ИНИЦИИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО С ЗАДЕРЖКОЙ СРАБАТЫВАНИЯ
INITIATING DEVICE WITH DELAY OF ACTUATION

Изобретение относится к области пиротехники и может быть использовано для обеспечения временных задержек в конструкциях воспламенителей, например для источников давления, газогенераторов, в системах пироавтоматики для механического перемещения конструктивных элементов, для задействования огневой цепи взрывателей и т.д.
Задачей, решаемой заявляемым изобретением, является создание конструкции инициирующего устройства со стабильным временем замедления, не содержащего в своем составе инициирующих взрывчатых веществ, срабатывающею с высокой надежностью, безопасного в производстве и технологичным в изготовлении.
Известна конструкция инициирующего устройства по патент) US 5175390 (публик. 29.12.1992), представляющая собой детонатор с временной задержкой, который содержит гильзу с заместительным зарядом, выполненным из трех частей - двух крайних и одной промежуточной, запрессованной между ними. Крайние части замедлительного заряда выполнены в виде колпачков, снаряженных составом, скорость горения которого превышает скорость горения состава промежуточной части. Промежуточная часть включает пять идентичных участков с переменным ступенчатым сечением, увеличивающимся в направлении распространения горения. Такая конструкция замедлительного заряда обеспечивает стабильность процесса непрерывного горения в течение требуемого времени при сложных условиях эксплуатации из-за искусственного увеличения поверхности контакта, что обеспечивает высокую надежность работы. Регулирование времени горения осуществляют подбором высоты промежуточной части замедлительного заряда, которая может быть выполнена из меньшего количества идентичных участков переменного сечения.
Недостатком известного устройства является сложность конструкции и нетехнологичность сборки, требующая большого количества операций.
Известно также инициирующее устройство с задержкой срабатывания, которое обеспечивает стабильность работы и повышенную поджигающую способность. Устройство включает в себя корпус, в котором размещены последовательно перегородка, приемный, замедлительный и поджигающий заряды. Перегородка выполнена неразрушаемой за единое целое е корпусом, а приемный заряд примыкает к перегородке, торец поджигающего заряда закрыт металлической мембраной, при этом мембрана выполнена равнотолщинной и с ее стороны к корпусу подсоединена направляющая втулка для формирования потока газа. Горение воспламенительного заряда, задействуемого от первоначального импульса, разогревает перегородку корпуса и воспламеняет вставку приемного заряда. Далее горение передается по цепочке к замедлительному заряду, чувствительной вставке поджигающего заряда и остальной части поджигающего заряда. Мембрана удерживает давление газов горящих составов до момента прогорания последнею состава, входящего в поджигающий заряд (патент RU 88125, публию 27.10.2009).
Использование воспламенительного заряда, задействуемого от первоначального импульса, для инициирования замедлительного заряда приводит к разбросу времени срабатывания, т.к. инициирующим здесь является тепловой импульс, а условия горения приемного заряда зависят от параметров окружающей среды.
Наиболее близкой по количеству сходных признаков к заявляемому изобретению является конструкция инициирующего устройства по патенту RU2210722 (публ. 20.08.2003), выбранная в качестве прототипа. Данное инициирующее устройство, выполняющее в частном случае функцию пиротехнического замедлителя, представляет собой металлический корпус с двумя разделенными неразрушаемой преградой соосными каналами, один из которых предназначен для размещения детонирующего передающего заряда, а другой - для размещения замедлительного заряда из пиротехнического состава (ПТС), промежуточного и расположенного в колпачке усилительного газогенерируюшего заряда. Колпачок предназначен для предотвращения высыпания заряда. Передающий заряд генерирует в корпусе ударную волну и через неразрушаемую преграду инициирует замедлительный заряд из ПТС, горение от которого по истечении требуемого времени передается к промежуточному заряду, а от него - к усилительному газогенерирующему. Под действием давления продуктов горения газогенерируюшего заряда создается усилие, от которого приводится в действие какой-либо исполнительный механизм. например детонирующее устройство ударного действия, преобразующее механический импульс в детонационный.
Недостатком прототипа является то. что под действием давления продуктов горения ПТС колпачок с газогенерирующим зарядом может сдвигаться по оси в корпусе замедлителя, что приводит к увеличению объема и, вследствие этого, спаду давления в зоне горения, сопровождающемуся снижением скорости на фронте горения и нерегламентированным ростом временной задержки. Для устранения этого явления торец колпачка относительно торцовой поверхности корпуса инициирующего устройства должен быть установлен с минимально возможным утопанием, а лучше без него. При наличии поля допусков на размеры изготовленных элементов устройства и запрессовке колпачка при заданном давлении минимальная глубина его утопания обеспечивается путем подбора массы промежуточного заряда, расположенного между замедлительным и газогенерирующим зарядами. С этой целью в каждом изготавливаемом образце инициирующего устройства необходимо измерять фактическую величину утопания ПТС относительно торца корпуса инициирующего устройства, высоты колпачка с газогенерирующим зарядом и расчетным путем определять массу промежуточного заряда (с последующим ее взвешиванием), обеспечивающую при заданном давлении запрессовки вышеуказанного колпачка минимально возможное его утопание относительно торцовой поверхности корпуса замедлителя. Естественно, что такой процесс изготовления замедлителя является сложным, затратным по времени и не технологичным.
Техническим результатом заявляемого изобретения является обеспечение высокой точности работы устройства и повышение технологичности его изготовления.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в инициирующем устройстве с задержкой срабатывания, включающем корпус с двумя разделенными неразрушаемой преградой соосными каналами, один из которых предназначен для размещения детонирующего передающего заряда, а другой - для размещения последовательно замедлительного заряда из пиротехнического состава, промежуточного и расположенного в колпачке усилительною газогенерируюшего заряда, новым является то, что свободное пространство между колпачком и торцовой поверхностью корпуса заполнено несжимаемым инертным материалом, полимеризующимся после заливки, заподлицо с торцом корпуса.
Заполнение свободного пространства между колпачком и торцовой поверхностью корпуса несжимаемым инертным материалом, полимеризующимся после запивки, заподлицо с торцом корпуса гарантирует отсутствие осевого сдвига замедлительного заряда в процессе его горения, обеспечивая тем самым точное время работы инициирующего устройства, а величина утопания ПТС не нуждается в измерении и может колебаться в пределах, обусловленных наличием поля допусков на геометрические размеры элементов инициирующего устройства, расположенных в зоне газогенерирующего заряда.
На фиг. 1 приведена схема заявляемого устройства, на фиг. 2 - схема детонационного реле, в конструкцию которого входит заявляемое инициирующее устройство, где:
1 - корпус инициирующего устройства:
2 - канал для размещения детонирующего передающего заряда:
3 - приемный замедлительный заряд;
4 - промежуточный заряд;
5 - колпачок;
6 - усилительный газогенерирующий заряд:
7 - несжимаемый инертный материал;
8 - втулка;
9 - поршень-ударник;
10 - детонирующее устройство;
11 - боек.
Примером конкретного выполнения заявляемою устройства может служить инициирующее устройство, содержащее стальной корпус L в котором имеются два соосных канала, разделенных неразрушаемой преградой. Один канал (2) предназначен для размещения в нем детонирующего передающего заряда из бризантного взрывчатого вещества (БВВ). например, на основе ТЭНа. В другой канал помещены приемный замедлительный заряд 3 го ПТС, промежуточный заряд 4 из ПТС или БВВ и размещенный в колпачке 5 усилительный газогенерирующий заряд 6 из БВВ. Здесь колпачок 5 с газогенерирующим зарядом 6 при неизменной массе промежуточного заряда 4 заведомо утопает относительно торца корпуса 1 и величина этого утопания. не нуждающаяся в измерении, может колебаться в пределах, обусловленных наличием поля допусков на геометрические размеры элементов инициирующего устройства, расположенных в зоне размещения газогенерируюшего заряда, а свободное пространство между колпачком и торцовой поверхностью корпуса 1 замедлителя заполнено несжимаемым инертным материалом 7, полимеризуюшимся после заливки его в свободную полость над колпачком 5. заподлицо с торцом корпуса 1. Для установки инициирующего устройства в конструкцию детонационного реле, корпус 1 завинчивают в стальную втулку 8. Корпус 1 упирается своим торцом в поршень-ударник 9. удерживаемый за фланец во втулке 8. За поршнем-ударником через гарантированный конструкцией детонационного реле воздушный зазор расположено основанное на БВВ механическое детонирующее устройство (ДУ) 10, выполненное в соответствии с заявленной конструкцией по патенту RU 2103661 (публ. 27.01.1998, Бюл. №3).
При детонации размещенного в канале 2 передающего заряда в корпусе 1 генерируется ударная волна, которая после прохождения через неразрушаемую преграду воспламеняет приемный замедлительный заряд 3. От приемного замедлительного заряда 3 по истечении требуемого времени горение передается к промежуточному заряду 4, а от него - к газогенерирующему заряду 6. Под действием усилия, создаваемого давлением продуктов горения газогенерируюшего заряда 6. происходит срез фланца на поршне-ударнике 9 и последний производит динамическое воздействие на боек 11 ДУ 10, в котором механический импульс преобразуется в детонационный. Далее от детонационного реле детонация распространяется в подстыкованные к нему или взрывную цепь в виде ДШ. или в промежуточный усилительный детонатор. Такая конструкция заявляемого инициирующего устройства предполагает не только исключение возможности перемещения приемного замедлительного заряда 3 в процессе горения ПТС вследствие несжимаемости инертного материала 7, что гарантирует необходимую точность временной задержки, но и существенное упрощение технологии снаряжения корпуса 1 инициирующего устройства, так как в этом случае отпадает необходимость намерения в каждой сборочной единице величины утопания заряда 3 из ПГС, высоты колпачка 5 с газогенерирующим зарядом 6 и выбора в зависимости от полученного результата конкретной массы промежуточного заряда 4.
Для проверки эффективности заявляемого изобретения были проведены испытания трех партий детонационных реле, отличающихся тем, что в первой из них было применено инициирующее устройство. в котором колпачок 5 с газогенерирующим зарядом 6 утопал относительно торцовой поверхности корпуса на 0,2-0.4 мм и этот свободный объем ничем не был заполнен; во второй утопание колпачка 5 относительно корпуса 1 было устранено путем подбора массы промежуточного заряда 4; и в третьей - свободный объем над колпачком 5 с газогенерирующим зарядом 6 был заполнен герметиком ВГО-1 ГУ 38.303-04-0, а глубина утопания колпачка 5 при одной и той же массе промежуточного заряда 4 составляла от 0.38-0.47 мм.
Во всех инициирующих устройствах в качестве приемного замедлительного заряда использовали ПТС по патенту RU2297404 (публик. 20.04.2007, Бюл. №11), толщина преграды между передающим и приемным и замедлительным зарядами при диаметре последнего 1.5 мм составляла 1.8 мм. газогенерирующий заряд был выполнен из октогена.
Испытаниям были подвергнуты по 6 образцов детонационногоо реле каждой партии. В итоге было получено, что среднее время задержки детонации, среднеквадратическое отклонение и коэффициент вариации составили для первой партии соответственно: 1,10 мс, 0.32 мс и 29%; для второй - 0.71 мс, 0.07 мс и 9,9%; для третьей - 0,72 мс, 0,04 мс и 5,6%.
Из сопоставления результатов этих испытании следует, что исключение возможности сдвига колпачка с газогенерирующим зарядом в процессе работы инициирующих устройств в дезонационных реле второй и третьей партиях приводит как к уменьшению времени срабатывания, так и существенному повышению его стабильности. При этом видно, что инициирующие устройства в детонационных реле второй и третьей партиях, выполненные по двум различным конструктивным схемам и отличающиеся технологией снаряжения, но временным параметрам срабатывания являются практически одинаковыми.