Микроэлектромеханический взрыватель

Изобретение относится к микроэлектромеханическим взрывателям. Микроэлектромеханическая структура выполнена из расположенных последовательно и соосно кристалла кремния, в котором сформирована кантилевер-игла, кристалла кремния с допированными водородом и окислителем с областью пористого слоя толщиной до 50 мкм, теплопроводящего элемента - кристалла из монокристаллического кремния и кристалла кремния с областью пористого слоя толщиной не менее 60 мкм, установленных на стеклянной подложке, имеющей отверстие в центральной части. Кантилевер-игла обращена к пористому слою кристалла кремния с областью пористого слоя толщиной до 50 мкм. Коэффициент теплопроводности теплопроводящего элемента больше коэффициента теплопроводности кристалла кремния с областью пористого слоя толщиной не менее 60 мкм. Структура закреплена на рамке, встроенной в корпус, внутри которого создан вакуум. Техническая задача изобретения заключается в увеличении эффективности взрывателя и обеспечении регулируемого взрыва. 1 ил.

 

Изобретение относится к области создания универсальных взрывателей. Известны взрыватели, принцип работы которых заключается в использовании ударно-накольного действия и механическом воздействии на пиротехнические составы для поджига и взрыва бризантного взрывчатого вещества (см., например, патент РФ №2202765, МПК F42C 19/10, 2001 г.). Они состоят из накольно-предохранительного механизма, датчика цели, дистанционного устройства, механизма дальнего взведения и детонирующего узла. Недостатками этих конструкций являются: большие массогабариты, невоспроизводимое замедление взрыва за счет пиротехнических веществ.

Известен взрыватель (см. патент США №7942989, НКИ: 149/145, МПК: C06B 33/00; C06B 45/00; C06C 9/00; G01N 21/71, опублик. 09.12.2004 г.), состоящий из пластины нанокристаллического кремния, содержащего множество микропор с допированным водородом и твердым окислителем (перхлорат натрия, перхлорат лития, фторид калия и т.д.), осажденного внутри пор. Недостатком данного решения является невозможность использования в различных видах боеприпасов, отсутствие конкретных размеров толщин и областей пористого кремния, отсутствие механизмов регулирования времени взрыва.

Техническая задача, решаемая в предлагаемом микроэлектромеханическом взрывателе, заключается в увеличении эффективности взрывателя, обеспечении регулируемого взрыва.

Для реализации поставленной задачи в микроэлектромеханическом взрывателе, содержащем микроэлектромеханическую структуру (МЭМС), содержащем микроэлектромеханическую структуру из нанопористой пластины кремния, в порах которой допированы водород и окислитель, микроэлектромеханическая структура выполнена из расположенных последовательно и соосно кристалла кремния, в котором сформирована кантилевер-игла, кристалла кремния с допированными водородом и окислителем с областью пористого слоя толщиной до 50 мкм, теплопроводящего элемента - кристалла из монокристаллического кремния и кристалла из кремния с областью пористого слоя толщиной не менее 60 мкм, установленных на стеклянной подложке, имеющей отверстие в центральной части, при этом коэффициент теплопроводности теплопроводящего элемента больше коэффициента теплопроводности кристалла из кремния с областью пористого слоя толщиной не менее 60 мкм, структура закреплена на рамке, встроенной в корпус, внутри которого создан вакуум.

Предлагаемый микроэлектромеханический взрыватель может быть использован в любых боеприпасах, поэтому является универсальным.

Изобретение поясняется чертежом, где изображен описываемый микроэлектромеханический взрыватель.

Микроэлектромеханический взрыватель содержит структуру из последовательно расположенных соосно кристалла кремния с кантилевер-иглой, кремниевый кристалл 2 с областью пористого слоя толщиной до 50 мкм, в порах которого допированы (включены) водород и твердый окислитель, теплопроводящий элемент - кристалл 3 из монокристаллического кремния и кристалл 4 из кремния с областью пористого кремния толщиной не менее 60 мкм, установленные на стеклянной подложке 5, имеющей отверстие 6 в центральной части. Вся структура крепится на рамку 7, которая встраивается (приклеивается) во внутренний объем корпуса 8. Корпус МЭМС узла закрыт нижней и верхней крышками 9 и 10.

Верхний кристалл 1 кремния является интегральным преобразователем давления, в центре которого сформирована кантилевер - игла, во втором кристалле 2 на стороне, обращенной к кантилевер - игле, напротив области пористого кремния сформировано отверстие. Конструкция из четырех кремниевых и одного стеклянного элементов соединяется сначала между собой, а затем устанавливается, любым нетермическим способом присоединения, в герметичный легкий алюминиевый корпус 8, верхняя 10 и нижняя 9 крышки которого выполнены незначительной толщины, а из корпуса откачан воздух, то есть создан вакуум.

Микроэлектромеханический взрыватель универсальный работает следующим образом:

Ударно-накольным механизмом любой конструкции протыкается верхняя крышка 10 МЭМС узла. При этом меняется давление внутри корпуса 8 и кристалла кремния 1 с кантилевер-иглой, механически воздействуя на область пористого кремния второго кристалла 2, что обеспечивает возгорание и последующую дефлаграцию пористого кремния. Монокристаллическая пластина 3 кремния, обладая теплопроводностью, превосходящей теплопроводность пористого кремния 2 (для болшей эффективности на два порядка), нагревается и передает тепло в область пористого кремния 4 в четвертой кремниевой пластине, находящейся в этажерочной конструкции на стеклянной подложке 5 с отверстием 6, воздействует температурой, инициирующей быструю экзотермическую реакцию в пористом кремнии 4, в нанопорах которого находится водород и выделяющийся при воздействии температуры из пероксидов кислород, протекающую в течение миллисекунд, обуславливающую создание ударных волн и возникновение детонационных процессов, заканчивающихся взрывом и выбросом струи газа через отверстие 6 в стекле 5 с непрореагировавшими частицами кремния всех слоев: стеклянной подложки 5, алюминиевого корпуса 8 и нижней крышки 9, являющимися инициаторами поджига бризантного вещества боеприпаса.

Время взрыва определяется и регулируется временем горения пористого кремния второго кремниевого кристалла 2, толщиной его пористого слоя и временем создания необходимого градиента температур при нагревании третьего монокристаллического кремниевого кристалла 3 (например, известно, что условием начала быстрой экзотермической реакции в пористом кремнии, выявленного экспериментальным путем, является температура не менее 900°С). Быстрая экзотермическая реакция в области пористого кремния четвертого кристалла развивается за миллисекунды и не задает задержку времени взрыва.

Применение микроэлектромеханического взрывателя универсального дает следующие отличия и преимущества:

1) огневая цепь реализуется на совершенно иных принципах, обеспечивая миниатюризацию конструкции;

2) удельный вес бризантного вещества в боеприпасе и эффективность применения повышаются.

Конструкция предлагаемого микроэлектромеханического взрывателя универсального миниатюрна и обеспечивает увеличение удельного объема бризантного взрывчатого вещества в стандартных боеприпасах, снижение массогабаритов, предусматривает только механические взаимодействия и не подвержена электромагнитным возмущениям среды (ЭМИ).

Функциональность микроэлектромеханического взрывателя универсальна, и его конструкция может быть дополнена или изменена для конкретных видов боеприпасов и их применений.

Микроэлектромеханический взрыватель, содержащий микроэлектромеханическую структуру, включающую кристалл кремния с областью пористого слоя, в порах которой допированы водород и окислитель, отличающийся тем, что микроэлектромеханическая структура выполнена из расположенных последовательно и соосно кристалла кремния, в котором сформирована кантилевер-игла, кристалла кремния с допированными водородом и окислителем с областью пористого слоя толщиной до 50 мкм, теплопроводящего элемента - кристалла из монокристаллического кремния и кристалла кремния с областью пористого слоя толщиной не менее 60 мкм, установленных на стеклянной подложке, имеющей отверстие в центральной части, при этом кантилевер-игла обращена к пористому слою кристалла кремния с областью пористого слоя толщиной до 50 мкм, коэффициент теплопроводности теплопроводящего элемента больше коэффициента теплопроводности кристалла кремния с областью пористого слоя толщиной не менее 60 мкм, структура закреплена на рамке, встроенной в корпус, внутри которого создан вакуум.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области военной техники и предназначено для выдачи команды на подрыв любых типов боеприпасов при их соударении с целью. .

Изобретение относится к взрывателям для артиллерийских боеприпасов различного назначения. .

Изобретение относится к взрывателям и может быть использовано в лазерных системах, работающих в сложной окружающей обстановке (дымообразования, туман, дождь, снег и т.д.).

Изобретение относится к взрывателям ударного действия. .

Изобретение относится к контактным взрывательным устройствам (КВУ) для зенитных ракет большого и малого диаметра. .

Изобретение относится к взрывателям для проникающих боеприпасов, в которых боевой заряд подрывается с задержкой после встречи с преградой. .

Изобретение относится к стрелковому вооружению и служит для обеспечения воспламенения капсюль - воспламенителя. .

Изобретение относится к взрывателям ударного действия, срабатывающим при встрече с преградой. .

Изобретение относится к ударным взрывателям для снарядов реактивных систем залпового огня (РСЗО). .

Изобретение относится к механическим взрывателям ударного действия для боевых элементов кассетных боеприпасов и может быть использовано как в артиллерийских, так и ракетных боеприпасах.

Изобретение относится к области создания микроэлектромеханических взрывателей. Микроэлектромеханический взрыватель изохорический содержит микроэлектромеханическую структуру, включающую кристалл кремния с областью пористого слоя, в порах которого допированы водород и окислитель. Микроэлектромеханическая структура выполнена из кристаллов кремния одного размера, установленных последовательно и соосно, начиная с верхнего кристалла кремния, с областью пористого слоя толщиной до 50 мкм, в порах которого находятся водород и твердый окислитель, теплопроводящего элемента - монокристаллического кристалла кремния, и кристалла кремния с областью пористого слоя толщиной не менее 60 мкм, установленных на стеклянном пьедестале с отверстием в центральной части. Структура закреплена на рамке, встроенной в корпус, внутри которого создан вакуум, при этом в верхней крышке корпуса выполнены отверстия с разным диаметром, в которых вставлены пробки. Изобретение позволяет изменить массогабаритные соотношения взрывателя и боеприпаса, обеспечивает замедление взрыва. 1 ил.

Изобретение относится к области вооружения, а именно к авиационным взрывателям. Включает корпус, блок взведения с электровоспламенителем и замедлителем. Последние объединены общей герметичной полостью. Включает также электрический фильтр, составной реакционный ударник, выполненный в виде штока, ударника и поджимной гайки. Кроме того, содержит инерционный ударник с подпружиненным капсюлем-детонатором и передаточным детонатором, подпружиненный накольник, втулку с пиротехническим составом, бокобойную втулку, детонатор и электрический жгут с контактным узлом. Взрыватель снабжен индикатором взведения и механическим предохранителем. При этом индикатор взведения выполнен в виде смонтированной в корпусе втулки с герметично размещенной в ней мембраной и установленным с возможностью перемещения вдоль оси втулки ступенчатым штоком. Один конец штока выполнен для контакта с мембраной, причем его диаметр составляет 0,5÷0,9 диаметра мембраны. Второй конец штока размещен в отверстии, выполненном в корпусе. Механический предохранитель выполнен в виде смонтированной в корпусе направляющей втулки, установленного во втулке с возможностью продольного перемещения над инерционным ударником предохранителя с вилкообразной частью и размещенной на ней герметизирующей прокладкой. Ширина выреза вилки вилкообразной части превышает диаметр пружины накольника. Кроме того, содержит шарнирно соединенную с вилкообразной частью цилиндрическую часть с кольцевой проточкой, а также колпачок. В донышке колпачка выполнено фигурное отверстие в форме восьмерки для размещения донышка колпачка в кольцевой проточке цилиндрической части предохранителя. Повышает безопасность эксплуатации взрывателя путем предотвращения произвольного срабатывания взрывателя. 4 ил.

Изобретение относится к многорежимным взрывателям боеприпаса, изготовленным с применением микроэлектромеханических структур и элементов. Взрыватель содержит боевую часть с боеприпасом, спецвычислитель, блок питания, соединенный с спецвычислителем, блок управления режимами. Последний включает систему предохранения с системой прерывания выполнения боевой задачи. Взрыватель также содержит механизм дальнего взведения, систему самоликвидации, пусковой исполнительный механизм и ключи. Дополнительно введены датчик температуры, датчик давления, акселерометры и датчики угловых скоростей, и резервный блок питания. При этом выходы датчиков соединены с входами спецвычислителя. Выход спецвычислителя соединен с входом резервного блока питания. Первый выход резервного блока питания соединен с системой предохранения. Второй выход резервного блока питания соединен с входами механизма дальнего взведения и системы самоликвидации. Выход системы предохранения через первый ключ соединен с первым входом пускового исполнительного механизма. Выход механизма дальнего взведения через второй ключ соединен со вторым входом пускового исполнительного механизма. Выход системы самоликвидации соединен непосредственно с третьим входом пускового исполнительного механизма. При этом введенные датчики, блоки питания, спецвычислитель и блок управления режимами выполнены в виде микроэлектромеханических систем, расположенных внутри взрывателя над или под боевой частью. Позволяет уменьшить габариты управляемого взрывателя и увеличить эффективность боеприпаса. 3 ил.

Изобретение относится к многорежимным взрывателям боеприпаса, изготовленным с применением микроэлектромеханических структур и элементов. Взрыватель боеприпаса содержит боевую часть с боеприпасом, спецвычислитель, блок питания, соединенный с спецвычислителем, блок задания режимов. Последний включает систему предохранения с системой прерывания выполнения боевой задачи. Взрыватель также содержит механизм дальнего взведения, систему самоликвидации, пусковой исполнительный механизм, ключи. Взрыватель дополнительно содержит антенну, приемник глобальной позиционной системы, бесплатформенную инерциальную систему и резервный блок питания. При этом выход антенны через приемник глобальной позиционной системы соединен с входом бесплатформенной инерциальной системы. Выход последней соединен с входом спецвычислителя. Выход спецвычислителя соединен с входом резервного блока питания. Первый выход резервного блока питания соединен с системой предохранения. Второй выход резервного блока питания соединен со входами механизма дальнего взведения и системы самоликвидации. Выход системы предохранения через первый ключ соединен с первым входом пускового исполнительного механизма. Выход механизма дальнего взведения через второй ключ соединен с вторым входом пускового исполнительного механизма. Выход системы самоликвидации соединен непосредственно с третьим входом пускового исполнительного механизма. При этом введенные антенна, приемник глобальной позиционной системы, бесплатформенная инерциальная система и блок задания режимов выполнены в виде микроэлектромеханических систем, расположенных над боевой частью в корпусе взрывателя. 3 ил.

Изобретение относится к артиллерийскому вооружению, а именно к снарядам с газовым подвесом. Снаряд содержит гильзу с капсюлем, имеющим трубку с отверстием или отверстиями для прохода поджигающего пламени, боевую и направляющую часть. В направляющей части выполнена полость питания, соединенная с наружной цилиндрической поверхностью через отверстия малого диаметра. Полость питания заполнена веществом, имеющим высокую скорость горения, и соединена с тыльной стороной направляющей части снаряда через отверстие. Отверстие или отверстия для прохода поджигающего пламени капсюля размещены в полости питания газового подвеса. Трубка капсюля проходит с зазором через тыльную сторону направляющей части снаряда. Уменьшается затраты газа на центрирование снаряда и его масса. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области взрывных работ, а именно к средствам инициирования на основе бризантных взрывчатых веществ, срабатывающим от заданного механического усилия. Детонирующее устройство механического взрывателя состоит из корпуса в виде тонкостенной латунной гильзы с расположенными в ней детонатором, выполненным из основного заряда бризантного взрывчатого вещества и металлической чашечки. На детонатор помещен запрессованный инициирующий заряд бризантного взрывчатого вещества, на который установлена диэлектрическая муфта-изолятор, с расположенным в ней пьезоэлементом без обкладки со стороны инициирующего заряда бризантного взрывчатого вещества и бойком, выполненным с возможностью перемещения относительно корпуса в осевом направлении к инициирующему заряду бризантного взрывчатого вещества при ударе. Детонирующее устройство закрыто пластмассовой крышкой при транспортировке или металлической перед его использованием. Технический результат изобретения заключается в создании детонирующего устройства механического взрывателя, обеспечивающего высокую надежность срабатывания и безопасность применения. 1 ил.

Изобретение относится к области вооружений и может быть использовано во взрывателях боеприпасов разрывного действия. Контактное устройство содержит как минимум два, предпочтительно более, чувствительных элемента, выполненных в виде микроэлектромеханических систем (далее - МЭМС-устройство), срабатывающих под действием перегрузки. Одно из МЭМС-устройств расположено таким образом, что срабатывание осуществляется под действием осевой перегрузки, превышающей пороговый уровень. Вход указанного МЭМС-устройства соединен с электровводом контактного устройства, выход указанного МЭМС-устройства соединен с входом электронно-временного блока, обеспечивающего отсчет времени действия продольной перегрузки и осуществляющего подачу сигнала идентификации цели на выход контактного устройства в случае превышения длительности действия перегрузки, превышающей пороговый уровень, определенной временной величины. Остальные МЭМС-устройства электрически соединены последовательно и размещены вокруг продольной оси контактного устройства, предпочтительно диаметрально противоположно, и расположены таким образом, что их срабатывание осуществляется под действием центробежных сил при вращении контактного устройства вокруг продольной оси. Вход первого в указанной цепи МЭМС-устройства соединен с выходом электронно-временного устройства. Выход последнего в указанной цепи МЭМС-устройства соединен с выходом контактного устройства, причем передача сигнала с выхода электронно-временного блока на выход контактного устройства осуществляется при условии срабатывания всех МЭМС-устройств центробежного действия. Изобретение позволяет создать контактное устройство, характеризующееся повышенной чувствительностью при контактном подрыве, повышенной стойкостью к воздействию малоразмерных помех на траектории полета снаряда, высоким уровнем безопасности в служебном обращении. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области вооружений и может быть использовано во взрывателях боеприпасов разрывного действия. Контактный датчик цели содержит чувствительные элементы, выполненные в виде МЭМС-устройств, срабатывание которых осуществляется под действием линейной перегрузки, превышающей пороговый уровень, при этом вход МЭМС-устройства соединен с электровводом контактного датчика, выход МЭМС-устройства соединен с входом электронно-временного блока, обеспечивающего отсчет времени действия перегрузки, превышающей пороговый уровень, выход которого соединен с выходом контактного датчика. Изобретение позволяет создать датчик цели, характеризующийся повышенной чувствительностью при контактном подрыве, повышенной стойкостью к воздействию малоразмерных помех на траектории полета снаряда, высоким уровнем безопасности в служебном обращении. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области вооружений и может быть использовано во взрывателях снарядов разрывного действия. Контактный датчик цели с функцией самоликвидации содержит корпус с электровводом и электровыводом, чувствительные элементы, выполненные в виде микроэлектромеханических систем (далее - МЭМС-устройство), срабатывание одного из них осуществляется при контакте снаряда с целью под действием линейной перегрузки, превышающей пороговый уровень. Вход указанного МЭМС-устройства соединен с электровводом контактного датчика, а выход МЭМС-устройства соединен с входом электронно-временного блока, обеспечивающего отсчет времени действия перегрузки, превышающей пороговый уровень, и формирующего управляющий сигнал на выходе контактного датчика в случае превышения отсчитываемым временем определенной величины. Контактный датчик цели содержит цепь самоликвидации, включающую МЭМС-устройство, вход которого соединен с электровводом контактного датчика, а выход МЭМС-устройства соединен с выходом контактного датчика, причем указанное МЭМС-устройство расположено таким образом, что срабатывание осуществляется под действием центробежной силы при вращении контактного датчика цели относительно продольной оси, при этом при увеличении частоты вращения до определенной величины обеспечивается размыкание цепи самоликвидации, а при снижении частоты вращения ниже определенной величины обеспечивается замыкание цепи самоликвидации. Изобретение позволяет создать датчик с повышенной чувствительностью при контактном подрыве, повышенной стойкостью к воздействию малоразмерных помех на траектории полета снаряда, высоким уровнем безопасности в служебном обращении. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к бортовой автоматике изделий ракетной, ракетно-космической, авиационной, специальной техники, главным образом к агрегатам и системам стыковки и разделения частей летательных аппаратов, в частности к системам разведения детонационных команд от инициирующих устройств к исполнительным узлам, например системам разделения, а также к устройствам взрывной логики - пиротехническим временным устройствам. Заряд-усилитель для трансляторов детонации бортовой автоматики летательных аппаратов содержит металлический корпус в виде тонкостенного металлического колпачка с размещенным внутри него комбинированным зарядом взрывчатого вещества, состоящим из двух запрессовок разной плотности, причем высокоплотная часть заряда расположена в донной части колпачка. Заряд-усилитель дополнительно снабжен кольцевым зарядом, установленным заподлицо во втулке из инертного неметаллического материала и контактирующим с комбинированным зарядом со стороны его низкоплотной части. В заряде-усилителе со стороны открытого торца колпачка выполнен глухой осевой канал, у которого глубина доходит до половины длины низкоплотной части комбинированного заряда, а диаметр соответствует наружному диаметру транслятора детонации. Наружный диаметр кольцевого заряда не менее чем в три раза превышает диаметр транслятора детонации, а края колпачка со стороны его открытого торца закатаны вовнутрь к оси корпуса с образованием буртика, обеспечивающего плотный контакт всех частей заряда. Изобретение позволяет повысить надежность инициирования детонации в ДУЗ чрезвычайно малого калибра, диаметром порядка 0,5-0,7 мм, снизить уровень ударно-волновых нагрузок при срабатывании таких зарядов, улучшить технологичность и повысить безопасность работ с устройством. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к микроэлектромеханическим взрывателям. Микроэлектромеханическая структура выполнена из расположенных последовательно и соосно кристалла кремния, в котором сформирована кантилевер-игла, кристалла кремния с допированными водородом и окислителем с областью пористого слоя толщиной до 50 мкм, теплопроводящего элемента - кристалла из монокристаллического кремния и кристалла кремния с областью пористого слоя толщиной не менее 60 мкм, установленных на стеклянной подложке, имеющей отверстие в центральной части. Кантилевер-игла обращена к пористому слою кристалла кремния с областью пористого слоя толщиной до 50 мкм. Коэффициент теплопроводности теплопроводящего элемента больше коэффициента теплопроводности кристалла кремния с областью пористого слоя толщиной не менее 60 мкм. Структура закреплена на рамке, встроенной в корпус, внутри которого создан вакуум. Техническая задача изобретения заключается в увеличении эффективности взрывателя и обеспечении регулируемого взрыва. 1 ил.

Наверх