RU149459U1

RU149459U1 - PLASMA INJECTOR TO INITIATE EXPLOSIVES (EXPLOSIVES)

Info

Publication number: RU149459U1
Application number: RU2013151732/02U
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Ищенко; Виктор Владимирович Буркин; Валерий Арсентьевич Бураков; Леонид Валерьевич Корольков; Евгений Юрьевич Степанов; Сергей Васильевич Агафонов
Priority date: 2013-11-20
Filing date: 2013-11-20
Publication date: 2015-01-10

Abstract

1. Инжектор плазмы для инициирования заряда взрывчатого вещества (ВВ), содержащий корпус, коаксиально расположенный в нем катод и через изолятор центральный электрод-анод, отличающийся тем, что катод выполнен в виде металлической втулки с плазменным каналом внутри, которая частично расположена в рабочем объеме для заряда ВВ, и с радиальными отверстиями, при этом центральный электрод-анод и металлическая втулка-катод расположены в корпусе с образованием искрового промежутка, а инжектор снабжен обмоткой и крышкой, при этом обмотка размещена на металлической втулке-катоде и один ее конец присоединен к корпусу, а второй - к металлической втулке-катоду, а крышка закреплена на конце металлической втулки-катоде с частичным перекрытием плазменного канала, расположенного в рабочем объеме для ВВ.2. Инжектор плазмы по п. 1, отличающийся тем, что в крышке выполнены отверстия различной конфигурации.1. A plasma injector for initiating an explosive (BB) charge, comprising a housing, a cathode coaxially located therein and a central electrode-anode through an insulator, characterized in that the cathode is made in the form of a metal sleeve with a plasma channel inside, which is partially located in the working volume for explosive charge, and with radial holes, the central electrode-anode and the metal sleeve-cathode are located in the housing with the formation of a spark gap, and the injector is equipped with a winding and a cover, while the winding is placed It is mounted on a metal cathode sleeve and one end is attached to the casing, and the other end is connected to a metal cathode sleeve, and the lid is mounted on the end of the metal cathode sleeve with a partial overlap of the plasma channel located in the working volume for BB.2. The plasma injector according to claim 1, characterized in that the cover has holes of various configurations.

Description

Полезная модель относится к области электротехники, предназначено для генерации плазмы, создания плазменных потоков целевого назначения и может быть использовано для инициирования зарядов ВВ в различных технических системах, в ракетно-артиллерийской технике и при проведении промышленных взрывов. Техническим результатом является увеличение эффективности преобразования подведенной электромагнитной энергии.The utility model relates to the field of electrical engineering, is intended for plasma generation, the creation of plasma flows of the intended purpose and can be used to initiate explosive charges in various technical systems, in rocket and artillery equipment and during industrial explosions. The technical result is to increase the conversion efficiency of the supplied electromagnetic energy.

Известны устройства, конструкция и принцип действия которых изложеныKnown devices whose design and principle of operation are described

Изобретение Патент РФ 2166181 предназначенные для инициирования (воспламенения) пороховых зарядов. Основным недостатком этого устройства является то, что взрыв проводника происходит в заряде ВВ. на заряд ВВ воздействует ударная волна от взрыва проводника, что негативно влияет на закон горения заряда.Invention Patent of the Russian Federation 2166181 intended for initiation (ignition) of powder charges. The main disadvantage of this device is that the explosion of the conductor occurs in the explosive charge. the explosive charge is affected by the shock wave from the explosion of the conductor, which negatively affects the law of combustion of the charge.

Изобретение Патент РФ 2204777 предназначенные для генерации и ускорения плазменных потоков. Основным недостатком этого устройства является то. что высокоскоростной поток генерируемой плазмы имеет осевую ориентацию, прожигает в осевом направлении заряд ВВ и исключает возможность применения составных зарядов.Invention Patent of the Russian Federation 2204777 intended for the generation and acceleration of plasma flows. The main disadvantage of this device is that. that the high-speed flow of the generated plasma has an axial orientation, burns the explosive charge in the axial direction and excludes the possibility of using composite charges.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является известная конструкция инжектора плазмы полезная модель заявка №2012145893/02. выбранная за прототип.The closest in technical essence to the claimed utility model is the known design of the plasma injector utility model application No. 2012145893/02. selected for the prototype.

На фиг. 1 представлен общий вид конструкции инжектора плазмы - прототипа, который состоит из центрального электрода-анода - 1, изолятора - 2, корпуса-катода - 3, оболочки - 4, втулки - 5 из полимерного материала и плазменного канала (полость) - 6, в которой устанавливается проводник - 7. Полимерная втулка - 5 и оболочка - 4 выполнены таким образом, что частично погружены в заряд взрывчатого вещества - 9. Втулка - 5 и оболочка - 4 имеют отверстия - 10 позволяющие активизировать процесс зажигания. Плазменный канал - 6 непосредственно сообщается с зарядом взрывчатого вещества - 9.In FIG. 1 shows a General view of the design of the plasma injector - a prototype, which consists of a central electrode-anode - 1, an insulator - 2, a cathode-casing - 3, a shell - 4, a sleeve - 5 made of a polymer material and a plasma channel (cavity) - 6, which the conductor is installed - 7. The polymer sleeve - 5 and the sheath - 4 are made in such a way that they are partially immersed in the explosive charge - 9. The sleeve - 5 and the sheath - 4 have openings - 10 allowing to activate the ignition process. Plasma channel - 6 is directly connected with the explosive charge - 9.

Описанное устройство имеет проволочку - 7 которую требуется устанавливать каждый раз при подготовке эксперимента, имеет ограничение по количеству электрической энергии вводимой в заряд взрывчатого вещества, поскольку с ростом подведенной энергии растут динамические воздействия дуги на заряд взрывчатого вещества, что влияет на скорость горения заряда и может приводить к детонации последнего.The described device has a wire - 7, which must be installed each time during the preparation of the experiment, has a limit on the amount of electric energy introduced into the explosive charge, since with the increase in the supplied energy, the dynamic effects of the arc on the explosive charge increase, which affects the rate of burning of the charge and can lead to to the detonation of the latter.

Взрывчатое вещество через открытый торец втулки - 5, может свободно проникать в полость плазменного канала еще в процессе подготовки эксперимента, что делает невозможным контролировать плотность заряжания. Наличие взрывчатого вещества в плазменном канале, ограниченном втулкой - 5 и оболочкой - 4 вызывает разрушение последней, что отрицательно сказывается на времени подготовки эксперимента. Плазменный поток, генерируемый устройством имеет преимущественно осевую ориентацию, что исключает использование составных зарядов.Explosive through the open end of the sleeve - 5, can freely penetrate into the cavity of the plasma channel during the preparation of the experiment, which makes it impossible to control the loading density. The presence of explosives in the plasma channel bounded by the sleeve - 5 and the shell - 4 causes the destruction of the latter, which negatively affects the time of preparation of the experiment. The plasma flow generated by the device has a predominantly axial orientation, which eliminates the use of composite charges.

Техническим результатом настоящей полезной модели является повышение эффективности преобразования подведенной электромагнитной энергии в кинетическую и регулирование характеристик воспламенения заряда BB.The technical result of this utility model is to increase the efficiency of converting the supplied electromagnetic energy into kinetic and regulating the characteristics of the ignition charge BB.

Технический результат полезной модели достигается тем, что создано устройство, которое содержит корпус, коаксиалыю расположенный в нем через изолятор центральный электрод-анод, цилиндрическую металлическую втулку с плазменным каналом внутри (полость), выполненную с радиальными отверстиями и частично расположенную в рабочем объеме для заряда BB.The technical result of the utility model is achieved by creating a device that contains a housing, a central electrode-anode located in it through an insulator through it, a cylindrical metal sleeve with a plasma channel inside (cavity) made with radial holes and partially located in the working volume for BB charge .

Центральный электрод-анод и цилиндрическая металлическая втулка-катод имеют искровой промежуток. На цилиндрической металлической втулке-катоде выполнена обмотка, один конец которой присоединен к корпусу, а второй к металлической оболочке втулки-катода, ограничивающей плазменный канал, при этом плазменный канал частично перекрыт крышкой, которая крепится на конце цилиндрической металлической втулки-катоде, расположенном в рабочем объеме для BB.The central electrode-anode and the cylindrical metal sleeve-cathode have a spark gap. A winding is made on the cylindrical metal sleeve-cathode, one end of which is connected to the housing, and the second to the metal shell of the cathode sleeve, which limits the plasma channel, while the plasma channel is partially covered by a lid that is mounted on the end of the cylindrical metal sleeve-cathode located in the working volume for BB.

В металлической крышке, перекрывающей плазменный канал, выполнены отверстия различной конфигурации.Holes of various configurations are made in the metal cover overlying the plasma channel.

Цилиндрическая металлическая втулка-катод электрически соединена с корпусом через обмотку и представляет собой вместе центральным электродом-анодом и изолятором плазменный узел. Цилиндрическая втулка-катод - 4, крышка - 12 имеют отверстия - 8, 16, Изменение количества отверстий, их диаметр позволяет влиять на динамические характеристики передаваемые, как в процессе пробоя искрового промежутка между центральным электродом и металлической втулкой-катодом, так и в процессе горения дуги на заряд взрывчатого вещества.A cylindrical metal sleeve-cathode is electrically connected to the housing through a winding and is a plasma assembly together with a central electrode-anode and an insulator. The cylindrical sleeve-cathode - 4, the cover - 12 have holes - 8, 16, Changing the number of holes, their diameter allows you to influence the dynamic characteristics transmitted, both during the breakdown of the spark gap between the central electrode and the metal sleeve-cathode, and during combustion arcs for explosive charge.

В предлагаемой конструкции цилиндрическая втулка-катод имеет обмотку - 11 расположенную коаксиально плазменному каналу, которая генерирует магнитное поле в рабочем цикле. Магнитное поле оказывает непосредственное влияние на динамические характеристики, передаваемые в процессе горения дуги на заряд взрывчатого вещества, Изменение количества витков обмотки, ее шага, направления и геометрического расположения относительно плазменного канала позволяет оптимизировать процесс формирования плазмы и, как следствие, процесс зажигания заряда взрывчатого вещества.In the proposed design, the cylindrical sleeve-cathode has a winding - 11 located coaxially to the plasma channel, which generates a magnetic field in the duty cycle. The magnetic field directly affects the dynamic characteristics transmitted during the arc burning to the explosive charge.Changing the number of turns of the winding, its pitch, direction and geometric location relative to the plasma channel allows optimizing the process of plasma formation and, as a result, the process of ignition of the explosive charge.

Использование обмотки позволяет распределить эрозию внутренней поверхности цилиндрической металлической втулки по всей длине, что увеличивает срок службы последней. Предлагаемая конструкция имеет крышку плазменного канала - 12, которая препятствует попаданию взрывчатого вещества в плазменный канал, это позволяет контролировать плотность заряжания в эксперименте и исключает возможность разрушения плазменного узла.Using a winding allows you to distribute the erosion of the inner surface of the cylindrical metal sleeve along the entire length, which increases the service life of the latter. The proposed design has a cover of the plasma channel - 12, which prevents the explosive from entering the plasma channel, this allows you to control the loading density in the experiment and eliminates the possibility of destruction of the plasma node.

Работа обмотки - характеризуется классическими законами электродинамики. При замыкании ключа К потенциал напряжения передается на центральный электрод-анод и металлическую втулку катод. Искровой промежуток между центральным электродом-анодом и металлической втулкой-катодом пробивается по поверхности изолятора 2 высоким напряжением. Формируется канал пробоя и по цепи конденсатор ключ, корпус, обмотка, металлическая втулка, канал пробоя и центральный электрод протекает ток разряда. Протекающий по обмотке электрический ток формирует магнитный поток, зависящий от индуктивности контура обмотки и величины тока.Winding operation - characterized by the classical laws of electrodynamics. When the key K is closed, the voltage potential is transmitted to the central electrode-anode and the cathode metal sleeve. The spark gap between the Central electrode-anode and the metal sleeve-cathode breaks through the surface of the insulator 2 with a high voltage. A breakdown channel is formed and a capacitor, a key, a housing, a winding, a metal sleeve, a breakdown channel, and a central electrode discharge current through the circuit. The electric current flowing through the winding forms a magnetic flux, which depends on the inductance of the winding circuit and the magnitude of the current.

Пример реализации данной конструкции приведен на Фиг.2An example of the implementation of this design is shown in figure 2

На фиг 2 представлен общий вид конструкции инжектора плазмы, который состоит: из центрального электрода (анода) - 1, изолятора - 2, корпуса - 3, цилиндрической втулки катода - 4, размещенной на ней обмотки - 11, плазменного канала - 6, ограниченного крышкой - 12, рабочего объема - 7, снабженного зарядом взрывчатого вещества, цилиндрическая втулка-катод - 4 и крышка - 12 имеют отверстия - 8 и - 16. С корпусом 3 и анодом 1 соединен источник питания инжектора плазмы, например конденсатор - С и ключ - КIn Fig.2 presents a General view of the design of the plasma injector, which consists of: a central electrode (anode) - 1, an insulator - 2, a housing - 3, a cylindrical sleeve of the cathode - 4, a winding - 11 placed on it, a plasma channel - 6, limited by a cover - 12, the working volume - 7, equipped with an explosive charge, the cylindrical bushing-cathode - 4 and the cover - 12 have holes - 8 and - 16. A power source for the plasma injector is connected to the housing 3 and the anode 1, for example, a capacitor - C and a key - TO

Инжектор плазмы работает следующим образом.The plasma injector operates as follows.

При замыкании ключа - К конденсатор - С электрически подключается к аноду - 1 и корпусу - 3. В искровом промежутке между центральным электродом - анодом и втулкой-катодом происходит пробой и загорается плазма. По цепи, образованной дугой, протекает ток разряда. В процессе разряда дуга увеличивается в объеме и движется по плазменному каналу.When the key is closed - K, the capacitor - C is electrically connected to the anode - 1 and the casing - 3. In the spark gap between the central electrode - the anode and the cathode sleeve, a breakdown occurs and the plasma ignites. A discharge current flows along a circuit formed by an arc. During the discharge, the arc increases in volume and moves along the plasma channel.

Обмотка, также включенная в цепь разряда, генерирует магнитное поле, которое воздействует на дугу, заставляя ускорять либо замедлять последнюю в зависимости от конструктивного исполнения обмотки. Высокотемпературные продукты горения плазмы истекают по отверстиям - 8,16 в рабочий объем термически и динамически воздействуя на заряд взрывчатого вещества. Такой способ генерации плазмы позволяет в существенных пределах регулировать интенсивность образования плазмы во времени, изменять температуру и время формирования потоков плазмы, что в свою очередь позволяет оптимизировать процесс зажигания взрывчатого вещества. Распределяет электроэрозионный процесс по всей длине металлической оболочки, что увеличивает срок службы инжектора плазмы.The winding, also included in the discharge circuit, generates a magnetic field that acts on the arc, causing it to accelerate or decelerate, depending on the design of the winding. High-temperature plasma combustion products flow out through openings - 8.16 into the working volume by thermally and dynamically affecting the explosive charge. This method of plasma generation allows to significantly control the intensity of plasma formation over time, to change the temperature and time of formation of plasma flows, which in turn allows you to optimize the ignition of the explosive. Distributes the electroerosion process along the entire length of the metal shell, which increases the life of the plasma injector.

Наличие обмотки на металлической втулке-катоде и крышки, частично перекрывающей плазменный канал, позволяет более рационально использовать подведенную электрическую энергию, влиять на скорость сгорания взрывчатого вещества, более рационально повышать давление в рабочем объеме, что в конечном результате увеличивает скорость метания снаряда - 11.The presence of a winding on a metal cathode sleeve and a cover partially overlapping the plasma channel allows more rational use of the supplied electric energy, influence the rate of combustion of the explosive, more rationally increase the pressure in the working volume, which ultimately increases the projectile throwing speed - 11.

Таким образом, в сравнении с прототипом заявляемое изобретение имеет следующие преимущества:Thus, in comparison with the prototype of the claimed invention has the following advantages:

Из конструкции исключены элементы проволочка и изолирующая втулка, что упростило конструкцию и позволило неоднократно использовать инжектор плазмы без демонтажа последнего.The wire and insulating sleeve elements are excluded from the design, which simplified the design and made it possible to repeatedly use the plasma injector without dismantling the latter.

Исключена возможность проникновения взрывчатого вещества в плазменный канал, поскольку последний частично перекрыт металлической крышкой. Таким образом, предотвращается возможность разрушения устройства от взрыва ВВ в плазменном канале.Excluded the possibility of penetration of explosives into the plasma channel, since the latter is partially blocked by a metal cover. Thus, the possibility of destruction of the device from the explosion of explosives in the plasma channel is prevented.

Плазма истекает через радиальные отверстия цилиндрической втулки и отверстия в крышке, перекрывающей плазменный канал, зажигая заряд одновременно во многих местах.The plasma flows through the radial holes of the cylindrical sleeve and the holes in the lid that covers the plasma channel, igniting the charge simultaneously in many places.

Интенсивность воздействия плазмы на основной заряд регулируется выбором диаметров отверстий в крышке, перекрывающей плазменный канал и цилиндрической втулки, а также конструктивным исполнением обмотки.The intensity of the plasma effect on the main charge is governed by the choice of the diameters of the holes in the cover that overlaps the plasma channel and the cylindrical sleeve, as well as the design of the winding.

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

1. «Устройство для зажигания топлив», патент RU 2166181, Буркин В.В., Синяев С.В., Христенко Ю.Ф.1. "Device for ignition of fuels", patent RU 2166181, Burkin VV, Sinyaev SV, Khristenko Yu.F.

2. «Коаксиальный ускоритель Сивкова», патент RU 2204777 Сивков А.А.2. "Coaxial accelerator Sivkov", patent RU 2204777 Sivkov A.A.

3. «Инжектор плазмы для инициирования заряда взрывчатого вещества», полезная модель заявка №2012145893/02(073711), Буркин В.В., Ищенко А.Н., Бураков В.Α., Корольков Л.В., Барышев М.С.3. "Plasma injector for initiating an explosive charge", utility model application No. 20112145893/02 (073711), Burkin V.V., Ishenko A.N., Burakov V.Α., Korolkov L.V., Baryshev M. FROM.

Claims

1. A plasma injector for initiating an explosive (BB) charge, comprising a housing, a cathode coaxially located therein and a central electrode-anode through an insulator, characterized in that the cathode is made in the form of a metal sleeve with a plasma channel inside, which is partially located in the working volume for explosive charge, and with radial holes, the central electrode-anode and the metal sleeve-cathode are located in the housing with the formation of a spark gap, and the injector is equipped with a winding and a cover, while the winding is placed It is mounted on a metal cathode sleeve and one end is attached to the casing, and the other end is connected to a metal cathode sleeve, and the lid is mounted on the end of the metal cathode sleeve with a partial overlap of the plasma channel located in the working volume for the explosive.

2. A plasma injector according to claim 1, characterized in that the cover has holes of various configurations.