Металлогалогенная лампа для работы в условиях повышенных виброударных нагрузок

Полезная модель относится к разрядным источникам света, в частности усовершенствует металлогалогенные лампы (МГЛ), используемые в условиях вибрации и ударных нагрузок, например в качестве источника ультрафиолетового излучения для аппаратуры спектрального камуфляжа летательных аппаратов.
Известны попытки использования в аппаратуре, обеспечивающей защиту летательных аппаратов от систем наведения высокоточного оружия нового поколения, источников оптического излучения общего назначения, в первую очередь МГЛ, которые по светотехническим характеристикам удовлетворяют аппаратурному назначению.
МГЛ общего назначения содержит наполненную рабочей средой кварцевую колбу, соединенную с ножками, в которых герметично установлены электроды с токовводами, элементы обеспечения электрического контакта с внешними источниками электропитания и элементы обеспечения фиксации положения лампы в светотехнической аппаратуре.
В конструктивном отношении принципиальное отличие МГЛ от других разрядных ламп состоит в том, что концам колбы в зоне перехода разрядной части к ножкам лампы придана форма усеченного конуса, большее основание которого обращено в сторону разрядной части колбы. За счет такой конструктивной особенности удается устранить холодные заэлектродные зоны, уменьщить тепловые потери через вводы и, следовательно, обеспечить максимально допустимую и равномерную по поверхности колбы температуру, поскольку такая форма переходной зоны обладает меньшей поверхностью охлаждения 1.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является МГЛ типа ДРГТ2-3000 (дуговая ртутно-галлиевая трубчатая лампа) 2, содержащая кварцев тю трубчатую прямую колбу, на противоположных концах которой установлены элементы обеспечения фиксации положения лампы в арматуре, внутренняя поверхность каждого из которых выполнена в виде цилиндра и жестко связана с наружной поверхностью соответствующей ножки лампы в зоне ее законцовки. Конструкция лампы позволяет применять простейщие конструкции узла крепления лампы, но только при ее эксплуатации в стационарной аппаратуре.
Недостаток конструкции МГЛ, выбранной в качестве прототипа, проявляется при ее аппаратурной эксплуатации на борту летательного аппарата в условиях повыщенных виброударных нагрузок. Условия эксплуатации лампы
требуют ее установки в аппаратуре за счет жесткого крепления элементов обеспечения фиксации положения лампы.
При такой установке и в условиях повышенных виброударных нагрузок колба МГЛ будет испытывать продольные и поперечные нагрузки, что неминуемо приведет к ее разрушению в зоне перехода от разрядной части колбы к ножке лампы. Действительно, при определенной степени допущения ножку лампы с частью разрядной части колбы можно представить в виде консольно закрепленного двухступенчатого бруса сплошного круглого сечения, у которого закрепленная ступень выполнена с поперечным сечением меньшего диаметра. При этом разрушаюпдее усилие будет тем больше, чем больше длина ножки (и соответственно ввод) и наружный диаметр разрядной части колбы больше диаметра ножки. Таким образом недостаток конструкции МГЛ, выбранной в качестве прототипа, заключается в недостаточной механической прочности лампы в зоне перехода от разрядной части колбы к ножке в условиях повышенных виброударных нагрузок.
Задача, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, состоит в обеспечении возможности эксплуатации лампы в условиях повышенных виброударных нагрузок за счет увеличения ее механической прочности.
Указанная задача реализуется за счет специальной конструкции элемента обеспечения фиксации положения лампы в арматуре.
Как и МГЛ, выбранная в качестве прототипа, заявляемая МГЛ содержит кварцевую трубчатую прямую колбу, на противоположных концах которой установлены элементы фиксации положения лампы в арматуре, по крайней мере часть внутренней поверхности каждого из которых жестко связана с наружной поверхностью соответствующей ножки лампы.
В отличии от прототипа заявляемая МГЛ снабжена элементом обеспечения фиксации положения лампы в арматуре, конструкция которого такова, что его внутренняя поверхность выполнена в виде двухступенчатого цилиндра, большее основание которого обращена в сторону разрядной части колбы, и элемент установлен так, что его торец сопряжен с колбой в зоне перехода от разрядной части колбы к ножке лампы, охватывая заэлектродную часть колбы от зоны сопряжения до наружного торца ножки ламы. Диаметр внутренней поверхности элемента в зоне сопряжения с колбой составляет 0,75...0,9 наружного диаметра разрядной части колбы, а торец элемента, обращенный в сторону разрядной части колбы, снабжен фаской с косинусностью соответствующей косинусности внещней поверхности колбы в зоне сопряжения с элементом. В боковой поверхности элемента вне зоны его контакта с колбой и ножкой лампы выполнены по крайней мере три сквозных отверстия.
На фиг. 1 представлено схематическое изображение варианта конкретного исполнения заявляемой МГЛ.
Элемент обеспечения фиксации положения лампы в арматуре 4 в данном конкретном случае выполнен в виде тонкостенного с равными по толщине стенками цилиндра, внутренняя поверхность которого представляет собой двухступенчатый цилиндр. Внутренняя цилиндрическая поверхность элемента 4 меньшего диаметра в данном конкретном случае охватывает ножку 3 по всей ее длине, а зазор 5 между внутренней поверхностью элемента 4 и наружной поверхностью ножки 3 заполнен термостойкой мастикой 6, образующей жесткую связь элемента 4 с ножкой 3. В данном конкретном случае зазор 5 заполнен мастикой 6 на % своей длины от свободного (наружного) торца ножки 3. Торец элемента 4 со стороны цилиндрической поверхности с больщим диаметром снабжен фаской 7, конусная поверхность которой сопряжена с наружной конусной поверхностью колбы 1 (в зоне перехода от разрядной части колбы к ножке 3). В боковой поверхности элемента 4 вне зоны контакта с колбой 1 и ножкой 3 выполнены сквозные отверстия 8. В данном конкретном случае выполнены четыре отверстия, развернутые друг относительно друга на 90.
Предлагаемая конструкция позволяет существенно повысить механическую прочность МГЛ и обеспечить успещную аппаратурную эксплуатацию лампы в условиях повыщенных виброударных нагрузок при сохранении длины ножки лампы 3 и соотнощения наружных диаметров разрядной части колбы 1 и ножки 3, поскольку в данном случае продольные и поперечные нагрузки, возникающие при аппаратурной эксплуатации лампы, воспринимает элемент обеспечения фиксации положения лампы в арматуре 4, разгружая тем самым колбу 1 в зоне перехода от разрядной части к ножке 3, которая в этом случае не испытывает каких либо существенных напряжений. Предлагаемая конструкция обладает достаточной жесткостью за счет плотного примыкания сопряженных поверхностей фаски 7 и колбы 1, но при этом не создает увеличения нагрузки на колбу 1 в процессе работы лампы, т.к. при термическом расщирении элемента 4, коэффициент термического расширения (КТР) которого больше, чем КТР материала колбы лампы (кварцевое стекло), он скользит по конической поверхности колбы 1 в зоне перехода к ножке 3, не приводя к значительному увеличению напряжений в колбе 1, т.е. являясь своеобразным демпфером.
Повышение механической прочности МГЛ приводит к существенному повышению надежности функционирования лампы в условиях повыщенных виброударных нагрузок.
Верхний предел внутреннего диаметра элемента 4 в зоне сопряжения с колбой 1 выбран не более 0,9 наружного диаметра разрядной части колбы 1, поскольку, если величина внутреннего диаметра элемента 4 приближается к величине диаметра разрядной части колбы 1, притом, что торец элемента 4 должен находиться не более чем на уровне рабочих торцов электродов, то надежное сопряжение элемента 4 с колбой 1 не обеспечивается, особенно при нагреве лампы в процессе работы. Нижний предел величины внутреннего диаметра элемента 4 в зоне сопряжения с колбой 1 (0,75 наружного диаметра колбы 1) выбран из технологических особенностей изготовления лампы с учетом максимольного сохранения механической прочности конструкции. Отверстия 8 выполняют функцию вентиляционных для предотвращения перегрева колбы 1 в зоне перекрытия ее элементом 4, что может привести к изменению световых параметров МГЛ.
Технология изготовления МГЛ предлагаемой конструкции не отличается от технологии изготовления существующих МГЛ.
Литература:
1.Г.Н. Рохлин «Разрядные источники света, М.: Энергоатомиздат, 1991 г.
2.Лампа ДРГТ 2-3000, документация ШКПА 433.232.003.
Заявитель:
ктора науке
Кобзарь