RU2088886C1

RU2088886C1 - Pyroelectric sensor

Info

Publication number: RU2088886C1
Application number: RU93036798A
Authority: RU
Inventors: Василий Александрович Медведев; Валерий Федорович Людвигов; Виктор Васильевич Гусев; Александр Васильевич Медведев; Олег Иванович Окишев
Original assignee: Василий Александрович Медведев; Валерий Федорович Людвигов; Виктор Васильевич Гусев; Александр Васильевич Медведев; Олег Иванович Окишев
Priority date: 1993-07-19
Filing date: 1993-07-19
Publication date: 1997-08-27

Abstract

FIELD: fuel ignition in rocket engines and actuation of space rocketry pyrotechnical automatic equipment units. SUBSTANCE: pyroelectric sensor has a casing, which accommodates an electric ignition unit with conductors passing through an insulator, resistance bridges and an initiating charge, and a pyrotechnical charge closed with a cap. An obturating device is positioned between the electric ignition unit and pyrotechnical charge, the obturating device is a tapered cavity made in the casing, which accommodates a movable obturating cone resting with its base on a grid with through central and peripheral ducts and having a seat with a transmission charge on the side of the pyrotechnical charge. On the side of the obturating cone the grid may have cross-shaped slots communicating with the central and peripheral ducts; the peripheral ducts are arranged in circumference with a radius making up 1.5 to 2.5 of obturating cone base radius. Pyrotechnical charge is pressed by the augmentation bush mounted in the casing mouth and having a funnel of a cylinder-cone shape; the cylindrical part of funnel may have a diameter 0.5-0.65 of pyrotechnical charge diameter. A compensating disk made of dielectric is positioned between electric ignition unit and obturating device. EFFECT: improved design. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к пиротехническим источникам энергии, применяющихся для приведения в действие агрегатов пироавтоматики ракетно-космической техники, воспламенения твердых топлив ракетных двигателей и т.п. The invention relates to pyrotechnic energy sources used to drive the units of pyroautomatics of rocket and space technology, ignition of solid fuels of rocket engines, etc.

Известны конструкции и применение пиротехнических источников энергии, к которым относятся пироэнергодатчики (Вспомогательные системы ракетно-космической техники./Под ред. И.В.Тишунина, М. Мир, 1970). Known designs and the use of pyrotechnic energy sources, which include pyroenergy sensors (Auxiliary systems of rocket and space technology. / Under the editorship of IV Tishunin, M. Mir, 1970).

В книге О.К. Брауэра "Handbook of Pyrotechincs", N.Y. 1974 (ч.2, глава 3, раздела А "Электрические средства инициирования", с. 42, рис.3.1) дано описание пироэнергодатчика фирмы "Хайшиар Корпорейшен" (прототип), состоящего из корпуса, в котором размещен электровоспламенительный узел с проводниками, проходящими сквозь изолятор, мостиками накаливания и инициирующим зарядом, и пиротехнический заряд, закрытый колпачком. In the book of O.K. Brower "Handbook of Pyrotechincs", N.Y. 1974 (Part 2, Chapter 3, Section A "Electrical Initiation Tools", p. 42, Fig. 3.1) describes the pyroenergy sensor of the Haishyar Corporation company (prototype), consisting of a housing in which an electric igniter assembly with conductors passing through the insulator, incandescent bridges and the initiating charge, and the pyrotechnic charge, closed with a cap.

Анализ конструкции известного пироэнергодатчика и его характеристик показывает, что:
после срабатывания пироэнергодатчика продукты сгорания, которые, как правило, являются токопроводными, зашлаковывают изолятор с проводниками, что приводит к замыканию электрических цепей и разрядке бортовых источников питания. Для устранения этого явления устанавливаются различные размыкатели, что приводит к усложнению конструкции объекта, увеличению его габаритов и веса;
при воспламенении пиротехнического заряда под воздействием давления продуктов горения основная часть несгоревшего состава выбрасывается и догорает вне пироэнергодатчика, что приводит к большому разбросу развиваемого давления (до 60% ), и, в конечном счете, приводит к снижению надежности функционирования объекта;
высокое давление продуктов сгорания пиротехнического заряда воздействует непосредственно на электровоспламенительный узел, что в некоторых случаях приводит к его разрушению и прорыву рабочего газа в сторону электрического разъема и, в следствии этого, к отказам в срабатывании средств пироавтоматики, укомплектованных такими пироэнергодатчиками, и возникновению аварийных ситуаций, в частности, к пожарам на объектах.Analysis of the design of the known pyroenergy sensor and its characteristics shows that:
after operation of the pyroenergy sensor, the combustion products, which, as a rule, are conductive, slag the insulator with conductors, which leads to the closure of electrical circuits and the discharge of on-board power sources. To eliminate this phenomenon, various breakers are installed, which leads to a complication of the design of the object, an increase in its dimensions and weight;
upon ignition of the pyrotechnic charge under the influence of the pressure of the combustion products, the main part of the unburned composition is ejected and burns out outside the pyroenergy sensor, which leads to a large spread of the developed pressure (up to 60%), and, ultimately, reduces the reliability of the facility;
the high pressure of the products of combustion of the pyrotechnic charge acts directly on the electric igniter assembly, which in some cases leads to its destruction and breakthrough of the working gas in the direction of the electrical connector and, as a result, to failure of the operation of pyroautomatics equipped with such pyroelectric sensors and the occurrence of emergency situations, in particular, to fires at facilities.

Устранение указанных недостатков и повышение эффективности и надежности действия пироэнергодатчика достигается тем, что в предлагаемом пироэнергодатчике между электровоспламенительным узлом и пиротехническим зарядом расположено обтюрирующее устройство, содержащее коническую полость, выполненную в корпусе, в которой размещен подвижный обтюрирующий конус. Конус опирается своим основанием на решетку, имеющую сквозные центральный и периферийные каналы, а со стороны пиротехнического заряда гнездо с передаточным зарядом. The elimination of these shortcomings and increasing the efficiency and reliability of the action of the pyroenergy sensor is achieved by the fact that in the proposed pyroenergy sensor between the electric igniter unit and the pyrotechnic charge there is an obturating device containing a conical cavity made in the housing in which the movable obturating cone is placed. The cone rests on its base on a lattice having through central and peripheral channels, and on the side of the pyrotechnic charge there is a socket with a transfer charge.

Обтюрирующее устройство предотвращает попадание электропроводных шлаков на проводники электровоспламенительного узла и обеспечивает автоматическое размыкание электроцепей пироэнергодатчика после срабатывания. Кроме того, обтюрирующее устройство предохраняет электровоспламенительный узел от воздействия высокого давления продуктов горения пиротехнического заряда, что устраняет возможность разрушения узла и пироэнергодатчика в целом. The obturating device prevents the passage of electrically conductive slag to the conductors of the electric igniter assembly and provides automatic opening of the pyroenergy sensor electrical circuits after operation. In addition, the obturating device protects the electro-igniter assembly from the high pressure of the combustion products of the pyrotechnic charge, which eliminates the possibility of destruction of the assembly and the pyroenergy sensor as a whole.

Надежность функционирования обтюрирующего устройства зависит от расположения периферийных каналов решетки. Исследования показали, что если периферийные каналы расположены на расстоянии менее 1,5 радиуса основания обтюрирующего конуса от центрального канала, то продукты горения передаточного заряда попадают в зону электровоспламенительного узла и зашлаковывают проводники. Если же это расстояние более 2,5 то возникают отказы в воспламенении передаточного заряда. Таким образом, периферийные каналы решетки у предлагаемого пироэнергодатчика расположены на расстоянии 1,5-2,5 радиуса основания обтюрирующего конуса. The reliability of the obturation device depends on the location of the peripheral channels of the grating. Studies have shown that if the peripheral channels are located at a distance of less than 1.5 of the radius of the base of the obturation cone from the central channel, then the products of combustion of the transfer charge fall into the area of the electric igniter unit and slag the conductors. If this distance is more than 2.5, then there are failures in the ignition of the transfer charge. Thus, the peripheral channels of the lattice of the proposed pyroenergy sensor are located at a distance of 1.5-2.5 of the radius of the base of the obturating cone.

Повышение стабильности действия и уменьшение разброса развиваемого давления пироэнергодатчиком до 20% достигается введением в дульце корпуса форсажной втулки с раструбом цилиндро-конический фирмы. Испытания показали, что оптимальный диаметр цилиндрической части раструба составляет 0,5-0,65 диаметра пиротехнического заряда, что обеспечивает полное сгорание пиротехнического заряда внутри пироэнергодатчика. Если диаметр цилиндрической части раструба будет более узким (менее 0,5 диаметра заряда), то может происходить демонтаж изделия в следствие возникновения повышенного давления внутри пироэнергодатчика. При диаметре цилиндрической части раструба, превышающем 0,65 диаметра происходит выброс несгоревшей части пиротехнического заряда с последующим его догоранием вне пироэнергодатчика, в результате чего разброс развиваемого давления может достигать 50%
Повышение надежности предлагаемого пироэнергодатчика достигается также тем, что между электровоспламенительным узлом и обтюрирующим устройством расположен компенсирующий диск из диэлектрика. Этот диск, во-первых, поджимает инициирующий заряд и не дает ему деформироваться и разрушаться при воздействии механических нагрузок, особенно при криогенных температурах, во-вторых, он обеспечивает высокую стойкость изделия к воздействию статического электричества.Increasing the stability of action and reducing the spread of the developed pressure by a pyroenergy sensor up to 20% is achieved by introducing a cylinder-conical company in the barrel of the body of the afterburner sleeve. Tests have shown that the optimal diameter of the cylindrical part of the bell is 0.5-0.65 of the diameter of the pyrotechnic charge, which ensures complete combustion of the pyrotechnic charge inside the pyroenergy sensor. If the diameter of the cylindrical part of the bell is narrower (less than 0.5 of the diameter of the charge), then the product may be dismantled due to increased pressure inside the pyroenergy sensor. When the diameter of the cylindrical part of the socket exceeds 0.65 of the diameter, the unburned part of the pyrotechnic charge is released followed by its burning out outside the pyroenergy sensor, as a result of which the spread of the developed pressure can reach 50%
Improving the reliability of the proposed pyroenergy sensor is also achieved by the fact that between the electric igniter site and the obturation device is located a compensating disk made of a dielectric. This disk, firstly, compresses the initiating charge and does not allow it to deform and collapse under the influence of mechanical loads, especially at cryogenic temperatures, and secondly, it provides high resistance to static electricity.

На чертеже показана принципиальная конструкция предлагаемого пироэнергодатчика, состоящего из корпуса 1, в котором расположены электровоспламенительный узел с проводниками 2, проходящими сквозь изолятор 3, мостиками накаливания 4 и инициирующим зарядом 5, пиротехнический заряд 6, закрытый колпачком 7, который поджат форсажной втулкой 8. Между электровоспламенительным узлом и пиротехническим зарядом 6 расположено обтюрирующее устройство, содержащее обтюрирующий конус 9, свободно перемещающийся в конической полости 10 и опирающийся своим основанием на решетку 11, имеющую со стороны пиротехнического заряда 6 гнездо с передаточным зарядом 12. Между электровоспламенительным узлом с обтюрирующим устройством находится компенсирующий диск из диэлектрика 13. The drawing shows the basic design of the proposed pyroenergy sensor, consisting of a housing 1, in which are located an electric igniter assembly with conductors 2 passing through an insulator 3, incandescent bridges 4 and an initiating charge 5, a pyrotechnic charge 6, closed by a cap 7, which is preloaded by the afterburner 8. Between an electroflame unit and a pyrotechnic charge 6 is located obturation device containing obturation cone 9, freely moving in a conical cavity 10 and supported by its about based on the lattice 11, which has a socket with a transfer charge 12 on the side of the pyrotechnic charge 6. A compensating disk made of dielectric 13 is located between the electric ignition unit with the obturation device.

Пироэнергодатчик функционирует следующим образом. При подаче напряжения на проводники 2, происходит разогрев мостика накаливания 4 и воспламенение инициирующего заряда 5. Продукты сгорания инициирующего заряда 5 прожигают диск из диэлектрика 13, перемещают обтюрирующий конус 9 в сторону решетки 11 и через образовавшийся зазор и периферийные каналы решетки 11 достигают передаточного заряда 12 и воспламеняют его. Продукты сгорания передаточного заряда 12 воспламеняют пиротехнический заряд 6 и одновременно через центральный канал решетки 11 воздействуют на обтюрирующий конус 9, вызывая его заклинивание в конической полости 10. Таким образом, исключается возможность воздействия высокого давления и токопроводных продуктов горения пиротехнического заряда на электровоспаламенительный узел, и тем самым осуществляется гарантированное размыкание электроцепи и герметизация пироэнергодатчика, благодаря чему обеспечивается надежное функционирование агрегатов пироавтоматики ракетно-космической техники. Pyroenergy sensor operates as follows. When voltage is applied to the conductors 2, the glow bridge 4 is heated and the initiation charge 5 is ignited. The products of combustion of the initiating charge 5 burn the disk from the dielectric 13, move the obturating cone 9 towards the grating 11 and reach the transfer charge 12 through the formed gap and peripheral channels of the grating 11 and ignite it. The combustion products of the transfer charge 12 ignite the pyrotechnic charge 6 and at the same time through the central channel of the grating 11 act on the obturation cone 9, causing it to jam in the conical cavity 10. Thus, the possibility of high pressure and conductive combustion products of the pyrotechnic charge on the electroflamer assembly is excluded, and thereby This ensures the guaranteed opening of the electrical circuit and the sealing of the pyroenergy sensor, which ensures reliable operation and pyroautomatics units of rocket and space technology.

Конструкция предлагаемого пироэнергодатчика опробована с положительными результатами на Муромском приборостроительном заводе. The design of the proposed pyroenergy sensor was tested with positive results at the Murom Instrument-Making Plant.

Claims

1. Pyroenergy sensor, consisting of a housing in which there is an electric igniter assembly with conductors passing through the insulator, incandescent bridges and an initiating charge, and a pyrotechnic charge closed by a cap, characterized in that a compensating disk made of dielectric is located between the electric igniter assembly and the pyrotechnic charge and obturating device containing a conical cavity made in the housing, in which a movable obturating cone is placed, resting its base on the grill of the central and peripheral through-channels and having a pyrotechnic charge from the transfer jack to charge, and a body mounted Dultsev afterburner cylindric sleeve with a flared shape.

2. Pyroenergy sensor according to claim 1, characterized in that the lattice from the side of the obturating cone has cross-shaped grooves communicating with the central and peripheral channels located on a circle with a radius of 1.5 to 2.5 the radius of the base of the obturating cone.

3. Pyroenergy sensor according to claim 1, characterized in that the cylindrical part of the socket of the afterburner sleeve has a diameter equal to 0.5 to 0.65 of the diameter of the pyrotechnic charge.