RU206625U1 - LASER PYRO ENERGY SENSOR - Google Patents

LASER PYRO ENERGY SENSOR Download PDF

Info

Publication number
RU206625U1
RU206625U1 RU2021117567U RU2021117567U RU206625U1 RU 206625 U1 RU206625 U1 RU 206625U1 RU 2021117567 U RU2021117567 U RU 2021117567U RU 2021117567 U RU2021117567 U RU 2021117567U RU 206625 U1 RU206625 U1 RU 206625U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
charge
laser
initiating
optical
initiation
Prior art date
Application number
RU2021117567U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юлия Александровна Мазнина
Елена Владимировна Пичужкина
Михаил Владимирович Мелентьев
Юрий Александрович Кулагин
Владимир Юрьевич Успенский
Артем Владимирович Тимошин
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ")
Priority to RU2021117567U priority Critical patent/RU206625U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU206625U1 publication Critical patent/RU206625U1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42AMMUNITION; BLASTING
    • F42BEXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B3/00Blasting cartridges, i.e. case and explosive
    • F42B3/10Initiators therefor
    • F42B3/113Initiators therefor activated by optical means, e.g. laser, flashlight

Abstract

Полезная модель относится к области безопасных средств инициирования с использованием лазерных источников излучения и может быть применена для дистанционного управления агрегатами автоматики ракетно-космической техники. Лазерный пироэнергодатчик содержит корпус, в котором размещены воспламенительный узел с инициирующим зарядом в выемке колодочки и пиротехнический заряд в колпачке, отделенный от инициирующего заряда компенсирующим диском и подвижным обтюрирующим конусом, опирающимся на колосниковую решетку, имеющую со стороны пиротехнического заряда гнездо с передаточным зарядом. В дульце корпуса вмонтирована форсажная втулка, подпирающая колпачок с пиротехническим зарядом. В колодочке воспламенительного узла установлена центрирующая разрезная втулка с оптическим зондом, представляющим собой стержень с внутренним каналом. В канале находится оптоволокно, отполированное заподлицо с поверхностью выемки для инициирующего заряда и отделенное от него оптической прокладкой. Устройство позволяет исключить случайное срабатывание системы инициирования от воздействия электромагнитных полей, случайных электрических разрядов, обеспечивает быстродействие, минимальное время задержки, возможность управления временем задержки воспламенения инициирующего заряда пироэнергодатчика за счет контроля плотности мощности излучения, минимальные потери мощности изучения, возможность гибкой адаптация системы лазерного инициирования под различные требования и задачи, а также простоту реализации лазерного инициирования взрывчатого вещества. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.The utility model relates to the field of safe initiation means using laser radiation sources and can be used for remote control of automation units of rocket and space technology. The laser pyroenergy sensor contains a housing in which an igniter unit with an initiating charge in the recess of the block and a pyrotechnic charge in the cap are located, separated from the initiating charge by a compensating disk and a movable obturating cone resting on a grate, which has a nest with a transfer charge on the side of the pyrotechnic charge. An afterburner is mounted in the muzzle of the body, which supports the cap with a pyrotechnic charge. A centering split sleeve with an optical probe, which is a rod with an internal channel, is installed in the block of the ignition unit. The channel contains an optical fiber, polished flush with the surface of the recess for the initiating charge and separated from it by an optical spacer. The device makes it possible to exclude accidental triggering of the initiation system from the influence of electromagnetic fields, accidental electric discharges, provides speed, minimum delay time, the ability to control the ignition delay time of the initiating charge of the pyroenergy sensor by controlling the radiation power density, minimum study power losses, the possibility of flexible adaptation of the laser initiation system to different requirements and tasks, as well as the ease of implementation of laser initiation of an explosive. 2 c.p. f-ly, 5 dwg

Description

Полезная модель относится к области безопасных средств инициирования с использованием лазерных источников излучения и может быть применена для дистанционного управления агрегатами автоматики ракетно-космической техники.The utility model relates to the field of safe initiation means using laser radiation sources and can be used for remote control of automation units of rocket and space technology.

Известен, принятый за прототип, пироэнергодатчик аналогичного назначения (описание к патенту RU 2088886 С1, 27.08.1997, F42B 3/12), состоящий из корпуса в котором расположены электровоспламенительный узел с проводниками, проходящими сквозь изолятор (колодочку), мостиками накаливания и инициирующим зарядом, колпачок с пиротехническим зарядом, который поджат форсажной втулкой. Между электровоспламенительным узлом и пиротехническим зарядом расположен компенсирующий диск из диэлектрика и подвижной обтюрирующий конус, опирающимся основанием на колосниковую решетку.Known, taken as a prototype, a pyroenergy sensor of a similar purpose (description for patent RU 2088886 C1, 08/27/1997, F42B 3/12), consisting of a housing in which an electric ignition unit is located with conductors passing through an insulator (block), incandescent bridges and an initiating charge , a cap with a pyrotechnic charge, which is pressed by the afterburner. Between the electric ignition unit and the pyrotechnic charge, there is a compensating dielectric disc and a movable obturating cone, which rests on the base on the grate.

При подаче электрического тока на мостики накаливания последние нагреваются и воспламеняют инициирующий заряд, от форса пламени которого срабатывают передаточный и пиротехнический заряды, давлением газов которых совершается работа по срабатыванию агрегатов (или форсом пламени зажигается соответствующий воспламенитель).When an electric current is applied to the incandescent bridges, the latter heats up and ignites an initiating charge, from the force of the flame of which the transfer and pyrotechnic charges are triggered, the pressure of the gases of which does work to trigger the units (or the corresponding igniter is ignited by the force of the flame).

Указанный пироэнергодатчик совпадает с патентуемой полезной моделью по габаритным и присоединительным размерам и наличию обтюрирующего конуса, обеспечивающего герметизацию воспламенительного узла пироэнергодатчика после срабатывания пиротехнического заряда, что позволяет использовать его в качестве запорно-обтюрирующего устройства, благодаря чему обеспечивается надежное функционирование агрегатов пироавтоматики ракетно-космической техники.The specified pyroenergy sensor coincides with the patented utility model in terms of overall and connecting dimensions and the presence of an obturating cone that seals the ignition unit of the pyroenergy sensor after the pyrotechnic charge is triggered, which makes it possible to use it as a locking-obturating device, thereby ensuring reliable functioning of the pyro-space automation units of rocket technology.

Недостатки:Disadvantages:

возможность несанкционированного срабатывания при воздействии на систему инициирования электромагнитных полей, случайных электрических разрядов;the possibility of unauthorized operation when the system is exposed to the initiation of electromagnetic fields, accidental electrical discharges;

отсутствие возможности регулирования времени срабатывания;inability to regulate the response time;

электрические мостики накаливания могут иметь обрыв и брак пайки.electric bridges of an incandescent can have breakage and defect of soldering.

Указанные недостатки связаны с электрическим принципом инициирования.These disadvantages are associated with the electrical principle of initiation.

Известно использование лазерного инициирования в качестве альтернативы электрическому инициированию (патент US 8915188 B2, 23.12.2014, F4D 5/00, F42B 3/113, C06C 7/10, F42B 3/18). В одном из вариантов исполнения пиропатрон в конструкции детонатора инициируется световой энергией. В пиропатроне пиротехническая композиция или взрывчатое вещество (ВВ) контактирует с концом оптического волокна.It is known to use laser initiation as an alternative to electrical initiation (US patent 8915188 B2, 23.12.2014, F4D 5/00, F42B 3/113, C06C 7/10, F42B 3/18). In one embodiment, the igniter in the detonator structure is triggered by light energy. In the squib, the pyrotechnic composition or explosive (explosive) contacts the end of the optical fiber.

Луч света, проходя по оптическому волокну, зажигает первую пиротехническую композицию или первое ВВ ступени пиропатрона, который приводит к срабатыванию детонатора.A light beam passing through the optical fiber ignites the first pyrotechnic composition or the first explosive of the pyrotechnic stage, which triggers the detonator.

Недостатки:Disadvantages:

недостаточная безопасность изделия при механических воздействиях из-за отсутствия оптической прокладки;insufficient safety of the product under mechanical stress due to the absence of an optical gasket;

потеря работоспособности изделия при воздействии высоких температур более 30 с.loss of product performance when exposed to high temperatures for more than 30 s.

Известен оптический инициатор (патент FR 2914056 A1, 27.08.1997, F42B 3/113), например, инициатор типа воспламенителя, содержащий по меньшей мере один пиротехнический заряд или ВВ, инициируемое световой энергией, передаваемой оптическим волокном. Он содержит гильзу на резьбе с вкрученным соединителем с размещенным в нем кабелем оптоволокна, отполированный конец которого вклеен в кольцо и вплотную прилегает к пиротехническому заряду.Known optical initiator (patent FR 2914056 A1, 27.08.1997, F42B 3/113), for example, an initiator of the igniter type containing at least one pyrotechnic charge or explosive initiated by light energy transmitted by an optical fiber. It contains a threaded sleeve with a screwed-in connector with an optical fiber cable placed in it, the polished end of which is glued into the ring and adjoins the pyrotechnic charge.

Луч света, проходя по оптическому волокну, зажигает пиротехнический заряд, тепловая энергия от сгорания которого прожигает дно колпачка и, проходя сквозь отверстие в металлической шайбе, воспламеняет ВВ в дне гильзы.A beam of light, passing through the optical fiber, ignites a pyrotechnic charge, the thermal energy from the combustion of which burns through the bottom of the cap and, passing through a hole in the metal washer, ignites the explosive in the bottom of the sleeve.

Известен капсюль-детонатор лазерного инициирования взрывчатого вещества (описание к патенту RU 135789 U1, 20.12.2013, F42B 3/113), который состоит из металлического корпуса с последовательно размещенными контактирующими друг с другом навесками основного заряда из бризантного взрывчатого вещества, промежуточной оболочки и инициирующего заряда из бризантного взрывчатого вещества, замедлительного состава, зажигательного пиротехнического состава, байонетного крепления лазерного воспламенительного элемента с помещенным на него амортизатором с резьбовым каналом.Known is a detonator cap for laser initiation of an explosive (description for patent RU 135789 U1, 12/20/2013, F42B 3/113), which consists of a metal body with sequentially placed contacting weights of the main charge from a blasting explosive, an intermediate shell and an initiating a charge from a blasting explosive, a retarding composition, an incendiary pyrotechnic composition, a bayonet mount of a laser igniting element with a shock absorber with a threaded channel placed on it.

Инициирование осуществляется с помощью лазерного диода с длиной волны излучения 808 нм, мощностью 1 Вт, работающего в непрерывном режиме, фокусировка излучения лазера на поверхности заряда выполняется встроенной в капсюль-детонатор оптической системой, состоящей из коллимирующей и фокусирующей линз, а также сапфировым окном, оптическое волокно не подходит вплотную к заряду ВВ и имеет диаметр сердцевины не менее 50 мкм.Initiation is carried out using a laser diode with a wavelength of 808 nm, a power of 1 W, operating in a continuous mode, the focusing of laser radiation on the charge surface is performed by an optical system built into the detonator capsule, consisting of a collimating and focusing lens, as well as a sapphire window, optical the fiber does not fit close to the explosive charge and has a core diameter of at least 50 microns.

Недостатки:Disadvantages:

сложность реализации инициирования взрывчатых веществ, потери мощности излучения и, как следствие, значительные колебания плотности мощности.the complexity of the implementation of the initiation of explosives, the loss of radiation power and, as a consequence, significant fluctuations in the power density.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является:The technical result of the claimed utility model is:

исключение возможности случайного срабатывания системы инициирования от воздействия электромагнитных полей, случайных электрических разрядов;exclusion of the possibility of accidental triggering of the initiation system from exposure to electromagnetic fields, accidental electrical discharges;

быстродействие и возможность управления временем задержки воспламенения инициирующего заряда пиропатрона за счет контроля плотности мощности излучения;speed and the ability to control the ignition delay time of the initiating charge of the squib by controlling the radiation power density;

возможность гибкой адаптация системы лазерного инициирования под различные требования и задачи;the possibility of flexible adaptation of the laser initiation system to various requirements and tasks;

простота реализации лазерного инициирования взрывчатого вещества, минимальное время задержки, минимальные потери мощности излучения.ease of implementation of laser initiation of an explosive, minimum delay time, minimum radiation power losses.

Указанный технический результат достигается лазерным пироэнергодатчиком, в корпусе которого размещены воспламенительный узел с инициирующим зарядом в выемке колодочки и пиротехнический заряд в колпачке, отделенный от инициирующего заряда компенсирующим диском и подвижным обтюрирующим конусом, опирающимся на колосниковую решетку, имеющую со стороны пиротехнического заряда гнездо с передаточным зарядом, а в дульце корпуса вмонтирована форсажная втулка, подпирающая колпачок с пиротехническим зарядом, при этом согласно патентуемому техническому решению, в колодочке воспламенительного узла установлена центрирующая разрезная втулка с оптическим зондом, представляющим собой стержень с внутренним каналом, в котором находится оптоволокно, отполированное заподлицо с поверхностью выемки для инициирующего заряда и отделенное от него оптической прокладкой.The specified technical result is achieved by a laser pyroenergy sensor, in the case of which there is an ignition unit with an initiating charge in the recess of the block and a pyrotechnic charge in the cap, separated from the initiating charge by a compensating disc and a movable obturating cone, resting on a grate, which has a nest with a transferring charge on the side of the pyrotechnic charge , and an afterburner is mounted in the muzzle of the body, supporting the cap with a pyrotechnic charge, while, according to the patented technical solution, a centering split bushing with an optical probe is installed in the block of the igniter assembly, which is a rod with an internal channel containing an optical fiber, polished flush with the surface recesses for the initiating charge and separated from it by an optical spacer.

В преимущественном варианте использования полезной модели в пироэнергодатчике используется отполированное на абразивных пленках зернистостью 5, 1, 0,3 мкм в порядке уменьшения зернистости оптическое волокно типа HCS с диаметром сердцевины 205 мкм и диаметром оболочки 230 мкм, причем ядро выполнено из стекла, а демпфер - из полимера.In the preferred embodiment of the utility model, the pyroenergy sensor uses an HCS-type optical fiber with a core diameter of 205 μm and a cladding diameter of 230 μm, polished on abrasive films with a grain size of 5, 1, 0.3 μm in order of decreasing grain size, and the core is made of glass, and the damper is made of polymer.

В частном случае оптическая прокладка выполнена из фторопласта.In a particular case, the optical spacer is made of fluoroplastic.

Патентуемое техническое решение поясняется чертежами.The patented technical solution is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показан лазерный пироэнергодатчик;FIG. 1 shows a laser pyroelectric sensor;

на фиг. 2 - воспламенительный узел лазерного пироэнергодатчика;in fig. 2 - ignition unit of the laser pyroenergy sensor;

на фиг. 3 - оптический зонд;in fig. 3 - optical probe;

на фиг. 4 - зависимость времени задержки инициирования зарядов тринитрорезорцинат свинца (ТНРС) в образцах от плотности мощности на выходном торце оптоволокна;in fig. 4 - dependence of the delay time of the initiation of charges of lead trinitroresorcinate (TNRS) in the samples on the power density at the output end of the fiber;

на фиг. 5 - кривая давления срабатывания лазерного пироэнергодатчика от системы лазерного инициирования.in fig. 5 - curve of the triggering pressure of the laser pyroelectric sensor from the laser initiation system.

На фиг. 1, 2, 3 приняты обозначения:FIG. 1, 2, 3, the following designations are adopted:

1 - корпус;1 - case;

2 - воспламенительный узел;2 - ignition unit;

3 - заряд инициирующий;3 - initiating charge;

4 - колодочка;4 - block;

5 - заряд пиротехнический;5 - pyrotechnic charge;

6 - колпачок;6 - cap;

7 - компенсирующий диск;7 - compensating disc;

8 - подвижной обтюрирующий конус;8 - movable obturating cone;

9 - колосниковая решетка;9 - grate;

10 - заряд передаточный;10 - transfer charge;

11 - форсажная втулка;11 - afterburner sleeve;

12 - центрирующая разрезная втулка;12 - centering split sleeve;

13 - оптический зонд;13 - optical probe;

14 - стержень;14 - rod;

15 - оптоволокно;15 - fiber optic;

16 - прокладка оптическая.16 - optical spacer.

Пример конкретного исполненияAn example of a specific execution

Лазерный пироэнергодатчик (фиг. 1) в корпусе 1 которого размещены воспламенительный узел 2 (фиг. 2) с инициирующим зарядом 3 в выемке колодочки 4 и пиротехнический заряд 5 в колпачке 6, отделенный от инициирующего заряда 3 компенсирующим диском 7 и подвижным обтюрирующим конусом 8, опирающимся на колосниковую решетку 9, имеющую со стороны пиротехнического заряда 5 гнездо с передаточным зарядом 10, а в дульце корпуса 1 вмонтирована форсажная втулка 11, подпирающая колпачок 6 с пиротехническим зарядом 5. При этом в колодочке 4 воспламенительного узла 2 установлена центрирующая разрезная втулка 12 с оптическим зондом 13 (фиг. 3), представляющим собой стержень 14 с внутренним каналом, в котором находится оптоволокно 15, отполированное заподлицо с поверхностью выемки для инициирующего заряда 3 и отделенное от него оптической прокладкой 16.Laser pyroenergy sensor (Fig. 1) in the housing 1 of which there is an ignition unit 2 (Fig. 2) with an initiating charge 3 in the recess of the block 4 and a pyrotechnic charge 5 in the cap 6, separated from the initiating charge 3 by a compensating disc 7 and a movable obturating cone 8, resting on the grate 9, which has a socket with a transfer charge 10 on the side of the pyrotechnic charge 5, and an afterburner 11 is mounted in the muzzle of the body 1, supporting the cap 6 with a pyrotechnic charge 5. In this case, a centering split bushing 12 s is installed in the block 4 of the igniter unit 2 optical probe 13 (Fig. 3), which is a rod 14 with an internal channel, in which the optical fiber 15 is located, polished flush with the surface of the recess for the initiating charge 3 and separated from it by an optical spacer 16.

Подробное описание примера конкретного исполнения.A detailed description of an example of a specific implementation.

Используемый оптический зонд 13 длиной 15 мм, диаметром 2,5 мм представляет собой стержень 14 с запрессованным в него отрезком многомодового оптоволокна 15 типа HCS длиной 5 м с изоляцией по всей длине с диаметром сердцевины 205 мкм и диаметром оболочки (демпфера) 230 мкм, в котором ядро выполнено из стекла, а демпфер - из специального полимера. В волокне 15 со средним показателем преломления 1,5 время распространения оптического сигнала составляет 5 нс/м, это позволяет контролировать и измерять время срабатывания пироэнергодатчика, а также обеспечивать требуемую задержку сигнала на время пропорциональное своей длине с точностью не менее 1 не.The optical probe 13 used with a length of 15 mm and a diameter of 2.5 mm is a rod 14 with a pressed-in piece of multimode optical fiber 15 of the HCS type 5 m long with insulation along the entire length with a core diameter of 205 μm and a sheath (damper) diameter of 230 μm, in where the core is made of glass, and the damper is made of a special polymer. In fiber 15 with an average refractive index of 1.5, the propagation time of the optical signal is 5 ns / m, which makes it possible to control and measure the response time of the pyroenergy sensor, as well as to provide the required signal delay for a time proportional to its length with an accuracy of at least 1 ns.

Входной конец зонда 13 заполирован заподлицо с торцом оптоволокна 15. Стыковка с разъемом ST оптоволокна 15 осуществляется центрирующей разрезной втулкой 12. Выходной торец зонда 13 также полирован заподлицо с оптоволокном 15 и ввернут на резьбе М2,5 в колодочку 4. Расстояние от торца до резьбы 2,3 мм. Резьбовое соединение герметизируется эпоксидным компаундом. Инициирующий заряд ТНРС 3 снаряжается прессованием на оптическую круглую прокладку 16 толщиной 50 мкм из фторопласта-4, расположенную на полированном выходном торце зонда 13 в выемку в колодочке 4, и покрывается защитным лаком.The input end of the probe 13 is polished flush with the end of the optical fiber 15. Docking with the ST connector of the optical fiber 15 is carried out by a centering split sleeve 12. The output end of the probe 13 is also polished flush with the optical fiber 15 and screwed on the M2.5 thread into the block 4. The distance from the end to the thread 2 , 3 mm. The threaded connection is sealed with epoxy compound. The initiating charge ТНРС 3 is filled by pressing onto an optical circular spacer 16 with a thickness of 50 microns made of fluoroplastic-4, located on the polished output end of the probe 13 into a recess in the block 4, and coated with a protective varnish.

Прокладка из фторопласта-4 выполняет две функции. Так как показатель преломления фторопласта-4 для инфракрасного излучения с длиной волны 808 нм составляет 1,35, исключается возможность отражения излучения обратно в волокно. Кроме того, прокладка работает как подпор, предохраняя взрывчатое вещество от соприкосновения с шероховатостью корпуса, что существенно в случае применения вещества с высокой чувствительностью к трению.The PTFE-4 gasket has two functions. Since the refractive index of PTFE-4 for infrared radiation with a wavelength of 808 nm is 1.35, the possibility of radiation reflection back into the fiber is excluded. In addition, the gasket acts as a support, protecting the explosive from contact with the roughness of the body, which is essential in the case of a substance with a high sensitivity to friction.

Выбор диаметра сердцевины оптоволокна 205 мкм обуславливался размерами излучающей площадки лазерного диода и тем, что диаметр пятна излучения по поверхности заряда должен быть больше размера кристалла инициирующего заряда ТНРС.The choice of the fiber core diameter of 205 μm was dictated by the size of the emitting area of the laser diode and by the fact that the diameter of the radiation spot over the charge surface should be larger than the size of the crystal of the initiating charge of the THPC.

Принцип работыPrinciple of operation

Излучение лазерного диода через оптоволокно 15 вызывает нагрев и воспламенение инициирующего заряда 3, от форса пламени которого срабатывает передаточный заряд 10. При срабатывании этого заряда заклинивается обтюрирующий конус 8 и воспламеняется состав пиротехнического заряда 5, давлением газов которого совершается механическая работа по срабатыванию различных агрегатов, или форсом пламени зажигается соответствующий пиротехнический, пороховой и другие заряды.The radiation of the laser diode through the optical fiber 15 causes heating and ignition of the initiating charge 3, from the force of the flame of which the transfer charge 10 is triggered. When this charge is triggered, the obturating cone 8 is jammed and the composition of the pyrotechnic charge 5 is ignited, the gas pressure of which performs mechanical work on the triggering of various units, or the force of the flame ignites the corresponding pyrotechnic, gunpowder and other charges.

Порядок проведения испытаний и результатыTest procedure and results

Отработка экспериментальных образцов воспламенительных узлов лазерных пироэнергодатчиков представляла собой испытание на безотказность действия в АО «Муромский приборостроительный завод». Воспламенительный узел устанавливался в зажим (тиски), после чего к разъему на входном конце оптоволокна подключался лазерный диод с выходной мощностью 4 Вт, длиной волны 808 нм, работающий в непрерывном режиме. После этого производилось включение лазерного диода через драйвер на режиме максимальной мощности (q=9,931⋅103 Вт/см2, рабочий ток лазерного диода = 4200 мА).The development of experimental samples of the ignition units of laser pyroelectric sensors was a test for the reliability of operation at the JSC "Murom Instrument-Making Plant". The ignition unit was installed in a clamp (vise), after which a laser diode with an output power of 4 W, a wavelength of 808 nm, operating in a continuous mode was connected to the connector at the input end of the fiber. After that, the laser diode was switched on through the driver at the maximum power mode (q = 9.931⋅10 3 W / cm 2 , the operating current of the laser diode = 4200 mA).

Испытания на безотказность показали, что внедренная в конструкцию воспламенительного узла пироэнергодатчика схема лазерного инициирования успешно обеспечивает надежное срабатывание инициирующего заряда, а, следовательно, и всего пироэнергодатчика.Reliability tests have shown that the laser initiation scheme implemented in the design of the ignition unit of the pyroenergy sensor successfully ensures reliable operation of the initiating charge, and, consequently, of the entire pyroenergy sensor.

При определении порогового режима работы источника в ходе серии опытов мощность излучения понижалась с некоторым шагом до получения отказа срабатывания. Регулирование мощности осуществлялось изменением рабочего тока лазерного диода лимбом драйвера. Также регистрировалось время задержки. При получении отказа рабочий ток диода может быть сопоставлен с выходной плотностью мощности на выходном торце оптоволокна. Зависимость времени задержки инициирования зарядов ТНРС от плотности мощности на выходном торце оптоволокна приведена на фиг. 4.When determining the threshold operating mode of the source in the course of a series of experiments, the radiation power was decreased with a certain step until a response failure was obtained. The power was controlled by changing the operating current of the laser diode by the driver limb. The delay time was also recorded. When a failure occurs, the operating current of the diode can be compared to the output power density at the output end of the fiber. The dependence of the delay time for the initiation of the THPC charges on the power density at the output end of the optical fiber is shown in Fig. 4.

Получено значение пороговой плотности мощности для инициирования прессованного заряда ТНРС, равное 4,7⋅103 Вт/см3.The value of the threshold power density for the initiation of the pressed charge of TNPC was obtained, equal to 4.7⋅10 3 W / cm 3 .

Были проведены испытания по развиваемому давлению в АО «Муромский приборостроительный завод». Лазерный пироэнергодатчик, подключенный к системе лазерного инициирования, устанавливался в манометрическую бомбу с пьезоэлектрическим датчиком давления. Лазерный диод подключался к блоку питания. После подачи импульса излучения при помощи осциллографа, подключенного к датчику, была проведена серия опытов. В результате получены кривые давления срабатывания лазерного пироэнергодатчика от системы лазерного инициирования (фиг. 5). Получено время срабатывания (от подачи излучения до начала подъема кривой давления), равное 1 мс, что в 10 раз меньше по сравнению с прототипом.Tests were carried out on the developed pressure in JSC "Murom Instrument-Making Plant". A pyroelectric laser sensor connected to a laser initiation system was installed in a manometric bomb with a piezoelectric pressure sensor. The laser diode was connected to a power supply. After a radiation pulse was applied using an oscilloscope connected to the sensor, a series of experiments was carried out. As a result, the curves of the triggering pressure of the laser pyroelectric sensor from the laser initiation system were obtained (Fig. 5). The response time (from the delivery of radiation to the beginning of the rise in the pressure curve) was obtained, equal to 1 ms, which is 10 times less than in the prototype.

Были проведены испытания на воздействие повышенной температуры в АО «Муромский приборостроительный завод». В термокамеру с установленной заранее температурой (200±5)°С помещались изделия, которые выдерживались в ней в течение 2,5 минут. По результатам, проведенных испытаний, сделан вывод, что конструкция пироэнергодатчика обеспечивает безопасность и работоспособность изделия в процессе и после воздействия температуры (200±5)°С в течение 2,5 мин.Tests were carried out for the effect of elevated temperatures in JSC "Murom Instrument-Making Plant". In a heat chamber with a predetermined temperature of (200 ± 5) ° C, products were placed, which were kept in it for 2.5 minutes. Based on the results of the tests, it was concluded that the design of the pyroenergy sensor ensures the safety and performance of the product during and after exposure to a temperature of (200 ± 5) ° C for 2.5 minutes.

Инициирование осуществлялось непосредственным воздействием излучения на инициирующий заряд ТНРС без применения фокусировочных линз и других оптических элементов. Данная схема отличается простотой реализации, минимальным временем задержки, повышенной надежностью и минимальными потерями мощности излучения.Initiation was carried out by direct action of radiation on the initiating charge of the TNPC without the use of focusing lenses and other optical elements. This scheme is distinguished by simplicity of implementation, minimum delay time, increased reliability, and minimum radiation power losses.

Для обеспечения высокого и постоянного значения плотности мощности излучения торцы оптоволокна полировались на абразивных пленках зернистостью 5, 1, 0,3 мкм в порядке уменьшения зернистости.To ensure a high and constant value of the radiation power density, the ends of the optical fiber were polished on abrasive films with a grain size of 5, 1, 0.3 microns in the order of decreasing grain size.

Высокое качество полировки и небольшое (менее 500 нм) торцевое биение оптического волокна после обработки его торцов полированием обеспечивает минимизацию времени задержки инициирования зарядов взрывчатых веществ и пиросоставов, а также его минимальный разброс.High quality of polishing and small (less than 500 nm) end beating of optical fiber after processing of its ends by polishing ensures minimization of the delay time of initiation of charges of explosives and pyrocompositions, as well as its minimum spread.

Заявленное устройство позволяет исключить случайное срабатывание системы инициирования от воздействия электромагнитных полей, случайных электрических разрядов, обеспечивает быстродействие, минимальное время задержки, возможность управления временем задержки воспламенения инициирующего заряда пироэнергодатчика за счет контроля плотности мощности излучения, минимальные потери мощности изучения, возможность гибкой адаптация системы лазерного инициирования под различные требования и задачи, а также простоту реализации лазерного инициирования взрывчатого вещества.The claimed device makes it possible to exclude accidental triggering of the initiation system from the influence of electromagnetic fields, random electric discharges, provides speed, minimum delay time, the ability to control the ignition delay time of the initiating charge of the pyroenergy sensor by controlling the radiation power density, minimum study power losses, the possibility of flexible adaptation of the laser initiation system for various requirements and tasks, as well as the ease of implementation of laser initiation of an explosive.

Заявленное устройство соответствует критериям «новизна» и «промышленная применимость». Конструкция предлагаемого лазерного пироэнергодатчика опробована с положительным результатом на АО «Муромский приборостроительный завод».The claimed device meets the criteria of "novelty" and "industrial applicability". The design of the proposed laser pyroenergy sensor has been tested with a positive result at the Murom Instrument-Making Plant JSC.

Claims (3)

1. Пироэнергодатчик, в корпусе которого размещены воспламенительный узел с инициирующим зарядом в выемке колодочки и пиротехнический заряд в колпачке, отделенный от инициирующего заряда компенсирующим диском и подвижным обтюрирующим конусом, опирающимся на колосниковую решетку, имеющую со стороны пиротехнического заряда гнездо с передаточным зарядом, а в дульце корпуса вмонтирована форсажная втулка, подпирающая колпачок с пиротехническим зарядом, отличающийся тем, что в колодочке воспламенительного узла установлена центрирующая разрезная втулка с оптическим зондом, представляющим собой стержень с внутренним каналом, в котором находится оптоволокно, отполированное заподлицо с поверхностью выемки для инициирующего заряда и отделенное от него оптической прокладкой.1. Pyroenergy sensor, in the body of which there is an ignition unit with an initiating charge in the recess of the block and a pyrotechnic charge in the cap, separated from the initiating charge by a compensating disk and a movable obturating cone resting on a grate, which has a nest with a transfer charge on the side of the pyrotechnic charge, and in an afterburner is mounted on the muzzle of the body, supporting the cap with a pyrotechnic charge, characterized in that a centering split bushing with an optical probe is installed in the block of the igniter unit, which is a rod with an internal channel in which an optical fiber is located, polished flush with the surface of the recess for the initiating charge and separated from it with an optical gasket. 2. Пироэнергодатчик по п. 1, отличающийся тем, что использовано оптоволокно типа HCS с диаметром сердцевины 205 мкм и диаметром оболочки 230 мкм, причем ядро выполнено из стекла, а демпфер - из полимера, отполированное на абразивных пленках зернистостью 5, 1, 0,3 мкм в порядке уменьшения зернистости.2. Pyroenergy sensor according to claim 1, characterized in that an HCS-type optical fiber with a core diameter of 205 μm and a cladding diameter of 230 μm is used, and the core is made of glass, and the damper is made of polymer, polished on abrasive films with a grain size of 5, 1, 0, 3 μm in order of decreasing grain size. 3. Пироэнергодатчик по п. 1, отличающийся тем, что оптическая прокладка выполнена из фторопласта.3. Pyroelectric sensor according to claim 1, characterized in that the optical spacer is made of fluoroplastic.
RU2021117567U 2021-06-15 2021-06-15 LASER PYRO ENERGY SENSOR RU206625U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021117567U RU206625U1 (en) 2021-06-15 2021-06-15 LASER PYRO ENERGY SENSOR

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021117567U RU206625U1 (en) 2021-06-15 2021-06-15 LASER PYRO ENERGY SENSOR

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU206625U1 true RU206625U1 (en) 2021-09-17

Family

ID=77746229

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021117567U RU206625U1 (en) 2021-06-15 2021-06-15 LASER PYRO ENERGY SENSOR

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU206625U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU212226U1 (en) * 2021-12-27 2022-07-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) LASER IQUIT

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2659137A1 (en) * 1990-03-01 1991-09-06 France Etat Armement Laser pyrotechnic initiator with optical fibre
US5179247A (en) * 1991-07-15 1993-01-12 Ensign-Bickford Aerospace Corporation Optically initiated detonator
GB2309288A (en) * 1996-01-16 1997-07-23 Alliant Techsystems Inc Solid state laser arm/fire device
RU2088886C1 (en) * 1993-07-19 1997-08-27 Василий Александрович Медведев Pyroelectric sensor
RU133276U1 (en) * 2012-06-25 2013-10-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный технический университет" DEVICE FOR LASER INITIATION OF DETONATION
RU135789U1 (en) * 2013-07-25 2013-12-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет EXPLOSIVES LASER INITIATING CAPSULE CAPSULE

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2659137A1 (en) * 1990-03-01 1991-09-06 France Etat Armement Laser pyrotechnic initiator with optical fibre
US5179247A (en) * 1991-07-15 1993-01-12 Ensign-Bickford Aerospace Corporation Optically initiated detonator
RU2088886C1 (en) * 1993-07-19 1997-08-27 Василий Александрович Медведев Pyroelectric sensor
GB2309288A (en) * 1996-01-16 1997-07-23 Alliant Techsystems Inc Solid state laser arm/fire device
RU133276U1 (en) * 2012-06-25 2013-10-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный технический университет" DEVICE FOR LASER INITIATION OF DETONATION
RU135789U1 (en) * 2013-07-25 2013-12-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет EXPLOSIVES LASER INITIATING CAPSULE CAPSULE

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU212226U1 (en) * 2021-12-27 2022-07-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) LASER IQUIT

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3618526A (en) Pyrotechnic pumped laser for remote ordnance initiation system
US3724383A (en) Lasser stimulated ordnance initiation device
US3408937A (en) Light energized explosive device
US5022324A (en) Piezoelectric crystal powered ignition device
NO170041B (en) PHOTOPYROTECHNICAL DETONATOR DEVICE
US5052300A (en) Pyrotechnic priming device having a microlens set by a shape memory material and pyrotechnic chain utilizing said device
US6047643A (en) Hermetically sealed laser actuator/detonator and method of manufacturing the same
RU206625U1 (en) LASER PYRO ENERGY SENSOR
US6276276B1 (en) Thin-film optical initiator
US5179247A (en) Optically initiated detonator
US5148748A (en) Optical detonator
Fousson et al. High safety and reliability electric detonator
US2263585A (en) Float light and smoke bomb
US5191167A (en) Multi-point fiber optic igniter
US3392672A (en) Flare lighter
RU212226U1 (en) LASER IQUIT
Merson et al. The development of laser ignited deflagration-to-detonation transition (DDT) detonators and pyrotechnic actuators
RU2815364C2 (en) Optical pyrotechnic initiator
RU2800573C1 (en) Laser input unit including general design, options for using volumetric optic components, optical connector
RU2816730C1 (en) Electric pyro cartridge based on diode laser
RU2794055C1 (en) Optical initiation device
RU2592014C2 (en) Laser initiation means
JP4285854B2 (en) Detonator
RU2807949C1 (en) Method and device for checking the integrity of optical and electrical circuits in laser initiation systems for energy materials
Maisey et al. Characterization of detonator performance using photonic Doppler velocimetry