Защищенный электронно-временной воспламенитель для малогабаритных ракетных двигателей

Полезная модель относится к области устройств, предназначенных для воспламенения малогабаритных ракетных двигателей (РД) реактивных гранат (РГ) и активно-реактивных снарядов (АРС) в условиях перегрузок, возникающих при выстреле.
Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату является электронно-временное устройство (ЭВУ) включения малогабаритных ракетных двигателей (см. патент 125684 от 10.01.2013 г.), исключающее разброс времени включения РД на траектории.
Рассматриваемое устройство, состоит из литиевого источника питания (ИП), инерционного коммутатора питания (ИКП), задающего генератора (ЗГ), цифрового корректирующего устройства (ЦКУ), датчика температуры (ДТ), цифрового таймера (ЦТ) и силового ключа (СК), подающего напряжение от источника питания на электровоспламенитель (ЭВ). Для повышения эффективности функционирования устройства в качестве задающего генератора, цифрового корректирующего устройства, датчика температуры и таймера использован микроконтроллер с интегрированными в его состав указанными компонентами.
Недостатком данной конструкции, выбранной в качестве прототипа, является то, что она не обеспечивает эффективную защиту ЭВУ и его компонентов: ИП, ИКП, ЗГ, ЦКУ, ДТ, ЦТ, ЭВ от ударных, инерционных и вибрационных воздействий, возникающих при выстреле из артиллерийской системы и вызывающих вынужденные колебания указанных компонентов достаточно близких к резонансным колебаниям и как следствие, к увеличению вероятности их разрушения и к отказу ЭВУ в целом, так как в конструкции прототипа отсутствует защита от указанных воздействий.
Техническим результатом предлагаемого электронно-временного воспламенителя (ЭВВ) является защита его путем изменения конструкции реализующей способ защиты от ударных инерционных и вибрационных воздействий (см. патент 266964 от 13.09.2018 г.).
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что компоненты защищенного ЭВВ размещаются в полости корпуса, внутренний объем которого заполняют покрытием из демпфирующего материала.
Согласно предлагаемой полезной модели в качестве демпфирующего материала применяют состав композита с высокой прочностью, жесткостью и твердостью, включающий матрицы полимера с небольшим процентным добавлением вертикально ориентированных многослойных углеродных нанотрубок (УНТ) и вещества, обеспечивающего однородность композита, подобранного таким образом, чтобы в зоне инерционного ударного воздействия за счет предлагаемого демпфирующего материала обеспечивается смещение собственной частоты колебаний компонентов ЭВВ в область высоких частот, причем добавка вертикально ориентированных многослойных УНТ и вещества, обеспечивающего однородность композита, составляет 0,3-0,7% массы матриц полимера демпфирующего материала, а угол отклонения углеродных нанотрубок от продольной оси матрицы полимера составляет от 0 до 8°.
max
n
max
n
max,
Применение демпфирующего покрытия из нано-структурируемого материала позволяет повысить модуль Юнга - E нанокомпозита до значения, выбираемого из условия, учитывающего максимальное значение осевого ускорения а, действующего в экстремальных условиях применения и нормируемое значение осевого ускорения а вида Е=350-(а-а)/а [Мпа].
Повышение модуля Юнга обеспечивает смещение собственных частот колебаний компонентов ЭВВ в область высоких частот, что приводит к снижению амплитуды вынужденных колебаний, быстрому затуханию колебательного процесса и как результат - к снижению вероятности разрушения элементов и отказу ЭВВ.
Такое сочетание новых признаков с известными позволяет повысить эффективность защиты ЭВВ и его компонентов от ударных, инерционных и вибрационных воздействий.
Предлагаемая конструкция защищенного ЭВВ от инерционных ударных и вибрационных воздействий иллюстрируется чертежами.
На фиг. 1 показана конструкция ЭВВ, реализующая способ защиты компонентов от ударных, инерционных и вибрационных воздействий.
Конструкции ЭВВ, показанная на фиг. 1 и 2, содержит 1 - корпус, 2 - ИП, 3 - ИКП, 4 - ЗГ, 5 - ЦКУ, 6 - ЦТ, 7 - ДТ, 8 - СК, 9 - ЭВ, 10 - демпфирующее покрытие, включающее: вертикально-ориентированные многослойные УНТ, полимерную матрицу и связующее вещество.
На графике (фиг. 3) представлены зависимости спектральной плотности инерционного ударного воздействия и спектра собственных частот колебаний компонентов ЭВВ: 1 - при использовании известного демпфирующего материала, например, компаунда; 2 - при использовании заявляемого демпфирующего наноструктурируемого материала, где 1 - 0,2 мс; 2 - 0,3 мс; 3 - 0,5 мс; 4 - 0,8 мс - время ударного, инерционного и вибрационного воздействий.
Предлагаемый защищенный ЭВВ защищает от ударных, инерционных и вибрационных воздействий за счет смещения собственных частот колебаний его компонентов в область высоких частот по сравнению со штатной конструкцией на 3,0 КГц. В результате, достигнуто снижение амплитуды вынужденных колебаний компонентов ЭВУ не менее чем на 50%, одновременно, затухание колебательного процесса происходит в быстрее не менее чем 2 раза, при этом достигнуто увеличение значения показателя затухания более чем 2 раза.