RU212226U1 - LASER IQUIT - Google Patents

LASER IQUIT Download PDF

Info

Publication number
RU212226U1
RU212226U1 RU2021138965U RU2021138965U RU212226U1 RU 212226 U1 RU212226 U1 RU 212226U1 RU 2021138965 U RU2021138965 U RU 2021138965U RU 2021138965 U RU2021138965 U RU 2021138965U RU 212226 U1 RU212226 U1 RU 212226U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation
laser
optical insert
insert
pyrotechnic charge
Prior art date
Application number
RU2021138965U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Григорий Артемович Аватинян
Андрей Геннадьевич Терентьев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева)
Application granted granted Critical
Publication of RU212226U1 publication Critical patent/RU212226U1/en

Links

Images

Abstract

Полезная модель относится к области безопасных средств инициирования для применения в качестве воспламенителей или источников энергии в виде газов высокого давления при срабатывании в рабочий объем агрегата в различных узлах авиационной и ракетно-космической техники, а также транспортных средств, например, в системах управления, аварийного покидания, устройствах зажигания реактивных двигателей. Лазерный пиропатрон, состоящий из корпуса, установленного в нем сплошного оптического вкладыша из прозрачного материала с постоянным показателем преломления, фокусирующего излучение, установленного вплотную к задней поверхности вкладыша рабочего пиротехнического заряда и поджимающей его с другой стороны кольцевой гайки, что позволяет обеспечить герметичность после срабатывания, так как присутствует фокусирующий излучение сплошной оптический вкладыш, позволяющий выдержать напор газов от срабатывания пиротехнического заряда благодаря отсутствию в нем отверстий. 4 ил.The utility model relates to the field of safe initiation means for use as igniters or energy sources in the form of high-pressure gases when fired into the working volume of the unit in various units of aviation and rocket and space technology, as well as vehicles, for example, in control systems, emergency escape , jet engine ignition devices. Laser squib, consisting of a body, installed in it a solid optical insert made of a transparent material with a constant refractive index, focusing radiation, installed close to the rear surface of the insert of the working pyrotechnic charge and pressing it on the other side of the ring nut, which makes it possible to ensure tightness after actuation, so as there is a solid optical insert that focuses the radiation, which makes it possible to withstand the pressure of gases from the operation of a pyrotechnic charge due to the absence of holes in it. 4 ill.

Description

Полезная модель относится к области помехозащищенных средств инициирования для применения в качестве источников газов высокого давления при задействовании различных узлов авиационной и ракетно-космической техники и других транспортных средств, например, отсечных клапанов, механизмов разделения ступеней ракет-носителей, устройств аварийного спасения и покидания.The utility model relates to the field of noise-proof initiation means for use as sources of high-pressure gases when using various components of aviation and space-rocket technology and other vehicles, for example, shut-off valves, launch vehicle stage separation mechanisms, emergency rescue and escape devices.

Системы на основе лазерного инициирования энергетических материалов позволяют существенно повысить безопасность их работы, так как в них отсутствует возможность передачи на заряд энергетического материала импульсов наведенных от электромагнитных помех электрических токов, разрядов статического электричества, способных вызывать несанкционированное воспламенение.Systems based on laser initiation of energy materials can significantly increase the safety of their work, since they do not have the ability to transfer pulses of electric currents induced from electromagnetic interference, static electricity discharges capable of causing unauthorized ignition to a charge of energy material.

Главными преимуществами пиротехнических устройств на основе инициирования лазерным излучением являются: малые потери мощности излучения при доставке излучения к устройству, малое время его срабатывания, небольшие массогабаритные характеристики оптических кабелей. Оптический кабель является электрическим изолятором, лучше защищен от агрессивного воздействия окружающей среды (колебания температуры и влажности, агрессивные среды), более безопасен по критериям взрывоопасности и пожароопасности.The main advantages of pyrotechnic devices based on initiation by laser radiation are: low losses of radiation power when radiation is delivered to the device, short response time, small weight and size characteristics of optical cables. An optical cable is an electrical insulator, it is better protected from aggressive environmental influences (temperature and humidity fluctuations, aggressive environments), and is safer in terms of explosion and fire hazard criteria.

Известен патент США (№3812783 от 03.08.1972 г., F42B 3/113) на лазерный детонатор, излучение к которому подводится по оптическому волокну от источника – высокоэнергетического лазера. У торца оптоволокна размещена собирающая линза, фокусирующая импульс излучения в пятно с максимальной плотностью излучения на поверхности тонкой металлической пленки, испаряя ее с высокой скоростью с образованием ударной волны, инициирующей взрывчатое вещество, находящееся за этой пленкой. Known is a US patent (No. 3812783 dated 08/03/1972, F42B 3/113) for a laser detonator, the radiation to which is supplied through an optical fiber from a source - a high-energy laser. A converging lens is placed at the end of the optical fiber, which focuses the radiation pulse into a spot with the maximum radiation density on the surface of a thin metal film, evaporating it at a high speed with the formation of a shock wave that initiates an explosive located behind this film.

Недостатками данного устройства являются высокие пороговые энергии импульса излучения инициирования, что исключает применение в качестве источника излучения современных малогабаритных лазерных диодов, невозможность варьировать плотность мощности излучения на поверхности заряда.The disadvantages of this device are the high threshold energy of the initiating radiation pulse, which excludes the use of modern small-sized laser diodes as a radiation source, the inability to vary the radiation power density on the charge surface.

Известен патент РФ (№ 2424490 от 20.07.2011 г., F42B 3/113, F42C 19/09) на предохранительный детонатор для промышленного применения во взрывоопасных средах при проведении горных работ, состоящий из толстостенного корпуса-гильзы, в которой находится чашечка с инициирующим взрывчатым веществом, заряд основного взрывчатого вещества, воспламенитель, оптоволоконной линии подвода энергии, проходящей через пробку для герметизации корпуса. Линия подвода энергии по оптоволокну подведена к короткофокусному объективу, состоящему из четырех линз – входной, двух собирающих и одной рассеивающей. В фокусе объектива в проставке внутри гильзы размещено затравочное вещество, воспламеняемое импульсом светового излучения.Known patent of the Russian Federation (No. 2424490 dated 20.07.2011, F42B 3/113, F42C 19/09) for a safety detonator for industrial use in explosive environments during mining, consisting of a thick-walled case-sleeve, in which there is a cup with an initiating explosive, main explosive charge, igniter, fiber optic power supply line passing through the hull sealing plug. The power supply line through the optical fiber is connected to a short-focus lens, which consists of four lenses - an input lens, two converging lenses, and one diverging lens. At the focus of the lens, in a spacer inside the sleeve, a seed substance is placed, ignited by a pulse of light radiation.

Недостатки данного устройства – сложность устройства объектива для фокусировки излучения, который состоит из четырех линз, что вызывает высокие потери мощности излучения. Также подобное устройство не гарантирует работоспособности после воздействия интенсивных механических нагрузок или высоких температур из-за возможного взаимного смещения линз с потерей фокусирующей способности объектива.The disadvantages of this device are the complexity of the device for focusing radiation, which consists of four lenses, which causes high losses in radiation power. Also, such a device does not guarantee operability after exposure to intense mechanical stress or high temperatures due to the possible mutual displacement of the lenses with the loss of the focusing ability of the lens.

В качестве прототипа был выбран патент РФ (№206625от 17.09.2021 г., F42B 3/113) на лазерный пироэнергодатчик, состоящий из контактной части, в которой находится колодочка с выемкой, содержащей инициирующий заряд из тринитрорезорцината свинца на оптической прокладке, к которой вплотную прилегает полированный с обоих концов отрезок волокна, закрепленный в оптическом зонде – металлической втулке, установленный на резьбе в колодочке контактной части с герметизацией резьбы эпоксидным компаундом. С наружной части на конец оптоволоконного зонда надевается разрезная центрирующая втулка для соосного соединения вплотную с оптическим разъемом с транспортным оптоволокном для подачи излучения. Контактная часть присоединяется резьбой к корпусу, в котором находится передаточный заряд, обтюрирующий конус и основной заряд, поджатый форсажной втулкой. При подаче импульса излучения инициирующий заряд воспламеняется, через канал в корпусе воспламеняет передаточный заряд, продукты сгорания которого воспламеняют основной заряд и одновременно закрывают канал в корпусе, выталкивая в него обтюрирующий конус, тем самым предотвращая утечку назад к контактной части продуктов сгорания.As a prototype, the patent of the Russian Federation (No. 206625 dated 17.09.2021, F42B 3/113) was chosen for a laser pyroelectric sensor, consisting of a contact part in which there is a block with a recess containing an initiating charge of lead trinitroresorcinate on an optical gasket, to which close a piece of fiber polished at both ends, fixed in an optical probe - a metal sleeve, mounted on a thread in the block of the contact part with sealing the thread with an epoxy compound, adjoins. From the outside, a split centering sleeve is put on the end of the fiber optic probe for coaxial connection close to the optical connector with a transport fiber for radiation supply. The contact part is threaded to the body, which contains the transfer charge, the obturating cone and the main charge pressed by the afterburner. When a radiation pulse is applied, the initiating charge ignites, through the channel in the housing it ignites the transfer charge, the combustion products of which ignite the main charge and simultaneously close the channel in the housing, pushing the obturator cone into it, thereby preventing leakage back to the contact part of the combustion products.

Недостатком данного пироэнергодатчика является сложность в обеспечении герметичного и прочного соединения волокна с оптическим зондом по всей его длине, а также корпуса зонда с колодочкой, что может привести к прорыву газов от сгорания инициирующего заряда и демонтажу кабеля подачи излучения с его повреждением. The disadvantage of this pyroelectric sensor is the difficulty in ensuring a tight and durable connection of the fiber with the optical probe along its entire length, as well as the probe body with the block, which can lead to gas breakthrough from the combustion of the initiating charge and dismantling the radiation supply cable with its damage.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является разработка лазерного пиропатрона для применения его как источника давления в рабочем объеме агрегатов или как средства воспламенения, срабатывающего от источника лазерного излучения, подведенного через оптоволокно, обеспечивающего надежную герметичность корпуса устройства до и после задействования.The technical objective of the proposed utility model is the development of a laser squib for use as a pressure source in the working volume of the units or as a means of ignition, triggered by a source of laser radiation supplied through an optical fiber, ensuring reliable tightness of the device case before and after activation.

Поставленная задача решается за счет того, что лазерный пиропатрон (фиг.1), состоящий из следующих частей: корпуса 1, установленного в нем сплошного оптического вкладыша 2 из прозрачного материала с постоянным показателем преломления, фокусирующего излучение, установленного вплотную к задней поверхности вкладыша рабочего пиротехнического заряда 3 и поджимающей его с другой стороны кольцевой гайки 4, позволяет обеспечить герметичность после срабатывания, так как присутствует фокусирующий излучение сплошной оптический вкладыш, позволяющий выдержать напор газов от срабатывания пиротехнического заряда благодаря отсутствию в нем отверстий.The problem is solved due to the fact that the laser squib (figure 1), consisting of the following parts: housing 1 installed in it a solid optical insert 2 of a transparent material with a constant refractive index, focusing radiation, installed close to the rear surface of the working pyrotechnic liner charge 3 and the annular nut 4 pressing it on the other side, allows to ensure tightness after actuation, since there is a solid optical insert that focuses the radiation, which makes it possible to withstand the pressure of gases from the actuation of a pyrotechnic charge due to the absence of holes in it.

Принцип работы лазерного пиропатрона (фиг.2)заключается в следующем: импульс излучения подводится в корпус пиропатрона 1 в виде расходящегося пучка. Расходящийся пучок излучения проходит через оптический вкладыш 2 из материала с постоянным показателем преломления, имеющий выпуклость, преломляющую излучение за счет кривизны поверхности. Благодаря этому расходящийся пучок превращается в сходящийся, проходит через всю толщину оптического вкладыша и падает на поверхность прилегающего к вкладышу с обратной стороны рабочего пиротехнического заряда 3. Излучение, сфокусированное на поверхности заряда, воспламеняет его. Оптический вкладыш сдерживает продукты сгорания пиротехнического заряда и рабочее давление, создаваемое пиропатроном. Продукты сгорания рабочего пиротехнического заряда истекают из пиропатрона в рабочий объем пироагрегата через кольцевую гайку 4.The principle of operation of the laser squib (figure 2)is as follows: the radiation pulse is supplied to the body of the squib 1 in the form of a divergent beam. The diverging radiation beam passes through an optical insert 2 made of a material with a constant refractive index, having a bulge that refracts the radiation due to the curvature of the surface. Due to this, the divergent beam turns into a convergent one, passes through the entire thickness of the optical insert and falls on the surface of the working pyrotechnic charge 3 adjacent to the insert on the reverse side. The radiation focused on the surface of the charge ignites it. The optical insert contains the products of combustion of the pyrotechnic charge and the working pressure created by the squib. The products of combustion of the working pyrotechnic charge flow from the squib into the working volume of the pyrounit through the ring nut 4.

Оптический вкладыш может выполняться с градиентным распределением показателя преломления в радиальном направлении относительно его оси (фиг.3). При этом фокусировка излучения происходит не за счет криволинейной поверхности, преломляющей его, а по всей толщине оптического вкладыша за счет изменяющегося в радиальном направлении показателя преломления. Оптическая схема фокусировки пучка излучения на поверхности пиротехнического заряда для такого оптического вкладыша (фиг.4).The optical insert can be made with a gradient distribution of the refractive index in the radial direction relative to its axis (figure 3). In this case, the radiation is focused not due to a curved surface that refracts it, but over the entire thickness of the optical insert due to the refractive index changing in the radial direction. Optical scheme for focusing the radiation beam on the surface of the pyrotechnic charge for such an optical insert (figure 4).

Claims (2)

1. Лазерный пиропатрон, содержащий корпус с оптическим вкладышем, фокусирующим излучение на поверхности пиротехнического заряда, поджатого с другой стороны кольцевой гайкой.1. Laser squib, containing a housing with an optical insert that focuses radiation on the surface of a pyrotechnic charge, pressed on the other side by a ring nut. 2. Лазерный пиропатрон по п. 1, отличающийся тем, что оптический вкладыш имеет градиентное распределение показателя преломления в радиальном направлении.2. Laser cutter according to claim 1, characterized in that the optical insert has a gradient distribution of the refractive index in the radial direction.
RU2021138965U 2021-12-27 LASER IQUIT RU212226U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU212226U1 true RU212226U1 (en) 2022-07-12

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3950075A (en) * 1974-02-06 1976-04-13 Corning Glass Works Light source for optical waveguide bundle
US4660472A (en) * 1985-10-07 1987-04-28 Morton Thiokol Inc. Optical through bulkhead initiator and safe-arm device
US4870903A (en) * 1987-05-20 1989-10-03 Aerospatiale Societe Nationale Industrielle Photopyrotechnical detonation device and photopyrotechnical chain using this 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
RU2596171C1 (en) * 2015-08-24 2016-08-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Laser detonator
RU206625U1 (en) * 2021-06-15 2021-09-17 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ") LASER PYRO ENERGY SENSOR

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3950075A (en) * 1974-02-06 1976-04-13 Corning Glass Works Light source for optical waveguide bundle
US4660472A (en) * 1985-10-07 1987-04-28 Morton Thiokol Inc. Optical through bulkhead initiator and safe-arm device
US4870903A (en) * 1987-05-20 1989-10-03 Aerospatiale Societe Nationale Industrielle Photopyrotechnical detonation device and photopyrotechnical chain using this 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
RU2596171C1 (en) * 2015-08-24 2016-08-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Laser detonator
RU206625U1 (en) * 2021-06-15 2021-09-17 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ") LASER PYRO ENERGY SENSOR

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3724383A (en) Lasser stimulated ordnance initiation device
US3618526A (en) Pyrotechnic pumped laser for remote ordnance initiation system
US4957027A (en) Versatile nonelectric dearmer
KR101193822B1 (en) Fuse for projected ordnance
US5168123A (en) Chemical initiation of detonation in fuel-air explosive clouds
US3296795A (en) Laser initiated rocket type igniter
US5052300A (en) Pyrotechnic priming device having a microlens set by a shape memory material and pyrotechnic chain utilizing said device
KR870008166A (en) Portable firearms and shotguns
US6363855B1 (en) Solid propellant rocket motor thermally initiated venting device
US2440271A (en) Rocket projectile
US3999482A (en) High explosive launcher system
RU212226U1 (en) LASER IQUIT
US3264991A (en) Focused exploding bridge wire assembly for electric igniters
US3685453A (en) Antipersonnel mine destruct system
FI86108C (en) PATRON FOER HAGELGEVAER MED EXPLOSIV PROJEKTIL.
US3300968A (en) Laser initiated rocket type igniter
RU2522537C1 (en) Detachable rocket-propelled missile
US3855932A (en) Expelling charge ignition system
US2579323A (en) Rocket projectile
US3788227A (en) Jet ignition device for a pyrotechnic fuze
JP4285854B2 (en) Detonator
RU206625U1 (en) LASER PYRO ENERGY SENSOR
US2459163A (en) Thermal igniter
US3807306A (en) Follow through device capable of injecting material (liquid) through hole formed by shaped charge
KR101707958B1 (en) High intensity explosive flash warheads using a light transparent stiffened material