РЕЗЕРВНЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК ТОКА

Настоящая полезная модель относится к электротехнике, а именно к резервным активируемым химическим источникам тока, предназначенным для отдачи большой мощности в течение короткого промежутка времени.
Известен химический источник тока ампульного типа, содержащий в корпусе расчетное количество электрохимических элементов (ЭХЭ), каждый из которых содержит электродный блок с активной системой из слоев, образованных анодом из щелочного металла, углеродным катодом, разделенными между собой пористым сепаратором, ампулу с электролитом, систему вскрытия ампулы и подачи электролита в электродный блок (заявка Франции №2599895, МПК Н01М 6/38, опубликовано 12.11.87 г.).
Недостатком аналога, является ненадежная система активации, которая может сработать внештатно вследствие повреждения или брака ампул.
Известен инициирующий механизм (Патент RU на полезную модель №100412, МПК А62С 37/00, G08B 17/06, опубликовано 20.12.2010), представляющий собой устройство сигнально-пусковое, индуктивного типа, срабатывающее при извлечении чеки за счет поступательного движения штока из магнитного материала внутри катушки индуктивности.
Наиболее близким взятым за прототип является химический источник тока ампульного типа (Патент RU на изобретение №2290723, МПК Н01М 6/32, Н01М 6/10, опубликовано 27.12.2006) (у нас - резервный химический источник тока), содержащий корпус, размещенные в нем расчетное количество электрохимических элементов, каждый из которых содержит расчетное количество электродных блоков, заполненных инертным газом под давлением ниже атмосферного, и, по крайней мере, одну ампулу с неводным электролитом на основе тионилхлорида, которая выполнена в виде сильфона с подвижным основанием и герметично размещенной на нем разрушающейся мембраной (у нас - система активации), средство вскрытия мембраны ампулы (у нас - инициирующий механизм), при этом подвижное основание ампулы обращено в направлении к системе электродных блоков и установлено с возможностью перемещения его в осевом направлении к электродным блокам, каждый из которых имеет активную систему из слоев, образованных анодом из щелочного металла, углеродным катодом, разделенных между собой пористым сепаратором, источник импульса давления для задействования средства вскрытия мембраны ампулы, при этом все электродные блоки ориентированы параллельно оси корпуса и оси источника импульса давления.
Недостатком прототипа является недостаточно надежная по отношению к механическим нагрузкам система активации, которая может сработать внештатно вследствие повреждения или брака ампул, кратковременной подачи импульса давления, ударов, вибраций, что недопустимо для многих областей применения.
Проблемой создания резервных химических источников тока (РХИТ) является обеспечение надежности срабатывания в требуемый момент времени, до которого РХИТ должен храниться продолжительное время, не теряя при этом своих эксплуатационных характеристик.
Технический результат полезной модели заключается в повышении эксплуатационных характеристик РХИТ, мощности, срока сохранности и устойчивости системы активации к небольшим отклонениям в параметрах всех подсистем РХИТ, таким как отклонение активирующего импульса давления, механических характеристик системы передачи активирующего импульса, а также обеспечение минимальной скорости активации.
Указанная проблема решается предлагаемой конструкцией резервного химического источника тока.
Резервный химический источник тока, включающий корпус с крышкой, состоящий из внешней и внутренней частей, размещенное в нем расчетное количество электрохимических элементов, собранных в батареи, систему активации и инициирующий механизм, причем электрохимические элементы выполнены тепловыми и собраны в две тепловые батареи, внешняя часть корпуса выполнена в виде герметичного моноблока с расположенными на его стенке разъемом подключения к цепи питания и штуцером для подачи сжатого воздуха, внутренняя часть корпуса представляет собой герметичные оболочки двух тепловых батарей, состоящие из корпусов тепловых батарей и крышек тепловых батарей, тепловые электрохимические элементы содержат прессованные таблетки катода, электролита, анода и пиротехнических нагревателей, система активации расположена внутри герметичной оболочки и состоит из электровоспламенителя, поперечной инициирующей пиротехнической полосы, двух продольных инициирующих пиротехнических полос, токоотводы анода, катода и электровоспламенителя закреплены в крышке с помощью стеклоизоляторов, инициирующий механизм состоит из пневмоцилиндра и пускового устройства, в качестве которого используется устройство сигнально-пусковое индуктивного типа, жестко закрепленное на дне внешней части корпуса, соединенное с токоотводами электровоспламенителя и пневмоцилиндром через чеку, продетую в отверстие в коромысле, жестко закрепленном на штоке пневмоцилиндра, шток блокирован стопорной проволокой, расположенной в соосных отверстиях по диаметру штока и в направляющей штока, диаметр стопорной проволоки подобран с возможностью ее среза при избыточном давлении в пневмоцилиндре 0,9-1,5 МПа.
Внешний корпус РХИТ, выполненный в виде моноблока с крышкой, обеспечивает устойчивость всех подсистем ХИТ к ударам и вибрации. Закрепление на стенке моноблока электрического разъема и штуцера для подачи сжатого воздуха предотвращает потерю электрической связи между тепловыми батареями, потребителем и сигнально-пусковым устройством. Этому же способствует жесткое закрепление сигнально-пускового устройства на дне внешней части корпуса в непосредственной близости токоотводов электровоспламенителя, что позволяет использовать для коммутации провода минимальной длины с сечением, соответствующим протекающему току. Тепловые ХИТ в качестве электрохимических элементов резервного ХИТ имеют неограниченный срок сохранности, так как при температурах ниже температур плавления электролита процессы коррозии электродных материалов, испарения или разложения электролита, полностью отсутствуют. Время активации тепловых батарей меньше, чем ампульных, так как оно определяется скоростью горения двух продольных и поперечной пиротехнических воспламенительных полос и составляет 0,54 с для тепловой батареи и 0,6-0,8 с для ампульной. За счет работы тепловых батарей при повышенных температурах они имеют максимальную удельную мощность из всех электрохимических систем ХИТ. Две продольные пиротехнические воспламенительные полосы обеспечивают надежность и быстроту срабатывания системы активации, поскольку поджигание пиротехнических нагревателей происходит сразу в четырех точках по их окружности. Система активации РХИТ электрическим импульсом надежнее, чем активация путем выливания электролита в корпус с электрохимическими элементами, поскольку при случайном несанкционированном срабатывании не произойдет полноценного зажигания пиротехнической воспламенительной ленты, при этом сам электровоспламенитель не выходит из строя. Использование в качестве инициирующего механизма сигнально-пускового устройства индуктивного типа обеспечивает вырабатывание требуемого электрического импульса только при перемещении магнита с достаточно большой скоростью, что исключает срабатывание при подаче в пневмоцилиндр недостаточного давления. Жесткая механическая связь штока пневмоцилиндра с чекой сигнально-пускового устройства предотвращает сбой активации при подаче в пневмоцилиндр давления 0,9-1,5 МПа. Наличие на пути штока пневмоцилиндра срезаемого стопора в виде проволоки диаметр которой подобран с возможностью ее среза при избыточном давлении в пневмоцилиндре 0,9-1,5 МПа, предотвращает запуск инициирующего механизма при давлении менее 0,9 МПа или при давлении 0,9-1,5 МПа, поданном кратковременно. Выполнение корпуса в виде герметичного моноблока предотвращает повреждение системы активации и инициирующего механизма при ударах и вибрации.
Таким образом, совокупность существенных признаков полезной модели работает на единый технический результат, заключающийся в повышении эксплуатационных характеристик РХИТ.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 показан РХИТ в сборе в виде изометрического изображения.
На фиг. 2 показана конструкция тепловой батареи в продольном сечении.
На фиг. 3 показана конструкция пневмоцилиндра в продольном сечении.
1 - тепловые батареи
2 - пневмоцилиндр
3 - сигнально-пусковое устройство
4 - внешняя часть корпуса
5 - разъем подключения к цепи питания
6 - штуцер для подачи сжатого воздуха
7 - шток пневмоцилиндра 2
8 - стопорная проволока
9 - чека
10 - внутренняя часть корпуса
11 - электровоспламенитель
12 - поперечная инициирующая пиротехническая полоса
13 - продольная инициирующая пиротехническая полоса
14 - анод
15 - катод
16 - электролит
17 - пиротехнический нагреватель
18 - крышка
19 - токоотвод анода 14 тепловой батареи 1
20 - токоотвод катода 15 тепловой батареи 1
21 - токоотводы электровоспламенителя 11
22 - крышка внешней части корпуса 4
23 - поршень пневмоцилиндра 2
24 - коромысло
25 - направляющая штока 7
26 - отверстие в направляющей штока
27 - отверстие в штоке
Резервный химический источник тока включает корпус, состоящий из внешней части 4 с крышкой 22 и внутренней части 10 с крышкой 18, размещенное в нем расчетное количество электрохимических элементов, собранных в батареи, систему активации и инициирующий механизм. Электрохимические элементы выполнены тепловыми и собраны в две тепловые батареи 1, внешняя часть корпуса 4 выполнена в виде герметичного моноблока с расположенными на его стенке разъемом подключения к цепи питания 5 и штуцером для подачи сжатого воздуха 6, внутренняя часть корпуса представляет собой герметичные оболочки двух тепловых батарей 1, состоящих из корпусов 10 тепловых батарей 1 и крышек 18 тепловых батарей 1. Тепловые электрохимические элементы содержат прессованные таблетки катода 15, электролита 16, анода 14 и пиротехнических нагревателей 17. Система активации расположена внутри герметичной оболочки и состоит из электровоспламенителя 11, поперечной инициирующей пиротехнической полосы 12, двух продольных инициирующих пиротехнических полос 13, токоотводы анода 19, катода 20 и электровоспламенителя 21 закреплены в крышке 18 с помощью стеклоизоляторов, инициирующий механизм состоит из пневмоцилиндра 2 и пускового устройства, в качестве которого используется устройство сигнально-пусковое 3 индуктивного типа, жестко закрепленное на дне внешней части корпуса 4, соединенное с токоотводами 21 электровоспламенителя 11 и пневмоцилиндром 2 через чеку 9, продетую в отверстие в коромысле 24, жестко закрепленном на штоке 7 пневмоцилиндра 2, шток 7 блокирован стопорной проволокой 8, расположенной в соосных отверстиях 27 по диаметру штока 7 и в направляющей штока 26, диаметр стопорной проволоки 8 подобран с возможностью ее среза при избыточном давлении в пневмоцилиндре 2 0,9-1,5 МПа.
2
Резервный химический источник тока работает следующим образом. При подаче сжатого воздуха на штуцер 6 пневмоцилиндра 2 происходит перемещение поршня 23 и вместе с ним штока 7 пневмоцилиндра 2. При перемещении штока 7 пневмоцилиндра 2 происходит срез стопорной проволоки 8, расположенной в соосных отверстиях 27 по диаметру штока 7 и в направляющей штока 26, диаметр стопорной проволоки 8 подобран таким образом, что для приведения батареи в действие в пневмоцилиндре 2 необходимо создать от пневмосистемы избыточное давление 0,9-1,5 МПа (9-15 кгс/см) через штуцер 6. После среза стопорной проволоки 8 коромысло 24 выдергивает чеку 9 пускового устройства 3. После выдергивания чеки 9 пусковое устройство 3 генерирует электрический импульс, поступающий на токоотводы электровоспламенителя 21, от которого происходит задействование электровоспламенителя 11, от него горение распространяется по поперечной инициирующей пиротехнической полосе 12, продольным инициирующим пиротехническим полосам 13 (на фиг. 2 13 - одна из двух), к пиротехническим нагревателям 17. В результате горения пиротехнических нагревателей 17 температура в зоне расположения электрохимических элементов поднимается до температуры плавления электролита и резервный химический источник тока подает электроэнергию в цепь питания. Время активации снижается за счет высокой скорости горения, что улучшает этот важный эксплуатационный показатель. При подаче в пневмоцилиндр 7 случайного кратковременного скачка давления инициирующий механизм не сработает, так как движение штока будет блокировано стопорной проволокой 8, для среза которой необходим только штатный режим подачи сжатого воздуха. Если срез все же произойдет от случайного скачка давления, шток не успеет выдернуть чеку сигнально-пускового устройства. Тем самым достигается устойчивость системы активации к кратковременным (нештатным) скачкам давления или механическим нагрузкам, которые не приводят к преждевременному взведению РХИТ, повышая его эксплуатационную устойчивость. Тепловые батареи 1 являются устойчивыми к вибрациям и ударам, в результате которых частичная активация невозможна, что обусловливается агрегатным состоянием (твердое) электрохимических элементов. Работа тепловых батарей характеризуется повышенной мощностью, что увеличивает мощность РХИТ. Вибрации и удары ослабляются также внешней частью корпуса 4 в виде моноблока и его крышкой 22. Ввиду того, что электрический контакт электровоспламенителей с сигнально-пусковым устройством осуществляется внутри внешней части корпуса 4 активация от электрических воздействий на этот контакт сведена к минимуму.