ПОРОХОВОЙ АККУМУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК F02K9/00 

Изобретение относится к военной технике, более конкретно к конструкции порохового аккумулятора давления (ПАД), используемого в качестве источника рабочего газа для питания рулевых машин в блоке рулевого привода управляемых снарядов.

ПАД по своей конструкции практически соответствует конструкции ракетного двигателя твердого топлива (РДТТ) [1].

Конструкция ПАД содержит корпус, в котором размещены пороховой заряд, воспламенитель и расходное сопло. Однако в связи с тем, что продукты сгорания ПАД используются для перемещения подвижных деталей рулевых машин, к ним предъявляются специфические требования по стабильности подаваемого давления газов и их очистке.

Анализ техники в области конструкции ПАД позволил выявить технические решения, наиболее близкие к заявляемому.

Это конструкция ПАД [2] содержит корпус, воспламенитель, пороховой заряд, диафрагму, сопло и крышку. Пороховой заряд с задней стороны подпружинен. К продуктам сгорания порохового заряда предъявляются требования по количеству твердых частиц.

Однако описанная конструкция обладает рядом недостатков, основными из которых являются:
недостаточная надежность зажжения порохового заряда при минусовых температурах;
большой разброс давлений в камере сгорания на минусовых и плюсовых температурах.

Объясняется это тем, что значительная часть газов воспламенителя вместе с твердыми частицами, обладающими высокой температурой, выбрасывается в выходной патрубок с фильтром и не обеспечивает интенсивное горение порохового заряда в момент воспламенения. Особенно это влияет на увеличение времени выхода на рабочий режим при отрицательных температурах, когда все тракты течения газа имеют низкую температуру. При этом газы охлаждаются, снижая уровень давления, а это, в свою очередь, увеличивает время, необходимое для приведения блока рулевого привода в рабочее состояние.

Целью изобретения является повышение надежности работы ПАД в диапазоне температур боевого использования ±50^oC.

Для достижения этой цели в ПАД известной конструкции, содержащей корпус с пороховым подпружиненным зарядом торцевого горения, резьбовую крышку, фильтрующее устройство, сопло и воспламенитель, введены следующие технические решения:
введен пиротехнический сопроводитель горения, размещенный в полости крышки последовательно пороховому заряду;
между сопроводителем горения и зарядом установлен перфорированный диск и цилиндрический выступ крышки с радиальными отверстиями, перекрывающими входное отверстие газовода, связывающего камеру сгорания с соплом;
пороховой заряд поджат к выступу пластинчатой пружиной с прорезями, а сопроводитель - к перфорированному диску упругим элементом из сгораемого материала, преимущественно из нитропленки;
вход в полость с сопроводителем горения выполнен в виде радиальных отверстий в резьбовой стенке крышки, ориентированных в расширительную камеру, выполненную в корпусе и газодинамически связанную с полостью воспламенителя, упругий элемент выполнен в виде тарельчатой пружины с центрирующей выемкой по наружному диаметру сопроводителя горения и конической юбкой.

Размещение воспламенителя и сопроводителя горения, связанных через расширительную камеру, позволяет использовать пиротехническую навеску воспламенителя только для поджига сопроводителя горения (бездымного), исключая тем самым попадание твердых частиц в газовый тракт, используя пиротехническое топливо практически полностью для зажжения сопроводителя и порохового заряда.

Расширительная камера обеспечивает как создание условий для горения пиротехнической навески, так и прогрев газового тракта в виде кольцевой полости перед входом в патрубок, уменьшая возможность образования конденсата в ней при минусовых температурах.

Радиальные отверстия, выполненные в резьбовой крышке, обеспечивают зажжение сопроводителя горения равномерно с боковой стороны.

Упругий элемент обеспечивает постоянное поджатие сопроводителя к перфорированному диску и постоянный зазор между зарядом и сопроводителем.

На фиг. 1 показан общий вид ПАД, разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел I на фиг. 1.

ПАД содержит камеру сгорания в виде корпуса 1 с зарядом твердого топлива торцевого горения 2, газоводом 3 и фильтром 4 с соплом 5.

В резьбовой крышке 6 размещен сопроводитель 7 горения в виде шашки из баллиститного топлива. Непосредственно за электровоспламенителем 8 соосно с ним размещена в полости пиротехническая навеска электровоспламенителя 9. Перед выходом во внутреннюю полость корпуса образована расширительная камера 10 в виде части кольцевой полости, выход из которой выполнен в виде радиальных отверстий 11, равномерно расположенных в резьбовой крышке. Перед газоводом 3 в корпусе образована кольцевая полость 12, перекрытая цилиндрическим выступом с радиальными отверстиями 13 перфорированного диска 14. Сопроводитель 7 горения размещен в центральной выемке тарельчатой пружины 15 с конической юбкой.

Пороховой заряд 2 поджат к цилиндрическому выступу перфорированного диска 14 пластинчатой пружиной 16 с прорезями.

Работа предложенного устройства ПАД заключается в следующем.

При подаче электрического импульса срабатывает электровоспламенитель 8, форсом пламени которого поджигается пиротехническая навеска электровоспламенителя 9. Газы от срабатывания этой навески перетекают в расширительную камеру 10, где и происходит практически догорание твердых частиц пиротехнической навески воспламенителя. При этом происходит прогрев газовода 3. Прогрев осуществляется также через посадочные зазоры стенки и корпуса воспламенителя. Этот прогрев позволяет исключить при работе на минусовых температурах образование в газоводе конденсированной фазы при входе в него горячих газов порохового заряда.

Пороховые газы из расширительной камеры через радиальные отверстия направляются на шашку сопроводителя 7 горения, которая размещена в центрирующей выемке пружины 15. Такое размещение обеспечивает равномерный зазор между сопроводителем и стенками крышки с радиальными отверстиями 11, что позволяет обеспечить единообразное воздействие воспламенителя на сопроводитель горения. Сгораемая пружина 15 за счет конической юбки позволяет организовать перед сопроводителем свободный объем, что при заполнении его давлением газов от воспламенителя обеспечивает постоянное поджатие его к перфорированному диску, исключая его перемещение и разрушение. За счет площади отверстий перфорированного диска обеспечивается подпор давления в полости горения сопроводителя, что позволяет поддерживать горение порохового заряда, снижая тем самым время выхода давления в ПАД на установившийся режим.

Применяемые в ПАД заряды обычно выполняются из порохов с малой скоростью горения (3 - 4 мм/с) и имеющего "холодный газ" порядка 800 - 900^oC, что требует в начале их горения специального сопроводителя горения. При этом подпружиненные заряд и воспламенитель сохраняют между собой постоянный зазор, что также повышает единообразие горения и стабильность давления.

Пороховые газы через фильтр грубой очистки в виде цилиндрического выступа с отверстиями 13 попадают в предварительно прогретую кольцевую полость 12 и без выпадания конденсата на минусовых температурах, направляются к фильтру 4 с соплом 5 и далее к потребителю.

Предложенное устройство ПАД позволяет повысить надежность его работы при минусовых температурах и повысить стабильность внутрибаллистических характеристик в диапазоне температур ±50^oC.

Использование: в ракетной технике, в конструкциях пороховых аккумуляторов давления (ПАД) для рулевых приводов. Сущность изобретения: в ПАД, содержащем корпус с подпружиненным пороховым зарядом торцевого горения, резьбовую крышку, газовод, фильтрующее устройство, сопло, воспламенитель, электровоспламенитель, введен подпружиненный пиротехнический сопроводитель (С) горения, размещенный в полости резьбовой крышки перед пороховым зарядом, между зарядом и С установлен перфорированный диск, пружина С выполнена из сгораемого материала в виде тарельчатой пружины с центральной выемкой и конической юбкой, вход в полость с С выполнен в виде радиальных отверстий в стенке резьбовой крышки. 3 ил.

Пороховой аккумулятор давления, содержащий корпус с подпружиненным пороховым зарядом торцевого горения, резьбовую крышку, газовод, фильтрующее устройство и сопло, отличающийся тем, что он содержит электровоспламенитель, пиротехнический сопроводитель горения, размещенный в полости резьбовой крышки последовательно пороховому заряду, а между ними установлены перфорированный диск и цилиндрический выступ с радиальными отверстиями, перекрывающий входное отверстие газовода, связывающего камеру сгорания с соплом, причем пороховой заряд поджат к выступу пластинчатой пружиной с прорезями, а сопроводитель - упругим элементом из сгораемого материала, преимущественно из нитропленки, выполненным в виде тарельчатой пружины с центрирующей выемкой, соответствующей наружному диаметру сопроводителя горения и конической юбкой, причем вход в полость с сопроводителем выполнен в виде радиальных отверстий в резьбовой стенке крышки, ориентированных в расширительную камеру, выполненную в корпусе и газодинамически связанную с полостью электровоспламенителя.