ПУСКОВАЯ ТРУБА Российский патент 1998 года по МПК F41F3/04 

Изобретение относится к устройствам для пуска ракет и может быть использовано в пусковых трубах, в частности выполненных из композиционных материалов.

К пусковым трубам из композиционных материалов предъявляются повышенные требования по герметичности, прочности и надежности, при этом их масса должна быть минимальной, пусковые трубы должны быть безопасными при использовании, не разрушаться от воздействующих нагрузок.

Известна пусковая труба, содержащая силовую стеклопластиковую оболочку (патент РФ N 2074363, F 41 F 3/048, 1997), выполненную из высокопрочных нитей и полимерного связующего. Внутренний слой оболочки содержит ленточные витки в виде винтовых спиралей нитей.

Указанная труба обладает высокой прочностью и надежностью, пригодна для использования при пуске ракет с ведущими ножевыми элементами.

Известны и другие аналогичные пусковые трубы, предусматривающие армирование внутреннего слоя оболочки высокопрочными волокнами (патент США N 4485721, кл. F 41 F 17/04, 1984. и патент США N 4646618, кл. F 41 F 3/048, 1987 г.).

Известна также труба (заявка ЕПВ N 0213097, F 41 F 17/02, 1987 г) с отформованными внутренними слоями, усиленными в окружном направлении высокопрочным материалом типа стекловолокна.

Общими недостатками известных пусковых труб является влияние возмущений по переднему торцу труб на выход ракет и заданное направление движения, в результате чего возникают погрешности, влияющие на отклонение от траектории полета. Особенно эти возмущения являются усиливающим фактором, когда ракета имеет подпружиненные стабилизаторы, раскрывающиеся при выходе из пусковой трубы.

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа по совокупности существенных признаков, является пусковая труба, содержащая силовую стеклопластиковую оболочку по патенту РФ N 2074363.

Основной задачей данного изобретения является создание пусковой трубы с силовой стеклопластиковой оболочкой, при реализации которого было бы обеспечено наиболее полное взаимодействие упругих свойства материала без его разрушения до максимально возможных предельных показателей и устранены недостатками выявленных аналогов и прототипа.

Основным техническим результатом, который может быть получен при реализации от предложенного технического решения, является обеспечение стабильного выхода ракеты в направлении заданной траектории полета.

Основная задача решена и технический результат достигнут за счет изменения конструкции силовой оболочки и геометрии канала пусковой трубы со стороны переднего торца.

Для этого в пусковой трубе, содержащей силовую стеклопластиковую оболочку, ее канал со стороны переднего торца выполнен увеличенным по диаметру в 1,005 - 1,007 раза на длине, равной 0,3 - 0,7 его диаметра, с образованием в месте перехода основной части канала в увеличенную кольцевой ступеньки с боковой конической поверхностью для релаксации возмущений, возникающих по торцу трубы при выходе ракеты. Боковая коническая поверхность кольцевой ступеньки выполнена с углом наклона образующей в пределах 3-5^o. Оболочка трубы в зоне увеличенного канала может быть выполнена с толщиной стенки, равной толщине стенки на длине основного канала или уменьшенной на величину радиального выступа ступеньки, при этом силовая оболочка пусковой трубы может быть выполнена из стеклоткани с расположением нитей основы ткани в окружном и нитей утка ткани в аксиальном направлениях или слоев стеклотканей, уложенных по винтовым спиралям, с конргруэнтным переходом относительно конической поверхности кольцевой ступеньки в канале трубы.

Отличительными особенностями пусковой трубы являются следующие признаки:
- выполнение канала трубы со стороны переднего торца увеличенным по диаметру в 1,005 - 1,007 раза по длине 0,3 - 0,7 его диаметра,
- образование в зоне перехода основной части канала в увеличенную кольцевой ступеньки,
- наличие боковой конической поверхности на кольцевой ступеньке,
- возможность кольцевой ступеньки с боковой конической поверхностью релаксировать возмущения, возникающие по торцу трубы при выходе пакеты,
- выполнение боковой конической поверхности кольцевой ступеньки с углом наклона образующей в пределах 3-5^o,
- выполнение оболочки в увеличенной зоне канала с толщиной стенки, равной толщине стенки оболочки на длине основного канала,
- выполнение оболочки в увеличенной зоне канала с толщиной стенки, уменьшенной на величину радиального выступа кольцевой ступеньки по сравнению с толщиной стенки оболочки на длине основного канала,
- выполнение оболочки из стеклоткани с расположением нитей основы ткани в окружном, а нитей утка ткани в аксиальном направлениях,
- выполнение оболочки из слоев стеклонитей, уложенных по винтовым спиралям,
- конгруэнтный переход слоев армирующего материала относительно конической поверхности кольцевой ступеньки в канале трубы.

Указанные отличительные особенности пусковой трубы являются существенными признаками, так как каждый из них в отдельности и совместно направлен на решение поставленной задачи и достижение нового технического результата. Исключение какого-либо из них не позволяет решить поставленную задачу. Увеличенная зона капитала трубы по диаметру и длине со стороны переднего торца необходима для подготовки раскрытия подпружиненных стабилизаторов ракеты таким образом, что их перемещение в радиальном направлении начинается не в момент выхода ракеты из канала пусковой трубы, а заранее, на длине 0,3 - 0,7 его диаметра, и тем самым уменьшается воздействие возникающих возмущений по торцу трубы за счет их релаксации при переходе с одного диаметра основного канала трубы на увеличенный в 1,005-1,007 раза. При этом боковая поверхность кольцевой ступеньки выполнена конической, что исключает возникновение каких-либо мгновенных ударных нагрузок на стенку оболочки от раскрывающихся подпружиненных стабилизаторов.

Наиболее эффективной для продвижения раскрывающихся стабилизаторов ракеты является коническая поверхность кольцевой ступеньки с углом наклона образующей в аксиальном направлении, выполненной в пределах 3-5^o. В предложенной трубе ее силовая оболочка может быть выполнена со слоями армирующего материала на всю длину трубы, в этом случае толщина оболочки в увеличенной зоне равна толщине оболочки на длине основной части канала. При выполнении оболочки трубы из разнодлинных слоев армирующего материала толщина ее в увеличенной зоне уменьшена величину радиального выступа кольцевой ступеньки. И в том и другом варианте образована боковая коническая поверхность кольцевой ступеньки для лучшего схода раскрывающихся подпружиненных стабилизаторов и эффективного взаимодействия с силовой оболочкой, находящейся в упругом напряженно-деформированном состоянии.

При армировании силовой оболочки пусковой трубы слоями стеклоткани ее нити основы располагают в окружном, а нити утка в аксиальном направлениях. В такой комбинации армировки уточные нити придают осевую жесткость, а нити основы - прочность в тангенциальном направлении. При армировании силовой оболочки непрерывными нитями их витки охватывают всю оболочку по длине. Слои армировки относительно конической поверхности кольцевой ступеньки конгруэнтны, что обеспечивает необходимую жесткость силовой оболочки на всей длине пусковой трубы.

Указанные отличительные признаки оболочки пусковой трубы являются новыми, так как их использование в известном уровне техники, аналогах и прототипе, не обнаружено, что позволяет характеризовать предложенное техническое решение на пусковую трубу соответствием критерию "новизна".

Единая совокупность новых существенных признаков с общими существенными признаками известными позволяет решить поставленную задачу и достичь новый технический результат, что характеризует предложенное техническое решение существенными отличиями от известного уровня техники, аналогов и прототипа. Новое техническое решение на пусковую трубу является результатом разработки и творческого вклада, получено без использования нормативно-технической документации, ГОСТов, стандартов или каких-либо рекомендаций в данной области техники для решения поставленной задачи, является оригинальным, неочевидным для специалистов соответствующей отрасли, характеризуется соответствием критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 представлен общий вид пусковой трубы с поперечным сечением в аксиальном направлении; на фиг.2 - сечение стенки силовой оболочки в зоне увеличенного канала пусковой трубы со стороны переднего торца с показом кольцевой ступеньки с боковой конической поверхностью; на фиг. 3 - геометрические особенности боковой конической поверхности кольцевой ступеньки, имеющей наклон в сторону переднего торца трубы под углом α = 3-5^° ; на фиг. 4 - слоистая структура силовой оболочки пусковой трубы при выполнении ее из стеклоткани; на фиг. 5 - слоистая структура силовой оболочки пусковой трубы при выполнении ее из стеклонитей, расположенных по винтовым спиралям.

Подробное описание предпочтительного варианта изобретения со ссылками на позиции, имеющимися на чертежах, состоит в следующем.

Пусковая труба содержит силовую стеклопластиковую оболочку 1, в которой канал 2 со стороны переднего торца 3 выполнен увеличенным по диаметру в 1,005 - 1,007 раза на длине 0,3 - 0,7 его диаметра с образованием в месте перехода основной части канала 2 в увеличенную кольцевой ступеньки 4 с боковой конической поверхностью 5, выполненной с возможностью релаксации возмущений, возникающих по торцу 3 трубы при выходе ракеты. Боковая коническая поверхность 5 кольцевой ступеньки 4 выполнена с углом наклона образующей 6, равным 3-5^o. Оболочка 1 пусковой трубы в увеличенной зоне канала 2 может быть выполнена с толщиной стенки 7, равной толщине стенки 8 на длине основной части канала 2 (фиг. 5) или уменьшенной на величину радиального выступа кольцевой ступеньки 4 (фиг. 4). В этих вариантах исполнения кольцевая ступенька 4 выполнена с боковой конической поверхностью 5, что достигается использованием для получения необходимой структуры силовой оболочки 1 соответствующей стеклоарматуры и полимерного связующего. В одном варианте в качестве стеклоарматуры использована стеклоткань (фиг. 4) с ориентированием нитей основы 9 в окружном, а нитей утка 10 в аксиальном направлениях. В другом варианте при использовании стеклоарматуры 11 в виде стеклонитей (фиг.5) их витки расположены в силовой оболочке по винтовым спиралям. В зоне конической поверхности 5 кольцевой ступеньки 4 слои стеклоарматуры и в том и в другом вариантах выполнены конгруэнтными как и на всей длине оболочки пусковой трубы.

Изготовление силовой оболочки пусковой трубы производится с использованием стержневой оправки путем намотки на нее соответствующей стеклоарматуры, пропитанной полимерным связующим, и последующего отверждения по режимам полимеризации полимерного связующего. В качестве полимерного связующего использовалось связующее - лак ЭП-512 по ТУ 16- 504.010-84. В качестве стеклоарматуры использовалась стеклоткань Т-13 по ГОСТ10170-73 или ровница из стекловолокон.

Испытания пусковых труб с силовой стеклопластиковой оболочкой, изготовленной с использованием нового технического решения, показали положительные результаты. Пусковая труба с предложенной конструкцией силовой стеклопластиковой оболочки обеспечивает надежное функционирование за счет эффективной релаксации возмущений, возникающих по торцу трубы при выходе ракеты, что значительно уменьшает их воздействие в виде помех на отклонение ее от заданной траектории и точность.

Таким образом, новое техническое решение при реализации в силовой стеклопластиковой оболочке пусковой трубы воспроизводимо промышленным способом, является эффективным по сравнению с известным уровнем техники, соответствует и критерию "промышленная применимость", т.е. уровню изобретения.

Объем предлагаемого изобретения следует понимать шире, чем то конкретное выполнение, проведенное в описании, формуле и чертежах. Следует иметь в виду, что форма выполнения изобретения представляет собой только возможные, предпочтительные варианты его осуществления, могут быть использованы различные варианты выполнения изобретения в отношении формы, размеров и расположения отдельных элементов, если все это не выходит за пределы объема изобретения, изложенного в пунктах формулы.

Кроме того, предлагаемое изобретение не отграничивает применение пусковой трубы для конкретного вида ракет и может быть использовано в пусковых трубах для пуска других видов ракет, в которых требуется применение силовой оболочки из стеклопластика для обеспечения повышенной прочности, герметичности и надежности и других свойств, описанных в материалах данной заявки.

Изобретение относится к устройствам для пуска ракет. Пусковая труба выполнена в виде стеклопластиковой оболочки, канал которой о стороны переднего торца имеет увеличенный в 1,005 - 1,007 раза диаметр на длине, равной 0,3 - 0,7 диаметра канала. В месте перехода основной части канала в увеличенную образована кольцевая ступенька с конической боковой поверхностью. Изобретение повышает стабильность выхода ракеты в заданном направлении. 4 з. п.ф-лы, 5 ил.

1. Пусковая труба, содержащая силовую стеклопластиковую оболочку, отличающаяся тем, что канал трубы со стороны переднего торца выполнен увеличенным по диаметру в 1,005 - 1,007 раза на длине, равной 0,3 - 0,7 его диаметра, с образованием в месте перехода основной части канала в увеличенную кольцевой ступеньки с боковой конической поверхностью. 2. Труба по п.1, отличающаяся тем, что боковая коническая поверхность кольцевой ступеньки выполнена с углом наклона образующей в пределах 3 - 5^o. 3. Труба по п.1 или 2, отличающаяся тем, что оболочка в увеличенной части канала выполнена с толщиной стенки, равной толщине стенки основной части канала. 4. Труба по п.1 или 2, отличающаяся тем, что оболочка в увеличенной части канала выполнена с толщиной стенки, уменьшенной на величину радиального выступа кольцевой ступеньки по сравнению с толщиной стенки основной части канала. 5. Труба по любому из пп.1 - 4, отличающаяся тем, что оболочка выполнена из слоев стеклоткани с расположением нитей основы ткани в окружном и нитей утка ткани в аксиальном направлениях или слоев стеклонитей, уложенных по винтовым спиралям, с конгруэнтным переходом относительно конической поверхности кольцевой ступеньки в канале трубы.