RU2750173C1 - Receiving device for initiator of a modular propellant charge with contactless ignition - Google Patents
Receiving device for initiator of a modular propellant charge with contactless ignition Download PDFInfo
- Publication number
- RU2750173C1 RU2750173C1 RU2020134315A RU2020134315A RU2750173C1 RU 2750173 C1 RU2750173 C1 RU 2750173C1 RU 2020134315 A RU2020134315 A RU 2020134315A RU 2020134315 A RU2020134315 A RU 2020134315A RU 2750173 C1 RU2750173 C1 RU 2750173C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- propellant charge
- receiving device
- initiator
- modular
- igniter
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F42—AMMUNITION; BLASTING
- F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
- F42C19/00—Details of fuzes
- F42C19/08—Primers; Detonators
- F42C19/085—Primers for caseless ammunition
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Air Bags (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к взрывотехнике, а более конкретно к воспламенителям для метательного заряда в каморе ствола артиллерийского орудия для безгильзовых боеприпасов.The invention relates to explosives, and more specifically to ignitors for a propellant charge in the barrel chamber of an artillery gun for caseless ammunition.
Уровень данной области техники (для боеприпасов раздельного заряжания, где отсутствует капсюль-воспламенитель) характеризует устройство для воспламенения метательного заряда с помощью индукции по патенту DE 1984878, в котором в затворе установлена первичная катушка индуктивности, а в заряде - вторичная катушка, окруженная взрывчатым веществом, имеется мощная система электропитания, замкнутая с первичной катушкой.The state of the art (for separate loading ammunition, where there is no primer-igniter) characterizes a device for igniting a propellant charge by induction according to DE 1984878, in which a primary inductor is installed in the gate, and a secondary coil surrounded by an explosive is installed in the charge. there is a powerful power supply system, closed with a primary coil.
Недостатком описанного устройства является сложная настройка и ненадежность в работе из-за того, что в процессе эксплуатации возникает повышенная опасность наведения тока во вторичной катушке электромагнитных полей за счет посторонних источников и, соответственно, нештатное срабатывание системы инициирования с последующим несанкционированным подрывом боеприпаса, что недопустимо.The disadvantage of the described device is the complex adjustment and unreliability in operation due to the fact that during operation there is an increased risk of inducing current in the secondary coil of electromagnetic fields due to extraneous sources and, accordingly, abnormal operation of the initiation system with subsequent unauthorized detonation of ammunition, which is unacceptable.
Более совершенным является устройство для воспламенения заряда с помощью управляемого электромагнитного излучения по патенту US №3601054, который содержит источник электромагнитного излучения СВЧ-диапазона (магнетрон), металлические инициаторы, имеющие длину, равную половине длины волны излучения, расположенные в объеме инициирующего заряда (запала), который размещен в затворе каморы и примыкает к антенне волновода, связанного с источником излучения, установленным на лафете орудия.More perfect is a device for igniting a charge using controlled electromagnetic radiation according to US patent No. 3601054, which contains a source of electromagnetic radiation of the microwave range (magnetron), metal initiators having a length equal to half the radiation wavelength, located in the volume of the initiating charge (fuse) , which is located in the chamber shutter and is adjacent to the antenna of the waveguide associated with the radiation source mounted on the gun carriage.
Источник электромагнитного излучения, связанный с блоком питания и управления процессом, в антенне волновода генерирует стоячую волну, образованную при интерференции двух бегущих волн (прямой и отраженной), амплитуды которых одинаковы, а направления распространения взаимно противоположны.The source of electromagnetic radiation, connected to the power supply and process control unit, generates a standing wave in the waveguide antenna, formed by the interference of two traveling waves (direct and reflected), the amplitudes of which are the same, and the directions of propagation are mutually opposite.
В результате наложения волн образуются пучности стоячей волны, где амплитуда максимальная, и ее узлами с нулевой амплитудой.As a result of the superposition of waves, antinodes of a standing wave are formed, where the amplitude is maximum, and its nodes with zero amplitude.
Расстояние между соседними пучностями или узлами стоячей волны равно половине длины волны электромагнитного излучения магнетрона.The distance between adjacent antinodes or nodes of a standing wave is equal to half the wavelength of the magnetron's electromagnetic radiation.
При этом запал, заключенный в оболочку из материала, пропускающего электромагнитные волны и отражающего электромагнитное излучение, выполнен в форме, фокусирующей тепловую энергию, излучаемую при воздействии электромагнитного излучения СВЧ-диапазона распределенными металлическими инициаторами, концентрированно направляя ее на воспламенение метательного заряда.In this case, the fuse, enclosed in a shell of a material that transmits electromagnetic waves and reflects electromagnetic radiation, is made in a form that focuses the thermal energy emitted when exposed to electromagnetic radiation of the microwave range by distributed metal initiators, concentrating it on igniting the propellant charge.
Недостатком данного устройства является то, что технически не представляется возможным использовать его для воспламенения последовательных зарядов модульного типа, которые срабатывают неодновременно, сообщая снаряду безгильзового заряжания нестабильную скорость.The disadvantage of this device is that it is not technically possible to use it to ignite successive charges of a modular type, which are triggered non-simultaneously, imparting an unstable speed to the shellless loading projectile.
Отмеченный недостаток устранен в устройстве для воспламенения метательного заряда в каморе ствола артиллерийского оружия с безгильзовым заряжанием по патенту RU 2348004, которое содержит закрепленные на лафете источник электромагнитного излучения СВЧ-диапазона и управляющий блок питания, связанный посредством волновода, коаксиально размещенного в канале затвора, с антенной на дистальном конце, и помещенные в метательном заряде металлические инициаторы, выполненные в форме резонансного на половине длины волны излучения кольцевого элемента с разрывом.The noted drawback is eliminated in the device for igniting the propellant charge in the barrel chamber of an artillery weapon with caseless loading according to the patent RU 2348004, which contains a microwave source of electromagnetic radiation fixed on the carriage and a control power unit connected by means of a waveguide coaxially located in the gate channel with an antenna at the distal end, and metal initiators placed in the propelling charge, made in the form of a ring element with a break resonant at half the wavelength of radiation.
Металлические инициаторы, распределенные в объеме чувствительного к тепловой энергии заряда, выполнены в виде резонансных кольцевых незамкнутых элементов длиной, равной половине длины излучения.Metal initiators, distributed in the volume of a charge sensitive to thermal energy, are made in the form of resonant annular open elements with a length equal to half the radiation length.
Энергия электромагнитного излучения магнетрона коаксиальной антенной передается на металлические резонаторы в модульных зарядах, где она локально усиливается, разогревая примыкающий метательный заряд до температуры воспламенения.The energy of the electromagnetic radiation of the magnetron is transmitted by a coaxial antenna to metal resonators in modular charges, where it is locally amplified, heating the adjacent propellant charge to the ignition temperature.
Недостатком описанного устройства является то, что воспламенение модульных зарядов происходит инерционно, в результате интегральной тепловой энергии, путем сложения локальных воспламенений заряда в местах примыкания к резонаторам, срабатывающим от направленного антенной электромагнитного излучения. Невысокая временная точность воспламенения метательного заряда при выстреле заметно увеличивает разброс снарядов по дальности полета.The disadvantage of the described device is that the ignition of modular charges occurs inertially, as a result of integral thermal energy, by adding local charge ignitions at the points of contact with the resonators, triggered by the electromagnetic radiation directed by the antenna. The low temporal accuracy of the ignition of the propellant charge when fired significantly increases the spread of shells along the flight range.
Данная проблема успешно решается в конструкции устройства для воспламенения метательного заряда в каморе ствола артиллерийского оружия с безгильзовым заряжанием по патенту RU 2571459, выбранному в качестве прототипа, которое содержит закрепленные на лафете управляющий блок питания и источник электромагнитного излучения СВЧ-диапазона, связанный посредством волновода, размещенного в канале затвора, с антенной на дистальном конце, и помещенные в метательном заряде металлические инициаторы, выполненные в форме кольцевого элемента с разрывом, выполняющего функции резонансного полуволнового излучателя. Каждый металлический инициатор оснащен преобразователем накопленной электромагнитной энергии в огневой импульс, электроды которого закреплены в разрыве кольцевого элемента. Периферийный электрод жестко соединен с установленным на диэлектрической подложке резонансного излучателя свинцовым трубчатым корпусом, несущим внутри инициирующий заряд, примыкающий к запрессованной коммутационной перемычке, которая через опорный изолятор зафиксирована на центральном электроде и электрически с ним связана нить накаливания посредством контактной микросварки. Центральный электрод в коммутационной перемычке расположен с гарантированным кольцевым зазором. Электроды в разрыве кольцевого элемента резонансного излучателя закреплены посредством твердого припоя.This problem is successfully solved in the design of a device for igniting a propellant charge in the barrel chamber of an artillery weapon with caseless loading according to patent RU 2571459, selected as a prototype, which contains a control power supply unit and a microwave source of electromagnetic radiation connected to the carriage, connected by means of a waveguide placed in the shutter channel, with an antenna at the distal end, and metal initiators placed in the propellant charge, made in the form of a ring element with a gap, which performs the functions of a resonant half-wave emitter. Each metal initiator is equipped with a converter of accumulated electromagnetic energy into a fire pulse, the electrodes of which are fixed in the gap of the annular element. The peripheral electrode is rigidly connected to a lead tubular body installed on the dielectric substrate of the resonant emitter, which carries an initiating charge inside, adjacent to a pressed-in switching bridge, which is fixed on the central electrode through a support insulator and the filament is electrically connected to it by means of contact microwelding. The central electrode in the bridging bridge is located with a guaranteed annular gap. The electrodes in the gap of the annular element of the resonant emitter are fixed by means of hard solder.
Техническое решение обеспечивает прецизионную точность воспламенения метательного заряда модульного типа артиллерийских снарядов.The technical solution provides precision ignition of the propellant charge of the modular type of artillery shells.
Оснащение кольцевых резонаторов электродами, связанными между собой нитью накаливания, позволяет повысить точность времени срабатывания метательного заряда артиллерийского боеприпаса за счет выбора расчетного резистивного сопротивления нити накаливания, помещенного внутри инициирующего заряда. Инициирующий заряд, воспламеняемый при нагреве нити накаливания, в свою очередь поджигает воспламенитель из дымного ружейного пороха, который в свою очередь воспламеняет метательный заряд.Equipping the ring resonators with electrodes interconnected by a filament makes it possible to increase the accuracy of the response time of the propellant charge of the artillery ammunition by choosing the calculated resistive resistance of the filament placed inside the initiating charge. The initiating charge, ignited when the filament is heated, in turn ignites a smoky gunpowder igniter, which in turn ignites the propellant charge.
Недостатком данного решения является то, что оно обеспечивает надежное воспламенение только при размещении на торце модульного метательного заряда согласно описанному в патенте RU №2631518.The disadvantage of this solution is that it provides reliable ignition only when placed at the end of the modular propellant charge as described in patent RU No. 2631518.
При этом происходит неравномерное воспламенение модульного метательного заряда, особенно при низких температурах, что негативно сказывается на баллистических характеристиках выстрела. Также торцевое расположение делает инициатор уязвимым к механическому воздействию при досылке модульного метательного заряда в камору артиллерийского орудия.In this case, an uneven ignition of the modular propellant charge occurs, especially at low temperatures, which negatively affects the ballistic characteristics of the shot. Also, the end position makes the initiator vulnerable to mechanical stress when sending a modular propellant charge into the chamber of an artillery gun.
Напротив, осевое расположение инициирующего устройства, является наилучшим для обеспечения равномерности процесса горения модульного метательного заряда и позволяет получить оптимальные баллистические характеристики.On the contrary, the axial arrangement of the initiator is the best for ensuring the uniformity of the combustion process of the modular propellant charge and allows for optimal ballistic characteristics.
При размещении данного устройства вдоль оси модульного метательного заряда на внутренней поверхности трубки его чувствительность к воздействию СВЧ электромагнитного поля резко снижается и становится недостаточной для надежного стабильного воспламенения. Это связано с тем, что порох из состава модульного метательного заряда эффективно поглощает электромагнитную энергию в СВЧ-диапазоне, в результате чего до приемного устройства инициатора, выполненного в форме кольцевого элемента с разрывом, доходит лишь небольшая часть мощности от излучаемой в камору артиллерийского орудия. Также экранирующим действием на данный инициатор обладает картуз с дымным ружейным порохом, располагаемый вдоль приемного устройства сверху обоймы (свинцовый корпус) с инициирующим составом. При торцевом размещении инициатор подвержен воздействию электромагнитного поля максимальной величины.When this device is placed along the axis of the modular propellant charge on the inner surface of the tube, its sensitivity to the effect of a microwave electromagnetic field is sharply reduced and becomes insufficient for reliable stable ignition. This is due to the fact that the gunpowder from the modular propellant charge effectively absorbs electromagnetic energy in the microwave range, as a result of which only a small part of the power from the artillery gun emitted into the chamber reaches the initiator receiver, made in the form of a ring element with a break. Also, a cap with smoky gunpowder, located along the receiving device on top of the holder (lead case) with an initiating composition, has a shielding effect on this initiator. When placed end-to-end, the initiator is exposed to a maximum electromagnetic field.
Для обеспечения надежной работы приемного устройства в осевом расположении требуется повысить его чувствительность, чтобы снизить влияние на его работу ослабления СВЧ-сигнала, вносимого модульным метательным зарядом и воспламенителем из дымного ружейного пороха. Данная конструкция приемного устройства для инициатора в виде так называемого петлевого полуволнового вибратора не позволяет это сделать, так как имеет входное сопротивление более 100 Ом, сопротивление нити накаливания инициатора обычно выбирается порядка 1-5 Ом. Столь низкое сопротивление нагрузки абсолютно не согласовано с применяемым типом приемного устройства. Увеличить сопротивление нити накаливания не представляется возможным, исходя из конструктивных соображений - нить становится слишком длинной. Также низкое сопротивление выбирается, исходя из соображений безопасности, так как необходимо обеспечивать защиту от случайного воспламенения инициирующего устройства под воздействием электромагнитных излучений от природных и индустриальных источников. Кроме того, петлевой полуволновый вибратор должен располагаться вдоль силовых линий электрического поля, которые для используемого с симметричной относительно оси волновода структурой типа волны E01 (TM01) (фиг. 4) вблизи оси модульного метательного заряда направлены вдоль этой оси. То есть, для антенного устройства инициатора в виде электрического вибратора, из-за затухания сигнала в материале модульного метательного заряда распределение поля вдоль проводников вибратора будет убывающим от торца к середине модульного метательного заряда. Этот факт еще больше снижает чувствительность.To ensure reliable operation of the receiving device in the axial arrangement, it is required to increase its sensitivity in order to reduce the effect on its operation of the attenuation of the microwave signal introduced by the modular propellant charge and the igniter made of black gunpowder. This design of the receiving device for the initiator in the form of a so-called loop half-wave vibrator does not allow this, since it has an input resistance of more than 100 Ohm, the resistance of the initiator filament is usually selected on the order of 1-5 Ohm. Such a low load resistance is absolutely inconsistent with the type of receiver used. It is not possible to increase the resistance of the filament due to design considerations - the filament becomes too long. Also, low resistance is selected for safety reasons, since it is necessary to provide protection against accidental ignition of the initiator under the influence of electromagnetic radiation from natural and industrial sources. In addition, the loop half-wave vibrator should be located along the lines of force of the electric field, which for a wave type E 01 (TM 01 ) (Fig. 4) used with a structure symmetric about the waveguide axis (Fig. 4) are directed along this axis near the axis of the modular propellant. That is, for the antenna device of the initiator in the form of an electric vibrator, due to the attenuation of the signal in the material of the modular propellant charge, the distribution of the field along the conductors of the vibrator will decrease from the end to the middle of the modular propellant charge. This fact further reduces the sensitivity.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение чувствительности приемного устройства при его радиальном расположении на внутренней поверхности трубки модульного метательного заряда относительно его оси, и, как следствие, стабилизация баллистических характеристик метаемого боеприпаса.The technical problem to be solved by the present invention is to increase the sensitivity of the receiver when it is radially located on the inner surface of the tube of the modular propellant charge relative to its axis, and, as a consequence, to stabilize the ballistic characteristics of the projectile.
Требуемый технический результат достигается тем, что в качестве приемного устройства инициатора модульных метательных зарядов применяется щелевая металлическая антенна (фиг. 1). Щелевая металлическая антенна обладает низким входным сопротивлением, которое зависит от места включения нагрузки в щель, а потому может быть хорошо согласована с резистивными нитями накаливания 1-5 Ом. Щелевая металлическая антенна представляет собой, так называемый, магнитный вибратор, и ее необходимо располагать радиально, вдоль силовых линий магнитного поля Н, электрическое поле Е при этом должно быть направлено поперек щели (фиг. 4).The required technical result is achieved by the fact that a slot metal antenna (Fig. 1) is used as a receiving device for the initiator of modular propelling charges. A slot metal antenna has a low input impedance, which depends on the place where the load is connected to the slot, and therefore can be well matched with resistive filaments of 1-5 Ohm. The slot metal antenna is a so-called magnetic vibrator, and it must be located radially, along the lines of force of the magnetic field H, the electric field E must be directed across the slot (Fig. 4).
Поставленная задача решается за счет того, что приемное устройство для инициатора модульного метательного заряда с бесконтактным воспламенением содержит закрепленные на лафете управляющий блок питания и источник электромагнитного излучения СВЧ-диапазона, связанный посредством фидерного тракта и коаксиального волновода, размещенного в канале затвора, с излучающим устройством, расположенным в каморе орудия, и помещенные в метательном заряде инициаторы, где каждый инициатор расположен радиально в модульном метательном заряде, относительно оси модульного метательного заряда, оснащен приемным устройством, преобразующим электромагнитную энергию в тепловую, состоящим из щелевой металлической антенны, выполненной из токопроводящей фольги на гибкой диэлектрической подложке, излучающей щели, расположенной вдоль щелевой металлической антенны и узлом воспламенения, представляющим собой контактную площадку и нити накаливания, устанавливаемые в щели перпендикулярно ее оси, заключенные в обойму и залитые пиротехническим составом, который воспламеняется при ее нагреве, создавая огневое воздействие на воспламенитель из дымного ружейного пороха, который в свою очередь равномерно воспламеняет метательный заряд.The problem is solved due to the fact that the receiving device for the initiator of a modular propellant charge with contactless ignition contains a control power supply unit and a microwave source of electromagnetic radiation attached to the carriage, connected through a feeder path and a coaxial waveguide located in the gate channel with an emitting device, located in the chamber of the weapon, and initiators placed in the propellant charge, where each initiator is located radially in the modular propellant charge, relative to the axis of the modular propellant charge, is equipped with a receiver that converts electromagnetic energy into thermal energy, consisting of a slotted metal antenna made of conductive foil on flexible a dielectric substrate, emitting a slit, located along a slotted metal antenna and an ignition unit, which is a contact pad and filaments installed in the slot perpendicular to its axis, enclosed in a cage and a hall total pyrotechnic composition, which ignites when it heats up, creating a fire effect on the igniter made of smoky gunpowder, which in turn uniformly ignites the propellant charge.
Приемное устройство обеспечивает эффективную передачу мощности в низкоомную нагрузку - нить накаливания.The receiver provides efficient power transmission to a low-impedance load - the filament.
Приемное устройство позволяет расположить инициатор перпендикулярно (радиально) оси модульного метательного заряда с вынесением щелевой металлической антенны приемного устройства из-под влияния воспламенителя, при этом воспламенитель располагается над узлом воспламенения.The receiving device allows the initiator to be positioned perpendicular (radially) to the axis of the modular propellant charge with the removal of the slot metal antenna of the receiving device from the influence of the igniter, while the igniter is located above the ignition unit.
Нить накаливания выполнена в виде двух проволочек из резистивного сплава.The filament is made in the form of two wires of a resistive alloy.
Особенностью предложенной конструкции является то, что щелевая металлическая антенна инициатора расположено радиально на внутренней поверхности модульного метательного заряда вдоль силовых линий магнитного поля волны E01 (ТМ01), перпендикулярно оси модуля (фиг. 4), что позволяет вынести рабочую область приемного устройства из-под влияния воспламенителя с дымным ружейным порохом. Данный способ расположения приемного устройства обеспечивает равномерное распределение поля вдоль рабочей области антенны - излучающей щели. Это позволяет существенно снизить влияние затухания СВЧ-сигнала в материалах модульного метательного заряда и воспламенителя на работу приемного устройства инициатора.A feature of the proposed design is that the slit metal antenna of the initiator is located radially on the inner surface of the modular propellant charge along the magnetic field lines of the wave E 01 (TM 01 ), perpendicular to the axis of the module (Fig. 4), which makes it possible to remove the working area of the receiving device from under the influence of a smoky gunpowder igniter. This method of positioning the receiving device provides a uniform distribution of the field along the working area of the antenna - the radiating slit. This makes it possible to significantly reduce the influence of the attenuation of the microwave signal in the materials of the modular propellant charge and the igniter on the operation of the initiator receiving device.
Также возрастание чувствительности достигается применением симметричной конструкции в виде длинной щели с установленным в середине резистивным элементом (нагрузкой) нити накаливания (фиг. 2). Каждая сторона щелевой металлической антенны при этом имеет длину, равную половине длины волны. Таким образом, в нагрузке суммируется мощность, принимаемая двумя щелевыми полуволновыми вибраторами.Also, an increase in sensitivity is achieved by using a symmetrical design in the form of a long slot with a resistive element (load) of the filament installed in the middle (Fig. 2). In this case, each side of the slotted metal antenna has a length equal to half the wavelength. Thus, the load sums up the power received by the two slotted half-wave vibrators.
В предлагаемой конструкции нить накаливания выполняется в виде двух проволочек из резистивного материала, электрически связанных с краями щели. Это позволяет существенно снизить индуктивность нити накаливания по сравнению с конструкцией из одной проволочки. Снижение индуктивности уменьшает реактивное сопротивление нагрузки и, следовательно, повышается эффективность передачи мощности от щелевой металлической антенны к нагрузке.In the proposed design, the filament is made in the form of two wires of resistive material, electrically connected to the edges of the slot. This allows the inductance of the filament to be significantly reduced compared to a single wire design. Reducing the inductance decreases the load reactance and therefore improves the efficiency of power transfer from the metal slot antenna to the load.
Сущность изобретения поясняется представленными чертежами, в которые входят следующие элементы:The essence of the invention is illustrated by the presented drawings, which include the following elements:
1 - приемное устройство для инициатора для модульного метательного заряда (приемное устройство);1 - receiving device for an initiator for a modular propellant charge (receiving device);
2 - диэлектрическая подложка;2 - dielectric substrate;
3 - щелевая металлическая антенна;3 - slit metal antenna;
4 - излучающая щель;4 - emitting slit;
5 - узел воспламенения;5 - ignition unit;
6 - нить накаливания;6 - filament;
7 - контактная площадка;7 - contact pad;
8 - обойма для пиросостава;8 - holder for pyrocomposition;
9 - инициатор модульного метательного заряда с бесконтактным воспламенением (инициатор);9 - initiator of a modular propellant charge with contactless ignition (initiator);
10 - модульный метательный заряд;10 - modular propellant charge;
11 - воспламенитель;11 - igniter;
12 - перемычки из фольги;12 - foil jumpers;
Е - векторы электрического поля;E - vectors of the electric field;
Н - окружности силовых линий магнитного поляH - the circumference of the magnetic field lines
Приемное устройство (1) состоит из диэлектрической подложки (2) выполненной из гибкого горючего полимера; щелевой металлической антенны (3) выполненной из токопроводящей фольги; излучающей щели (4) представляющей собой рабочую область щелевой металлической антенны (3).The receiving device (1) consists of a dielectric substrate (2) made of a flexible combustible polymer; a slotted metal antenna (3) made of a conductive foil; radiating slit (4) representing the working area of the slotted metal antenna (3).
Приемное устройство (1) входит в состав инициатора (9), состоящего из приемного устройства (1) и узла воспламенения (5).The receiving device (1) is part of the initiator (9), which consists of the receiving device (1) and the ignition unit (5).
Нить накаливания (6), контактная площадка (7), обойма для пиросостава (8) вместе образуют узел воспламенения (фиг. 3). Обойма для пиросостава (8) выполнена из горючего пластика и содержит инициирующий пиротехнический состав. Контактная площадка (7) - место крепления нити накаливания (6), выполнена из металлического сплава. Нить накаливания (6), выполненная в виде двух проволочек из резистивного сплава, суммарным сопротивлением 1-5 Ом, является нагрузкой для щелевой металлической антенны.The filament (6), the contact pad (7), the holder for the pyrocomposition (8) together form an ignition unit (Fig. 3). The holder for the pyrotechnic composition (8) is made of combustible plastic and contains an initiating pyrotechnic composition. Contact pad (7) - the place of attachment of the filament (6), made of a metal alloy. The filament (6), made in the form of two wires of a resistive alloy, with a total resistance of 1-5 Ohm, is a load for a slotted metal antenna.
Длина излучающей щели (4) выбирается равной эффективной длине волны используемого электромагнитного излучения. Эффективная длина волны означает, что необходимо учесть влияние окружающих диэлектрических материалов, а именно вносимое ими замедление сигнала, в результате чего реальная длина волны оказывается меньше, чем рассчитанная для волны типа E01 (ТМ01) в круглом волноводе с диаметром, равным диаметру каморы артиллерийского орудия. На фиг. 6 видно, что щелевая металлическая антенна (3) позволяет легко выполнять настройку посредством изменения длины излучающей щели с помощью установки перемычек из фольги (12); λисх /2 - длина половины излучающей щели, равная половине исходной длины волны до подстройки; λопт /2 - длина половины излучающей щели, равная половине некоторой оптимальной длины волны, полученной в результате подстройки.The length of the emitting slit (4) is chosen equal to the effective wavelength of the used electromagnetic radiation. The effective wavelength means that it is necessary to take into account the influence of the surrounding dielectric materials, namely the signal slowdown introduced by them, as a result of which the real wavelength turns out to be shorter than that calculated for the E 01 (TM 01 ) wave in a round waveguide with a diameter equal to the diameter of the artillery chamber. tools. FIG. 6 it can be seen that the slit metal antenna (3) allows easy tuning by changing the length of the radiating slit by installing foil jumpers (12); λ ref / 2 - length of half of the emitting slit, equal to half of the original wavelength before adjustment; λ opt / 2 - the length of half of the emitting slit, equal to half of some optimal wavelength obtained as a result of tuning.
Модульный метательный заряд (10), представляет собой цилиндр с внутренним отверстием. На фиг. 4 показано расположение инициатора (9) модульного метательного заряда (9) внутри модульного метательного заряда (10) - радиально на внутренней поверхности относительно оси модуля метательного заряда (10). Гибкая подложка приемного устройства (1) позволяет разместить инициатор (9) на поверхности внутреннего отверстия модульного метательного заряда (10) посредством приклеивания, как показано на фиг. 4, вдоль силовых линий магнитного поля волны E01 (TM01), показанных штриховыми окружностями и обозначенных, как 
На фиг. 5 изображен оптимальный, с точки зрения обеспечения баллистических характеристик выстрела, вариант расположения воспламенителей (жгутов с дымным ружейным порохом) (11) модульного метательного заряда (10) вдоль его оси на внутренней поверхности. При этом в модульном метательном заряде (10) под каждый воспламенитель (11) устанавливается инициатор (9) модульного метательного заряда (10), для их прямого воспламенения.FIG. 5 shows the optimal, from the point of view of ensuring the ballistic characteristics of a shot, a variant of the arrangement of ignitors (bundles with black gunpowder) (11) of a modular propellant charge (10) along its axis on the inner surface. In this case, in the modular propellant charge (10), an initiator (9) of the modular propellant charge (10) is installed under each igniter (11), for their direct ignition.
На фиг. 5 наглядно показано, что щелевая металлическая антенна (3) инициатора (9) вынесена из-под воспламенителя (11), что позволяет существенно снизить влияние затухания СВЧ-сигнала в материале воспламенителя (11) на работу инициатора (9) модульного метательного заряда (10).FIG. 5 clearly shows that the slit metal antenna (3) of the initiator (9) is removed from under the igniter (11), which makes it possible to significantly reduce the effect of the microwave signal attenuation in the igniter material (11) on the operation of the initiator (9) of the modular propellant charge (10 ).
Функционирует устройство следующим образомThe device functions as follows
СВЧ-генератор (на фигурах не показано) формирует импульс заданной мощности. Сигнал от СВЧ-генератора передается по фидерному тракту (на фигурах не показано) к излучающему устройству (на фигурах не показано), расположенному в каморе артиллерийского орудия. Излучающее устройство формирует в каморе, как в круглом волноводе волну типа E01 (TM01) с симметричной относительно оси волновода структурой электромагнитного поля (фиг. 4), которая распространяется по каморе, достигает модульного метательного заряда (10), частично проходит через него, отражается обратно в сторону затвора, создавая коэффициент стоячей волны по напряжению порядка 1,5-2,5. Прошедший через модульный метательный заряд (10), сигнал ослабляется в материале модульного метательного заряда (10) и в дымном ружейном порохе воспламенителя (11) (порох обладает высоким тангенсом угла диэлектрических потерь) и ослабленным доходит до приемного устройства (1). Приемное устройство (1), включающее в себя щелевую металлическую антенну (3), расположенную на диэлектрической подложке (2) с излучающей щелью (4), расположенной вдоль щелевой металлической антенны (3). Инициатор (9) для воспламенения модульного метательного заряда (10) установлен радиально в модульном метательном заряде (10) относительно оси модульного метательного заряда (10). Таким образом, достигается наибольшая эффективность взаимодействия электромагнитного поля волны E01 (TM01) и приемного устройства инициатора (1).The microwave generator (not shown in the figures) generates a pulse of a given power. The signal from the microwave generator is transmitted through a feeder path (not shown in the figures) to a radiating device (not shown in the figures) located in the chamber of the artillery gun. The emitting device forms in the chamber, as in a round waveguide, an E 01 (TM 01 ) type wave with an electromagnetic field structure symmetric relative to the waveguide axis (Fig. 4), which propagates through the chamber, reaches a modular propellant charge (10), partially passes through it, reflected back towards the gate, creating a voltage standing wave ratio of the order of 1.5-2.5. Having passed through the modular propellant charge (10), the signal is attenuated in the material of the modular propellant charge (10) and in the smoky gunpowder of the igniter (11) (the powder has a high dielectric loss tangent) and weakened reaches the receiving device (1). The receiving device (1) includes a slotted metal antenna (3) located on a dielectric substrate (2) with a radiating slot (4) located along the slotted metal antenna (3). The initiator (9) for ignition of the modular propellant charge (10) is installed radially in the modular propellant charge (10) relative to the axis of the modular propellant charge (10). Thus, the highest efficiency of interaction of the electromagnetic field of the wave E 01 (TM 01 ) and the receiving device of the initiator (1) is achieved.
Электромагнитная волна принимается приемным устройством (1) и наводит в нем высокочастотный ток, который, протекая через нить накаливания (6), вызывает ее нагрев до температуры воспламенения инициирующего пиротехнического состава, находящегося в обойме для пиросостава (8). Огневое воздействие инициатора (9) модульного метательного заряда (10) приводит к возгоранию воспламенителя (11) с дымным ружейным порохом, который в свою очередь поджигает модульный метательный заряд (10) (фиг. 5). Далее форс пламени, распространяясь в центральной части модульного метательного заряда (10), обеспечивает возгорание всего заряда. Горение порохового заряда создает высокое давление газов, которое воздействует на снаряд и обеспечивает его разгон в стволе артиллерийского орудия до требуемой начальной скорости на выходе из дульного среза.The electromagnetic wave is received by the receiving device (1) and induces a high-frequency current in it, which, flowing through the filament (6), causes it to heat up to the ignition temperature of the initiating pyrotechnic composition in the pyrocomposition holder (8). The fire action of the initiator (9) of the modular propellant charge (10) leads to the ignition of the igniter (11) with smoky gunpowder, which in turn ignites the modular propellant charge (10) (Fig. 5). Further, the force of the flame, spreading in the central part of the modular propellant charge (10), ensures the ignition of the entire charge. The combustion of the powder charge creates a high pressure of gases, which acts on the projectile and ensures its acceleration in the barrel of the artillery gun to the required initial velocity at the exit from the muzzle.
Особенностью данного устройства является многоразовое использование генерирующей СВЧ-излучение системы.A feature of this device is the reusability of the microwave generating system.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020134315A RU2750173C1 (en) | 2020-10-20 | 2020-10-20 | Receiving device for initiator of a modular propellant charge with contactless ignition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020134315A RU2750173C1 (en) | 2020-10-20 | 2020-10-20 | Receiving device for initiator of a modular propellant charge with contactless ignition |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2750173C1 true RU2750173C1 (en) | 2021-06-22 |
Family
ID=76504947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020134315A RU2750173C1 (en) | 2020-10-20 | 2020-10-20 | Receiving device for initiator of a modular propellant charge with contactless ignition |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2750173C1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3601054A (en) * | 1969-03-17 | 1971-08-24 | Unidynamics Phoenix | Method and apparatus for electromagnetically initiating ordnance |
| US4044682A (en) * | 1974-12-06 | 1977-08-30 | Werkzeugmaschinenfabrik Oerlikon-Buhrle Ag | Ignition current generator for an electrical projectile fuze |
| EP0469458A1 (en) * | 1990-07-30 | 1992-02-05 | Richard E. Walker | Electric igniter for detonators |
| RU2179699C1 (en) * | 2001-05-21 | 2002-02-20 | Фильковский Михаил Иосифович | Initiating device |
| RU2348004C2 (en) * | 2007-01-17 | 2009-02-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Министерство обороны Российской Федерации | Method for ignition of propellant charge in chamber of artillery piece barrel with caseless loading and device for its realisation |
| RU2571459C1 (en) * | 2014-11-21 | 2015-12-20 | Михаил Иосифович Фильковский | Device for propelling charge ignition |
| ES2578986T3 (en) * | 2010-02-01 | 2016-08-03 | Rheinmetall Air Defence Ag | Procedure and device for the transmission of energy to a projectile |
-
2020
- 2020-10-20 RU RU2020134315A patent/RU2750173C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3601054A (en) * | 1969-03-17 | 1971-08-24 | Unidynamics Phoenix | Method and apparatus for electromagnetically initiating ordnance |
| US4044682A (en) * | 1974-12-06 | 1977-08-30 | Werkzeugmaschinenfabrik Oerlikon-Buhrle Ag | Ignition current generator for an electrical projectile fuze |
| EP0469458A1 (en) * | 1990-07-30 | 1992-02-05 | Richard E. Walker | Electric igniter for detonators |
| RU2179699C1 (en) * | 2001-05-21 | 2002-02-20 | Фильковский Михаил Иосифович | Initiating device |
| RU2348004C2 (en) * | 2007-01-17 | 2009-02-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Министерство обороны Российской Федерации | Method for ignition of propellant charge in chamber of artillery piece barrel with caseless loading and device for its realisation |
| ES2578986T3 (en) * | 2010-02-01 | 2016-08-03 | Rheinmetall Air Defence Ag | Procedure and device for the transmission of energy to a projectile |
| RU2571459C1 (en) * | 2014-11-21 | 2015-12-20 | Михаил Иосифович Фильковский | Device for propelling charge ignition |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3374967A (en) | Course-changing gun-launched missile | |
| US3618526A (en) | Pyrotechnic pumped laser for remote ordnance initiation system | |
| US4592280A (en) | Filter/shield for electro-explosive devices | |
| RU2571459C1 (en) | Device for propelling charge ignition | |
| US6237494B1 (en) | Ignition component for a pyrotechnic composition or propellant charge | |
| RU2348004C2 (en) | Method for ignition of propellant charge in chamber of artillery piece barrel with caseless loading and device for its realisation | |
| US4334474A (en) | Warhead initiation system | |
| US6679179B1 (en) | Non-lethal electromagnetic active body | |
| US6332403B1 (en) | Ammunition cartridge with electrically ignited propellant charge | |
| US20010032563A1 (en) | Cartridge | |
| KR20120014134A (en) | Activation unit for explosive masses or explosive bodies | |
| RU2631518C2 (en) | Modular propellant charge module to artillerian units of caseless loading (versions) | |
| RU2750173C1 (en) | Receiving device for initiator of a modular propellant charge with contactless ignition | |
| WO1993007436A1 (en) | Apparatus and method for electrothermal chemical propulsion | |
| US3946675A (en) | Power-generating device for a projectile, shell, etc. | |
| RU2583970C1 (en) | Stun shell | |
| US6332402B1 (en) | Ammunition cartridge with electric propellant ignition | |
| RU2750196C1 (en) | Receiving device for initiator of a modular propellant charge with non-contact ignition | |
| US3264990A (en) | Focused exploding bridge wire | |
| US9546857B2 (en) | Hybrid primer | |
| US4848233A (en) | Means for protecting electroexplosive devices which are subject to a wide variety of radio frequency | |
| US10641572B1 (en) | Microwave ignition of energetic material housed within a gun | |
| US10969206B1 (en) | Radio frequency antenna for use in the confines of a breech | |
| US5463954A (en) | Conductive polymer ignitors | |
| EP1444478B1 (en) | Transverse plasma injector ignitor |