）の重量を、ほゞ11g
/cm（10オンス／インチ）の強さを有するばねで駆動す
ることで十分である。これに関連して、ばねのかかった
質量を（赤外線パルス源を作動させるために）用いるこ
とが、例えば上記の米国特許第3,909,745号から知られ
ている。他の方法として、従来の他の装置を本発明の点
火装置と組合わせて、高い機械エネルギのトリガ入力に
用いることができる。例えば、外部の機械式または電気
式のトリガを、圧電性結晶に適当な重量の衝撃をあたえ
るためガス圧を発生する火工技術装置の作動に利用する
ことができる。
るのに十分な機械的なエネルギ源によってトリガされ
る。一例として、28.4g（１オンス）の重量を、ほゞ11g
/cm（10オンス／インチ）の強さを有するばねで駆動す
ることで十分である。これに関連して、ばねのかかった
質量を（赤外線パルス源を作動させるために）用いるこ
とが、例えば上記の米国特許第3,909,745号から知られ
ている。他の方法として、従来の他の装置を本発明の点
火装置と組合わせて、高い機械エネルギのトリガ入力に
用いることができる。例えば、外部の機械式または電気
式のトリガを、圧電性結晶に適当な重量の衝撃をあたえ
るためガス圧を発生する火工技術装置の作動に利用する
ことができる。
高電圧パルスに応答して光を出射する手段は典型的
に、フォトフラッシュランプに似た１つ、または複数の
パイロ・フラッシュランプからできており、これは例え
ば米国特許第4,249,887号から周知されている。このラ
ンプは、圧縮酸素が充填されると共に、外部接触ピンを
有するガラスの外囲体を有し、さらにこの外囲体を貫通
し且つ火花間隙を形成する導線を（ブリッジ導線なし
に）もっている。導線の先端は火工技術プライマ（prim
er）混合物でコーティングされており、さらにランプは
通常、ジルコニウムまたはハフヌイムの可燃性金属繊維
のゆるいかたまりを持っている。高電圧パルス、例えば
10,000ボルト台またはそれ以上のパルスに応答して、導
線間の空隙を火花が走り、プライマを点火して金属繊維
の急激な燃焼をトリガする。ブリッジ導線の代りに火花
間隙をもった、この形式のフラッシュランプによって発
生するフラッシュは、火工技術材料を確実に点火させる
のに要求されるパワーレベルまでレーザを十分に作動で
きるということが、本発明の臨界的な特長である。
に、フォトフラッシュランプに似た１つ、または複数の
パイロ・フラッシュランプからできており、これは例え
ば米国特許第4,249,887号から周知されている。このラ
ンプは、圧縮酸素が充填されると共に、外部接触ピンを
有するガラスの外囲体を有し、さらにこの外囲体を貫通
し且つ火花間隙を形成する導線を（ブリッジ導線なし
に）もっている。導線の先端は火工技術プライマ（prim
er）混合物でコーティングされており、さらにランプは
通常、ジルコニウムまたはハフヌイムの可燃性金属繊維
のゆるいかたまりを持っている。高電圧パルス、例えば
10,000ボルト台またはそれ以上のパルスに応答して、導
線間の空隙を火花が走り、プライマを点火して金属繊維
の急激な燃焼をトリガする。ブリッジ導線の代りに火花
間隙をもった、この形式のフラッシュランプによって発
生するフラッシュは、火工技術材料を確実に点火させる
のに要求されるパワーレベルまでレーザを十分に作動で
きるということが、本発明の臨界的な特長である。
好ましくは、フラッシュランプは3800ルーメン秒以上
の光出力を有し、光のピークは点火後10ミリ秒未満内に
発生し、少くとも10,000ボルトの印加によって点火する
ものとする。実例としては、GTE Products Corporatio
n,Montousville,Pennsylvania製のSylvania Model N
o.S−１がある。好ましくは、本発明の点火装置は、こ
のようなフラッシュランプをレーザの周りに３個以上、
さらに好ましくは６個有し、電気的に直列接続してい
る。用いられるフラッシュランプの数は要求されるレー
ザ出力、あるいは要求される信頼度又はこれら２つの組
み合わせ、さらには適当な冗長レベルに依存し、フラッ
シュランプを４個以上用いると冗長度が保証される。こ
れらの市販ユニットの寸法の小さいことも、小形でコン
パクトな点火ユニットを得るという目標に対して有利で
ある。
の光出力を有し、光のピークは点火後10ミリ秒未満内に
発生し、少くとも10,000ボルトの印加によって点火する
ものとする。実例としては、GTE Products Corporatio
n,Montousville,Pennsylvania製のSylvania Model N
o.S−１がある。好ましくは、本発明の点火装置は、こ
のようなフラッシュランプをレーザの周りに３個以上、
さらに好ましくは６個有し、電気的に直列接続してい
る。用いられるフラッシュランプの数は要求されるレー
ザ出力、あるいは要求される信頼度又はこれら２つの組
み合わせ、さらには適当な冗長レベルに依存し、フラッ
シュランプを４個以上用いると冗長度が保証される。こ
れらの市販ユニットの寸法の小さいことも、小形でコン
パクトな点火ユニットを得るという目標に対して有利で
ある。
レーザは、好ましくは、固体のルビー、ネオジムYA
G、またはネオジムガラスのレーザであり、特に後者の
方が、広い温度範囲で使用できると共に経済的であるこ
とから有利である。これらのレーザは通常、６〜９％の
ネオジム分子でドープされると共に、透明ガラスの被覆
で囲まれ、1.06μｍの増幅された光を出射する棒ででき
ている。このレーザは、フラッシュランプからの光がレ
ーザの側面を貫通して入ってした後、ネオジム原子が励
起され（次に減衰し）たとき、“ポンプ（pump）”され
る、すなわちその偏光光線を出射させられる。本発明で
用いられる特に好ましいレーザは、Ｑ−100被覆ネオジ
ムガラス棒（Kigre Incorporated,Hilton Head Islan
d,South Caralineから入手可能）の長さ4.42cm（1.740
インチ）で0.6cm（0.236インチ）のコアを有し、かつプ
ラノ／プラノ（Plano/Plano）端末をもつのである。こ
の端末は２インチ円弧内で平行になっている。仕上げは
10/5 S/D（Scrape/Dig）で、ラムダは10フラット以上で
ある。反射率は一端が最大で、他端が95.5％である。外
径は共に微細な研磨または光沢仕上げになっている。こ
のようなレーザはまたHoya Optics Incorporated of Fr
eemont,Californiaから入手可能である。
G、またはネオジムガラスのレーザであり、特に後者の
方が、広い温度範囲で使用できると共に経済的であるこ
とから有利である。これらのレーザは通常、６〜９％の
ネオジム分子でドープされると共に、透明ガラスの被覆
で囲まれ、1.06μｍの増幅された光を出射する棒ででき
ている。このレーザは、フラッシュランプからの光がレ
ーザの側面を貫通して入ってした後、ネオジム原子が励
起され（次に減衰し）たとき、“ポンプ（pump）”され
る、すなわちその偏光光線を出射させられる。本発明で
用いられる特に好ましいレーザは、Ｑ−100被覆ネオジ
ムガラス棒（Kigre Incorporated,Hilton Head Islan
d,South Caralineから入手可能）の長さ4.42cm（1.740
インチ）で0.6cm（0.236インチ）のコアを有し、かつプ
ラノ／プラノ（Plano/Plano）端末をもつのである。こ
の端末は２インチ円弧内で平行になっている。仕上げは
10/5 S/D（Scrape/Dig）で、ラムダは10フラット以上で
ある。反射率は一端が最大で、他端が95.5％である。外
径は共に微細な研磨または光沢仕上げになっている。こ
のようなレーザはまたHoya Optics Incorporated of Fr
eemont,Californiaから入手可能である。
レーザ光線は、例えばロケットモータ点火装置すなわ
ちイグナイタ（イニシエータ）の推進剤内の火工技術材
料、すなわち点火用の別置の火工技術材料の所望量を点
火するのに十分な出力を有する必要がある。光線をフォ
ーカスすなわち集光させるのに通常、平凸の光学レンズ
が用いられ、典型的には直径0.63cm（0.25インチ）から
直径0.09cm（0.035インチ）まで集光する。集光された
光線は点火すべき火工技術材料に直接に印加されるか、
あるいは例えば溶融シリカ光ファイバから成る光ファイ
バケーブルを通して印加される。光ファイバケーブルは
点火装置と火工技術材料を含む装置とを分離する必要が
あるとき、および２つ以上の火工技術材料体を１つのレ
ーザ点火装置で点火したいとき有利である。
ちイグナイタ（イニシエータ）の推進剤内の火工技術材
料、すなわち点火用の別置の火工技術材料の所望量を点
火するのに十分な出力を有する必要がある。光線をフォ
ーカスすなわち集光させるのに通常、平凸の光学レンズ
が用いられ、典型的には直径0.63cm（0.25インチ）から
直径0.09cm（0.035インチ）まで集光する。集光された
光線は点火すべき火工技術材料に直接に印加されるか、
あるいは例えば溶融シリカ光ファイバから成る光ファイ
バケーブルを通して印加される。光ファイバケーブルは
点火装置と火工技術材料を含む装置とを分離する必要が
あるとき、および２つ以上の火工技術材料体を１つのレ
ーザ点火装置で点火したいとき有利である。
本発明による点火装置は、好ましくは、機械的または
電気的安全手段を有し、さらに好ましくはその両方を有
する。例えば、レーザ光線が火工技術材料を偶発的にた
たくのを防ぐ従来の機械的シャッタは望ましくない点火
を防止する。
電気的安全手段を有し、さらに好ましくはその両方を有
する。例えば、レーザ光線が火工技術材料を偶発的にた
たくのを防ぐ従来の機械的シャッタは望ましくない点火
を防止する。
（実施例） 第１図は本発明による点火装置を示すもので、圧電性
結晶（１）、固体レーザ（２）、レーザを囲んで置か
れ、圧電装置およびそれぞれが直列に接続された４つの
フオトフラッシュランプ（３）、レーザビームを集光さ
せる光学レンズ（４）、閉鎖位置のシャッタ（５）、お
よびイニシエータ（６）（例えば、固体ロケットモータ
を点火させるのに用いる火工技術材料を含むカプセ
ル）、およびばね荷重の重り集合体（７）から構成され
ている。
結晶（１）、固体レーザ（２）、レーザを囲んで置か
れ、圧電装置およびそれぞれが直列に接続された４つの
フオトフラッシュランプ（３）、レーザビームを集光さ
せる光学レンズ（４）、閉鎖位置のシャッタ（５）、お
よびイニシエータ（６）（例えば、固体ロケットモータ
を点火させるのに用いる火工技術材料を含むカプセ
ル）、およびばね荷重の重り集合体（７）から構成され
ている。
第１（ａ）図は、ばね荷重の重りが接点（22）の点に
おいて圧電性結晶（１）をたたき、ランプ（３）をフラ
ッシュさせる高電圧パルスを発生させ、シャッタ（５）
はその開放位置にあってレーザビームがレンズ（４）お
よびガラス窓（6a）を通り、イニシエータ（６）内の火
工技術材料をたたいている状態を示している。
おいて圧電性結晶（１）をたたき、ランプ（３）をフラ
ッシュさせる高電圧パルスを発生させ、シャッタ（５）
はその開放位置にあってレーザビームがレンズ（４）お
よびガラス窓（6a）を通り、イニシエータ（６）内の火
工技術材料をたたいている状態を示している。
第２図は本発明によるレーザ点火システムのもう１つ
の実施例を示す概略構成図であり、ガン発射のロケット
により射出体に用いるものである。通常の発火ピンで点
火されるガン（gun）推進剤を用いて、ロケット式の射
出体はガンから点火される。ガンが点火されたとき発生
する“セットバック”力、すなわちガン運動（21）はロ
ケットモータ内部の人工地震体または重り（８）を起動
させ、圧電性結晶（９）をたたいてこれに応力を加え
る。またこの同じ力によって電気式安全スイッチ（10）
が閉じる。圧電性結晶に応力が加えられたとき発生する
電気エネルギは高電圧蓄電コンデンサ（12）に貯留され
る。射出体がガンから出て行くと、経験で知られている
負加速力が時間遅延スイッチ（13）を閉じる。該スイッ
チが閉じると、コンデンサに貯留された電気エネルギ
が、それぞれ火花間隙（15）を有する複数のフラッシュ
ランプ（14）（図ではランプ１つだけ示している）に印
加され、フラッシュランプを点火させる。これによって
発生した光はレーザ（16）をポンプして光線を出射さ
せ、この光線はレンズ（17）および窓（18）を通って走
り、ロケットモータのイニシエータ（20）の火工技術材
料（19）をたたき、これで火工技術材料にロケットモー
タを点火させる。本実施例で用いるコンデンサは0.1〜
1.0マイクロフアラッドの静電容量を有し、これはガス
充填レーザの点火に用いるコンデンサの場合よりも小さ
い値である。
の実施例を示す概略構成図であり、ガン発射のロケット
により射出体に用いるものである。通常の発火ピンで点
火されるガン（gun）推進剤を用いて、ロケット式の射
出体はガンから点火される。ガンが点火されたとき発生
する“セットバック”力、すなわちガン運動（21）はロ
ケットモータ内部の人工地震体または重り（８）を起動
させ、圧電性結晶（９）をたたいてこれに応力を加え
る。またこの同じ力によって電気式安全スイッチ（10）
が閉じる。圧電性結晶に応力が加えられたとき発生する
電気エネルギは高電圧蓄電コンデンサ（12）に貯留され
る。射出体がガンから出て行くと、経験で知られている
負加速力が時間遅延スイッチ（13）を閉じる。該スイッ
チが閉じると、コンデンサに貯留された電気エネルギ
が、それぞれ火花間隙（15）を有する複数のフラッシュ
ランプ（14）（図ではランプ１つだけ示している）に印
加され、フラッシュランプを点火させる。これによって
発生した光はレーザ（16）をポンプして光線を出射さ
せ、この光線はレンズ（17）および窓（18）を通って走
り、ロケットモータのイニシエータ（20）の火工技術材
料（19）をたたき、これで火工技術材料にロケットモー
タを点火させる。本実施例で用いるコンデンサは0.1〜
1.0マイクロフアラッドの静電容量を有し、これはガス
充填レーザの点火に用いるコンデンサの場合よりも小さ
い値である。
第１図に示すばね荷重の重り集合体（７）はイニシエ
ータ装置の一部分として構成してもよく、あるいは別置
の装置として動作するようにすることもできる。、また
第１図では、シャッタは閉鎖位置で示されており、この
位置によりレーザビームが火工技術材料に到達してこれ
を点火するのを防止する。
ータ装置の一部分として構成してもよく、あるいは別置
の装置として動作するようにすることもできる。、また
第１図では、シャッタは閉鎖位置で示されており、この
位置によりレーザビームが火工技術材料に到達してこれ
を点火するのを防止する。
また第１（ａ）図に示すガラス窓（6a）は、シャッタ
（５）とイニシエータ（６）との間の圧力シールとして
作用する。また第１（ａ）図における参照番号（９）は
イニシエータの火工技術材料からの高温ガス出力を示し
ている。本実施例においては、この高温ガスが固体ロケ
ットモータの火工技術材料を点火する。
（５）とイニシエータ（６）との間の圧力シールとして
作用する。また第１（ａ）図における参照番号（９）は
イニシエータの火工技術材料からの高温ガス出力を示し
ている。本実施例においては、この高温ガスが固体ロケ
ットモータの火工技術材料を点火する。
もう１つの実施例では、孔をもった回転シャフトがレ
ーザと火工技術材料またレーザビームを火工技術材料へ
伝送する光ファイバとの間に設けている。安全状態は、
この孔とレーザビームとがずれているときであり、この
ときシャフトが、レーザビームが火工技術材料に到達し
てこれを点火するのを防止している。装置を点火状態に
させるときは、シャフトを回転させてレーザビームがこ
の孔を通過できるようにする。
ーザと火工技術材料またレーザビームを火工技術材料へ
伝送する光ファイバとの間に設けている。安全状態は、
この孔とレーザビームとがずれているときであり、この
ときシャフトが、レーザビームが火工技術材料に到達し
てこれを点火するのを防止している。装置を点火状態に
させるときは、シャフトを回転させてレーザビームがこ
の孔を通過できるようにする。
他の機械的な安全装置として、レーザ（またはレーザ
およびフラッシュランプを含む構成体）を回転させ、ま
たは動かして、火工技術材料または光ファイバとの関係
位置を合せたり、ずらしたりする手段、光ファイバを回
転させたり動かしたりして関係位置を合せたりずらした
りする手段、および装置がトリガされるのを防ぐ（例え
ば、開放ハンドルまたは点火ピンを一定位置にロックす
る、安全と点火状態とを２つの位置をもった回転式のば
ね荷重をもった重りを用いる、など）機械的手段を無用
の点火を防止するのに用いることができる。
およびフラッシュランプを含む構成体）を回転させ、ま
たは動かして、火工技術材料または光ファイバとの関係
位置を合せたり、ずらしたりする手段、光ファイバを回
転させたり動かしたりして関係位置を合せたりずらした
りする手段、および装置がトリガされるのを防ぐ（例え
ば、開放ハンドルまたは点火ピンを一定位置にロックす
る、安全と点火状態とを２つの位置をもった回転式のば
ね荷重をもった重りを用いる、など）機械的手段を無用
の点火を防止するのに用いることができる。
また通常の短絡スイッチを安全装置として用いること
も可能である。例えば、フラッシュランプの２つのピン
を接続する導線が短絡回路を形成し、これによってフラ
ッシュランプ内の火花間隙の間にスパークが発生するの
を防止する。
も可能である。例えば、フラッシュランプの２つのピン
を接続する導線が短絡回路を形成し、これによってフラ
ッシュランプ内の火花間隙の間にスパークが発生するの
を防止する。
（発明の効果） 本発明による点火装置は重量が軽く、比較的小形であ
り、また無制限の期間貯蔵可能であり、さらに高レベル
のレーザエネルギを供給できる。すなわち直径がわずか
１インチ、長さが２インチ、重さもわずか２オンスとい
う小形にできる。この点火装置は、通常のレーザ点火装
置を用いて点火できる大ていの火工技術システムまたは
火砲システムを点火するのに利用でき、さらに大電流電
源を必要とするためこの種の装置の使用が実用的でなか
ったり、不可能であるような他の装置、例えば従来の電
気爆発式の爆管が点火手段として有利であるような用途
に対しても適用可能である。また、固体ロケットモー
タ、商業的な爆破や軍用火砲に用いられる爆発装置など
のように、比較的感度の悪い火工技術材料の点火に好適
である。本発明のもう１つの利点は、点火してはいけな
い場合に対する安全性、および必要な場合の確実でかつ
タイムリな点火の両方について、その冗長性をシステム
内に容易に構成できるということである。
り、また無制限の期間貯蔵可能であり、さらに高レベル
のレーザエネルギを供給できる。すなわち直径がわずか
１インチ、長さが２インチ、重さもわずか２オンスとい
う小形にできる。この点火装置は、通常のレーザ点火装
置を用いて点火できる大ていの火工技術システムまたは
火砲システムを点火するのに利用でき、さらに大電流電
源を必要とするためこの種の装置の使用が実用的でなか
ったり、不可能であるような他の装置、例えば従来の電
気爆発式の爆管が点火手段として有利であるような用途
に対しても適用可能である。また、固体ロケットモー
タ、商業的な爆破や軍用火砲に用いられる爆発装置など
のように、比較的感度の悪い火工技術材料の点火に好適
である。本発明のもう１つの利点は、点火してはいけな
い場合に対する安全性、および必要な場合の確実でかつ
タイムリな点火の両方について、その冗長性をシステム
内に容易に構成できるということである。
第１図は本発明による火工技術材料の点火装置を一実施
例をレーザビームを遮断した状態で示す図、第１（ａ）
図は、同じくレーザビームが通過する状態で示す図、第
２図は本発明によるレーザ点火システムの別の一実施例
を示す概略構成図である。 １……圧電性結晶、２……固体レーザ ３……フラッシュランプ、４……光学レンズ ５……シャッタ、６……イニシエータ 6a……ガラス窓、７……重り集合体 ８……重り、９……圧電性結晶 10……安全スイッチ 12……高電圧蓄積コンデンサ 13……時間遅延スイッチ 14……フラッシュランプ 15……火花間隙、16……レーザ 17……レンズ、18……窓 19……火工技術材料、20……イニシエータ 21……ガン運動
例をレーザビームを遮断した状態で示す図、第１（ａ）
図は、同じくレーザビームが通過する状態で示す図、第
２図は本発明によるレーザ点火システムの別の一実施例
を示す概略構成図である。 １……圧電性結晶、２……固体レーザ ３……フラッシュランプ、４……光学レンズ ５……シャッタ、６……イニシエータ 6a……ガラス窓、７……重り集合体 ８……重り、９……圧電性結晶 10……安全スイッチ 12……高電圧蓄積コンデンサ 13……時間遅延スイッチ 14……フラッシュランプ 15……火花間隙、16……レーザ 17……レンズ、18……窓 19……火工技術材料、20……イニシエータ 21……ガン運動
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ４２Ｃ 19/12 Ｆ４２Ｃ 19/12 Ｈ０１Ｓ 3/092 Ｈ０１Ｓ 3/092
Claims (8)
- 【請求項１】作動時に火工技術材料を点火するのに十分
な光線を出射しうる固体レーザを有する火工技術材料の
点火装置において、 さらに前記レーザと組合せて、機械エネルギの印加に応
答して高電圧パルスを発生しうる圧電装置と、 該高電圧パルスによって作動しうる火花間隙を有し、該
火花間隙の作動に応答してフラッシュ光を出射するパイ
ロ・フラッシュランプとを備え、 前記レーザが前記フラッシュ光に応答して作動しうるこ
とを特徴とする火工技術材料の点火装置。 - 【請求項２】さらに、前記フラッシュランプは、圧縮酸
素および可燃金属繊維のゆるいかたまりが充填されたガ
ラスの外囲体を有すると共に、該部接触ピンおよび前記
外囲体を貫通して内部に火花間隙を形成する導線を有
し、かつ外導線の先端は火工技術プライマ混合物でコー
ティングされていることを特徴とする請求項１記載の火
工技術材料の点火装置。 - 【請求項３】さらに、フラッシュランプは、10,000ボル
ト台またはそれ以上の高電圧パルスに応答してフラッシ
ュを生ずると共に、3,800ルーメン秒以上の光出力を有
し、かつ光のピークは点火後10ミリ秒未満に生ずること
を特徴とする請求項２記載の火工技術材料の点火装置。 - 【請求項４】さらに、前記圧電装置は結晶ジルコン酸チ
タン酸鉛を有し、少くとも10,000ボルトを出射しえて、
且つ静電容量0.1〜1.0マイクロアラッドのコンデンサを
有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に
記載の火工技術材料の点火装置。 - 【請求項５】さらに、前記圧電装置は、20,000〜50,000
ボルトを出射しえて、圧電常数として160〜275×10-12C
/N（クーロン／周波数常数）を有することを特徴とする
請求項４記載の火工技術材料の点火装置。 - 【請求項６】さらに、前記圧電装置は、約0.445cmの直
径、および約0.889cmの長さを有することを特徴とする
請求項４または５記載の火工技術材料の点火装置。 - 【請求項７】さらに、前記レーザは、ルビーレーザ、ネ
オジムガラスレーザ、またはネオジムYAGレーザである
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記
載の火工技術材料の点火装置。 - 【請求項８】さらに、前記レーザは、Ｑ−100被覆の、
長さ4.42cmで0.6cmのコアを有する、ネオジムガラス棒
であることを特徴とする請求項７記載の火工技術材料の
点火装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/362,125 US5022324A (en) | 1989-06-06 | 1989-06-06 | Piezoelectric crystal powered ignition device |
| US362125 | 1989-06-06 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0339898A JPH0339898A (ja) | 1991-02-20 |
| JP2677898B2 true JP2677898B2 (ja) | 1997-11-17 |
Family
ID=23424789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2148454A Expired - Lifetime JP2677898B2 (ja) | 1989-06-06 | 1990-06-06 | 圧電性結晶・電力レーザ点火装置 |
Country Status (8)
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| EP (1) | EP0401801B1 (ja) |
| JP (1) | JP2677898B2 (ja) |
| CA (1) | CA2018331C (ja) |
| DE (1) | DE69001092T2 (ja) |
| IL (1) | IL94638A (ja) |
| NO (1) | NO301739B1 (ja) |
| ZA (1) | ZA904358B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5322019A (en) * | 1991-08-12 | 1994-06-21 | Terra Tek Inc | System for the initiation of downhole explosive and propellant systems |
| US5208575A (en) * | 1992-01-10 | 1993-05-04 | General Electric Company | Apparatus for coordinated triggering of chemically augmented electrical fuses |
| US5373296A (en) * | 1992-08-18 | 1994-12-13 | Tdk Corporation | Electromagnetic wave absorber and wave absorption structure |
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| US9329011B1 (en) | 2001-02-28 | 2016-05-03 | Orbital Atk, Inc. | High voltage arm/fire device and method |
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| US7201103B1 (en) | 2002-02-25 | 2007-04-10 | Bofors Bepab Ab | Method for initiation and ignition of explosive charges through self-destruction of a laser source |
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-
1989
- 1989-06-06 US US07/362,125 patent/US5022324A/en not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-06-05 NO NO902475A patent/NO301739B1/no not_active IP Right Cessation
- 1990-06-05 CA CA002018331A patent/CA2018331C/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-06-06 ZA ZA904358A patent/ZA904358B/xx unknown
- 1990-06-06 IL IL94638A patent/IL94638A/xx not_active IP Right Cessation
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- 1990-06-06 EP EP90110730A patent/EP0401801B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-06-06 JP JP2148454A patent/JP2677898B2/ja not_active Expired - Lifetime
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