взрывной пьезогенератор
Классы МПК: | H02N2/18 производящие электрический выходной сигнал от механического входного сигнала, например генераторы H01L41/113 с механическим вводом и электрическим выводом F42C11/02 пьезоэлектрические |
Автор(ы): | Блинов А.В., Коротченко М.В., Садунов В.Д., Трищенко Т.В. |
Патентообладатель(и): | Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно- исследовательский институт экспериментальной физики, Министерство Российской Федерации по атомной энергии |
Приоритеты: |
подача заявки:
1997-12-04 публикация патента:
20.08.2000 |
Изобретение относится к сильноточной импульсной технике и может быть использовано в качестве исполнительного механизма в системах однократного действия. Взрывной пьезогенератор содержит устройство инициирования, генератор ударной волны, пьезоэлектрический преобразователь в виде набора соединенных электрически параллельно пьезопластин с токосъемными электродами. Генератор ударной волны выполнен в виде монолитного тела с зарядом взрывчатого веществ в виде слоя и примыкающего к нему линейного заряда, перпендикулярного электродам пьезопластин, и инициируемого одновременно по всей длине. Материал и размеры пьезопластин, заданные амплитудно-временные параметры импульса электрического тока в нагрузке, газодинамические параметры материалов связаны между собой соответствующими математическими соотношениями. Технический результат: уменьшение величины перенапряжения на выходе взрывного пьезогенератора и увеличение надежности его функционирования. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
Взрывной пьезогенератор, содержащий устройство инициирования, генератор ударной волны с зарядом взрывчатого вещества и пьезоэлектрический преобразователь в виде набора соединенных электрически параллельно пьезопластин с электродами на двух противоположных гранях, перпендикулярных выходной поверхности генератора ударной волны, отличающийся тем, что генератор ударной волны выполнен в виде монолитного тела, заряд взрывчатого вещества выполнен в виде слоя взрывчатого вещества, размещенного параллельно выходной поверхности генератора, и примыкающего к нему линейного заряда взрывчатого вещества, перпендикулярного электродам пьезопластин, устройство инициирования установлено относительно линейного заряда с возможностью одновременного инициирования его по всей длине, при этом материал и размеры пьезопластин, обеспечивающие формирование импульса тока с монотонно нарастающей амплитудой от 0 до I0 за время t1 и последующим постоянством значения в течение времени t2, выбраны из соотношенийz0 = v1
![взрывной пьезогенератор, патент № 2154888](/images/patents/317/2154028/183.gif)
y0
![взрывной пьезогенератор, патент № 2154888](/images/patents/317/2154056/8805.gif)
![взрывной пьезогенератор, патент № 2154888](/images/patents/317/2154888/2154888-8t.gif)
где z0 - высота пьезопластин;
y0 - суммарная длина пьезопластин в блоке;
v1 - скорость распространения фронта ударной волны в объеме пьезопластин;
D - скорость детонации взрывчатого вещества;
i0 - удельный ток деполяризации пьезокерамики;
I0 - амплитуда импульса электрического тока.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области сильточной импульсной техники и может быть использовано в качестве исполнительного механизма в системах однократного действия. Известен взрывной пьезогенератор, содержащий генератор ударной волны, пьезоэлектрический преобразователь энергии ударной волны в электрическую энергию в виде одной пьезопластины с электродами на двух противоположных гранях, параллельных направлению распространения ударной волны /1/. В отличие от импульсных генераторов многоразового действия, принцип работы которых основан на предварительном запасании энергии в накопительной электрической емкости, такой генератор обладает максимальной простотой, не нуждается в источниках питания, не требует регламентных проверок в процессе хранения и эксплуатации. В основу работы этого генератора положен принцип преобразования механической энергии ударной волны в электрическую энергию в объеме ударно-нагружаемого пьезоэлектрического преобразователя. Генерирование электрического импульса в нагрузке генератора происходит после взрыва содержащегося в генераторе ударной волны взрывчатого вещества при прохождении фронта ударной волны по пьезопреобразователю. Известный взрывной пьезогенератор не позволяет существенно повысить амплитуду тока или напряжения, генерируемого им электрического импульса без одновременной потери компактности конструкции и быстродействия генератора. Известен взрывной пьезогенератор /2/, содержащий устройство инициирования, генератор ударной волны и пьезоэлектрический преобразователь в виде набора соединенных электрически параллельно пьезопластин. Электроды, нанесенные на противоположные грани пьезопластин, перпендикулярны выходной поверхности генератора ударной волны. Блок пьезопластин вписан в цилиндрический объем, торцевая часть которого совпадает с выходной поверхностью генератора ударной волны. Генератор ударной волны представляет собой аксиально симметричную конструкцию и состоит из конического алюминиевого лайнера, слоя взрывчатого вещества, конической алюминиевой крышки. Взрывной пьезогенератор работает следующим образом. При срабатывании средства инициирования в вершине конического слоя взрывчатого вещества возбуждается детонация. Под действием скользящей детонации происходит разгон лайнера и за счет выбора угла![взрывной пьезогенератор, патент № 2154888](/images/patents/317/2154053/948.gif)
![взрывной пьезогенератор, патент № 2154888](/images/patents/317/2154888/2154888-2t.gif)
![взрывной пьезогенератор, патент № 2154888](/images/patents/317/2154888/2154888-3t.gif)
Z0 = U1
![взрывной пьезогенератор, патент № 2154888](/images/patents/317/2154028/183.gif)
y0
![взрывной пьезогенератор, патент № 2154888](/images/patents/317/2154056/8805.gif)
![взрывной пьезогенератор, патент № 2154888](/images/patents/317/2154888/2154888-4t.gif)
где Z0 - высота пьезопластины;
y0 - суммарная длина пьезопластин в блоке;
U1 - скорость распространения фронта ударной волны в пьезопластине;
D - скорость детонации взрывчатого вещества;
t1 - длительность переднего фронта импульса электрического тока;
t2 - длительность участка импульса электрического тока, где I0 = const;
i0 - удельный ток деполяризации пьезокерамики;
I0 - амплитуда электрического тока. В этом случае в объеме блока пьезопластины реализуется тип ударно-волнового нагружения, содержащий только поперечную компоненту (направление распространения ударной волны параллельно электродам и перпендикулярно вектору остаточной поляризации
![взрывной пьезогенератор, патент № 2154888](/images/patents/317/2154888/2154888-5t.gif)
![взрывной пьезогенератор, патент № 2154888](/images/patents/317/2154888/2154888-6t.gif)
![взрывной пьезогенератор, патент № 2154888](/images/patents/317/2154888/2154888-7t.gif)
1. Патент США N 3589294, кл. 102-70.2A, опублик. 1971 г. 2. Взрывной пьезогенератор. AC N 1119564 МКИ H 01 L 41/08, H 02 N 11/00, опубл. в БИ N 8, 1997 г.
Класс H02N2/18 производящие электрический выходной сигнал от механического входного сигнала, например генераторы
Класс H01L41/113 с механическим вводом и электрическим выводом
Класс F42C11/02 пьезоэлектрические
взрывной пьезогенератор - патент 2154887 (20.08.2000) |