RU2781230C1

RU2781230C1 - Laser ignitor

Info

Publication number: RU2781230C1
Application number: RU2022104117A
Authority: RU
Inventors: Сергей Валентинович Баталов; Андрей Александрович Глазырин; Игорь Владимирович Овчаров; Алексей Александрович Алпатов; Вадим Миратович Хасанов; Иван Юрьевич Сургутский; Константин Александрович Иванов; Александр Олегович Россомахин
Filing date: 2022-02-16
Publication date: 2022-10-07

Abstract

FIELD: blasting.

SUBSTANCE: invention relates to the field of safe means of blasting, namely, laser means of initiation using explosives. The laser igniter contains a metal sleeve 3 installed coaxially in the housing 1 with a gradient lens 2 located inside it, fixed with an adhesive joint, on the end surfaces of which an antireflection material 4 is coated. Explosive is made in the form of attachments, initiating attachment 5 and outlet attachment 6 made out of pyrotechnic composition. The metal sleeve 3 borders on the initiating attachment 5. An optical fiber or optical ceramics can be used as a gradient lens 2.

EFFECT: increased reliability of operation of the device is provided by reducing losses of laser radiation, increasing the initiating ability and safety, maintaining the integrity of the radiation input unit when unloading pressure generated by combustion products.

6 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области безопасных средств взрывания, а именно лазерных средств инициирования с использованием взрывчатых веществ (ВВ).The invention relates to the field of safe means of blasting, namely, laser means of initiation using explosives (HEs).

Известен «Взрывательный элемент с лазерным световым источником», описанный в патенте США №6499404, опубл. 31.12.2002 г., содержащий лазерный диод, который помещен непосредственно во взрывчатое вещество (ВВ) детонационного корпуса и, тем самым, им полностью окружен, за исключением электрических выводов.Known "Explosive element with a laser light source", described in US patent No. 6499404, publ. 12/31/2002, containing a laser diode, which is placed directly in the explosive (BB) of the detonation case and, thereby, is completely surrounded by it, with the exception of the electrical leads.

Основными недостатками данного устройства являются контактирование ВВ с поверхностью лазерного диода, что может привести к его повреждению при снаряжении, а так же отсутствие в конструкции фокусирующей оптики, что может привести к снижению надежности устройства.The main disadvantages of this device are the contact of the explosive with the surface of the laser diode, which can lead to its damage when equipped, as well as the absence of focusing optics in the design, which can lead to a decrease in the reliability of the device.

Наиболее близким и выбранным в качестве прототипа является лазерное средство инициирования, описанное в патенте РФ №2 592 014, МПК F42B 3/113, F42C 19/00, опубл. 10.07.2016 г., содержащее корпус с установленными в нем соосно градиентной линзой, зарядом взрывчатого вещества (ВВ), выполненным в виде навесок, не менее двух, инициирующей и выходной.The closest and selected as a prototype is a laser initiating tool described in RF patent No. 2 592 014, IPC F42B 3/113, F42C 19/00, publ. 07/10/2016, containing a body with a coaxial gradient lens installed in it, an explosive charge (BB), made in the form of hinges, at least two, initiating and output.

К недостаткам данного устройства следует отнести сложность конструкции, большие потери инициирующего излучения связанные с отражением, отсутствие возможности контроля целостности лазерного воспламенителя (ЛВ), ограниченная область применения из-за низкой эффективности (инициирующей способности) и безопасности ЛВ при эксплуатации в условиях жесткого корпуса.The disadvantages of this device include the complexity of the design, large losses of initiating radiation associated with reflection, the inability to control the integrity of the laser igniter (LI), limited scope due to the low efficiency (initiating ability) and safety of the LI when operating in a rigid case.

Целью данного изобретения является усовершенствование конструкции ЛВ для повышения его безопасности, надежности срабатывания и эффективности задействования.The purpose of this invention is to improve the design of the LP to improve its safety, reliability of operation and efficiency of engagement.

Технический результат заключается в том, что удалось повысить надежность срабатывания устройства за счет нанесения на торцы градиентной линзы покрытия из просветляющего материала (например, оксид циркония) для снижения потерь лазерного излучения (ЛИ); повысить инициирующую способность и безопасность ЛВ за счет установки градиентной линзы в металлическую втулку для сохранения целостности узла ввода излучения ЛВ при разгрузке давления, формируемого продуктами сгорания.The technical result lies in the fact that it was possible to increase the reliability of the operation of the device by applying a coating of an antireflection material (for example, zirconium oxide) to the ends of the gradient lens to reduce the loss of laser radiation (LI); increase the initiating ability and safety of the drug by installing a gradient lens in a metal sleeve to maintain the integrity of the input unit of the drug radiation when unloading the pressure generated by the combustion products.

Для достижения технического результата предлагаемый лазерный воспламенитель, содержащий установленные соосно в корпусе градиентную линзу, заряд ВВ, выполненный в виде навесок, не менее двух, инициирующей и выходной, согласно изобретению снабжен металлической втулкой, граничащей с инициирующей навеской заряда ВВ, с установленной в нее градиентной линзой с нанесенным на ее торцы покрытием.To achieve the technical result, the proposed laser igniter, containing a gradient lens installed coaxially in the housing, an explosive charge made in the form of at least two hinges, initiating and output, according to the invention, is equipped with a metal sleeve bordering the initiating sample of the explosive charge, with a gradient installed in it. lens coated on its ends.

Кроме того, с целью повышения надежности работы лазерного воспламенителя, навески заряда ВВ выполнены из пиротехнического состава (ПТС).In addition, in order to improve the reliability of the laser igniter, the explosive charge is made from a pyrotechnic composition (PTS).

Кроме того, с целью исключения разгрузки давления продуктов сгорания, металлическая втулка выполнена из стали.In addition, in order to exclude the pressure relief of combustion products, the metal sleeve is made of steel.

Кроме того, с целью повышения концентрации мощности лазерного излучения, покрытие выполнено из просветляющего материала.In addition, in order to increase the concentration of laser radiation power, the coating is made of an antireflection material.

Кроме того, с целью снижения сложности изготовления в качестве градиентной линзы использована оптическая керамика.In addition, in order to reduce the complexity of manufacturing, optical ceramics were used as a gradient lens.

Кроме того, с целью повышения стойкости к повышенному давлению в качестве градиентной линзы использовано оптоволокно.In addition, in order to improve the resistance to high pressure, an optical fiber is used as a gradient lens.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.The analysis of the level of technology carried out by the applicant, including the search for patent and scientific and technical sources of information and the identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, made it possible to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all essential features of the claimed invention, and the definition from the list identified analogues of the prototype, as the closest analogue in terms of the set of features, made it possible to identify a set of distinctive features in the claimed object that are significant in relation to the technical result perceived by the applicant and set forth in the claims.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «новизна» по действующему законодательству.Therefore, the claimed invention meets the requirement of "novelty" under the current legislation.

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного технического уровня техники.To verify the compliance of the claimed invention with the condition of inventive step, the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify features that coincide with the features of the claimed invention that are distinctive from the prototype, the results of which show that the claimed invention does not follow for a specialist explicitly from the known technical level of technology.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «изобретательский уровень».Therefore, the claimed invention meets the requirement of "inventive step".

Предлагаемое изобретение проиллюстрировано следующим чертежом, на котором введены следующие обозначения:The present invention is illustrated in the following drawing, in which the following symbols are introduced:

1 - корпус лазерного воспламенителя;1 - body of the laser igniter;

2 - градиентная линза;2 - gradient lens;

3 - втулка из стали;3 - steel sleeve;

4 - просветляющий материал;4 - antireflection material;

5 - инициирующая навеска ПТС;5 - initiating weight of PTS;

6 - выходная навеска ПТС.6 - outlet hinge plate PTS.

Лазерный воспламенитель содержит установленные соосно в корпусе 1 металлическую втулку 3 с расположенной внутри нее градиентной линзой 2, закрепленной при помощи клеевого соединения (например, ЭЛ-20), на торцевые поверхности которой нанесено покрытие из просветляющего материала 4, заряд взрывчатого вещества, выполненный в виде навесок: инициирующей 5 и выходной 6 из пиротехнического состава (ПТС). При этом металлическая втулка 3 граничит с инициирующей навеской 5. В качестве градиентной линзы 2 может быть использовано оптоволокно или оптическая керамика.The laser igniter contains a metal sleeve 3 installed coaxially in the housing 1 with a gradient lens 2 located inside it, fixed with an adhesive joint (for example, EL-20), the end surfaces of which are coated with an antireflection material 4, an explosive charge made in the form sample: initiating 5 and output 6 from the pyrotechnic composition (PTS). In this case, the metal sleeve 3 adjoins the initiating attachment 5. An optical fiber or optical ceramics can be used as a gradient lens 2.

Работа лазерного воспламенителя осуществляется следующим образом. При подаче импульса лазерного излучения (ЛИ) оно передается через градиентную линзу 2 и фокусируется на поверхности инициирующей навески 5 заряда ВВ, например из ПТС (состав КБ АОТУ314, состоящего из 82% перхлората калия (KClO₄) ТУ 6-02-627-78 и 18% бора амфорного (В) ТУ 1-92-154-90, либо состава СЦ-1 РОТУ 101, состоящего из 76% сурика свинцового марки M1 и М2 (Pb₃O₄) ГОСТ 19151-73 и 24% порошка циркония натриетермического (Zn) ТУ 48-4-376-76), что приводит к его инициированию. Затем инициируется процесс горения выходной навески 6, например из ПТС (например, состав КБ АОТУ314 или состав СЦ-1 РОТУ 101), что обеспечивает формирование на выходе импульса.The operation of the laser igniter is carried out as follows. When a pulse of laser radiation (LI) is applied, it is transmitted through a gradient lens 2 and is focused on the surface of the initiating sample 5 of the explosive charge, for example, from PTS (composition of KB AOTU314, consisting of 82% potassium perchlorate (KClO ₄ ) TU 6-02-627-78 and 18% amphora boron (B) TU 1-92-154-90, or composition STs-1 ROTU 101, consisting of 76% minium lead brand M1 and M2 (Pb ₃ O ₄ ) GOST 19151-73 and 24% zirconium powder sodium-thermal (Zn) TU 48-4-376-76), which leads to its initiation. Then, the combustion process of the output sample 6 is initiated, for example, from the PTS (for example, the composition of KB AOTU314 or the composition of STs-1 ROTU 101), which ensures the formation of a pulse at the output.

Примером конкретного выполнения может являться лазерный воспламенитель, оборудованный металлической втулкой 3 из стали 12Х18Н10Т ГОСТ 5632-72, навески ВВ инициирующая и выходная выполнены из пиротехнического состава, например состав КБ АОТУ314 (КБ), градиентная линза 2 закреплена при помощи клеевого соединения ЭЛ-20, а на торцы градиентной линзы 2 нанесено просветляющее покрытие оксид циркония. Возможно исполнение навесок из различного ПТС, например инициирующая 5 из КБ АОТУ314 и выходная 6 из СЦ-1 РОТУ 101. Кроме того, подтверждена работоспособность лазерного воспламенителя с использованием в качестве градиентной линзы 2 оптического волокна или оптической керамики (например, лейкосапфир).An example of a specific implementation can be a laser igniter equipped with a metal sleeve 3 made of steel 12Kh18N10T GOST 5632-72, the initiating and exiting explosives are made of a pyrotechnic composition, for example, the composition of KB AOTU314 (KB), gradient lens 2 is fixed with an adhesive joint EL-20, and the ends of the gradient lens 2 are covered with an antireflection coating of zirconium oxide. It is possible to make weights from various PTS, for example, initiating 5 from KB AOTU314 and output 6 from STs-1 ROTU 101. In addition, the operability of a laser igniter using an optical fiber or optical ceramics (for example, leucosapphire) as a gradient lens 2 was confirmed.

Использование данного изобретения позволит повысить эффективность задействования, надежность срабатывания лазерного воспламенителя, стойкость к внешним механическим воздействиям.The use of this invention will improve the efficiency of engagement, the reliability of the operation of the laser igniter, and resistance to external mechanical influences.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании изобретения следующей совокупности условий:Thus, the above information testifies to the fulfillment of the following set of conditions when using the invention:

- в лазерном воспламенителе улучшены надежность, безопасность и быстродействие срабатывания;- in the laser igniter improved reliability, safety and response speed;

- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью выше описанных конструктивных решений, а именно получено лазерный воспламенитель с улучшенными характеристиками за счет нанесения на поверхность градиентной линзы покрытия из просветляющего материала и выполнения навесок заряда ВВ из ПТС;- for the claimed invention in the form as it is described in the claims, the possibility of its implementation with the help of the above described design solutions was confirmed, namely, a laser igniter with improved characteristics was obtained by coating the surface of the gradient lens with an antireflection material and making weights of the explosive charge from PTS;

- лазерный воспламенитель, воплощенный в заявленном изобретении, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем достигаемого технического результата.- laser igniter, embodied in the claimed invention, in its implementation is able to achieve the achieved technical result seen by the applicant.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".

Claims

1. A laser igniter containing a housing with a coaxial gradient lens installed in it, an explosive charge (BB), made in the form of hinges, at least two, initiating and output, characterized in that it is equipped with a metal sleeve bordering the initiating sample of the explosive charge , with a gradient lens installed in it with a coating applied to its ends.

2. Laser igniter according to claim. 1, characterized in that the sample of the explosive charge is made of PTS.

3. Laser igniter according to claim 1, characterized in that the metal sleeve is made of steel.

4. Laser igniter according to claim 1, characterized in that the coating is made of an antireflection material.

5. Laser igniter according to claim 1, characterized in that optical ceramics is used as a gradient lens.

6. Laser igniter according to claim 1, characterized in that an optical fiber is used as a gradient lens.