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

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

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

Конструкция ПАД содержит корпус, в котором размещен 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 позволило выявить техническое решение, наиболее близкое к заявляемому. Это конструкция ПАД (2), содержащая камеру сгорания, пороховой заряд, воспламенитель, газовый тракт с дросселем и фильтр.

Пороховой заряд с задней стороны подпружинен. К продуктам сгорания порохового заряда предъявляются требования по количеству твердых частиц.

Однако описанная конструкция ПАД 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, выбрасываются в газовый тракт с фильтром и дросселем и не обеспечивают 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 настоящего изобретения является повышение надежности работы ПАД в диапазоне температур рабочего использования плюс-минус 50^oC.

Для достижения этой цели в ПАД известной конструкции, содержащей камеру сгорания, пороховой заряд с воспламенителем, газовый тракт с дросселем и фильтр, введены следующие технические решения: в газовом тракте, соединяющем камеру сгорания с расходным дросселем, установлен зафиксированный пружинным кольцом поршень; поршень выполнен в виде втулки с уплотнением; на торце втулки со стороны дросселя закреплена преимущественно пайкой герметизирующая металлическая мембрана; наружный диаметр размещенного во втулке стакана выполнен меньшим проходного диаметрального сечения пружинного кольца.

Размещение в газовом тракте ПАД герметизирующей мембраны, срезаемой стаканом с радиальными отверстиями, позволяет производить зажжение порохового заряда при строго фиксированном давлении в камере сгорания, определяемого усилием разрушения мембраны.

Разрушение мембраны осуществляется не от прямого воздействия на нее горячего газа, а через исполнительную (промежуточную) деталь-стакан. Это позволяет исключить прогар мембраны и тем самым стабилизировать величины давления разрушения и времени выхода ПАД на рабочий режим, уменьшив их разбросы.

Для улучшения фильтрации продуктов сгорания поршень установлен в ПАД до фильтрующего узла. Такое расположение позволяет исключить попадание остатков герметизирующей мембраны в органы управления рулевых машин.

В процессе работы на отдельных участках траектории полета снаряда БРП используют энергию от нескольких автономных источников питания. При работе очередного ПАД пороховые газы воздействуют на поршень предлагаемого, имеющего выход в общий газовод. Мембрана является торцевой рабочей стенкой поршня. Опираясь на плоское дно стакана, она выдерживает значительные нагрузки, обеспечивая герметичность ПАД в течение всего времени работы очередного источника питания.

На приведенных чертежах изображены: общий вид ПАД (фиг. 1) и узел герметизации (фиг. 2), (фиг. 3) в открытом и закрытом состоянии в увеличенном масштабе.

ПАД содержит камеру сгорания 1, пороховой заряд 2, воспламенитель 3, газовый тракт 4, фильтр 5, дроссель 6 и поршень 7.

Поршень фиксируется пружинным кольцом 8, содержит уплотнение 9, мембрану 10, стакан 11 с радиальными отверстиями 12.

Работа описанного устройства ПАД заключается в следующем. При срабатывании в камере сгорания 1 воспламенителя 3 инициирующие газы омывают поверхность горения порохового заряда 2, заполняют газовый тракт 4, воздействуя на стакан 11. По достижении в камере сгорания давления, соответствующего давлению разрушения (среза) мембраны 10, стакан прорывает мембрану и передвигается на расстояние, необходимое для освобождения радиальных отверстий 12 для прохода газов относительно зафиксированного пружинным кольцом 8 поршня 7 с уплотнением 10 до упора в фильтр 5. Последний задерживает остатки мембраны и очищает продукты сгорания, которые через дроссель 6 поступают к потребителю.

Устранение непосредственного контакта горячих газов с мембраной позволяет стабилизировать величины давления разрушения и времени выхода ПАД на рабочий режим, уменьшив их разбросы по сравнению с известным устройством на 10 - 15%.

Являясь торцевой рабочей стенкой поршня, металлическая мембрана, опираясь на дно стакана, выдерживает наружное нагружение рабочими газами давлением не менее 200 кгс/см² в течение заданного времени при работе очередного ПАД.

Источники информации
1. Пороховой аккумулятор давления, книга В.Е.Алемасова "Теория ракетных двигателей", Оборонгиз, Москва, 1963, с. 424- аналог.

2. Пороховой аккумулятор давления, книга А.П.Васильева и др., "Основы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей", издательство "Высшая школа", Москва, 1967, с.567 - прототип.

Пороховой аккумулятор давления предназначен для питания рулевых машин в блоках рулевого привода управляемых снарядов. Конструкция содержит камеру сгорания, пороховой заряд, с воспламенителем, газовый тракт с дросселем и фильтром. В газовом тракте, соединяющем камеру сгорания с дросселем, установлен зафиксированный кольцом поршень. Поршень выполнен в виде втулки с уплотнением. На торце втулки со стороны дросселя закреплена пайкой герметизирующая мембрана. Стакан с радиальными отверстиями опирается дном на мембрану и размещен во втулке. Наружный диаметр стакана выполнен меньшим проходного диаметрального сечения пружинного кольца. Такая конструкция порохового аккумулятора давления позволяет повысить надежность его работы в диапазоне температур рабочего использования плюс - минус 50^oС. 3 ил.

Пороховой аккумулятор давления, содержащий камеру сгорания, пороховой заряд с воспламенителем, газовый тракт с расходным дросселем, отличающийся тем, что пороховой аккумулятор давления снабжен фильтром и в газовом тракте, соединяющем камеру сгорания с расходным дросселем, установлен зафиксированный пружинным кольцом поршень, выполненный в виде втулки с уплотнением, на торце которой со стороны расходного дросселя закреплена преимущественно пайкой герметизирующая мембрана, при этом во втулке размещен стакан с радиальными отверстиями, опирающийся своим дном на герметизирующую мембрану, а наружный диаметр стакана выполнен меньшим проходного диаметрального сечения пружинного кольца.