SE1051308A1 - Elektrodtändning och kontroll av elektriskt tändbara material - Google Patents
Elektrodtändning och kontroll av elektriskt tändbara material Download PDFInfo
- Publication number
- SE1051308A1 SE1051308A1 SE1051308A SE1051308A SE1051308A1 SE 1051308 A1 SE1051308 A1 SE 1051308A1 SE 1051308 A SE1051308 A SE 1051308A SE 1051308 A SE1051308 A SE 1051308A SE 1051308 A1 SE1051308 A1 SE 1051308A1
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- propellant
- electrodes
- combustion
- electrically
- electrically ignitable
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title description 14
- 239000003380 propellant Substances 0.000 claims abstract description 105
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 77
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 77
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 23
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 19
- 239000002360 explosive Substances 0.000 claims description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 12
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 claims description 5
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 3
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 3
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 claims 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 11
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 11
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 9
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- CRJZNQFRBUFHTE-UHFFFAOYSA-N hydroxylammonium nitrate Chemical compound O[NH3+].[O-][N+]([O-])=O CRJZNQFRBUFHTE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 3
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 3
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 235000009434 Actinidia chinensis Nutrition 0.000 description 1
- 244000298697 Actinidia deliciosa Species 0.000 description 1
- 235000009436 Actinidia deliciosa Nutrition 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000025470 Clusia rosea Species 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 1
- 235000015842 Hesperis Nutrition 0.000 description 1
- 235000012633 Iberis amara Nutrition 0.000 description 1
- SNIOPGDIGTZGOP-UHFFFAOYSA-N Nitroglycerin Chemical compound [O-][N+](=O)OCC(O[N+]([O-])=O)CO[N+]([O-])=O SNIOPGDIGTZGOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000006 Nitroglycerin Substances 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 241000287181 Sturnus vulgaris Species 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000005465 channeling Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000012772 electrical insulation material Substances 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 1
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 1
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 1
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 1
- 229960003711 glyceryl trinitrate Drugs 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 1
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000131 polyvinylidene Polymers 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
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
- F42C19/0819—Primers or igniters for the initiation of rocket motors, i.e. pyrotechnical aspects thereof
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
- E21B43/24—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
- E21B43/243—Combustion in situ
- E21B43/247—Combustion in situ in association with fracturing processes or crevice forming processes
- E21B43/248—Combustion in situ in association with fracturing processes or crevice forming processes using explosives
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/25—Methods for stimulating production
- E21B43/26—Methods for stimulating production by forming crevices or fractures
- E21B43/263—Methods for stimulating production by forming crevices or fractures using explosives
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
- F02K9/95—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof characterised by starting or ignition means or arrangements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R7/00—Intermittent or explosive combustion chambers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F41—WEAPONS
- F41A—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS COMMON TO BOTH SMALLARMS AND ORDNANCE, e.g. CANNONS; MOUNTINGS FOR SMALLARMS OR ORDNANCE
- F41A1/00—Missile propulsion characterised by the use of explosive or combustible propellant charges
- F41A1/04—Missile propulsion using the combustion of a liquid, loose powder or gaseous fuel, e.g. hypergolic fuel
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
Abstract
En anordning för att tillhandahålla elektriskt initierad och/eller kontrollerad förbränning av elektriskt antändningsbart drivmedel tillhandahålles. I ett exempel innefattar anordningen en volym elektriskt antändningsbart drivmedel (vätska och/eller gas) med förmåga att själv underhålla förbränning, och elektroder som kan antända drivmedlet. Anordningen kan vidare innefatta en kraftkälla och styrenhet i elektrisk kommunikation med elektroderna för att ge en potential över elektroderna för att initiera förbränning av drivmedlet och/eller styra förbränningshastigheten för drivmedlet. Olika konfigurationer eller geometrier för drivmedlet, elektroderna och anordningen är möjliga. I ett exempel tillförs elektroderna en likström vilket förorsakar förbränning av drivmedlet vid den positiva elektroden. I ett annat exempel tillförs elektroderna växelström, vilket initierar förbränning av drivmedlet vid båda elektroderna.Fig. 2B
Description
15 20 25 30 2 som generellt beskrivits i ”Digital MicroPropulsion”, av Lewis med flera, Sensors and Actuators A, Physical, 2000, 80(2), sidorna 143-154, bildas en gruppering av mikrotrustorer, där varje mikrotrustor innefattar en mikro- resistor, tryckkammare och brottmembran. Ett drivmedel finns i tryck- kammaren och kan antändas genom att tillföra energi (och således värma upp) mikroresistorn till en tillräckligt hög temperatur för att antända driv- medlet. När drivmedlet antänds ökar trycket i kammaren tills membranet brister, vilket resulterar i utstötning av material från kammaren. Utstötning av material ger en stöt som överförs till mikrotrustorn. Sådana mikrotrustorer kan framställas som tärningar, spån eller chip innefattande en gruppering av mikrotrustorer i varierande antal och storlekar. Vidare kan mikrotrustorerna selektivt adresseras för att avfyra och påverka olika antal trustorer.
Sammanfattning I en aspekt av denna uppfinning tillhandahålls en anordning för att tillhanda- hålla elektriskt framkallad och/eller kontrollerad förbränning av elektriskt antändningsbara drivmedel. l ett exempel innefattar anordningen en volym elektriskt antändningsbart drivmedel (fast och/eller flytande), som i sig själv kan underhålla förbränning, och två (eller flera) elektroder som kan antända drivmedlet. Anordningen kan vidare innefatta en kraftkälla och kontrollenhet i elektrisk kontakt med elektroderna för att ge en potential över elektroderna för att framkalla förbränning av drivmedlet och/eller kontrollera drivmedlets för- bränningshastighet. Genom att exempelvis öka eller minska den effekt och ström som tillförs genom drivmedlet kan förbränningshastigheten varieras.
Olika konfigurationer och geometrier för drivmedel, elektroder och anordning beskrivs. I ett exempel står elektroderna i elektrisk kontakt med det elektriskt antändningsbara drivmedlet och tillförs likström, vilket kan framkalla för- bränning av det elektriskt antändningsbara drivmedlet i de positioner där den positiva elektroden kommer i kontakt med det elektriskt antändningsbara drivmedlet. I ett annat exempel tillförs växelström till elektroderna, vilket kan framkalla nästan samtidig förbränning av det elektriskt antändningsbara 10 15 20 25 30 3 drivmedlet i de positioner där elektroderna kommer i kontakt med det elektriskt antändningsbara drivmedlet. l några exempel kan en eller flera av elektroderna innefatta ett isolerande material som isolerar en del av elektroden från det elektriskt antändningsbara drivmedlet (vilket kan brinna bort i samband med förbränning av drivmedlet).
I en del exempel innefattar volymen elektriskt antändningsbart drivmedel flytande drivmedel såsom drivmedel av typ hydroxylammoniumnitrat (HAN).
Drivmedlet kan föras fram (flöda, strömma eller pumpas) till elektroderna för antändning. Flytande drivmedel kan föras fram till elektroderna genom pump- tryck.
I ett exempel omfattar anordningen vidare en trycksättningsanordning för att öka trycket hos det elektriskt antändningsbara drivmedlet, där strömmen som krävs för att antända det elektriskt antändningsbara drivmedlet minskas med ökat tryck. Vidare, lett exempel, kan inte (eller kommer inte) kravet på ström- styrka som krävs för antändning att uppfyllas av anordningen utan tryck- ökningen från trycksättningsanordningen. En sådan anordning kan ge en säker tvåstegständning, som exempelvis erfordrar både trycksättnings- anordningen och elektroderna som skall aktiveras för att framkalla förbrän- ning. Trycksättningsanordningen kan innefatta en eller flera av en explosiv laddning, stötpåverkan, komprimerad gas, pneumatisk trycksättning, eller ventil som kan ställas in för att åtminstone temporärt öka trycket på driv- medlet. l andra exempel kan flera volymer drivmedel (eller ”kärnor” (”grains”)) inne- fattas i en vanlig sammansättning för att ge en två- eller tredimesionell gruppering (array) av förbränningsvolymer. En sådan gruppering kan innefatta en mängd kärnelement, där varje kärnelement omfattar en volym elektriskt antändningsbart drivmedel med förmåga att själv underhålla för- bränning, och elektroder som har samband med mängden kärnelement, där elektroderna är utformade för att selektivt antända åtminstone ett kärnelement i mängden kärnelement. .Éfïl7-1ÅÉ"-lï-' fjfl.) V' N 'l . Zfilii; Eïfl :Ålïïfillšlffi FLítFå TE? l Lip .ß-arfißr' 10 15 20 25 30 Förståelsen av olika aspekter av denna uppfinning ökas vid läsning av den detaljerade beskrivningen nedan tillsammans med de medföljande figurerna och kraven.
Kort beskrivning av fiqurerna Figurerna 1A och 1B illustrerar en tvärsnittsvy från sidan respektive en tvär- snittsvy uppifrån av ett första exempel på en struktur inklusive elektroder och elektriskt antändningsbart drivmedel.
Figurerna 2A - 2C illustrerar en söndertagen andra exemplifierad struktur, en sidoperspektivvy i tvärsnitt, respektive en sidotvärsnittsvy av nämnda andra exemplifierade struktur innefattande elektroder och ett elektriskt antändnings- bart drivmedel.
Figurerna 2D och 2E illustrerar sidovyer i tvärsnitt av en annan exemplifierad struktur innefattande ett elektriskt antändningsbart drivmedel och en elektrod som sträcker sig genom strukturens munstrycks-/utblåsningsregion.
Figurerna 3A och 3B visar exempel på antändningsprocesser för elektriska drivmedel för olika elektrodkonfigurationer.
Figurerna 4A och 4B visar exempel på antändningsprocesser för elektriska drivmedel för olika elektrodkonfigurationer.
Figurerna 5A - 5D visar exempel på strukturer och geometrier för elektroder och elektriskt antändningsbara drivmedel.
Figur 6 visar perspektivvyer och tvärsnittsvyer för ett exempel på en ”central- förbrännande” struktur inklusive trådelektroder och elektriskt antändningsbart drivmedel. :Ü i f. Sääf wl- ïltfl : _f'llr,\l: =i'.f~'.' 10 15 20 25 30 5 Figur 7 illustrerar perspektiwyer och tvärsnittsvyer för ett exempel på en ”slitsförbrännande” struktur inklusive trådelektroder och elektriskt antänd- ningsbart drivmedel.
Figur 8 illustrerar perspektivvyer och tvärsnittsvyer för ett exempel på en "stjärngeometristruktur” inklusive trådelektroder och elektriskt antändningsbart drivmedel.
Figur 9 illustrerar ett exempel på en "stråstruktur" inklusive trådelektroder och elektriskt antändningsbart drivmedel.
Figur 10 illustrerar exempel på en ”gavelbrännarstruktur” inklusive trådelektro- der och elektriskt antändningsbart drivmedel.
Fiqurerna 11A och 11B visar två exempel på förfaranden för initiering av elektriskt antändningsbart drivmedel genom att utnyttja tryck och elkraft.
Figur 12 illustrerar ett exempel på en struktur för initiering av elektriskt antändningsbart drivmedel.
Figur 13 illustrerar ett exempel på en struktur och anordning för en elektriskt avfyrningsbar projektil eller kanon.
Figur 14 visar ett exempel på en struktur för initiering av elektriskt antänd- ningsbart drivmedel.
Detaljerad beskrivning Följande beskrivning är framtagen för att göra det möjligt för en genomsnittlig fackman inom området att framställa och använda olika aspekter och exempel på denna uppfinning. Beskrivningar av specifika material, tekniker, och tillämpningar tillhandahålls endast som exempel. Olika modifieringar av exemplen som innefattas här är uppenbara för fackmannen och de allmänna -láf 2 9%» k”. llivïji :#1 ' . l A -ß 'I- _ U.1913'»3TFl\1_l_'._l\lf>Fíl'UH'SF (_É 6 principer som definieras här kan tillämpas på andra exempel och tillämp- ningar utan att awika från grunden för och omfånget av uppfinningen. Så- ledes är denna uppfinning inte avsedd att vara begränsad till de beskrivna och visade exemplen utan att överensstämma med omfånget hos de med- följande patentkraven.
I en aspekt av uppfinningen beskrivs strukturer och system för elektrisk an- tändning och/eller kontroll av fasta eller flytande drivmedel. I ett exempel innefattar en struktur energirika material som brett kan beskrivas som elektriskt antändningsbara drivmedel (exempelvis, så som beskrivs i USA- patentansökningarna 10/136,786, 10/423,072, 11/787,001 och 08/758,431, och i ”Family of Modifiable High Performance Electrically Controlled Propellants and Explosives” och ”Family of Metastable intermolecular Composites Utilizing Energetic Liquid Oxidizers with NanoParticle Fuels in Gel-Sol Polymer Network”, 61/053,916), vilka åtminstone delvis kan antändas och kontrolleras genom att utnyttja elkraft som elektrisk krets (och inte okont- rollerad pyroteknik). Exempelvis förosakar passerande elektrisk ström genom drivmedlet antändning/förbränning vid eller längs med elektrodytorna. An- vändning av ett elektriskt antändningsbart drivmedel undanröjer behovet av tändare (exempelvis gnistor eller andra termiska antändningsanordningar såsom resistorelement och liknande) för att initiera förbränning av drivmedel. I exempel här initieras och/eller kontrolleras således förbränning av en specifik volym drivmedel (här benämnd "kärna" eller ”kärnelement” av drivmedel) genom elektrisk ström mellan elektroder och genom drivmedlet. I allmänhet kan elektrisk ström från en likströmskälla utnyttjas för att framkalla förbrän- ning vid eller längs med den positiva elektroden och elektrodpolaritet kan utnyttjas för sprida flamfronten längs en ändyta hos drivmedlet. Dessutom kan elektrisk ström från en växelströmkälla kontrolleras för att ge förbränning vid båda elektroderna.
I en del exempel kan elektrisk antändning av material som förekommer längs en eller flera elektroder modifieras eller kontrolleras genom att utnyttja bränn- bara elektriska isoleringsmaterial, såsom Teflon, polyetylen och liknande. eiw;4v;wl»qn~*~ 5 LLFn@;TErfi*_N@F@w~ o_H lä» lí1fñfi~s=:«_, :^;f- i-»;:fii«.t»»r._rwl'+« 10 15 20 25 30 7 Genom att vidare variera antalet antändningselektroder, polariteter, och/eller deras geometri, kan förbränningshastigheten för drivmedlet förändras upp till och inklusive explosivt utbyte, effektivitet eller hastighet. Exempel på geo- metrier innefattar men är inte begränsade till koaxiella kärnor, skikt och brickor, rullformade skikt, centralförbrännande kärnor, slitsförbrännande kärnor, stjärnförbrännande kärnor, stråförbrännande kärnor, gavelförbrän- nande kärnor med enkla eller multipla elektroder, trådförsedda gavelförbrän- nande kärnor, och liknande.
Vidare kan, i en del exempel, en kontrollenhet eller kraftkälla vara utformad för att kontrollera elektroderna för att antända drivmedlet så väl som för att kontrollera drivmedlets förbränningshastighet. Genom att exempelvis variera den elektriska effekt och strömstyrka som passerar genom drivmedlet kan förbränningshastigheten varieras och ökas över den självunderhållande förbränningshastigheten hos drivmedlet upp till och inklusive överljuds- explosiv hastighet. Vidare kan lagrad elektrisk ladding som tillförs från elekt- roderna användas för att variera förbränningshastigheten upp till och inklusive explosivt utbyte, effektivitet eller hastighet hos det energirika materialet.
I en del exempel kan de exemplifierade strukturerna och drivmedlet användas i kombination med en kompressionsanordning/anordning så som en pyro- teknisk/explosiv laddning (exempelvis eltändare, elektriska tändstickor, tänd- hattar, detonatorer, eller liknande), stötpåverkan, pneumatisk trycksättning med komprimerad gas och/eller ventil inklusive trycksprängskivor (pressure burst disks) för att öka reaktionstryck och förorsaka snabbare antändning av det energirika materialet vid och längs med elektroderna. Exempelvis minskar tröskelströmstyrkan för att framkalla förbränning av en del av de exemplifie- rade drivmedlen med ökande tryck. Strukturen inklusive drivmedlet kan inklu- deras tillsammans med en kompressionsanordning för att bilda ett säkert tändsystem i två steg för drivmedlet. Exempelvis kan en kraftkälla förse driv- medlet med otillräcklig elektrisk effekt för att antändas vid normalt omgiv- ningstryck, men med tillräcklig effekt för antändning då kompressionsanord- ningen också aktiverats. Likaledes förorsakar tryckökningen (och/eller värme) l §--L,',-lí= LLGu '.-"ï.__Nf*-f kiwi' LLF'\P,»äTFÉülT\__l*l«;Fi:fr '_ '1.».1ffif:r~i\/lCJF-”,F'l: pil FíÜfšF T ~ iffiif ._ Ii _' :i -i ,z=>,rion__l*=lf 10 15 20 25 30 8 från kompressionsanordningen inte antändning av det energirika materialet när den elektriska effekten tillförs.
Strukturer som exemplifieras här kan finna tillämpningar inom olika områden inklusive, men inte begränsat till, försvar, aerorymd, vätskedrivna (ett driv- medel) raketmotorer, bilmotorer, luftkuddar, elektronik, sprängning (gruv- brytning, oljeutvinning, t ex nedsänkbara gasgeneratorer för oljeborrhål i syfte att bryta sönder sten och förbättra tillvaratagandet av gas och olja), elektriska skjutvapen, industriella verktyg, eldsläckning, specialeffekter för underhållning och liknande. l ett särskilt exempel kan strukturerna användas för att antända, strypa, släcka ut och på nytt starta förbränning av fasta eller flytande raket- drivmedel med höga prestanda. Vidare kan exemplifierade förfaranden och system användas som gasgeneratorer i ett flertal tillämpningar. Olika exempel som beskrivs här kan användas i raketer, missiler, rymdfarkoster, flygplan, sjöfartyg, inom olje- och gasutvinning och i landfordon för framdrivning eller som gasgenerator vid behov. Förmågan att kontrollera förbränningshastig- heten för drivmedlet vidare det möjligt att skräddarsy tryckvågor för specifik klipp-litologi för maximal brottpropagering som beskrivits i Schmidt med flera, ln Situ Evaluation of Several Tailored-pulse Well-shooting Concepts, SPE/DOE 8934 sidorna 105-116, Symposium on Unconventional Gas Recovery, Pittsburgh, PA, USA 18-21 maj 1980.
De här beskrivna anordningarna innefattande ett elektriskt antändningsbart drivmedel kan vara fördelaktiga eftersom de kan styras elektriskt och i många exempel saknar rörliga delar. Kärnelement kan också lagras i tredimensio- nella grupperingar utan behovet att åtskilja eller kanalisera varma förbrän- ningsgaser bort från intilliggande oanvända drivmedelskärnor. Tillverknings- metodskalorna sträcker sig från sådana som lämpar sig för halvledarindustrin och mikrochip, såsom fotoetsning och deposition av kemisk ånga upp till borr- ning, stansning och formpressning i flera skikt för större anordningar. Dessa framställningsmetoder kan möjliggöra massproduktion av dessa anordningar för relativt låg kostnad i förhållande till konventionella trustoranordningar. 10 15 20 25 30 9 Figurerna 1A och 1B illustrerar sidotvärsnittsvyer respektive tvärsnittsvyer från ovan, för en första exemplifierad struktur 100 inklusive ett elektriskt antändningsbart drivmedel 102. I detta exempel innefattar struktur 100 ett enda kärnelement eller volym elektriskt antändningsbart drivmedel 102 som skall antändas och/eller kontrolleras av elektroderna 101a och 101 b. Vid drift leder elektroderna 101a och 101b ström genom det elektriskt antändnings- bara drivmedlet 102 och förorsakar förbränning av detta. I detta särskilda exempel innefattar centrumelektroden 101 b en isolator 103 för att styra för- bränningen av drivmedlet 102; i synnerhet initierar påläggningen av spänning över elektroterna 101a och 101b förbränning i änden av struktur 100 (till höger i figur 1A). När förbränningen av drivmedel 102 inleds brinner isole- ringen 103 upp. Så som beskrivs mer i detalj nedan kan polariteterna och konfigurationen hos elektroderna 100a, b, och isolering 103 varieras för att tända och styra förbränningen på olika sätt.
Drivmedel 102 kan placeras med elektrod 101a (eller en lämplig inneslutning, visas ej) på vilket sätt som helst, exempelvis gjuten, hälld eventuellt i vakuum eller liknande, in i elektrod 101a eller annan lämplig inneslutning. Separatio- nen mellan elektroderna 101a och 101b kan varieras för effektiv förbränning av drivmedel 102, vilket kan innefatta ett HIPEP-drivmedel (High Performance Electric Propellant). HIPEP-drivmedel beskrivs exempelvis i AFRL-PR-ED- TR-2004-0076, "High Performance Electrically Controlled Solution Solid Propellant,” Arthur Katzakian och Charles Grix. Vidare innefattar lämpliga drivmedel sådana som beskrivits iden amerikanska patentansökan ___ [amerikanska ombudets referens nr. 280.03], ”Family of Metastable lntermolecular CompositesUtilizing Energetic Liquid Oxidizers with NanoParticle Fuels In Gel-Sol Polymer Network,” och PCT-ansökan __ [amerikanska ombudets referens nr. 280.071, ”Family of Modifiable High Performance Electrically Controlled Propellants and Explosives”. I en del exempel är drivmedlet generellt flexibelt när det härdats och kan användas med flexibla folier eller tunna metallskikt för att bilda olika konfigurationer, så som spiralformer eller rullformer. f-Qâl -t '-13 '_.*.*\.f~ V' TQ-»ffil LLF' FfiÄTf-ÉllT _i"|f*~l"' aïr'il(/'~.?_É} 10 15 20 25 30 10 Materialen i elektroderna 101a och 101b, exempelvis aluminium eller andra lämpliga material, kan förbrukas vid förbränning av drivmedel 102 och där- med öka den specifika kraften itrustoranordningen eller annan typ av anord- ning. I andra exempel kan elektroderna 101a och 101b innefatta rostfritt stål eller liknande som inte förbrukas vid förbränningen. Vidare kan isoleringsskikt 103, vilket skikt kan inkludera Teflon eller fenoliska beläggningar, också för- brännas med drivmedel 102. Som visas i figur 1A sträcker sig isolering 103 inte till änden av elektrod 101a så att en portion av drivmedel 102 kommer i kontakt med motsatta elektroder 101 a och 101 b nära de axiella ytan av struk- tur 100. isoleringsskikt 103 brinner upp före flamfronten vilket underhåller en kontakt mellan elektroderna 101a och 101b och drivmedlet. Den effekt som tillförs elektroderna 101a och 101b kan stoppas eller variera så som beskrivs här för att kontrollera förbränningshastigheten hos drivmedel 102.
En avgasport kan allmänt placeras vid den axiella toppen och/eller nedre axiella ytan hos struktur 100. I ett exempel kan en inneslutning (visas inte) inkluderas för att täcka den nedre axiella ytan hos struktur 100 så att driv- medel 102 antänds och förbränns från den övre axiella ytan och fortsätter neråt. Vidare kan flera strukturer 100 grupperas eller samlas tillsammans genom att utnyttja en gemensam elektrisk jordanslutning för att tillhandahålla individuell förbränningsstyrning (via styranordning 120, vilken eventuellt inne- fattar en kraftkälla) med färre ledningar. Sådana grupperingar kan placeras i en lämplig matris för att bilda en enhetlig fastfasanordning.
I andra exempel, så som beskrivits nedan i förhållande till flgLQ kan driv- medlet innefatta ett flytande drivmedel. En sådan anordning kan fungera på ett likartat sätt som beskrivits för fast drivmedel. Vidare, i en del exempel kan det flytande drivmedlet flöda, strömma, pumpas eller på annat sätt tvingas till elektroderna 101a och 101b förförbränning.
Figurerna 2A - 2C visar en söndertagen andra exemplifierad struktur, en sidoperspektiwy i tvärsnitt, respektive en sidotvärsnittsvy av en andra exemplifierad struktur 200 inklusive elektroder och ett elektriskt antändnings- _"-l ï-xfl-lf' '_.1.f- il .l-l}í=ï' 134,» LI ÄFF! : _É^l*t:.-ER:VlEfr~w UC” F^.'3TFÄI“É"_ flfïFçr J! QÉÉÉ' "TJ ufvlëffß' i1*:'Élf-í__~_"=" 15453 "_ Ü É fl Wi' i ileff. 10 15 20 25 30 11 bart drivmedel. I detta exempel innefattar struktur 200 elektriderna 201a och 201b av rostfritt stål, där elektrod 201 b är tillverkad av ett hölje i rostfritt stål som innesluter ett aluminiumhölje innehållande drivmedel 202.
Vidare innefattar struktur 200 en utblåsningsöppning/munstycke 212, vilken kan vara framställd av grafit. Fackmannen inser att utblåsningsöppningenl- munstycket 212 kan utformas och användas för att kontrollera förbränning eller gasgenerering hos struktur 200. Vidare kan två eller flera utblåsnings- öppningar användas i konfigurationer där förbränning sker vid två eller flera öppningar. I ett annat exempel som inte visas kan elektrod 201a utsträcka sig inom utblåsningsöppning/munstycke 212 vilket kan underlätta förbränning av eventuella drivmedelspartiklar som skjuts ut utan att antändas och som kommer i tillräcklig elektrisk kontakt med elektrod 201a och utblåsnings- öppning/munstycke 212 och/eller elektrod 210b så att elektrisk ström kan komma fram.
Figurerna 2D och 2E illustrerar tvärsnittssidovyer av en annan exemplifierad struktur 201, vilken innefattar ett elektriskt antändningsbart drivmedel 202 och en elektrod 201a som sträcker sig genom ett munstycke eller utblåsnings- region i strukturen, exempelvis genom en efterförbränningskammarregion.
Förlängningen av elektrod 201a genom ändregionen kan förebygga eller minska igensättning (och eventuell eferföljande explosion) genom att fram- kalla (om)antändning av eventuellt ofullständigt förbränt drivmedel.
Figurerna 3A och 3B illustrerar exempel på antändningsprocesser för elektriskt drivmedel vid olika anordningskonfigurationer. Figur 3A illustrerar förbränningsprocessen för en struktur liknande den ifigLL med en kon- figuration med isolerad centralanod. Denna särskilda struktur och konfigu- ration gör att förbränningen av drivmedlet sprids över kärnändarna till den yttre katoden. Förbränningen av drivmedlet sprider sig till vänster längs strukturens axel på ett generellt likformigt vis så som visas. ri ,, ._ t, ~ .llwil-isislcllr.¿-fir:;;rl:r.- rip a :Tim gi; riff. f; :E '>if~'~l_'=fišl~f:'~ï! lfšl i 3_ É' 'ïfßf l Ä f f» -,§1lš' i iilåf f 10 15 20 25 30 12 Till skillnad mot detta, och med hänvisning till figur 3B, antänds drivmedlet brett längs stor del av hela den positiva elektrodens längd med en omvänd polaritet och med en oisolerad axiell elektrod, så som visas i figuren (det noteras att endast en sida av ytterhöljet/elektroden visas för tydlighets skull).
Således, genom att variera polariteten och anordningen (exempelvis med eller utan bortbrännbar isolering) kan olika förbränningsprocesser uppnås.
Figurerna 4A och 4B visar exempel på antändningsprocesser för elektriskt drivmedel för olika polariteter hos elektroderna (det noteras på nytt förtydlig- hets skull att endast en sida av ytterhöljet/elektroden visas). Omvändning av polariteten hos elektroderna för en exemplifierad struktur inklusive bort- brännbas isolering förändrar förbränningsgeometrin från ändförbränning till kärnförbränning.
Figurerna 5A - 5D illustrerar exemplifierade strukturer innefattande elektroderna 501a och 501b och elektriskt antändningsbart drivmedel för olika polariteter och fysiska konfigurationer. I dessa exempel är elektrod 501a positiv och elektrod 501 b ansluten till jord, där elektrisk ström leds genom drivmedlet för antändning vid den positiva elektroden. figgr_6 visar en exemplifierad "kärnförbränningsstruktur” 600 innefattande trådelektroderna 601a, b och elektriskt antändningsbart drivmedel 602 med en kärnregion 604 som förbränningsgaser skall lämna (det noteras att isole- ring på exempelvis den positiva elektroden 601a har uteslutits här för tydlig- hets skull). I andra exempel kan elektroderna 601a, b också förekomma i form av platta skikt eller folier för att skapa en större antändningsyta (visas inte). Kärnregionen 604 kan utformas efter det att drivmedlet placerats i strukturen genom borrning, etsning, fräsning, fräsning med laser eller något annat lämpligt sätt för att avlägsna material. Vidare inser fackmannen att ett hölje eller inneslutning, munstycken eller utblåsningsöppningar, styranord- ningar, kraftaggregat, kompressionsanordningar och andra strukturer kan innefattas i de visade exemplifierade strukturerna. Kärnregionen 604 kan -a/:Rais 1 .fw F -ria=:s“ra ; tuff/l* .i ,_r-liïsr_.:=«._ 10 15 20 25 30 13 åtminstone delvis ligga intill en öppning i en inneslutning för att underlätta kanalisering av gas och värme till en port eller ett munstycke. figL7 illustrerar en exemplifierad ”slitsförbränningsstruktur” 700 inklusive trådelektroderna 701a, b och elektriskt antändningsbart drivmedel 702 inklusive en slits 704 som bildats i denna. Slits 704 kan göra det möjligt för förbränningsgaser att lämna strukturen. Slits 704 kan bildas efter det att drivmedlet placerats i strukturen genom borrning, etsning, fräsning, fräsning med laser eller något annat lämplig metod för att avlägsna material. Vidare inser fackmannen att en inneslutning, ett hölje, styrenhet, kraftaggregat, kompressionsanordning, och andra strukturer kan innefattas i den visade exemplifierade strukturen. flgLß illustrerar en exemplifierad ”stjärngeometristruktur” 800 inklusive trådelektroder 801a, b och elektriskt antändningsbart drivmedel 802 med en öppen "stjärnregion" som bildats i denna. Den exemplifierade geometrin kan utnyttja en eller flera antändningselektroder, exempelvis en eller flera positiva elektroder 801a, tillsammans med en enda jordansluten elektrod 801b.
Region 804 kan bildas efter det att drivmedlet placerats i strukturen med borrning, etsning, fräsning, fräsning med laser, eller någon annan lämplig metod för att avlägsna material. Vidare inser fackmannen att ett hölje, en inneslutning, styrenhet, kraftaggregat, kompressionsanordning, och andra strukturer kan innefattas i den exemplifierade strukturen. figurg illustreratr en exemplifierad ”stråstruktur” 900 inklusive trådelektroder 901a, b (901a positiv och 901b negativ i detta exempel) och ett flertal elektriskt antändningsbara drivmedelskärnor 902. Positiva elektroder 901a illustreras så att de sträcker sig väsentligen eller helt längs med sidan hos en stråkärna 902 så att förbränningen inleds vid den mest avlägnsa änden hos den positiva elektroden 901b (där elektrod 901b innefattar isolering som sträcker sig nästan till dess ände). En eller flera stråkärnor 902 kan innefatta elektroder där antändning av en kärna vid drift kan leda till att de återstående kärnorna förbränns. Ett flertal positiva och negativa elektroder kan användas iii-I l--Tcïï-lu' '_.-'.::.l \.f' ._l\líf\" 'f ' ' ' illffšlïiiïlllïflfšlu' FÖEF ti? Li F” f-"'«”ï'"fFí\l“-' _.f“-l«i>l>'¥3'i*i:=,' _- . __ . f' É i ' " f~^~rif=lz»1_¿1=_“.»1.@f~s J. .ft i lïifåf -lß . 10 15 20 25 30 14 för att variera förbränningsprocessen och säkerställa likformig och fullständig förbränning av kärnorna 902.
Figur 10 illustrerar en exemplifierad ”gavelbrännarstruktur” 1000 inklusive trådelektroderna 1001a, b (1001a positiv och 1001 b negativ i detta exempel) och elektriskt antändningsbart drivmedel 1002. I detta exempel kan strukturen innefatta endast en enda jordansluten elektrod 1001b och en eller flera posi- tiva elektroder 1001a. Den trådanslutna gavelbrännarutformningen innehåller också färre ledningar eftersom endast en jordanslutning behövs. Exempelvis kan, med hänvisning till flggr_9, varje kärna 902 vara separat innesluten eller isolerad från andra kärnor 902 så att var och en selektivt och individuellt kan antändas och förbrännas.
Figurerna 11A och 11B illustrerar två exemplifierade förfaranden för att ini- tiera förbränning av fast elektriskt drivmedel 1100, vilket kan innefatta en struktur som beskrivits här, där tryck och elkraft utnyttjas. Exempelvis kan de exemplifierade strukturerna och drivmedlet användas i kombination med en kompressionsanordning så som en pyroteknisk/explosiv laddning (exempelvis eltändare, elektriska tändstickor, tändhattar, detonatorer eller liknande) stöt- påverkan, pneumatisk trycksättning med komprimerad gas och/eller ventil, inklusive trycksprängskivor (pressure burst disk) för att öka reaktionstryck och framkalla snabbare antändning av det energirika materialet vid och längs med elektroderna. Exempelvis minskar tröskelströmstyrkan för att framkalla för- bränning av några av de exemplifierade drivmedlen med ökat tryck. Struk- turen inklusive drivmedlet kan innefatta en kompressionsanordning för att bilda ett säkert tvåstegsantändningssystem för drivmedlet. Exempelvis kan en kraftkälla tillhandahålla drivmedlet med otillräcklig elektrisk effekt för antänd- ning vid normala tryck men vara tillräcklig för antändning när kompressions- anordningen också aktiveras. Likaledes förorsakar tryckökningen (och/eller värmen) från kompressionsanordningen inte antändning av det energirika materialet när den elektriska effekten tillföres. När trycket ökar vid en tryckvåg (figur 11A) eller ökar i en tryckkammare (figur 11B) framkallas förbränning. iv =.1l=fl.f»-TE:~i1'_f.l.F -wlalrl .vi r :är l~ 10 15 20 25 30 15 Figur 12 visar en exemplifierad struktur för aktivering av elektriskt antänd- ningsbart flytande drivmedel. I detta särskilda exempel finns flytande driv- medel 1202 inuti struktur 1200 och tvingas flyta förbi elektroderna 1201a och 1201b. Elektrod 1201a kan vidare innefatta en isolator 1203 placerad på denna som inte brinner upp, i ett exempel, så att det flytande drivmedlet 1202 endast förbränns när det tvingas förbi elektroderna 1201a och 1201b längst ut eller vid utblåsningsänden av struktur 1200.
I ett exempel kan tryck införas i struktur 1200 för att tvinga eller pumpa det flytande drivmedlet 1202 till och förbi elektroderna 1201a och 1201 b. Det flytande drivmedlet kan tvingas att flyta till elektroderna 1201a och 1201 b på olika sätt inklusive mekaniska (exempelvis en kolv eller andra mekaniska anordningar) sätt, gravitation, tryckskillnader, magnetfält eller liknande. Vidare kan den hastighet vid vilken flytande drivmedel 1202 tvingas till elektroderna 1201a och 1201b kontrolleras eller upphöra med hjälp av en styranordning för att variera dess förbränningshastighet. l en del exempel innefattar volymen elektriskt antändningsbart drivmedel flytande drivmedel så som hydroxylammoniumnitrat-drivmedel (HAN), driv- medel som beskrivits i de ansökningar som det hänvisas till här och andra pyroelektriska material såsom polyvinylidenfluorid, polyvinylidenfluorid- trifluoroetylen-sampolymerer och liknande.
Elektriskt antändningsbara fasta och flytande drivmedel kan ha olika fördel- aktiga användningar vid tillämpningar inom gas- och oljeutvinning. Exempel- vis kan användning av små elektriskt kontrollerbara sprängämnen ge fördelar vid brytning i gas- och oljekällor vad gäller säkerhet och förutsägbarhet, och utan omfattande borrhålsskador jämfört med vid användning av traditionella högexplosiva ämnen så som nitroglycerin eller gelatin. Vidare kan använd- ning av flytande drivmedel, som beskrivits här, användas för att komma in i sprickor och håligheter med liten diameter och detonera för att bilda reser- voarer. I synnerhet kan flytande drivmedel pumpas eller flyta in i sprickor (vilka ursprungligen kan skapas med hydrauliska eller explosiva metoder) i 4-1 ~|-.- _; 1 Laifrifw-itrtrlrt r-i :if/all N. iiz-ï-l' ' är , s » -ivrxsvissfiri :fear fra;- ~~L-:i:1«:i» . : , stirrar/sits. 10 15 20 25 30 16 anslutning till en källa eller källregion och elektriskt antändas. Explosionen kan stimulera källan och utöka olje-eller gasreservoaren för utvinning.
En annan exemplifierad tillämpning av strukturerna och metoderna som beskrivs här innefattar en elektronisk projektil- eller kanonanordning.
Exempelvis illustrerar figur 13 en exemplifierad struktur 1300 för en elektriskt avfyrningsbar projektil eller kanon. Som visas ansluts lämpligen en volym elektriskt antändningsbart drivmedel till elektroder och placeras inom struk- turen för att framdriva en projektil då den avfyras, exempelvis driver förbrän- ningen av drivmedlet projektilen från cylindern.
Enligt en annan aspekt som beskrivs här kan ett flertal strukturer för antänd- ning av elektriskt antändningsbart drivmedel (exempelvis strukturerna 100, 200, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, eller andra beskrivna strukturer) kombi- neras i grupperingar med individuellt adresserbara kärnelement. Exempelvis illustrerar flgyrï14 ytterligare en annan exemplifierad struktur 1400 för aktive- ring av ett elektriskt antändningsbart drivmedel, där strukturen innefattar en serie av drivmedelsremsor separerade genom isolering. Vidare kan ett flertal kärnelement eller strukturer liknande de som illustrerats kombineras eller packa i olika trustorgrupperingar som lämpar sig för olika framdrivnings- eller gasgenereringsanordningar. Vidare kan olika strukturer som beskrivits med avseende på fasta drivmedel i allmänhet utformas för användning med flytande drivmedel och tvärt om (naturligtvis kan ytterligare strukturer så som förseglingar behövas för att lagra flytande drivmedel).
Olika andra strukturer och konfigurationer av elektroder, utblåsningsportar eööer kaviteter, multipla kärnarrangemang (inklusive vertikalt packade strukturer) beskrivs vidare i den amerikanska patentansökan 11/305,742.
Exemplifierade metoder och strukturer som beskrivs här gör det möjligt för multipla trustorenheter att framställas samtidigt vilket minskar kostnaderna samtidigt som en stor mängd erhålles. Exemplen är i allmänhet skalbara och gör det möjligt att inkludera trustorer i flera storlekar i en enda uppsättning.
Kärnelementen kan stå i direkt kontakt med varandra eller separeras med i' i fišê Zøfšz- N-älïfšäïwwïïaiåizi"~i3l~ÜF Fil l' Fgfíiiffššï.
L! f?~íïhlTFi\l'i'*_lflf:lïarrfliïj * f . f*- Û l ~ I i *__f '~. f f l» -' 1.,iori_i=l1'i;l' lv 10 15 20 25 30 17 ledande elektroder eller isolerande skikt så som visats och beskrivits. Vidare kan elektroderna innefatta ledande material så som koppar, aluminium, rostfritt stål, zirkonium, guld, och liknande. lsoreingsmaterial för formar, höljen eller för att separera kärnor kan innefatta gummi, fenolplast, teflon, keramiska material och liknande. Elektrodgeometrierna kan konfigureras för att göra det möjligt för specifika volymer eller ytor av drivmedel att antändas individuellt och/eller i kombination för att uppnå önskad tryck-/gasgenererinskontroll.
Elektrodgeometri och/eller ledande ytbeläggningar kan styra förbränning av drivmedel som antingen inåt från ytan eller för att samtidigt antända specifika volymer. Elektrodytor kan varieras från mjuka till porösa nät som ändrar ytarea vid kontakt med drivmedlet. När väl hårdvarusammansättningen/traven tagits fram kan drivmedlet tillsättas genom gjutning med eller utan vakuum beroende på skala. Vidare kan en dorn användas för att styra gjutning av drivmedlet enligt känd teknik.
Det inses vidare att olika ytterligare särdrag kan inkluderas eller ha samband med de beskrivna strukturerna, så som kraftaggregat, styranordningar, elektriska stift, kontakter, inneslutningar, elektrodstrukturer, och liknande. Det inses att man kan utnyttja en kammarform med en tvådimensionell gruppering av drivmedelskammare och trava eller stapla kärnelement som beskrivits här för att bilda en tredimensionell trustorgruppering. Vidare kan olika andra processtekniker användas och de beskrivna processteknikerna kan utföras i annan ordningsföljd eller parallellt.
Den detaljerade beskrivningen ovan tillhandahålles för att illustrera exempli- fierade utföringsformer och är inte avsedd att begränsa uppfinningen. Fack- mannen inser att olika modifieringar och variationer inom denna uppfinnings omfång är möjliga. Exempelvis kan olika exempel som beskrivits här använ- das ensamma eller i kombination med andra system och metoder, och kan modifieras för att variera tillämpningar och utformningsöverväganden. Så- lunda definieras denna uppfinning av de medföljande kraven och bör inte begränsas av denna beskrivning.
:U l'-=:~f-i:;l r:_;:;»~:l N =...=e::.f.nlflsr-isclli ala-Yster- trßraflrrilr Jlvrfi-l-l .y ;::;zsí»zrlff,-il::_iz.<=1:>sr~_;» f, i.
Claims (30)
1. Anordning för att tillhandahålla elektriskt initierad och/eller kontrollerad förbränning, där anordningen omfattar: en volym elektriskt antändningsbart drivmedel, där det elektriskt antändningsbara drivmedlet i sig själv kan understödja förbränning; och två elektroder som kan antända drivmedlet.
2. Anordning enligt krav 1, där det elektriskt antändningsbara drivmedlet omfattar flytande drivmedel.
3. Anordning enligt krav 2, där anordningen kan föra det flytande drivmedlet i kontakt med elektroderna för förbränning.
4. Anordning enligt krav 1, där tillförsel av likström till elektroderna medför förbränning av det elektriskt antändningsbara drivmedlet vid kontakt mellan en positiv elektrod och det elektriskt antändningsbara drivmedlet.
5. Anordning enligt krav 1, där tillförsel av växelström till elektroderna medför förbränning av det elektriskt antändningsbara drivmedlet vid kontakt mellan båda elektroderna och drivmedlet.
6. Anordning enligt krav 1, där det elektriskt antändningsbara drivmedlet antänds av ström som passerar genom det via elektroderna.
7. Anordning enligt krav 1, där åtminstone en av elektroderna innefattar ett isolerande material som isolerar en del av elektroden från det elektriskt antändningsbara drivmedlet.
8. Anordning enligt krav 1, som vidare omfattar en kraftkälla kopplad till elektroderna och som kan variera strömstyrkan som passerar igenom åtminstone en del av drivmedlet. i., i'«li)RRl'-Å.'l1*Fpêšlïiïflšiïï ïf.'KÉYÉQÜÉ'lff:l'l~i__f *Å FV f' l' -w i wi' .aliíišf-'i-H 10 15 20 25 30 19
9. Anordning enligt krav 1, som vidare omfattar en trycksättningsanordning för att öka trycket på det elektriskt antändningsbara drivmedlet, där den ström- styrka som erfordras för att tända det elektriskt antändningsbara drivmedlet minskar med ökat tryck.
10. Anordning enligt krav 9, där den strömstyrka som erfordras för att tända det elektriskt antändningsbara drivmedlet inte uppnås av anordningen utan tryckökningen från trycksättningsanordningen.
11. Anordning enligt krav 9, där trycksättningsanordningen innefattar en eller flera av en explosiv laddning, stötpåverkan, komprimerad gas, pneumatisk trycksättning eller ventilanordning.
12. Anordning enligt krav 1, där de två elektroderna omfattar koaxiellt anord- nade elektroder.
13. Anordning enligt krav 1, där de två elektroderna omfattar trådelektroder.
14. Anordning enligt krav 1, där volymen elektriskt antändningsbart drivmedel omfattar en cylindrisk ring av drivmedel som definierar en kärnregion, där kärnregionen kan kanalisera avgaser från anordningen vid förbränning.
15. Anordning enligt krav 1, som vidare omfattar en utblåsningsöppning för passerande förbränningsgaser.
16. Anordning enligt krav 15, där elektroderna sträcker sig genom utblås- ningsöppningen för att framkalla förbränning av drivmedel som passerar därigenom.
17. Anordning enligt krav 1, som vidare omfattar en utblåsningsregion för passerande förbränningsgaser från strukturen, där elektroderna sträcker sig genom utblåsningsregionen för att framkalla antändning av drivmedel som passerar därigenom. .l-al 4)* .i _|*~.^ nya' LIF” F* » THF _|'-l F» I Ilï msn :r- lvlGRF-%l'ísff=l-: lïïulšlíl: 'íEFY ;:=;@f.,,-;as~.2orilo: ll.»z__, v' iv l .jliï 10 15 20 25 30 20
18. Anordning enligt krav 1, som vidare omfattar en projektil som kan drivas genom förbränning av det elektriskt antändningsbara drivmedlet.
19. En sammansättning för att tillhandahålla elektrisk antändning av ett eller flera brännbara element, där sammansättningen omfattar: ett flertal brännbara element, där varje brännbara element omfattar en volym elektriskt antändningsbart drivmedel med förmåga att själv understödja förbränning; och elektroder som har samband med flertalet brännbara element, där elektroderna är utformade för att selektivt antända åtminstone ett av flertalet brännbara element.
20. Sammansättning enligt krav 19, där elektroderna har elektrisk kontakt med åtminstone ett av flertalet brännbara element, där förbränning av det elektriskt antändningsbara drivmedlet initieras vid en av kontaktpunkterna.
21. Sammansättning enligt krav 19, där tillförsel av likström till elektroderna medför förbränning av det elektriskt antändningsbara drivmedlet vid kontakt- punkten mellan en positiv elektrod och det elektriskt antändningsbara drivmedlet.
22. Sammansättning enligt krav 19, där tillförsel av växelström till elektro- derna medför förbränning av det elektriskt antändningsbara drivmedlet vid kontaktpunkterna mellan åtminstone två elektroder och det elektriskt antändningsbara drivmedlet.
23. Sammansättning enligt krav 19, där elektroderna omfattar trådelektroder.
24. Sammansättning enligt krav 19, där ett isoleringsskikt är placerat mellan två intilliggande brännbara element. “Hg _-_i.1__É' ff; 'V . __. w .fl-mir i i Per i ri Res erreë li.e.f=lffi^i?:ai1'_f ' i ,, irfflw si; ~ 1:» i a» »ir ._l 1- 10 15 21
25. Sammansättning enligt krav 19, där en elektrod är placerad mellan två intilliggande brännbara element.
26. Sammansättning enligt krav 19, där två intilliggande brännbara element är placerade i direktkontakt med varandra.
27. Sammansättning enligt krav 19, som vidare inkluderar ett isoleringsskikt.
28. Förfarande för att stimulera gas- och oljekällor, där förfarandet omfattar: administrering av en volym elektriskt antändningsbart drivmedel inom en källregion; antändning av volymen elektriskt antändningsbart drivmedel.
29. Förfarande enligt krav 28, där det elektriskt antändningsbara drivmedlet omfattar flytande elektriskt antändningsbart drivmedel.
30. Förfarande enligt krav 29, där det elektriskt antändningsbara drivmedlet pumpas in i källan före antändning. M, i
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US5397108P | 2008-05-16 | 2008-05-16 | |
| US5390008P | 2008-05-16 | 2008-05-16 | |
| US5391608P | 2008-05-16 | 2008-05-16 | |
| PCT/US2009/044206 WO2009140635A1 (en) | 2008-05-16 | 2009-05-15 | Electrode ignition and control of electrically ignitable materials |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE1051308A1 true SE1051308A1 (sv) | 2011-01-21 |
Family
ID=41319082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE1051308A SE1051308A1 (sv) | 2008-05-16 | 2009-05-15 | Elektrodtändning och kontroll av elektriskt tändbara material |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US8857338B2 (sv) |
| SE (1) | SE1051308A1 (sv) |
| WO (1) | WO2009140635A1 (sv) |
Families Citing this family (41)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8613188B2 (en) * | 2008-05-14 | 2013-12-24 | Purdue Research Foundation | Method of enhancing microthruster performance |
| US20110226148A1 (en) * | 2008-05-16 | 2011-09-22 | Sawka Wayne N | Physical destruction of electrical device and methods for triggering same |
| CN201529342U (zh) * | 2009-11-20 | 2010-07-21 | 陕西坚瑞消防股份有限公司 | 一种热气溶胶灭火装置用双向喷发点火具 |
| FR2986213B1 (fr) * | 2012-02-01 | 2014-10-10 | Snecma | Engin spatial a propulsion electrique et chimique a propergol solide |
| US8950329B2 (en) * | 2012-12-24 | 2015-02-10 | Raytheon Company | Electrically operated propellants |
| ES2685665T3 (es) * | 2013-03-15 | 2018-10-10 | 8 Rivers Capital, Llc | Vehículo de lanzamiento y sistema y procedimiento para un lanzamiento económicamente eficiente del mismo |
| JP2016536520A (ja) * | 2013-08-29 | 2016-11-24 | デジタル ソリッド ステート プロパルション， インコーポレイテッド | 電気的に点火され、スロットル調整された焦電性推進剤ロケットエンジン |
| WO2015070169A2 (en) * | 2013-11-08 | 2015-05-14 | Rock Hill Propulsion, Inc. | Pneumatic system and process for fracturing rock in geological formations |
| US9457761B2 (en) * | 2014-05-28 | 2016-10-04 | Raytheon Company | Electrically controlled variable force deployment airbag and inflation |
| US20150345922A1 (en) * | 2014-05-28 | 2015-12-03 | Baker Hughes Incorporated | Igniter for Downhole Use Having Flame Control |
| WO2017023383A1 (en) * | 2015-05-05 | 2017-02-09 | Digital Solid State Propulsion, Inc. | Liquid fueled pulsed plasma thruster |
| CN105021764A (zh) * | 2015-07-28 | 2015-11-04 | 南京理工大学 | 一种测量固体推进剂燃速的电路及其测量方法 |
| US10107601B2 (en) * | 2015-10-06 | 2018-10-23 | Raytheon Company | Electrically operated pulse initiators and ignition |
| US10259756B2 (en) * | 2016-03-01 | 2019-04-16 | Raytheon Company | Solid propellant with integral electrodes, and method |
| US20170284339A1 (en) * | 2016-04-05 | 2017-10-05 | Raytheon Company | Thruster with segmented propellant |
| US10220966B2 (en) * | 2016-04-05 | 2019-03-05 | Raytheon Company | Satellite with integral thrusters |
| CA3022946C (en) | 2016-05-04 | 2020-08-25 | Hunting Titan, Inc. | Directly initiated addressable power charge |
| US10145337B2 (en) | 2016-06-29 | 2018-12-04 | Raytheon Company | Electrode ignition and control of electrically operated propellants |
| US10808649B2 (en) | 2016-08-18 | 2020-10-20 | Raytheon Company | Microwave ignition of electrically operated propellants |
| WO2018034673A1 (en) * | 2016-08-19 | 2018-02-22 | Halliburton Energy Services, Inc. | System and method of delivering stimulation treatment by means of gas generation |
| US20180058377A1 (en) | 2016-08-25 | 2018-03-01 | Raytheon Company | Actuator structure and method of ignition of electrically operated propellant |
| US10563617B2 (en) | 2016-09-23 | 2020-02-18 | Raytheon Company | Electrically operated propellant for solid rocket motor thrust management |
| CN107620652B (zh) * | 2016-10-28 | 2020-04-14 | 湖北航天化学技术研究所 | 一种多脉冲推力可调固体推进器 |
| JP7080245B2 (ja) | 2016-12-13 | 2022-06-03 | ８ リバーズ キャピタル，エルエルシー | 飛翔体発射システムおよび方法 |
| US10415938B2 (en) | 2017-01-16 | 2019-09-17 | Spectre Enterprises, Inc. | Propellant |
| US20180202277A1 (en) * | 2017-01-17 | 2018-07-19 | Digital Solid State Propulsion, Inc. | Use of liquid and gel monopropellants for well stimulation |
| AU2018228450A1 (en) | 2017-03-02 | 2019-09-19 | 8 Rivers Capital, Llc | Systems and methods for improving efficiency of electroantimagnetic launchers |
| US20180273193A1 (en) | 2017-03-24 | 2018-09-27 | Raytheon Company | Electrically operated propellant thrust assist for supplementing airplane takeoff, landing or in-flight maneuverability |
| CN108488005B (zh) * | 2018-02-13 | 2020-02-07 | 重庆大学 | 一种推力可控的多脉冲固体火箭发动机 |
| US11112222B2 (en) | 2019-01-21 | 2021-09-07 | Spectre Materials Sciences, Inc. | Propellant with pattern-controlled burn rate |
| CN109942356B (zh) * | 2019-03-29 | 2022-03-04 | 湖北航天化学技术研究所 | 一种电控固体推进剂及其制备方法 |
| CN110283028B (zh) * | 2019-06-28 | 2020-08-25 | 西安交通大学 | 一种高固相含量高致密含能药柱的原材料直接制造方法 |
| CN111365145B (zh) * | 2020-04-02 | 2020-12-18 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种用于火箭发动机的可重复使用的点火器 |
| US11828151B2 (en) | 2020-07-02 | 2023-11-28 | Barry Kent Holder | Device and method to stimulate a geologic formation with electrically controllable liquid propellant-waterless fracturing |
| CN112160849A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-01-01 | 内蒙动力机械研究所 | 一种用于电控固体火箭发动机的电极装置 |
| US11512668B2 (en) * | 2020-11-28 | 2022-11-29 | Raytheon Company | Multi-pulse solid rocket motor ignition method |
| IL305237A (en) | 2021-02-16 | 2023-10-01 | Spectre Mat Sciences Inc | Primer for firearms and other weapons |
| US11434740B1 (en) | 2021-10-13 | 2022-09-06 | Halliburton Energy Services, Inc. | Methods of fracturing and rupturing rock formations for enhancing heat exchange efficiency in geothermal wells |
| CN114658564B (zh) * | 2022-04-21 | 2022-09-23 | 哈尔滨工业大学 | 一种宽范围推力调节电控固体推力器 |
| CN114810418A (zh) * | 2022-04-28 | 2022-07-29 | 西安近代化学研究所 | 一种基于气压驱动的药柱供给装置及电控固体发动机 |
| US20240165443A1 (en) * | 2022-11-22 | 2024-05-23 | Kidde Technologies Inc. | Solid-state fire suppression |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1598A (en) * | 1840-05-08 | Improvement in the method of stopping accidental breaches in fire-hose | ||
| US3651644A (en) * | 1969-06-25 | 1972-03-28 | Marshall Ind | Apparatus for initiating decomposition of an exothermic propellant |
| US4805400A (en) * | 1987-04-27 | 1989-02-21 | Olin Corporation | Non-erosive arcjet starting control system and method |
| USH1598H (en) * | 1996-03-01 | 1996-10-01 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Liquid propellant igniter |
| US6342092B1 (en) * | 1999-10-07 | 2002-01-29 | General Dynamics Ots (Aerospace), Inc. | Apparatus to separate gas from a liquid flow |
| US6817298B1 (en) | 2000-04-04 | 2004-11-16 | Geotec Inc. | Solid propellant gas generator with adjustable pressure pulse for well optimization |
| WO2003007311A1 (en) * | 2001-07-09 | 2003-01-23 | W.E. Research Llc | Description of methods to increase propellant throughput in a micro pulsed plasma thruster |
| WO2008060255A2 (en) * | 2002-01-16 | 2008-05-22 | W.E. Research, Llc | Electrically controlled extinguishable solid propellant motors |
| US20050115439A1 (en) * | 2003-12-02 | 2005-06-02 | Abel Stephen G. | Multiple pulse segmented gas generator |
| US6996972B2 (en) * | 2004-05-18 | 2006-02-14 | The Boeing Company | Method of ionizing a liquid propellant and an electric thruster implementing such a method |
| US7958823B2 (en) * | 2004-12-17 | 2011-06-14 | Sawka Wayne N | Controllable digital solid state cluster thrusters for rocket propulsion and gas generation |
| EP1856473A2 (en) * | 2005-02-23 | 2007-11-21 | Dale Seekford | Method and apparatus for stimulating wells with propellants |
-
2009
- 2009-05-15 WO PCT/US2009/044206 patent/WO2009140635A1/en active Application Filing
- 2009-05-15 US US12/989,639 patent/US8857338B2/en active Active
- 2009-05-15 SE SE1051308A patent/SE1051308A1/sv not_active Application Discontinuation
-
2014
- 2014-06-09 US US14/299,889 patent/US20150047526A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2009140635A1 (en) | 2009-11-19 |
| US20150047526A1 (en) | 2015-02-19 |
| US20110259230A1 (en) | 2011-10-27 |
| US8857338B2 (en) | 2014-10-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| SE1051308A1 (sv) | Elektrodtändning och kontroll av elektriskt tändbara material | |
| US5355764A (en) | Plasma actuated ignition and distribution pump | |
| EP3359796B1 (en) | Electrically operated pulse initiators and method of ignition | |
| EP3152513B1 (en) | Ignition generator | |
| WO2008060255A2 (en) | Electrically controlled extinguishable solid propellant motors | |
| CN104989552A (zh) | 一种基于3d打印技术的微型固体火箭发动机结构 | |
| US3263418A (en) | Detonation reaction engine | |
| US10774789B2 (en) | Methods and systems for restartable, hybrid-rockets | |
| WO2009136887A1 (en) | Controllable digital solid state cluster thrusters for rocket propulsion and gas generation | |
| US11512668B2 (en) | Multi-pulse solid rocket motor ignition method | |
| US3266240A (en) | Thrust control of solid propellant rockets | |
| US11724829B2 (en) | Miniaturized green end-burning hybrid propulsion system for cubesats | |
| SE536256C2 (sv) | Repeterbar plasmagenerator och metod därför | |
| US11846252B2 (en) | Propulsion system with initiators for selective activation of multiple rocket motors | |
| US11988173B2 (en) | Multi-pulse propulsion system with passive initiation | |
| SE535992C2 (sv) | Repeterbar plasmagenerator och metod därför | |
| US20220315252A1 (en) | Miniaturized green end-burning hybrid propulsion system for cubesats | |
| US3369365A (en) | Solid propellant rocket motor | |
| RU2221977C2 (ru) | Двигатель для артиллерийских снарядов | |
| WO2023211512A2 (en) | Propulsion system with single initiator for multiple rocket motors | |
| RU162799U1 (ru) | Пульсирующий ракетный двигатель твердого топлива | |
| RU2509909C1 (ru) | Реактивный двигатель | |
| Whitmore et al. | Power Efficient, Restart-Capable Acrylonitrile-Butadiene-Styrene Arc Ignitor for Hybrid Rockets | |
| SE517048C2 (sv) | Drivladdning, metod att initiera och styra förbrännings/ deflagrationshastigheten hos en drivladdning samt användning av en sådan drivladdning | |
| RU2217618C1 (ru) | Двигатель для выстреливаемой из гранатомета гранаты |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NAV | Patent application has lapsed |