ИНЖЕКТОР ПЛАЗМЫ ДЛЯ ИНИЦИИРОВАНИЯ ЗАРЯДА ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА (ВВ)

Полезная модель относится к области электротехники, предназначено для генерации плазмы, создания плазменных потоков целевого назначения и может быть использовано для инициирования зарядов ВВ в различных технических системах, в ракетно-артиллерийской технике и при проведении промышленных взрывов. Техническим результатом является увеличение эффективности преобразования подведенной электромагнитной энергии.
Известны устройства, конструкция и принцип действия которых изложены
Изобретение Патент РФ 2166181 предназначенные для инициирования (воспламенения) пороховых зарядов. Основным недостатком этого устройства является то, что взрыв проводника происходит в заряде ВВ. на заряд ВВ воздействует ударная волна от взрыва проводника, что негативно влияет на закон горения заряда.
Изобретение Патент РФ 2204777 предназначенные для генерации и ускорения плазменных потоков. Основным недостатком этого устройства является то. что высокоскоростной поток генерируемой плазмы имеет осевую ориентацию, прожигает в осевом направлении заряд ВВ и исключает возможность применения составных зарядов.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является известная конструкция инжектора плазмы полезная модель заявка №2012145893/02. выбранная за прототип.
На фиг. 1 представлен общий вид конструкции инжектора плазмы - прототипа, который состоит из центрального электрода-анода - 1, изолятора - 2, корпуса-катода - 3, оболочки - 4, втулки - 5 из полимерного материала и плазменного канала (полость) - 6, в которой устанавливается проводник - 7. Полимерная втулка - 5 и оболочка - 4 выполнены таким образом, что частично погружены в заряд взрывчатого вещества - 9. Втулка - 5 и оболочка - 4 имеют отверстия - 10 позволяющие активизировать процесс зажигания. Плазменный канал - 6 непосредственно сообщается с зарядом взрывчатого вещества - 9.
Описанное устройство имеет проволочку - 7 которую требуется устанавливать каждый раз при подготовке эксперимента, имеет ограничение по количеству электрической энергии вводимой в заряд взрывчатого вещества, поскольку с ростом подведенной энергии растут динамические воздействия дуги на заряд взрывчатого вещества, что влияет на скорость горения заряда и может приводить к детонации последнего.
Взрывчатое вещество через открытый торец втулки - 5, может свободно проникать в полость плазменного канала еще в процессе подготовки эксперимента, что делает невозможным контролировать плотность заряжания. Наличие взрывчатого вещества в плазменном канале, ограниченном втулкой - 5 и оболочкой - 4 вызывает разрушение последней, что отрицательно сказывается на времени подготовки эксперимента. Плазменный поток, генерируемый устройством имеет преимущественно осевую ориентацию, что исключает использование составных зарядов.
Техническим результатом настоящей полезной модели является повышение эффективности преобразования подведенной электромагнитной энергии в кинетическую и регулирование характеристик воспламенения заряда BB.
Технический результат полезной модели достигается тем, что создано устройство, которое содержит корпус, коаксиалыю расположенный в нем через изолятор центральный электрод-анод, цилиндрическую металлическую втулку с плазменным каналом внутри (полость), выполненную с радиальными отверстиями и частично расположенную в рабочем объеме для заряда BB.
Центральный электрод-анод и цилиндрическая металлическая втулка-катод имеют искровой промежуток. На цилиндрической металлической втулке-катоде выполнена обмотка, один конец которой присоединен к корпусу, а второй к металлической оболочке втулки-катода, ограничивающей плазменный канал, при этом плазменный канал частично перекрыт крышкой, которая крепится на конце цилиндрической металлической втулки-катоде, расположенном в рабочем объеме для BB.
В металлической крышке, перекрывающей плазменный канал, выполнены отверстия различной конфигурации.
Цилиндрическая металлическая втулка-катод электрически соединена с корпусом через обмотку и представляет собой вместе центральным электродом-анодом и изолятором плазменный узел. Цилиндрическая втулка-катод - 4, крышка - 12 имеют отверстия - 8, 16, Изменение количества отверстий, их диаметр позволяет влиять на динамические характеристики передаваемые, как в процессе пробоя искрового промежутка между центральным электродом и металлической втулкой-катодом, так и в процессе горения дуги на заряд взрывчатого вещества.
В предлагаемой конструкции цилиндрическая втулка-катод имеет обмотку - 11 расположенную коаксиально плазменному каналу, которая генерирует магнитное поле в рабочем цикле. Магнитное поле оказывает непосредственное влияние на динамические характеристики, передаваемые в процессе горения дуги на заряд взрывчатого вещества, Изменение количества витков обмотки, ее шага, направления и геометрического расположения относительно плазменного канала позволяет оптимизировать процесс формирования плазмы и, как следствие, процесс зажигания заряда взрывчатого вещества.
Использование обмотки позволяет распределить эрозию внутренней поверхности цилиндрической металлической втулки по всей длине, что увеличивает срок службы последней. Предлагаемая конструкция имеет крышку плазменного канала - 12, которая препятствует попаданию взрывчатого вещества в плазменный канал, это позволяет контролировать плотность заряжания в эксперименте и исключает возможность разрушения плазменного узла.
Работа обмотки - характеризуется классическими законами электродинамики. При замыкании ключа К потенциал напряжения передается на центральный электрод-анод и металлическую втулку катод. Искровой промежуток между центральным электродом-анодом и металлической втулкой-катодом пробивается по поверхности изолятора 2 высоким напряжением. Формируется канал пробоя и по цепи конденсатор ключ, корпус, обмотка, металлическая втулка, канал пробоя и центральный электрод протекает ток разряда. Протекающий по обмотке электрический ток формирует магнитный поток, зависящий от индуктивности контура обмотки и величины тока.
Пример реализации данной конструкции приведен на Фиг.2
На фиг 2 представлен общий вид конструкции инжектора плазмы, который состоит: из центрального электрода (анода) - 1, изолятора - 2, корпуса - 3, цилиндрической втулки катода - 4, размещенной на ней обмотки - 11, плазменного канала - 6, ограниченного крышкой - 12, рабочего объема - 7, снабженного зарядом взрывчатого вещества, цилиндрическая втулка-катод - 4 и крышка - 12 имеют отверстия - 8 и - 16. С корпусом 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 корпусу - 3. В искровом промежутке между центральным электродом - анодом и втулкой-катодом происходит пробой и загорается плазма. По цепи, образованной дугой, протекает ток разряда. В процессе разряда дуга увеличивается в объеме и движется по плазменному каналу.
Обмотка, также включенная в цепь разряда, генерирует магнитное поле, которое воздействует на дугу, заставляя ускорять либо замедлять последнюю в зависимости от конструктивного исполнения обмотки. Высокотемпературные продукты горения плазмы истекают по отверстиям - 8,16 в рабочий объем термически и динамически воздействуя на заряд взрывчатого вещества. Такой способ генерации плазмы позволяет в существенных пределах регулировать интенсивность образования плазмы во времени, изменять температуру и время формирования потоков плазмы, что в свою очередь позволяет оптимизировать процесс зажигания взрывчатого вещества. Распределяет электроэрозионный процесс по всей длине металлической оболочки, что увеличивает срок службы инжектора плазмы.
Наличие обмотки на металлической втулке-катоде и крышки, частично перекрывающей плазменный канал, позволяет более рационально использовать подведенную электрическую энергию, влиять на скорость сгорания взрывчатого вещества, более рационально повышать давление в рабочем объеме, что в конечном результате увеличивает скорость метания снаряда - 11.
Таким образом, в сравнении с прототипом заявляемое изобретение имеет следующие преимущества:
Из конструкции исключены элементы проволочка и изолирующая втулка, что упростило конструкцию и позволило неоднократно использовать инжектор плазмы без демонтажа последнего.
Исключена возможность проникновения взрывчатого вещества в плазменный канал, поскольку последний частично перекрыт металлической крышкой. Таким образом, предотвращается возможность разрушения устройства от взрыва ВВ в плазменном канале.
Плазма истекает через радиальные отверстия цилиндрической втулки и отверстия в крышке, перекрывающей плазменный канал, зажигая заряд одновременно во многих местах.
Интенсивность воздействия плазмы на основной заряд регулируется выбором диаметров отверстий в крышке, перекрывающей плазменный канал и цилиндрической втулки, а также конструктивным исполнением обмотки.
ЛИТЕРАТУРА
1. «Устройство для зажигания топлив», патент RU 2166181, Буркин В.В., Синяев С.В., Христенко Ю.Ф.
2. «Коаксиальный ускоритель Сивкова», патент RU 2204777 Сивков А.А.
3. «Инжектор плазмы для инициирования заряда взрывчатого вещества», полезная модель заявка №2012145893/02(073711), Буркин В.В., Ищенко А.Н., Бураков В.Α., Корольков Л.В., Барышев М.С.