RU2166181C2 - Устройство для зажигания топлив - Google Patents
Устройство для зажигания топлив Download PDFInfo
- Publication number
- RU2166181C2 RU2166181C2 RU99109181/02A RU99109181A RU2166181C2 RU 2166181 C2 RU2166181 C2 RU 2166181C2 RU 99109181/02 A RU99109181/02 A RU 99109181/02A RU 99109181 A RU99109181 A RU 99109181A RU 2166181 C2 RU2166181 C2 RU 2166181C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sleeve
- fuel
- electrode
- jumpers
- internal electrode
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 239000012772 electrical insulation material Substances 0.000 claims 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000725 suspension Substances 0.000 abstract description 6
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 abstract description 4
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 abstract description 2
- -1 gel-like Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 7
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 238000004157 plasmatron Methods 0.000 description 2
- 239000003380 propellant Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000003721 gunpowder Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Air Bags (AREA)
Abstract
Изобретение относится к устройствам для воспламенения жидких, гелеобразных, суспензионных, а также твердых топлив. Устройство для зажигания топлив содержит заполненную топливом гильзу из электропроводящего материала, источник электрической энергии с подводящими проводами и ключом, внутренний электрод и плавкие металлические перемычки. Внутренний электрод, расположенный соосно гильзе, проходит через весь объем топлива и закреплен в днище гильзы из электроизоляционного материала. Плавкие металлические перемычки, расположенные в топливе, соединяют внутренний электрод с гильзой. Источник электрической энергии соединен одним полюсом с гильзой, а другим - через ключ с внутренним электродом. Расстояние между перемычками, расположенными у свободного конца электрода, может быть в 1,5-2 раза меньше, чем у днища гильзы. Устройство может содержать дополнительный источник электрической энергии и дополнительный трубчатый электрод, изолированный от внутреннего электрода изоляторной вставкой. Изобретение обеспечивает устойчивое квазиобъемное многоочаговое зажигание за меньшее время, чем традиционными способами зажигания, и обеспечивает последовательное зажигание различных частей заряда. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к технике воспламенения жидких, гелеобразных, суспензионных, а также твердых гранулированных и моноблочных топлив и, в частности, метательных зарядов в баллистических установках.
Известны устройства, использующие для зажигания топлив электрическую энергию. Простейшим из них является электрокапсюльная втулка (ЭКВ) [1,2], в которой инициирующий заряд воспламеняется нагретой спиралью при пропускании через нее электрического тока. При этом для зажигания основного заряда иногда используются огнепроводящие трубки (ОПТ) с отверстиями ("флейта") или без них [2].
Известно устройство, в котором заряд топлива зажигается плазмой, генерируемой в плазматроне и подающейся в зарядную камеру через огнепроводящую трубку с отверстиями, или взрывающуюся пластиковую трубку [3].
Наиболее близким по технической сущности и условиям применения является устройство для зажигания топлив (RU 2065562 C1, F 42 C 19/12, 20.08.1996) [4]. Устройство для зажигания топлив содержит заполненную топливом гильзу из электропроводящего материала, источник электрической энергии с подводящими проводами и ключом, внутренний электрод и волноводы-кавитаторы, закрепленные в днище гильзы, а также плавкие металлические перемычки, расположенные в топливе. Днище гильзы вы полнено из электроизоляционного материала. Устройство для зажигания топлив основано на идее создания конструкции, позволяющей в процессе инициирования не только усиливать давление вблизи воспламеняющегося объема жидких взрывчатых систем (ЖВС), но и создавать впереди фронта горения зону кавитации ЖВС.
Недостатки такого устройства заключаются в следующем:
- низкий КПД использования электрической энергии;
- поверхностный режим воспламенения для жидких метательных веществ;
- одновременное воспламенение всех частей заряда.
- низкий КПД использования электрической энергии;
- поверхностный режим воспламенения для жидких метательных веществ;
- одновременное воспламенение всех частей заряда.
Задачей изобретения является обеспечение квазиобъемного режима воспламенения для всех видов топлива, повышение КПД использования электрической энергии, уменьшение рабочего напряжения, возможность реализации последовательного воспламенения различных частей заряда и управления режимом диспергирования жидких, гелеобразных и суспензионных, а также твердых моноблочных топлив.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве, содержащем гильзу с топливом, источник электрической энергии, например, конденсаторную батарею, подводящие провода и ключ, днище гильзы с топливом выполнено из электроизоляционного материала и в нем закреплен внутренний электрод, проходящий через весь объем топлива по оси гильзы. Внутренний электрод и гильза, которая служит внешним электродом, соединены плавкими металлическими перемычками, расположенными непосредственно в топливе. Источник электрической энергии подключен одним полюсом к гильзе (внешнему электроду), а другим - через быстродействующий ключ к внутреннему электроду.
Параметры внешней цепи (начальные напряжение и энергия источника электрической энергии, общая индуктивность), материал и толщина перемычек связаны соотношением
где Δ - толщина перемычек, мм;
ρ - удельное электрическое сопротивление материала перемычек, мкОм·м;
U0 - начальное напряжение источника электрической энергии, кВ;
W0 - начальная энергия источника электрической энергии, Дж;
L - индуктивность электрической цепи источник электрической энергии - ключ - устройство для зажигания, мкГн.
где Δ - толщина перемычек, мм;
ρ - удельное электрическое сопротивление материала перемычек, мкОм·м;
U0 - начальное напряжение источника электрической энергии, кВ;
W0 - начальная энергия источника электрической энергии, Дж;
L - индуктивность электрической цепи источник электрической энергии - ключ - устройство для зажигания, мкГн.
Частота расположения перемычек увеличивается от дна гильзы к ее открытому концу так, что расстояние между перемычками на свободном конце внутреннего электрода в 1,5...2 раза меньше, чем у дна гильзы.
Устройство может иметь дополнительный источник питания с подводящими проводами и быстродействующим ключом, а также дополнительный трубчатый электрод, надетый на внутренний электрод и изолированный от него изоляторной вставкой. Дополнительный трубчатый электрод соединен с гильзой плавкими металлическими перемычками, расположенными в слое топлива, прилегающем к дну гильзы. Дополнительный источник электрической энергии одним полюсом подключен к гильзе, а другим - через быстродействующий ключ к дополнительному трубчатому электроду.
Введение электроинициирующего импульса непосредственно в объем топлива позволяет исключить из схемы воспламенения плазмотрон, что в свою очередь повышает КПД использования электрической энергии и дает возможность понизить рабочее напряжение источника электрической энергии. Использование одного или нескольких дополнительных источников энергии и дополнительных трубчатых электродов позволяет управлять временем воспламенения различных частей заряда. Изменяя частоту расположения плавких металлических элементов, можно управлять режимом воспламенения и диспергирования, а значит, и газоприходом по длине каждой части заряда.
На фиг. 1 приведен пример конкретного выполнения заявляемого устройства. Устройство включает заполненную топливом гильзу 1, служащую внешним электродом, днище 2 которой выполнено из электроизоляционного материала. В днище соосно закреплены внутренний электрод 3 и дополнительный трубчатый электрод 4, разделенные изоляторной вставкой 5. Внутренний электрод 3 соединен с гильзой 1 плавкими металлическими перемычками 6, дополнительный трубчатый электрод 4 соединен с гильзой 1 плавкими металлическими перемычками 7. Основной источник электрической энергии, например, конденсаторная батарея 8 одним полюсом соединена с гильзой 1, а другим - через быстродействующий ключ К1 с внутренним электродом 3. Дополнительный источник электрической энергии 9 через быстродействующий ключ К2 соединен с дополнительным трубчатым электродом 4. Нижний полузаряд, расположенный у дна гильзы и охватывающий дополнительный трубчатый электрод 4, выполнен из твердого моноблочного топлива, а верхний полузаряд, охватывающий переднюю часть внутреннего электрода 3, состоит из жидкого, гелеобразного или суспензионного топлива.
На фиг. 2 приведены экспериментальные зависимости давления на дне гильзы от времени.
Устройство работает следующим образом. После замыкания ключа К1 батарея конденсаторов 8 начинает разряжаться через плавкие металлические перемычки 6 между внутренним электродом 3 и гильзой 1. При этом между гильзой 1 и электродом 3 генерируется собственное азимутальное магнитное поле и перемычки с током под действием пондеромоторных сил начинают ускоряться в продольном направлении. Одновременно металлические перемычки 6 нагреваются электрическим током и начинают плавиться. Раскаленные капли металла и твердые фрагменты перемычек, ускоренные пондеромоторными силами, внедряются в топливо, что приводит к квазиобъемному многоочаговому воспламенению верхнего полузаряда топлива. После необходимой задержки по времени замыкается ключ К2 и батарея конденсаторов 9 начинает разряжаться через перемычки 7 между дополнительным трубчатым электродом 4 и гильзой 1. Перемычки 7 ускоряясь разрушают нижний моноблочный полузаряд, а затем расплавленные капли металла и нагретые твердые фрагменты перемычек воспламеняют топливо по всему объему. Причем меняя толщину и материал перемычек, а также интервал между ними, можно изменять степень диспергирования топлива и, следовательно, изменять величину горящей поверхности и закон газообразования по длине заряда.
Теоретически установлено и экспериментально подтверждено, что для квазиобъемного зажигания жидких, гелеобразных и суспензионных топлив параметры электрической цепи и характеристики перемычек должны удовлетворять неравенству
где Δ - толщина перемычек, мм;
ρ - удельное электрическое сопротивление материала перемычек, мкОм·м;
U0 - начальное напряжение источника электрической энергии, кВ;
W0 - начальная энергия источника электрической энергии, Дж;
L - индуктивность электрической цепи источник электрической энергии - ключ - устройство для зажигания, мкГн.
где Δ - толщина перемычек, мм;
ρ - удельное электрическое сопротивление материала перемычек, мкОм·м;
U0 - начальное напряжение источника электрической энергии, кВ;
W0 - начальная энергия источника электрической энергии, Дж;
L - индуктивность электрической цепи источник электрической энергии - ключ - устройство для зажигания, мкГн.
При соответствующем выборе толщины и материала перемычек, а также значений U0, W0, L выполнение этого неравенства обеспечивает электровзрыв перемычек в режиме разбрызгивания жидких капель и твердых фрагментов [5].
В баллистических установках с относительно легким метаемым элементом давление на дне метаемого элемента и линейная скорость горения топлива существенно ниже, чем на дне гильзы, что приводит к недогоранию частиц топлива, движущихся непосредственно за метаемым элементом. При увеличении частоты расположения плавких металлических перемычек в передней части гильзы повышается количество очагов зажигания в единице объема топлива и в итоге уменьшается характерный размер частиц. Это приводит к увеличению газоприхода (за счет увеличения поверхности горения), что, в свою очередь, вызывает увеличение давления и скорости горения топлива. Таким образом, в данном случае время сгорания частиц топлива за метаемым элементом уменьшается не только за счет уменьшения размеров частиц, но и за счет увеличения скорости горения. Это дает возможность получать более высокие скорости метаемого элемента при неизменных максимальных давлениях в гильзе и на дно метаемого элемента.
Заявляемое устройство реализовано в модельной баллистической установке и использовалось для зажигания разнообразных зарядов, в том числе гелеобразных, суспензионных и твердых гранулированных. На установке проведено порядка 150 экспериментов с различного рода топливами. Эксперименты показали, что в предлагаемом устройстве удается зажечь составы, которые не удается воспламенить традиционными способами, например, с помощью навески дымного ружейного пороха. При этом подтверждена достаточно высокая стабильность и повторяемость процесса, а также существенное уменьшение времени воспламенения по сравнению с традиционными способами зажигания. Это видно из результатов экспериментов, представленных на фиг. 2, где приведены зависимости давления от времени в зарядной камере баллистической установки в двух опытах для одного из суспензионных топлив при одинаковых условиях заряжания. При этом дульная скорость метаемого элемента в опыте N 47 составила 1465 м/с, а в опыте N 72 - 1486 м/с. Первые всплески на экспериментальных кривых являются реакцией пьезоэлектрического датчика давления Т6000 на электроразряд и служат надежной отметкой для регистрации начала процесса.
Источники информации
1. Марьин В.К., Зеленский В.П., Орлов Б.М. и др. Пороха, ракетные твердые топлива и взрывчатые вещества.- М.: МО РФ, 1992, 201 с.
1. Марьин В.К., Зеленский В.П., Орлов Б.М. и др. Пороха, ракетные твердые топлива и взрывчатые вещества.- М.: МО РФ, 1992, 201 с.
2. Кувшинов В.М., Сергеев В.В., Дубнер М.И. Работы в области внутренней баллистики отечественных малокалиберных средств вооружения //"Боеприпасы", N 5-6,1995, С 22-26.
3.Wildegger-Gaissmaier А.Е., Wren G.P. Influence of Plasma Injection Duration on the Performance of Solid Propellant Electro-Thermal Guns, pp.43-50.// In: Ballistics'95/15th Internation Symposium on Ballistics, May 21-24, Jerusalem, Israel, 1995. -Proceedings, Vol.3, part 1. -248 p.
4. RU 2065562 C1, 20.08.1996.
5. Бурцев B.A., Калинин Н.В., Лучинский А.В. Электрический взрыв проводников и его применение в электрофизических установках. - М.: Атомиздат, 1990, 289 с.
Claims (4)
1. Устройство для зажигания топлив, содержащее заполненную топливом гильзу из электропроводящего материала, источник электрической энергии с подводящими проводами и ключом, внутренний электрод, закрепленный в днище гильзы, которое выполнено из электроизоляционного материала, и плавкие металлические перемычки, расположенные в топливе, отличающееся тем, что внутренний электрод расположен соосно и проходит через весь объем топлива, причем плавкие металлические перемычки соединяют внутренний электрод с гильзой, а источник электрической энергии соединен одним полюсом с гильзой, а другим - через ключ с внутренним электродом.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что материал и толщина перемычек выбираются из соотношения
где Δ - толщина перемычек, мм;
ρ - удельное электрическое сопротивление материала перемычек, мкОм·м;
L - индуктивность электрической цепи источник электрической энергии - ключ - устройство для зажигания, мкГн;
W0 - начальная энергия источника электрической энергии, Дж;
U0 - начальное напряжение источника электрического тока, кВ.
где Δ - толщина перемычек, мм;
ρ - удельное электрическое сопротивление материала перемычек, мкОм·м;
L - индуктивность электрической цепи источник электрической энергии - ключ - устройство для зажигания, мкГн;
W0 - начальная энергия источника электрической энергии, Дж;
U0 - начальное напряжение источника электрического тока, кВ.
3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что расстояние между перемычками, расположенными у свободного конца электрода, в 1,5-2 раза меньше, чем у днища гильзы.
4. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что устройство включает дополнительный источник электрической энергии, а на внутренний электрод надет дополнительный трубчатый электрод, изолированный от внутреннего электрода изоляторной вставкой.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99109181/02A RU2166181C2 (ru) | 1999-05-05 | 1999-05-05 | Устройство для зажигания топлив |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99109181/02A RU2166181C2 (ru) | 1999-05-05 | 1999-05-05 | Устройство для зажигания топлив |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU99109181A RU99109181A (ru) | 2001-04-10 |
| RU2166181C2 true RU2166181C2 (ru) | 2001-04-27 |
Family
ID=20219306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99109181/02A RU2166181C2 (ru) | 1999-05-05 | 1999-05-05 | Устройство для зажигания топлив |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2166181C2 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009006079A1 (de) | 2009-01-26 | 2010-07-29 | Oao Znjj "Burevestnik" | Einrichtung zur Zündung der Wurfladung in der Geschosskammer eines Artilleriesystems mit hülsenloser Ladung |
| RU2461790C1 (ru) * | 2011-01-12 | 2012-09-20 | Николай Евгеньевич Староверов | Взрывной заряд староверова - 7 (варианты) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4573316A (en) * | 1983-03-16 | 1986-03-04 | Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of National Defence Of Her Majesty's Canadian Government | Integrated weatherseal/igniter for solid rocket motor |
| US5483896A (en) * | 1994-07-12 | 1996-01-16 | Morton International, Inc. | Pyrotechnic inflator for an air bag |
| RU2065562C1 (ru) * | 1992-05-28 | 1996-08-20 | Дубовик Александр Владимирович | Устройство для инициирования детонации жидких взрывчатых систем |
| RU2084814C1 (ru) * | 1994-09-28 | 1997-07-20 | Конструкторское бюро приборостроения | Воспламенительная камера |
-
1999
- 1999-05-05 RU RU99109181/02A patent/RU2166181C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4573316A (en) * | 1983-03-16 | 1986-03-04 | Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of National Defence Of Her Majesty's Canadian Government | Integrated weatherseal/igniter for solid rocket motor |
| RU2065562C1 (ru) * | 1992-05-28 | 1996-08-20 | Дубовик Александр Владимирович | Устройство для инициирования детонации жидких взрывчатых систем |
| US5483896A (en) * | 1994-07-12 | 1996-01-16 | Morton International, Inc. | Pyrotechnic inflator for an air bag |
| RU2084814C1 (ru) * | 1994-09-28 | 1997-07-20 | Конструкторское бюро приборостроения | Воспламенительная камера |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009006079A1 (de) | 2009-01-26 | 2010-07-29 | Oao Znjj "Burevestnik" | Einrichtung zur Zündung der Wurfladung in der Geschosskammer eines Artilleriesystems mit hülsenloser Ladung |
| DE202009014949U1 (de) | 2009-01-26 | 2010-10-07 | Oao Znjj "Burevestnik" | Einrichtung zur Zündung der Wurfladung in der Geschosskammer eines Artilleriesystems mit hülsenloser Ladung |
| RU2461790C1 (ru) * | 2011-01-12 | 2012-09-20 | Николай Евгеньевич Староверов | Взрывной заряд староверова - 7 (варианты) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5183956A (en) | Projectile-launching device | |
| SE533046C2 (sv) | Sätt för elektrisk övertändning och förbränning av drivladdning, samt divladdning och ammunitionsskott i enlighet därmed | |
| US5171932A (en) | Electrothermal chemical propulsion apparatus and method for propelling a projectile | |
| JP2000055597A (ja) | 発射薬 | |
| US9658026B1 (en) | Explosive device utilizing flux compression generator | |
| RU2166181C2 (ru) | Устройство для зажигания топлив | |
| US6332402B1 (en) | Ammunition cartridge with electric propellant ignition | |
| US5003884A (en) | Hollow or projectile charge | |
| US5042359A (en) | Projectile accelerating device | |
| EP1444478B1 (en) | Transverse plasma injector ignitor | |
| FR2547404A1 (fr) | Canon electromagnetique | |
| CN213631830U (zh) | 一种无起爆药电子雷管点火件结构 | |
| EP2798302B1 (en) | Repeatable plasma generator and method for the same | |
| KR20010098796A (ko) | 전열 점화 장치 및 그 제조 방법 | |
| RU2461790C1 (ru) | Взрывной заряд староверова - 7 (варианты) | |
| US9377261B2 (en) | Repeatable plasma generator and a method therefor | |
| Weisse et al. | Status and results of the German R&D program on ETC technologies | |
| US11725896B2 (en) | Repeatable plasma generator | |
| Baryshev et al. | Use of Plasma for Intensification of Ignition and Combustion of High-Energy Materials | |
| CN1179825A (zh) | 电热化学火药点火器 | |
| Andreasson et al. | Evaluation of an electrothermal-chemical concept where propellant combustion is stimulated by conducting electric current through the flame | |
| BG62416B1 (bg) | Унитарен боеприпас | |
| Zimmermann et al. | Bipartite Solid-Propellant Charge with Consecutive Ignition | |
| SE509311C2 (sv) | Sätt och elektrodanordning för styrning av en drivladdnings förbränningshastighet | |
| MICHALSKI et al. | CAPILLARY PLASMA GENERATOR AS THE NEW METHOD OF PROPELLANTS IGNITION IN CLOSSED VESSEL TEST |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040506 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070506 |