RU2156946C1

RU2156946C1 - Electric initiator with self-disconnection from current source

Info

Publication number: RU2156946C1
Application number: RU99102578/02A
Authority: RU
Inventors: П.А. Воронов; О.Л. Игнатов; Ю.М. Сидоркин; А.В. Соколов; А.А. Усков
Original assignee: Министерство Российской Федерации по атомной энергии
Priority date: 1999-02-08
Filing date: 1999-02-08
Publication date: 2000-09-27

Abstract

FIELD: pyrotechnics, in particular, pyrotechnic initiating devices, applicable for ignition of pyrotechnic and powder charges, mainly with gaseous combustion products. SUBSTANCE: the electric initiator has a working charge and an electric primer in the form of a fuse head and ignition compound, a shunting resistor is parallel-connected to the fuse head, and a fuse link is series - connected to this connection. When the electric initiator is actuated by a current pulse with an amplitude from 2.0A and duration of 30 ms, a reliable ignition of the working charge occurs with a probability of at least 0.999 and subsequent reliable disconnection of the electric initiator from the current source with a probability of at least 0.9999 irrespective of the resistance of the interelectrode gap after the fuse head is burnt out. EFFECT: enhanced reliability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области пиротехники, в частности к пиротехническим инициирующим устройствам, и может быть использовано для воспламенения пиротехнических и пороховых зарядов, преимущественно с газообразными продуктами горения. The invention relates to the field of pyrotechnics, in particular to pyrotechnic initiating devices, and can be used to ignite pyrotechnic and powder charges, mainly with gaseous products of combustion.

Известен электроинициатор с самоотключением от источника тока, содержащий корпус, в котором установлены электровоспламенитель с проводами, размещенными в изоляционной втулке, имеющей поршень и воспламеняемый рабочий заряд с газообразными продуктами горения /1/. Known electric initiator with self-disconnection from the current source, comprising a housing in which an electric igniter is installed with wires placed in an insulating sleeve having a piston and a flammable working charge with gaseous products of combustion / 1 /.

При срабатывании такого электроинициатора образующиеся при горении рабочего заряда газообразные продукты двигают поршень, который перерезает провода электровоспламенителя, размещенные в изоляционной втулке, отключая тем самым электроинициатор от источника тока. When such an electric initiator is triggered, the gaseous products formed during the burning of the working charge move the piston, which cuts the wires of the electric igniter located in the insulating sleeve, thereby disconnecting the electric initiator from the current source.

Известен также электроинициатор с самоотключением от источника тока, содержащий корпус, в котором установлены электровоспламенитель, в виде мостика накаливания и воспламеняющего состава, рабочий заряд и размещенная между ними втулка со сквозным каналом, соединяющим электровоспламенитель и рабочий заряд /2/. Электровоспламенитель содержит такое количество пиротехнического состава, чтобы образовавшихся после его сгорания шлаков было недостаточно для короткого замыкания разомкнувшихся после перегорания мостика накаливания проводов электровоспламенителя. Втулка выполнена из материала, обладающего эффектом "памяти формы" и после нагревания деформируется так, что полностью перекрывает имеющийся в ней сквозной канал, соединяющий электровоспламенитель и рабочий заряд. Also known is an electric initiator with self-disconnection from a current source, comprising a housing in which an electric igniter is installed, in the form of an incandescent bridge and an igniting composition, a working charge and a sleeve placed between them with a through channel connecting the electric igniter and the working charge / 2 /. The electric igniter contains such an amount of pyrotechnic composition that the slags formed after its combustion were not enough for a short circuit of the wires of the electric igniter that were opened after burning the bridge. The sleeve is made of a material having the effect of "shape memory" and after heating is deformed so that it completely overlaps the through channel existing in it, connecting the electric igniter and the working charge.

При срабатывании электровоспламенителя форс пламени, пройдя по сквозному каналу втулки, зажигает рабочий заряд. За счет выделяющегося при горении тепла втулка нагревается и происходит полное перекрытие сквозного канала. В результате электропроводные шлаки, образующиеся при горении рабочего заряда, не могут проникнуть в зону расположения электровоспламенителя и произвести короткое замыкание разомкнувшихся после перегорания мостика накаливания проводов электровоспламенителя, что обеспечивает самоотключение такого электроинициатора от источника тока. Это техническое решение выбрано в качестве прототипа. When the electric igniter is activated, the force flame, passing through the through channel of the sleeve, ignites the working charge. Due to the heat generated during combustion, the sleeve is heated and the through channel is completely blocked. As a result, the electrically conductive slags generated during the burning of the working charge cannot penetrate into the area of the electric igniter and cause a short circuit of the wires of the electric igniter that are opened after burning the bridge, which ensures the self-disconnection of such an electric initiator from the current source. This technical solution is selected as a prototype.

Недостатком устройств, выбранных в качестве аналога и прототипа, является то, что при воспламенении пиротехнических и пороховых зарядов, образующих при своем горении водяные пары и другие токопроводящие продукты сгорания, которые, находясь под большим давлением, проникают в межэлектродный промежуток или к перерезанным проводам, что может привести к короткому замыканию. Это приводит к значительному снижению надежности самоотключения от источника тока. The disadvantage of devices selected as an analogue and prototype is that when ignited, pyrotechnic and powder charges form water vapor and other conductive products of combustion during their combustion, which, being under high pressure, penetrate into the interelectrode gap or to the cut wires, which may cause a short circuit. This leads to a significant decrease in the reliability of self-disconnection from the current source.

Задача изобретения - повышение надежности самоотключения электроинициатора от источника тока при воспламенении пиротехнических и пороховых зарядов, имеющих газообразные продукты горения. The objective of the invention is to increase the reliability of the self-disconnection of the electric initiator from the current source when igniting pyrotechnic and powder charges having gaseous products of combustion.

Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, заключается в следующем: при задействовании электроинициатора токовым импульсом амплитудой от 2,0 А и длительностью 30 мс происходит надежное воспламенение рабочего заряда с вероятностью не менее 0,9999 и последующее надежное отключение электроинициатора от источника тока с вероятностью не менее 0,9999. Надежность самоотключения сохраняется при воспламенении рабочего заряда, образующего газообразные продукты горения, а также при воспламенении рабочего заряда, образующего твердые шлаки, вне зависимости от электрического сопротивления межэлектродного промежутка после перегорания мостика. The technical result achieved by using the invention is as follows: when the electric initiator is activated by a current pulse with an amplitude of 2.0 A and a duration of 30 ms, a reliable ignition of the working charge occurs with a probability of at least 0.9999 and the subsequent reliable disconnection of the electric initiator from the current source with a probability of not less than 0.9999. Reliability of self-shutdown is maintained upon ignition of the working charge forming gaseous products of combustion, as well as upon ignition of the working charge forming solid slags, regardless of the electrical resistance of the interelectrode gap after the bridge burns out.

Сущность изобретения заключается в том, что в электроинициаторе с самоотключением от источника тока, содержащем рабочий заряд и электровоспламенитель в виде мостика накаливания и воспламеняющего состава, для решения поставленной задачи дополнительно подключены параллельно мостику накаливания шунтирующий резистор и последовательно к ним плавкая вставка,
Наличие отличительных признаков от прототипа позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "новизна". При анализе известных технических решений по электроинициаторам не найдено устройств, содержащих отличительные признаки заявляемого устройства и получение указанного технического результата, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "изобретательский уровень".The essence of the invention lies in the fact that in an electric initiator with self-disconnection from a current source containing a working charge and an electric igniter in the form of an incandescent bridge and an igniting composition, to solve this problem, a shunt resistor and a fuse are connected in parallel to the incandescent bridge,
The presence of distinctive features from the prototype allows us to conclude that the proposed technical solution meets the criterion of "novelty." When analyzing well-known technical solutions for electric initiators, no devices were found containing the distinguishing features of the claimed device and obtaining the indicated technical result, which allows us to conclude that the technical solution meets the criterion of "inventive step".

Подключение шунтирующего резистора параллельно мостику накаливания позволяет после перегорания мостика стабилизировать величину токового импульса, проходящего через плавкую вставку, подключенную последовательно к соединению мостика и шунтирующего резистора. Это в значительной степени снижает влияние разброса величины сопротивления межэлектродного промежутка после перегорания мостика, вызываемого воздействием на него токопроводящих газообразных продуктов сгорания. Стабилизация величины токового импульса, проходящего через плавкую вставку, приводит к значительному повышению надежности перегорания плавкой вставки. При перегорании плавкой вставки, подключенной последовательно к соединению мостика и шунтирующего резистора, происходит гарантированное отключение электроинициатора от источника тока. Параметры мостика, шунта и плавкой вставки рассчитываются таким образом, чтобы импульс тока ограниченной длительности, проходящий через мостик с параллельно подключенным шунтом, надежно зажигал воспламенительный состав до перегорания плавкой вставки, а затем надежно дожигал плавкую вставку. Connecting a shunt resistor parallel to the incandescent bridge allows, after the bridge burns out, to stabilize the value of the current pulse passing through the fuse, connected in series to the connection of the bridge and the shunt resistor. This greatly reduces the influence of the spread in the resistance of the interelectrode gap after the bridge burns out, caused by the action of conductive gaseous products of combustion on it. Stabilization of the magnitude of the current pulse passing through the fuse insert leads to a significant increase in the reliability of the burnout of the fuse insert. When a fuse is connected, connected in series to the connection of the bridge and the shunt resistor, there is a guaranteed disconnection of the electric initiator from the current source. The parameters of the bridge, shunt, and fuse-link are calculated so that a current pulse of limited duration passing through the bridge with a parallel-connected shunt reliably ignites the igniter composition before the fuse-link burns out, and then reliably burns the fuse-link.

На чертеже схематически изображен электроинициатор с самоотключением от источника тока где обозначено:
1 - корпус электроинициатора;
2 - мостик накаливания;
3 - воспламенительный состав;
4 - рабочий заряд;
5 - шунтирующий резистор;
6 - плавкая вставка.The drawing schematically shows an electric initiator with self-disconnection from a current source where is indicated:
1 - electric initiator case;
2 - glow bridge;
3 - igniter composition;
4 - working charge;
5 - shunt resistor;
6 - fusible insert.

В корпусе 1 электроинициатора расположен мостик 2, с напрессованным воспламенительным составом 3, воспламеняющим пиротехнический или пороховой рабочий заряд 4. Вне зоны горения" параллельно мостику подключен шунтирующий резистор 5 и последовательно подключена плавкая вставка 6. При подаче токового импульса на мостик происходят зажигание воспламенительного состава 3, перегорание мостика 2 и воспламенение рабочего заряда 4. В это же время от токового импульса, до перегорания мостика 2, разогревается плавкая вставка 6, а после перегорания мостика 2 токовый импульс, стабилизированный шунтирующим резистором 5, дожигает плавкую вставку. В результате перегорания плавкой вставки происходит гарантированное отключение электроинициатора от источника тока. A bridge 2 is located in the housing 1 of the electric initiator, with a pressed igniter 3, igniting the pyrotechnic or powder charge 4. Outside the combustion zone, a shunt resistor 5 is connected in parallel with the bridge and a fuse 6 is connected in series. When a current pulse is applied to the bridge, igniter 3 , burnout of bridge 2 and ignition of the working charge 4. At the same time, from the current pulse to burnout of bridge 2, fuse 6 is heated, and after burnout the bridge IC 2, the current pulse stabilized by the shunt resistor 5 burns the fuse in. As a result of the fuse blowing, the electric initiator is disconnected from the current source.

Для подтверждения критерия "промышленная применимость" была проведена опытная проверка заявляемого устройства. Экспериментально была подтверждена высокая надежность самоотключения от источника тока макета электроинициатора в наиболее сложных условиях, вызванных воздействием газообразных электропроводных продуктов сгорания на межэлектродный промежуток после перегорания мостика. Было проведено 9 опытов с макетами электроинициатора, которые имели следующие параметры:
среднее сопротивление мостика R_мост = 1,61 Ом, среднее квадратичное отклонение (СКО) = 0,13;
среднее сопротивление плавкой вставки R_пв = 0,77 Ом, СКО = 0,17;
сопротивление шунтирующего резистора R_шунта = 5,75 Ом.To confirm the criterion of "industrial applicability" was conducted a pilot test of the claimed device. The high reliability of self-disconnection from the current source of the electric initiator layout under the most difficult conditions caused by the action of gaseous electrically conductive combustion products on the interelectrode gap after the bridge burned out was experimentally confirmed. Nine experiments were carried out with models of the electric initiator, which had the following parameters:
the average bridge resistance R _bridge = 1.61 Ohms, the standard deviation (RMS) = 0.13;
the average resistance of the fuse insert R _pv = 0.77 Ohms, standard deviation = 0.17;
the resistance of the shunt resistor R _shunt = 5.75 Ohms.

Задействование электровоспламенителей в опытах проводилось токовым импульсом с параметрами: амплитудой l = 2,0 А и длительностью 30 мс. Во всех опытах пиротехнический воспламенительный состав, напрессованный на мостик, воспламенил пороховой рабочий заряд. В качестве рабочего заряда использовался порох ССНФ 30/3, 69 ОСТ В 84-2432-89, образующий при горении газообразные электропроводные продукты. Электроинициатор из-за перегорания плавкой вставки отключился от источника тока. Среднее время перегорания моста составило 1,88 мс СКО = 0,22, среднее время перегорания плавкой вставки составило 8,53 мс СКО = 1,25. Математическая обработка полученных результатов показала, что время перегорания плавкой вставки с вероятностью 0,99999 превышает время перегорания мостика и с вероятностью 0,99999 не превышает длительности токового импульса. The use of electric igniters in the experiments was carried out by a current pulse with parameters: amplitude l = 2.0 A and a duration of 30 ms. In all experiments, the pyrotechnic igniter pressed onto the bridge ignited the powder charge. Gunpowder SNF 30/3, 69 OST V 84-2432-89, which forms gaseous electrically conductive products during combustion, was used as a working charge. Due to burnout of the fuse-link, the electric initiator disconnected from the current source. The average burn-up time of the bridge was 1.88 ms RMS = 0.22, the average burn-out time of the fuse-link was 8.53 ms RMS = 1.25. Mathematical processing of the obtained results showed that the fuse burnout time with a probability of 0.99999 exceeds the bridge burnout time and with a probability of 0.99999 does not exceed the duration of the current pulse.

Экспериментально было подтверждено, что наличие в электроинициаторе шунтирующего резистора, установленного параллельно мостику накаливания и подключенной последовательно к ним плавкой вставки, приводит к надежному отключению электроинициатора от источника тока. It was experimentally confirmed that the presence of a shunt resistor in the electric initiator installed parallel to the incandescent bridge and a fuse insert connected in series to them leads to a reliable disconnection of the electric initiator from the current source.

Таким образом, полученный результат заключается в повышении надежности самоотключения электроинициатора от источника тока при воспламенении пиротехнических и пороховых зарядов. Thus, the result obtained is to increase the reliability of self-disconnection of the electric initiator from the current source when igniting pyrotechnic and powder charges.

Источники информации
1. Шанов Г.И. Электроинициатор с самоотключением проводов // Авторское свидетельство N 650414, F 42 B 3/12, опубл. Б.И. N 28, 1996.Sources of information
1. Shanov G.I. Electric initiator with self-disconnecting wires // Copyright certificate N 650414, F 42 B 3/12, publ. B.I. N 28, 1996.

2. Heckes A. A. , Montoya A.P. The Solving of Resistance-after-Fire-Problem // Proceeding of the 7-th International Pyrotechnic Seminar, 14-18 July 1980. Chicago, Illinois V. I. P. 178-192. 2. Heckes A. A., Montoya A.P. The Solving of Resistance-after-Fire-Problem // Proceeding of the 7th International Pyrotechnic Seminar, July 14-18, 1980. Chicago, Illinois V. I. P. 178-192.

Claims

An electric initiator with self-disconnection from the current source, containing a working charge and an electric igniter in the form of an incandescent bridge and an igniting composition, characterized in that the electric initiator further comprises a shunt resistor mounted parallel to the incandescent bridge, and a fuse-link connected in series with this connection.