ТОКОВВОД В ГАЗОРАЗРЯДНУЮ ЛАМПУ С ЦЕЗИЕВЫМ НАПОЛНЕНИЕМ

Полезная модель относится к газоразрядным лампам (ГРЛ), наполненным парами щелочных металлов, в частности к конструкции токоввода в лейкосапфировую оболочку ГРЛ с цезиевым наполнением, которые предназначены для использования в качестве излучающего элемента устройства оптико-электронного противодействия (ОЭП) инфракрасным (ИК) головкам самонаведения (ГСН) управляемых ракет (УР).
Конструкция ГРЛ с цезиевым наполнением представляет собой прямую трубчатую оболочку из лейкосапфира, на противоположных концах которой установлены электрические узлы, содержащие находящиеся в электрическом контакте электрод и токоввод. Установлено, что наиболее приемлимым конструктивным материалом для элементов токоввода с учетом особенностей функционирования ГРЛ с цезиевым наполнением является ниобий или его сплавы [1]. Герметизация рабочей (разрядной) полости ГРЛ с цезиевым наполнением осуществляется по наружней боковой поверхности входящего в состав электродного узла герметизирующего элемента посредством спая с внутренней поверхностью лейкосапфировой оболочки ГРЛ (т.н. охватываемый спай).
Известно [2, 3], что напряжения в таком спае (т.н. несогласованный спай) остается в безопасных пределах только при условии, что герметизирующий элемент в зоне спая с оболочкой из лейкосапфира выполнен в виде тонкостенной гильзы (колпачка).
Известен токоввод в ГРЛ с плазмообразующей средой на основе паров щелочных металлов [4], содержащий герметично соединенный с лейкосапфировой трубчатой оболочкой герметизирующий элемент в виде тонкостенного металлического колпачка, дно которого снабжено сквозным отверстием с установленным в нем с обеспечением электрического контакта металлическим штенгелем, который служит как для откачки, наполнения и герметизации ГРЛ, так и в качестве держателя электрода. Очевидно, что в данной конструкции, выбранной в качестве прототипа, неразъемно соединенные металлические детали токоввода (герметизирующий элемент и штенгель) выполняют две основные функции - обеспечение электрического контакта в внешним источником электропитания и герметизации разрядной полости ГРЛ, ограниченной лейкосапфировой оболочкой.
В работе [5] показано, что для повышения эффективности функционирования устройства ОЭП ИК ГСН УР необходимо существенное превышение интенсивности помехового ИК излучения уровня собственного теплового излучения защищаемого летательного аппарата. Такое превышение позволяет уменьшить время воздействия помехового излучения до срыва самонаведения ИК ГСН и, следовательно, проблема повышения пиковой силы излучения ГРЛ с цезиевым наполнением в составе устройства ОЭП является одной из самых важных. Следует отметить, что излучение ГРЛ с цезиевым наполнением в ИК диапазоне является функцией температуры плазмообразующей среды, в которой происходит разряд, и, следовательно, увеличение пиковой силы ИК излучения можно обеспечить за счет увеличения электрической нагрузки на ГРЛ.
Однако, возможность повышения уровня допустимой электрической нагрузки на токоввод в ГРЛ, выбранный в качестве прототипа, ограничена особенностями его конструкции. Действительно, толщина стенки штенгеля, который в данном случае находится в непосредственном контакте с электродом и, следовательно, выполняет функцию токоведущего элемента, составляет не более 0,3 мм и ограничивает допустимую величину электрической нагрузки без риска нарушения работоспособности ГРЛ.
Таким образом, недостаток конструкции токоввода ГРЛ, выбранного в качестве прототипа, проявляется при аппаратурной эксплуатации ГРЛ в составе устройства ОЭП ИК ГСН УР, поскольку указанная конструкция ограничивает допустимую величину электрической нагрузки на ГРЛ и не обеспечивает, соответственно, необходимого уровня пиковой силы излучения в ИК диапазоне, необходимого для эффективного функционирования устройства ОЭП.
Задача, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, состоит в обеспечении возможности повышения пиковой силы излучения предназначенной для использования в устройстве ОЭП ИК ГСН УР ГРЛ с цезиевым наполнением за счет повышения уровня допустимой электрической нагрузки.
Указанная задача реализуется за счет специальной конструкции токоввода в ГРЛ с цезиевым наполнением, который содержит в составе герметизирующего элемента разделенные по выполняемым функциям детали. Такая конструкция позволяет токовводу в ГРЛ с цезиевым наполнением выдерживать большие, по сравнению с прототипом, токовые нагрузки.
Заявленный токоввод в ГРЛ с цезиевым наполнением, как и токоввод в ГРЛ, выбранный в качестве прототипа, содержит соединенный посредством цилиндрического охватываемого спая с трубчатой оболочкой из лейкосапфира (по внутренней поверхности оболочки) герметизирующий элемент, в котором с обеспечением с ним электрического контакта вакуумно плотно установлен штенгель.
Заявленный токоввод в ГРЛ с цезиевым наполнением отличается от прототипа тем, что герметизирующий элемент выполнен в виде двух неразъемно соединенных коаксиальных между собой деталей с цилиндрическими переменного диаметра по части длины наружними поверхностями, обращенных торцами большего диаметра в сторону разрядного промежутка ГРЛ. Одна из деталей - наружняя - тонкостенная полая, а вторая - внутренняя - снабжена сквозным осевым отверстием, в котором установлен штенгель. Спай герметизирующего элемента с оболочкой из лейкосапфира выполнен на участке наружней поверхности большего диаметра первой детали. Неразъемное соединение образующих герметизирующий элемент деталей выполнено с образованием кольцевого зазора между первой и второй деталями в зоне спая первой детали с лейкосапфировой оболочкой посредством цилиндрического спая на участке меньшего диаметра наружней поверхности второй детали.
На фиг.1 приведено схематическое изображение варианта конкретного исполнения токоввода в ГРЛ с цезиевым наполнением.
Герметизирующий элемент состоит из двух деталей - 1 и 2, выполненных из ниобия. Тонкостенная деталь 1 герметично соединена посредством спая 3 на участке большего диаметра наружней поверхности с внутренней поверхностью лейкосапфировой оболочки 4. Деталь 2 снабжена сквозным осевым отверстием, в котором посредством спая 5 установлен штенгель 6. Детали 1 и 2 неразъемно соединены между собой на участке наружней поверхности меньшего диаметра детали 2 посредством спая 7. Детали 1 и 2 установлены и соединены так, что между ними в зоне спая детали 1 с оболочкой 4 образован кольцевой зазор 8.
Принцип работы предлагаемой конструкции токоввода в ГРЛ с цезиевым наполнением заключается в том, что функции герметизации рабочей полости ГРЛ и обеспечения электрического контакта электрода с внешним источником электропитания разделены между соответствующими деталями 2 и 1 герметизирующего элемента. Действительно, неразъемное соединение с держателем электрода (на фиг. не показан) осуществляется через деталь 2 герметизирующего элемента одним из известных способов - сварка, запрессовка. Ослабленный в отношении токопропускания тонкостенный штенгель 6 исключается из непосредственного контакта с электродом и поэтому не ограничивает допустимую величину электрического тока. Тонкостенная деталь 1 герметизирующего элемента хотя и соединена неразъемно с обеспечением электрического контакта через деталь 2 с электродом, но не является токоведущей частью токоввода и поэтому также не ограничивает допустимую величину электрической нагрузки на токоввод. Деталь 2 герметизирующего элемента не находится в непосредственном тепловом контакте в зоне спая 3 с лейкосапфировой оболочкой 4, что обеспечивает высокую надежность токоввода в процессе эксплуатации ГРЛ.
Таким образом предлагаемая конструкция обеспечивает возможность повышения пиковой силы излучения ГРЛ с цезиевым наполнением за счет увеличения энергопотребления.
Промышленная применимость заявленного токоввода в ГРЛ с цезиевым наполнением определяется возможностью его многократного воспроизведения в процессе производства с использованием стандартного оборудования, современных материалов и технологии.
Литература:
1. Гавриш С.В. Разработка и исследование импульсного источника инфракрасного излучения с разрядом в парах цезия: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, М., 2005.
2. Любимов М.Л. Спаи металла со стеклом, М.: Энергия, 1968.
3. Светотехника, 1998, №3, с.16.
4. Авторское свидетельство СССР №1043764, 23.09.83, Бюл. №35.
5. Самодергин В.А. Исследование и разработка энергоизлучающих систем активных помех инфракрасным головка самонаведения с оптимальными энергетическими характеристиками: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, М., 1998.