Взрывной размыкатель тока

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Гуцаленко Сергей Анатольевич Смирнов Геннадий Васильевич Коморный Александр Анатольевич Петров Игорь Валентинович Богданович Павел Тадеушевич Конопляник Виктор Анатольевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Взрывной размыкатель тока, содержащий диэлектрическую дугогасящую среду, диэлектрический струеформирователь с кумулятивными выемками, электрический проводник, установленный между дугогасящей средой и струеформирователем, и заряд взрывчатого вещества, содержащий втулку с зарядом взрывчатого вещества внутри, выполненную с отверстием в середине, отличающийся тем, что диэлектрическая дугогасящая среда, диэлектрический струеформирователь с кумулятивными выемками и электрический проводник выполнены в виде сфер с общим центром симметрии. 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. 12327 1 2009.08.30 Известен взрывной размыкатель тока(.) -, . ., ,, 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 наличие собственной проводимости 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 МКГ, 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 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. 2 12327 1 2009.08.30 Поставленная задача достигается тем, что в известном взрывном размыкателе тока,содержащем диэлектрическую дугогасящую среду, диэлектрический струеформирователь с кумулятивными выемками, электрический проводник, установленный между дугогасящей средой и струеформирователем, и заряд взрывчатого вещества, содержащий втулку с зарядом взрывчатого вещества внутри, выполненную с отверстием в середине, при этом диэлектрическая дугогасящая среда, диэлектрический струеформирователь с кумулятивными выемками и электрический проводник выполнены в виде сфер с общим центром симметрии. Схема предложенного взрывного размыкателя тока представлена на фигуре. 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 по середине втулки, которая совпадает с центром симметрии диэлектрического струеформирователя 3. 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. Как известно, при инициировании заряда взрывчатого вещества, по нему распространяется сферическая детонационная волна. Исходя из этого факта, предлагается диэлектрическую дугогасящую среду, диэлектрический струеформирователь с кумулятивными выемками и электрический проводник выполнять в виде сфер с общим центром симметрии. Это обеспечивает одновременный подход детонационной волны ко всей внутренней поверхности сферического струеформирователя,который образует кумулятивные диэлектрические струи, и, следовательно, все образовавшиеся кумулятивные струи одновременно будут резать материал токопровода. 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 персонала при заполнении размыкателя взрывчатым веществом, а получение тротил-гексогена (ТГ) из конверсионных боеприпасов существенно снижает стоимость взрывчатого вещества и, как следствие, взрывного размыкателя тока. Для обеспечения удобства сборки и заполнения взрывчатым веществом взрывного размыкателя тока все сферические элементы выполняются в виде двух полусфер. Две полусферы размыкателя заполняются бризантным взрывчатым веществом, затем соединяются между собой при помощи стандартных крепежных элементов. Аналогичным образом соединяются и все остальные сферические элементы размыкателя. С предлагаемым взрывным размыкателем тока проводились испытания по определению временных параметров схлопывания кумулятивных выемок. Для этого в рабочий объем размыкателя со стороны диэлектрической дугогасящей среды был введен многоконтактный датчик, четыре контакта которого располагались на оси симметрии различных кумулятивных выемок, контакты отстояли от разрезаемого токопровода на расстоянии,равном 0,2 мм. Время, когда контакт замыкался на токопровод, определялось по падению 3 12327 1 2009.08.30 напряжения на контакте датчика, которое регистрировалось по осциллограмме запоминающего осциллографа. За момент срабатывания контакта брался скачек напряжения на осциллограмме, составляющий не менее половины подаваемого на контакт напряжения за время не более 0,4 мкс. В качестве бризантного взрывчатого вещества во взрывном размыкателе тока использовался ТГ 40 (содержание (мас. ) тротил 40, гексоген 60). В результате эксперимента получено, что модуль отклонения времени срабатывания любого контакта датчика от среднего значения времени срабатывания всех контактов датчика не превышает 0,5 мкс. Приведенные результаты доказывают эффективность 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