Взрывной размыкатель тока

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Коморный Александр Анатольевич Петров Игорь Валентинович Богданович Павел Тадеушевич Барышевский Владимир Григорьевич Тарнопольский Борис Александрович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Взрывной размыкатель тока, содержащий цилиндрические диэлектрическую дугогасящую среду, диэлектрический струеформирователь с кумулятивными выемками, электрический проводник, установленный коаксиально между дугогасящей средой и струеформирователем, и заряд взрывчатого вещества, содержащий втулку с зарядом взрывчатого вещества внутри, выполненную с отверстием в середине, причем струеформирователь выполнен обеспечивающим одновременный разрыв электрического проводника в нескольких точках, отличающийся тем, что струеформирователь выполнен переменной толщины по образующей внутренней поверхности, с убыванием от центра к торцам. 12324 1 2009.08.30 Изобретение относится к коммутирующим устройствам, применяющимся в мощных импульсных источниках энергии для размыкания тока мегаамперного уровня при помощи взрывчатого вещества. Предложенный взрывной размыкатель тока может быть использован в экспериментальной технике для получения мегаамперных импульсов тока с микросекундным временем нарастания переднего фронта. Известен взрывной размыкатель тока (ТН.) -, . ., ,, 2005, . 19, представляющий собой разрушаемый металлический проводник с током, который расположен между зарядом взрывчатого вещества (ВВ) и диэлектрической преградой. Проводник с током режется продуктами детонации заряда взрывчатого вещества на зазорах диэлектрической преграды. Недостатком данного взрывного размыкателя тока является собственная проводимость продуктов детонации, что повышает время размыкания тока в цепи размыкателя. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому объекту является взрывной размыкатель тока (ВРТ) , ,, , , -,. ., ,, 2005, . 361-362, в котором заряд ВВ, вставки из инертного материала, струеформирователь с кумулятивными выемками, электрический проводник и диэлектрическая дугогасящая среда являются цилиндрами и располагаются соосно. Данный ВРТ использовался в мобильном имитаторе тока молнии и размыкал ток, возникающий при работе спирального магнитокумулятивного генератора(Г). Взрывной размыкатель тока размещается на конце Г, заряд взрывчатого вещества ВРТ инициируется от основного заряда взрывчатого вещества магнитокумулятивного генератора. Для повышения быстродействия размыкателя в заряде взрывчатого вещества формируется продольный фронт детонационной волны, который обеспечивает одновременный подход детонационной волны ко всем точкам внутренней поверхности струеформирователя, а значит, и одновременный разрыв проводника в нескольких точках. Одновременный разрыв проводника в нескольких точках повышает сопротивление, вводимое в электрическую цепь размыкателя, и снижает напряженность электромагнитного поля на концах разрыва проводника. Благодаря этому повышается быстродействие размыкателя. Продольный фронт формируется следующим образом заряд взрывчатого вещества инициируется от заряда ВВ лайнера в точке находящейся на оси симметрии ВРТ. Далее детонация распространяется от оси к струеформирователю, обходя вставки из инертного материала. Место расположения и размер вставок из инертного материала выбирают таким образом, чтобы обеспечить одновременный подход детонационной волны ко всем точкам внутренней поверхности струеформирователя. Недостатками данного взрывного размыкателя тока являются сложность сборки размыкателя и сложность заполнения размыкателя взрывчатым веществом 1. При установке вставок из инертного материала необходимо строгое соблюдение расстояний как между вставками, так и между вставкой и фланцем струеформирователя. При несоблюдении данных расстояний возможно сужение слоя взрывчатого вещества до размеров меньших критического диаметра взрывчатого вещества, и, как следствие, прекращение распространения детонационной волны в соответствующем канале взрывчатого вещества. 2. После установки очередной вставки из инертного материала в полость струеформирователя необходимо произвести подпрессовывание (в случае использования мелкодисперсных порошковых бризантных взрывчатых веществ) либо формование (в случае 12324 1 2009.08.30 использования пластичного взрывчатого вещества) заряда взрывчатого вещества в зазорах между вставкой и фланцами струеформирователя. Задачей предлагаемого изобретения является создание простого в сборке и при заполнении взрывчатым веществом взрывного размыкателя тока с высоким быстродействием,используемого в коммутационных схемах импульсных источников энергии на основе индукционных накопителей энергии или магнитокумулятивных генераторов. Поставленная задача достигается тем, что в известном взрывном размыкателе тока,содержащем цилиндрические диэлектрическую дугогасящую среду, диэлектрический струеформирователь с кумулятивными выемками, электрический проводник, установленный коаксиально между дугогасящей средой и струеформирователем, и заряд взрывчатого вещества, содержащий втулку с зарядом взрывчатого вещества внутри, выполненную с отверстием в середине, причем струеформирователь выполнен обеспечивающим одновременный разрыв электрического проводника в нескольких точках, при этом струеформирователь выполнен переменной толщины по образующей внутренней поверхности, с убыванием от центра к торцам. Схема предложенного взрывного размыкателя тока представлена на фиг. 1. Взрывной размыкатель тока состоит из втулки 1 с зарядом ВВ внутри, основного заряда взрывчатого вещества 2, диэлектрического струеформирователя 3, электрического проводника 4, диэлектрической дугогасящей среды 5. Втулка 1 имеет отверстие 6, находящееся посередине втулки. Заряд взрывчатого вещества ВРТ инициируется с торца 7 втулки 1 с зарядом ВВ внутри, детонационная волна идет по заряду ВВ втулки 1. Основной заряд взрывчатого вещества 2 инициируется от заряда ВВ втулки 1 через отверстие 6. Далее детонационная волна распространяется к струеформирователю 3, выполненному из диэлектрического материала. Под действием давления продуктов детонации образуются струи из диэлектрического материала, которые режут металлический электрический проводник 4. При разрушении проводника с током между точками разрыва зажигается электрическая дуга отключения, дугогасящими средами в предложенном взрывном размыкателе тока являются диэлектрическая струя и диэлектрическая дугогасящая среда 5. Для повышения быстродействия необходимо обеспечить одновременный разрыв металлического токопровода в нескольких точках. В предложенном ВРТ детонационная волна вначале подходит к центральной части формирователя струй, а затем - к торцевым частямВРТ. Известно, что при метании продуктами детонации заряда взрывчатого вещества элементов облицовки (в данном случае элементов струеформирователя), у элементов с различной массой будет различная динамика разгона (различные скорость и ускорение). Следовательно, изменяя массу метаемого участка струеформирователя можно достичь одновременного разрыва металлического электрического проводника в нескольких точках за счет различной динамики разгона различных участков струеформирователя. Исходя из этих рассуждений, толщина струеформирователя в каждой точке выбирается так, чтобы обеспечить одновременный разрыв металлического электрического проводника в нескольких точках толщина струеформирователя уменьшается от центра к торцам. На данный момент в качестве смесевого бризантного взрывчатого вещества в предлагаемом взрывном размыкателе тока используется тротил-гексоген (с содержанием(мас. ) тротил 2070, гексоген 8030), получаемый при утилизации боеприпасов. Такой выбор объясняется хорошими взрывчатыми свойствами тротил-гексогена и меньшей,по сравнению с гексогеном, чувствительностью к удару (848- в зависимости от выбранного состава), что повышает безопасность производства пластичного взрывчатого состава, а получение тротил-гексогена (ТГ) из конверсионных боеприпасов существенно снижает стоимость взрывчатого вещества. С предлагаемым взрывным размыкателем тока проводились эксперименты по сравнению быстродействия двух конструкций размыкателя 1) в размыкателе использовался струеформирователь с постоянной толщиной 2) в размыкателе использовался струефор 3 12324 1 2009.08.30 мирователь с переменной толщиной по образующей внутренней поверхности. Измерения проводились при помощи контактных резистивных датчиков, которые размещались на оси каждой кумулятивной выемки. Разброс времени срабатывания датчиков позволяет судить об одновременности разрыва проводника в нескольких точках, и, следовательно, определяет быстродействие размыкателя. В ходе проведенных испытаний установлено, что разброс времени срабатывания датчиков при первой конструкции размыкателя составляет 4 мкс, а,если в размыкателе использовать струеформирователь с переменной толщиной по образующей внутренней поверхности, то разброс времени срабатывания составляет 1 мкс. Приведенные результаты доказывают возможность эффективного использования предложенного взрывного размыкателя тока в качестве элемента систем и устройств коммутации тока мегаамперного уровня для импульсных источников энергии на основе индуктивных накопителей энергии или магнитокумулятивных генераторов. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4