RU2180724C1

RU2180724C1 - Electric fuse

Info

Publication number: RU2180724C1
Application number: RU2000120570A
Authority: RU
Inventors: М.Е. Власенко; Е.А. Леонова; Е.П. Богомолова; И.А. Алешичев; М.В. Агеев
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "НПП "Краснознаменец"
Priority date: 2000-07-31
Filing date: 2000-07-31
Publication date: 2002-03-20

Abstract

FIELD: electric means of initiation used for ignition of powder charges and various fuels in rocket systems. SUBSTANCE: the electric fuse has a body, initiating unit with conductors placed in an insulator, resistance bridges, initiating charge, obturating unit, pyrotechnic charge and a compensating washer. The obturating unit is made in the form of a cylinder with an obturating cone placed in it and an external sealing ring installed in a groove of the cylinder side surface. The cylinder is installed in the internal bore of the body for axial displacement. The compensating washer is made of elastic material having a thickness equal to 2 to 5 values of the gap between the shoulder of the body internal bore and the obturating unit. The initiating unit is provided with an electric spark gap made in the form of a limited gap in the insulator between the conductors and the body determined by the value of the necessary discharge voltage of static electricity. EFFECT: enhanced reliability of operation in the conditions of the effect of variable temperatures. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области электрических средств инициирования, применяющихся для воспламенения пороховых зарядов и различных топлив в ракетных системах. The invention relates to the field of electrical means of initiation, used to ignite powder charges and various fuels in rocket systems.

Известны конструкции и применение электровоспламенительных устройств [1] , где дано описание электровоспламенительного устройства фирмы "Хайшиар Корпорейшен" (аналог), состоящего из корпуса, в котором размещен инициирующий узел с проводниками, мостиками накаливания и инициирующим зарядом, и пиротехнический заряд, закрытый колпачком. Known designs and the use of electric igniter devices [1], which describes the electric igniter device of the company "Highshire Corporation" (analogue), consisting of a housing in which is placed the initiating unit with conductors, incandescent bridges and the initiating charge, and a pyrotechnic charge, closed by a cap.

Основными недостатками вышеприведенной конструкции электровоспламенительного устройства являются:
- замыкание электрических цепей и разрядка бортовых источников питания ракет, что обуславливается наличием токопроводящих шлаков между проводниками при сгорании пиротехнического заряда;
- воздействие высокого давления продуктов сгорания пиротехнического заряда на инициирующий узел, что приводит к его разрушению и прорыву рабочего газа в сторону электрического разъема и, вследствие этого, к возникновению аварийных ситуаций в виде отказов в запуске ракет.The main disadvantages of the above design of an electric igniter device are:
- short circuit of electric circuits and discharge of onboard power sources for rockets, which is caused by the presence of conductive slags between conductors during the combustion of a pyrotechnic charge;
- the impact of high pressure of the combustion products of the pyrotechnic charge on the initiating node, which leads to its destruction and breakthrough of the working gas in the direction of the electrical connector and, as a result, to the occurrence of emergency situations in the form of failures in launching missiles.

В значительной мере эти недостатки исключает конструкция известного электровоспламенительного устройства [2] , являющегося ближайшим аналогом предлагаемого устройства. To a large extent, these disadvantages are eliminated by the design of the known electroflamer device [2], which is the closest analogue of the proposed device.

Это электровоспламенительное устройство содержит корпус, в котором размещены: инициирующий узел с проводниками, мостиками накаливания и инициирующим зарядом, обтюрирующий конус, размещенный в ответном коническом отверстии корпуса, и компенсирующий диск из диэлектрика, перекрывающий вход в коническую полость, где установлен обтюрирующий конус. При этом обтюрирующий конус свободно перемещается в конической полости корпуса и опирается своим основанием на решетку со сквозным центральным и периферийным каналами. В дульце корпуса вмонтирована на резьбе форсажная втулка с раструбом цилиндрической формы. This electric igniter device contains a housing in which are placed: an initiating assembly with conductors, incandescent bridges and an initiating charge, an obturating cone placed in the conical return hole of the housing, and a compensating dielectric disk blocking the entrance to the conical cavity where the obturating cone is installed. In this case, the obturating cone moves freely in the conical cavity of the housing and rests its base on a grating with through central and peripheral channels. An afterburner sleeve with a cylindrical bell is mounted on the thread of the housing barrel.

Анализ конструкции описанного известного электровоспламенительного устройства показывает, что оно:
- предотвращает попадание электропроводных шлаков на проводники инициирующего узла и обеспечивает автоматическое размыкание электроцепей электровоспламенительного устройства после срабатывания,
- предохраняет инициирующий узел от воздействия высокого давления продуктов горения пиротехнического заряда.An analysis of the design of the described known electric igniter device shows that it:
- prevents the ingress of conductive slag on the conductors of the initiating node and provides automatic opening of the electrical circuits of the igniter device after operation,
- protects the initiating node from the effects of high pressure of the combustion products of the pyrotechnic charge.

К недостаткам описанного выше электровоспламенительного устройства относятся:
- сложность выполнения посадочного места под обтюрирующий конус в корпусной детали,
- возможность разрушения инициирующего узла при эксплуатации изделия в условиях попеременного термостатирования от минус 50^oС до +50^oС.The disadvantages of the above electric igniter devices include:
- the difficulty of making a seat under the obturating cone in the body part,
- the possibility of destruction of the initiating node during operation of the product in conditions of alternating temperature control from minus 50 ^o C to +50 ^o C.

Объясняется это тем, что инициирующий узел обычно изготавливается из пластмассы, коэффициент температурного расширения которой значительно отличается от коэффициента температурного расширения обтюрирующего узла, материалом которого является металл, например латунь. Попеременное термостатирование двух узлов приводит к разрушению менее прочного инициирующего узла. This is explained by the fact that the initiating unit is usually made of plastic, the coefficient of thermal expansion of which is significantly different from the coefficient of thermal expansion of the obturating unit, the material of which is metal, for example brass. Alternating thermostating of the two nodes leads to the destruction of the less durable initiating node.

Кроме того, описанное устройство не обеспечивает надежной защиты от несанкционированного срабатывания от зарядов статического электричества, т.к. их разряд происходит между мостиками накаливания и корпусом через инициирующий заряд. In addition, the described device does not provide reliable protection against unauthorized operation from charges of static electricity, because their discharge occurs between the incandescent bridges and the body through an initiating charge.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение надежности работы электровоспламенительного устройства в условиях воздействия переменных температур и защита от зарядов статического электричества. The technical task of the present invention is to increase the reliability of the electric igniter device under conditions of exposure to variable temperatures and protection against charges of static electricity.

Согласно предлагаемому изобретению поставленная задача достигается тем, что в электровоспламенительном устройстве, содержащем корпус, в котором размещены: инициирующий узел с проводниками, размещенными в изоляторе, мостики накаливания, инициирующий заряд, обтюрирующий узел, пиротехнический заряд и компенсирующая шайба:
- обтюрирующий узел выполнен в виде цилиндра с размещенным в нем обтюрирующим конусом и наружным уплотнительным кольцом, установленным в проточке на боковой поверхности цилиндра, при этом цилиндр установлен во внутренней расточке корпуса с возможностью осевого перемещения, а компенсирующая шайба выполнена из упругого материла толщиной, равной 2÷5 величинам зазора между уступом внутренней расточки корпуса и обтюрирующим узлом;
- инициирующий узел снабжен электроискровым разрядником, выполненным в виде лимитированного зазора в изоляторе между проводниками и корпусом, определяемого величиной необходимого напряжения разряда статического электричества.According to the invention, the task is achieved in that in an electric igniter device comprising a housing in which are located: an initiating assembly with conductors placed in an insulator, incandescent bridges, an initiating charge, an obturating assembly, a pyrotechnic charge and a compensating washer:
- the obturating unit is made in the form of a cylinder with an obturating cone placed in it and an external sealing ring installed in a groove on the side surface of the cylinder, while the cylinder is installed in the internal bore of the housing with the possibility of axial movement, and the compensating washer is made of an elastic material with a thickness equal to 2 ÷ 5 values of the gap between the step of the inner bore of the body and the obturating unit;
- the initiating node is equipped with an electric spark gap, made in the form of a limited gap in the insulator between the conductors and the housing, determined by the magnitude of the required voltage of the discharge of static electricity.

На чертеже показана принципиальная конструкция предлагаемого электровоспламенительного устройства, содержащего корпус 1, в котором размещены:
- инициирующий узел с проводниками 2, размещенными в изоляторе 3, мостиками накаливания 4 и инициирующим зарядом 5, а в изоляторе между проводниками и корпусом образован электроискровой разрядник в виде лимитированного зазора 6;
- обтюрирующий узел в виде цилиндра 7 с подвижным относительно него обтюрирующим конусом 8 и наружным уплотнительным кольцом 9, установленным в проточке боковой поверхности цилиндра, при этом обтюрирующий узел установлен в расточке 10 корпуса, ограниченной уступом 11;
- компенсирующую шайбу 12;
- пиротехнический заряд 13, поджатый завальцовкой дульца 14 корпуса.The drawing shows the basic design of the proposed electric igniter device comprising a housing 1, which houses:
- the initiating assembly with conductors 2 located in the insulator 3, incandescent bridges 4 and the initiating charge 5, and in the insulator between the conductors and the casing an electric spark gap is formed in the form of a limited gap 6;
- obturating unit in the form of a cylinder 7 with a movable obturating cone 8 and an outer sealing ring 9 installed in the groove of the side surface of the cylinder, while the obturating unit is installed in the bore 10 of the housing, limited by step 11;
- compensating washer 12;
- pyrotechnic charge 13, preloaded rolling muzzle 14 of the housing.

Работа описанного выше электровоспламенительного устройства заключается в следующем. The operation of the above electric igniter device is as follows.

При подаче через проводники 2 импульса тока выделенное на мостиках накаливания 4 тепло обеспечивает срабатывание инициирующего заряда 5, продукты сгорания которого сдвигают обтюрирующий конус 8 и воспламеняют пиротехнический заряд 13, тепловой импульс которого в свою очередь поджигает пороховой заряд ракетного двигателя. Обратным давлением газов обтюрирующий конус заклинивается в цилиндре 7, который в свою очередь под действием этого давления перемещается как поршень до упора в уступ 11 расточки 10 корпуса 1, сжимая при этом компенсирующую шайбу 12. При эксплуатации изделия в условиях попеременного термостатирования компенсирующая шайба из упругого материала компенсирует линейные расширения инициирующего и обтюрирующего узлов, изготовленных из материалов с различным коэффициентом температурного расширения. При этом экспериментально установлено, что наилучшие результаты по обтюрации обеспечиваются при соотношении толщины компенсирующей шайбы к величине перемещения обтюрирующего узла, равном 2÷5. Толщину упругой шайбы предпочтительно выбирать в пределах 1÷5 мм. При этом компенсирующая шайба должна быть поджата завальцовкой дульца 14 корпуса на величину, большую величины температурного расширения инициирующего узла, что достигается расчетом размерных цепей конструкции электровоспламенительного устройства. When a current pulse is applied through the conductors 2, the heat released on the incandescent bridges 4 ensures the triggering of the initiating charge 5, the combustion products of which shift the obturation cone 8 and ignite the pyrotechnic charge 13, the heat pulse of which in turn ignites the powder charge of the rocket engine. By the back pressure of the gases, the obturating cone is jammed in the cylinder 7, which, in turn, moves as a piston against the stop in the ledge 11 of the bore 10 of the housing 1, compressing the compensating washer 12. When operating the product in conditions of alternating temperature control, the compensating washer of elastic material compensates for the linear expansion of the initiating and obturating nodes made of materials with different coefficient of thermal expansion. Moreover, it was experimentally established that the best results on obturation are provided when the ratio of the thickness of the compensating washer to the displacement of the obturating unit is 2–5. The thickness of the elastic washer is preferably selected within the range of 1 ÷ 5 mm. In this case, the compensating washer must be pressed by rolling the barrel 14 of the housing by an amount greater than the thermal expansion of the initiating assembly, which is achieved by calculating the dimensional chains of the design of the electric igniter device.

Таким образом обеспечивается надежность работы электровоспламенительного устройства в условиях воздействия переменных температур эксплуатации. This ensures the reliability of the electric igniter device under the influence of variable operating temperatures.

Кроме того, при попадании на корпус 1 или проводники 2 зарядов статического электричества происходит их разряд через электроискровой разрядник в виде лимитированного зазора 6 между проводниками и корпусом. А так как разрядник организован в изоляторе 3 - обеспечивается исключение срабатывания инициирующего заряда и тем самым повышается безопасность эксплуатации взрывоопасного устройства. Как показали экспериментальные проверки достигается безопасность изделий при воздействии статического электричества до уровня в 25 киловольт. In addition, when static electricity charges hit the housing 1 or conductors 2, they are discharged through an electric spark gap in the form of a limited gap 6 between the conductors and the housing. And since the arrester is organized in the insulator 3, the triggering of the triggering of the initiating charge is ensured, and thereby the operational safety of the explosive device is increased. As shown by experimental checks, product safety is achieved when exposed to static electricity to a level of 25 kilovolts.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Книга О.К.Брауэра "Handbook of Pyrotechnics", N. V. 1974 (ч. 2, глава 3, раздела А "Электрические средства инициирования", с. 42, рис. 3.1) - аналог.SOURCES OF INFORMATION
1. The book of O.K. Brauer "Handbook of Pyrotechnics", NV 1974 (part 2, chapter 3, section A "Electrical means of initiation", p. 42, Fig. 3.1) - analogue.

2. Патент РФ 2088886, кл. F 42 B 3/12 с приоритетом 19.07.93 г. - прототип. 2. RF patent 2088886, cl. F 42 B 3/12 with a priority of 07/19/93 - a prototype.

Claims

An electric igniter device comprising a housing, an initiating assembly with conductors located in the insulator, incandescent bridges, an initiating charge, an obturating assembly, a pyrotechnic charge and a compensating washer, characterized in that the obturating assembly is made in the form of a cylinder with an obturating cone and an outer sealing ring installed in the groove of the lateral surface of the cylinder, while the cylinder is installed in the inner bore of the housing with the possibility of axial movement, and the compensating washer in It is made of an elastic material with a thickness equal to 2-5 gap values between the step of the inner bore of the housing and the obturating unit, and the initiating unit is equipped with an electric spark gap made in the form of a limited gap in the insulator between the conductors and the housing, determined by the value of the required static discharge voltage.