Инжектор плазмы для инициирования заряда взрывчатого вещества

Полезная модель относится к области электротехники, предназначена для генерации плазмы, создания плазменных потоков целевого назначения и может быть использована для инициирования зарядов ВВ в различных технических системах, в ракетно-артиллерийской технике и при проведении промышленных взрывов. Инжектор плазмы, состоящий из анода, коаксиально с ним расположенного через изолятор катода, электрически соединенных между собой проволочкой, расположенной в плазменном канале, ограниченном цилиндрической втулкой из полимерного материала, проволочка крепится между анодом и катодом, являющегося корпусом, на противоположном ему торце плазменного канала таким образом, что проволочка располагается по всей длине втулки из полимерного материала, а втулка снабжена металлической оболочкой, электрически соединенной с катодом-корпусом и представляет собой вместе с проволочкой плазменный узел, выполненный с возможностью замены при полном сгорании втулки. Частичное размещение плазменного узла в пороховом заряде и наличие отверстий позволяет одновременно инициировать заряд во многих местах. Заявляемая полезная модель обеспечивает устойчивое, много очаговое зажигание, с большей интенсивностью и за меньшее время, сменный плазменный узел позволяет сократить время подготовки эксперимента.

Полезная модель относится к области электротехники, предназначена для генерации плазмы, создания плазменных потоков целевого назначения и может быть использована для инициирования зарядов ВВ в различных технических системах, в ракетно -артиллерийской технике и при проведении промышленных взрывов.

Известны устройства, конструкция и принцип действия которых изложены в Thomas Н.G., Weise G., Kruse J., Schaffers P., Haak H-K. Status and Results of R&D Program on ETC Technologies./ЛЕЕЕ TRANSACTIONS ON MAGNETICS, vol.37, 7, JAMJARI 2001, p.46-51, предназначенные для инициирования (воспламенения) пороховых зарядов. Устройства по своей сути представляют собой инжектор плазмы, конструктивно состоящий из коаксиально расположенных анода и катода, разделенных изолятором, между которыми зажигается дуговой разряд, формирующий плазму, которая в свою очередь по плазменному каналу транспортируется к пороховому заряду и инициирует его.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является известная конструкция инжектора плазмы Caillard J., de Izarra С., Brunet L. Experimental Assessment of 1 kJ Electro-Pyrotechnik Device Ignited in the 300-1000 V Range for ETC Studies./ЛЕЕЕ TRANSACTIONS ON MAGNETICS, vol.37, 7, JANUARI 2001, p.152-156 - выбранная за прототип

На фиг.1 представлен общий вид конструкции инжектора плазмы - прототипа, который состоит из центрального электрода(анода) - 1, изолятора - 2, корпуса - 3, кольцевого электрода (катода) - 4, втулки - 5, выполненной из полимерного материала и плазменного канала (полость) - 7, в которой устанавливается проводник - 6, электрически соединенный с анодом 1 и катодом 4, между которыми расположен изолятор 2. С катодом 4 и анодом 1 соединены также источник питания плазматрона, например, конденсатор - С и ключ-К.

Описанное устройство имеет малую интенсивность воздействие плазмы на заряд и большое время задержки воспламенения заряда. Кроме того на подготовку инжектора плазмы к последующему эксперименту затрачивается много времени. Техническим результатом полезной модели является повышение интенсивности создания плазмы и воздействия плазменных потоков на воспламенение зарядов ВВ, а также в повышении технологичности сборки инжектора плазмы при проведении экспериментов.

Технический результат полезной модели достигается тем, что создано устройство, которое состоит из анода, коаксиально с ним расположенного через изолятор катода, электрически соединенные между собой проволочкой, расположенной в плазменном канале, ограниченном цилиндрической втулкой из полимерного материала. Проволочка крепится между катодом, который является корпусом, и анодом на противоположном ему торце плазменного канала таким образом, что проволочка располагается по всей длине втулки из полимерного материала, а втулка снабжена металлической оболочкой, электрически соединенной с катодом-корпусом и представляет собой вместе с проволочкой плазменный узел, выполненный с возможностью замены при полном сгорании втулки.

Плазменный узел выполнен частично расположенным в пороховом заряде, а металлическая оболочка и втулка имеют радиальные отверстия

Пример реализации данной полезной модели приведен на Фиг.2 На фиг 2 представлен общий вид конструкции заявляемой полезной модели инжектора плазмы, который состоит: из центрального электрода (анода) 1, изолятора 2, корпуса (катода) - 3, металлической оболочки 4, размещенной в нем втулки 5, из полимерного материала, плазменного канала 6, в котором устанавливается проволочка -7 электрически, соединяющая катод с анодом, рабочего объема 8, снабженного зарядом взрывчатого вещества 9, радиальных отверстий втулки и металлической оболочки 10. С катодом 3 и анодом 1 соединен источник питания инжектора плазмы, например конденсатор - С и ключ - К

Инжектор плазмы работает следующим образом.

При замыкании ключа - К конденсатор - С электрически подключается к аноду 1 и катоду 3, по проволочке 7 протекает электрический ток, под действием которого она сгорает с образованием электрической дуги. Дуга термически воздействует на полимерный материал втулки 5. Материал разлагается с образованием газовой фракции, которая под действием дуги превращается в плазму. Причем, благодаря расположению проволочки 7 по всей длине втулки 5 электрическая дуга также горит по всей длине втулки и, следовательно, воздействие на полимерный материал происходит также по всей длине одновременно. Такой процесс генерации плазмы позволяет существенно повысить интенсивность образования плазмы, повысить ее температуру и снизить время формирования потока плазмы. Плазма по каналу 6 истекает в рабочий объем 8 через отверстия 10 и инициирует заряд взрывчатого вещества.

Частичное размещение плазменного узла в пороховом заряде и наличие отверстий позволяет одновременно инициировать заряд во многих местах, что увеличивает интенсивность воздействия плазмы на заряд, повышает скорость его сгорания, соответственно, растет скорость повышения давления в рабочем объеме 9, что в конечном результате увеличивает скорость метания снаряда 11. Для повторного эксперимента необходимо заменить отработавшие детали инжектора плазмы, а именно проволочку 6 и втулку 5.

Наличие металлической оболочки и создание сменного плазменного узла в настоящей полезной модели улучшает технологию подготовки инжектора плазмы для следующего эксперимента.

Таким образом, в сравнении с прототипом заявляемая полезная модель имеет следующие преимущества:

1. Взрыв проволочки под действием напряжения создает ионизированный канал. По этому каналу возникает электрическая дуга большей мощности между анодом и катодом.

2. Дуга создает высокую температуру, под действием которой зажигается полимерная втулка одновременно по всей длине.

3. Продукты сгорания истекают через радиальные каналы и зажигают основной заряд одновременно инициируя пороховой заряд во многих местах, что в конечном итоге увеличивает интенсивность воздействия плазмы на основной заряд, повышает скорость его горения.

4. Втулка снабжена металлической оболочкой и представляет собой вместе с проволочкой отдельный сменный плазменный узел, что упрощает процесс перезаряжания инжектора плазмы для каждого последующего выстрела

ЛИТЕРАТУРА

1. Thomas H.G., Weise G., Kruse J., Schaffers P., Haak H-K. Status and Results of R&D Program on ETC Technologies./ЛЕЕЕ TRANSACTIONS ON MAGNETICS, vol.37, 7, JANUARJ 2001, p.46-51

2. Caillard J., de Izarra C., Brunei L. Experimental Assessment of 1 U Electro-Pyrotechnik Device Ignited in the 300-1000 V Range for ETC Studies./ЛЕЕЕ TRANSACTIONS ON MAGNETICS, vol.37, 7, JANUARI 2001, p.152-156

1. Инжектор плазмы для инициирования заряда взрывчатого вещества (ВВ), содержащий электрически соединенные между собой посредством проволочки анод и коаксиально с ним расположенный через изолятор корпус-катод, металлическую оболочку, размещенную в цилиндрической втулке из полимерного материала с плазменным каналом и электрически соединенную с анодом и корпусом - катодом через проволочку, и рабочий объем для заряда ВВ, при этом проволочка расположена в плазменном канале втулки, отличающийся тем, что проволочка расположена в плазменном канале втулки из полимерного материала по всей ее длине, при этом втулка из полимерного материала, металлическая оболочка, корпус-катод и проволочка образуют плазменный узел, выполненный с возможностью замены при сгорании втулки из полимерного материала.

2. Инжектор плазмы по п.1, отличающийся тем, что плазменный узел частично расположен в рабочем объеме для заряда ВВ, а металлическая оболочка и втулка выполнены с радиальными отверстиями.