ПОРОХОВОЙ АККУМУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2003 года по МПК F02K9/08 

Изобретение относится к технике, в которой используют источники газа, в частности пороховые аккумуляторы давления (ПАД), применяемые в различных пневмовытеснительных системах.

В настоящее время известны ПАД, описанные в работах /1, 2, 3/ и др. В них представлены газогенераторы на твердом топливе, состоящие из корпуса, заряда твердого ракетного топлива (ТРТ), воспламенителя и сопла. Кроме того, в состав газогенератора иногда включаются фильтры, охладители и ресиверы для продуктов сгорания. Для создания прогрессивного расхода продуктов сгорания применяются цилиндрические заряды с внутренними каналами, параллельными продольной оси заряда. В некоторых случаях такие заряды бронируются по боковой поверхности. Недостатком таких ПАД является использование недостаточно прочных конструкций зарядов, которые могут частично или полностью разрушаться при работе ПАД.

За прототип принята конструкция ПАД, описанная в /3/. Здесь вкладной моноблочный цилиндрический заряд ТРТ крепится между донным амортизатором и сопловой диафрагмой. Недостатком такого ПАД является использование канального небронированного заряда, не создающего прогрессивный расход газов. Кроме того, при креплении этого заряда в камере сгорания донный амортизатор прижат к небронированной поверхности горения, что может приводить к неравномерным подгарам заряда в месте прижима. Это в свою очередь вызывает невоспроизводимые частичные разрушения ТРТ при горении в местах прижима и приводит к разбросам расходных характеристик ПАД. При истечении продуктов сгорания через сопло ПАД возникает существенная сила тяги, действующая на крепления ПАД к внешним опорам, что иногда приводит к разрушению этих опор.

Технической задачей изобретения является создание ПАД с зарядом прогрессивного горения, исключение возможности разрушения заряда в нем, минимизация разбросов расходных характеристик ПАД и минимизация усилий на узлы крепления ПАД в процессе работы.

Поставленная задача решается тем, что в ПАД, содержащем корпус с узлами крепления его к внешней опоре, воспламенитель, сопло, вкладной моноблочный цилиндрический заряд ТРТ с внутренними каналами, параллельными продольной оси заряда, а также содержащем донную опору с упругим амортизатором и сопловую диафрагму, выполнены следующие изменения, являющиеся отличительными признаками. Заряд бронирован по всей наружной поверхности. Вплотную к боковой поверхности заряда установлен цилиндрический кожух с каналами для прохода газов из донного свободного объема в предсопловой объем. За соплом установлен рассекатель с глухим дном и отверстиями, расположенными равномерно по боковой стенке рассекателя. К глухому дну прикреплен тарельчатый отражатель, формирующий истечение продуктов сгорания под некоторым углом к продольной оси ПАД, обеспечивающим минимум сил, действующих на узлы крепления при работе ПАД.

Необходимость применения цилиндрического заряда ТРТ с каналами, параллельными продольной оси ПАД вызвана тем, что такая конструкция заряда позволяет обеспечить любую прогрессивность расхода продуктов сгорания. Бронировка заряда но всей наружной поверхности обеспечивает надежную фиксацию заряда между опорами, предохраняет заряд от подгаров в местах прижима амортизатора и разрушения его в этих местах в процессе работы. В каналах заряда могут возникать большие давления и возможно разрушение заряда под действием перепада давления между каналами и наружной поверхностью заряда. Для исключения такого разрушения заряда вплотную к его бронированной боковой поверхности установлен цилиндрический кожух с каналами для перетока газов из донного объема в предсопловой объем. Кожух служит укрепляющим каркасом и предохраняет заряд от разрушения. При перетоке газов через каналы в кожухе из донного в предсопловой свободный объем снижается перепад давления в продольном направлении ПАД и вероятность разрушения заряда под действием этих перепадов. Истечение продуктов сгорания из отверстий в боковой стенке рассекателя в направлении, перпендикулярном продольной оси ПАД, снижает силу тяги. Однако и при таком истечении из-за частичного отражения этих продуктов от наружной поверхности корпуса ПАД остается некоторое, достаточно существенное действие сил тяги в направлении продольной оси. Для ее нейтрализации к глухому дну рассекателя прикреплен тарельчатый отражатель, формирующий истечение продуктов сгорания под некоторым углом к продольной оси ПАД, обеспечивающим минимум сил, действующих на узлы крепления при работе ПАД. Такой угол выбирается исходя из теоретических расчетов или из экспериментов.

Внешний вид ПАД показан на чертеже. Корпус 1 расположен в емкости 17 некоторой вытеснительной системы, к которой он прикреплен с помощью узлов крепления 15. В этих узлах выполнены сквозные проходы 16 для перетекания продуктов сгорания и равномерного заполнения ими всей емкости. В корпусе содержится воспламенитель 2 и сопло 10, а также вкладной моноблочный цилиндрический заряд 5 ТРТ, который размещен между донной опорой 3 с упругим амортизатором 4 и сопловой диафрагмой 9. Заряд полностью бронирован по наружной поверхности, и в нем выполнены цилиндрические каналы 7, параллельные продольной оси заряда. Вплотную к боковой поверхности заряда установлен цилиндрический кожух 6 с продольными каналами 8 для прохода газов из донною свободною объема в предсопловой объем. За соплом установлен рассекатель 14 с глухим дном 12 и отверстиями 11, расположенными равномерно по боковой стенке рассекателя. К глухому дну прикреплен тарельчатый отражатель 13, формирующий истечение продуктов сгорания под некоторым углом А к продольной оси ПАД, обеспечивающим минимум сил, действующих на узлы крепления при работе ПАД.

При сборке и в процессе эксплуатации ПАД заряд ТРТ находится в фиксированном положении между амортизатором донной опоры и сопловой диафрагмой. При срабатывании воспламенителя заряд начинает гореть в продольных каналах. Продольные каналы в заряде разгораются с увеличением диаметров каналов, при этом поверхность горения также увеличивается, создавая прогрессивный режим истечения продуктов сгорания. Продукты сгорания истекают из камеры сгорания через сопло и боковые отверстия в рассекателе. Минимизация силы тяги, за счет применения бокового истечения и тарельчатого отражателя при работе ПАД, создает возможность использования надежных и облегченных узлов крепления ПАД к внешней опоре. При испытаниях предложенная конструкция ПАД показала минимальные разбросы расходных характеристик, высокую надежность и работоспособность.

Данный ПАД может быть использован для наддува различных емкостей, для выброса ракетных систем из пусковых шахт (минометный старт), задействования приводов, быстрого открытия и закрытия люков и затворов, наддува нефтяных скважин, экстренного торможения и др.

Источники информации
1 Энергетические конденсированные системы (стр. 434-435). Краткий энциклопедический словарь. Под ред. Б.П.Жукова. - Янус-К, 2000.

2 А.А.Шишков, Б.В.Румянцев. Газогенераторы ракетных систем (стр. 78-82). Москва, Машиностроение, 1981.

3 И. Н. Пеицак. Теория полета и конструкция баллистических ракет (стр. 302-303). Москва, Машиностроение, 1974.

Пороховой аккумулятор давления пневмовытеснительной системы содержит корпус с узлами крепления его к внешней опоре, воспламенитель, сопло, вкладной моноблочный цилиндрический заряд твердого ракетного топлива с внутренними каналами, параллельными продольной оси заряда, а также донную опору с упругим амортизатором и сопловую диафрагму. Заряд твердого ракетного топлива бронирован по всей наружной поверхности. Вплотную к боковой поверхности заряда установлен цилиндрический кожух с каналами для прохода газов из донного свободного объема в предсопловой объем. За соплом установлен рассекатель с глухим дном и отверстиями, расположенными равномерно по боковой стенке рассекателя. К глухому дну прикреплен тарельчатый отражатель, формирующий истечение продуктов сгорания под некоторым углом к продольной оси порохового аккумулятора давления, обеспечивающим минимум сил, действующих на узлы крепления при работе порохового аккумулятора давления. Изобретение позволит исключить разрушение заряда в пороховом аккумуляторе давления, минимизировать разбросы расходных характеристик порохового аккумулятора давления и усилия на узлы крепления порохового аккумулятора давления в процессе работы. 1 ил.

Пороховой аккумулятор давления (ПАД), содержащий корпус с узлами крепления его к внешней опоре, воспламенитель, сопло, вкладной моноблочный цилиндрический заряд твердого ракетного топлива с внутренними каналами, параллельными продольной оси заряда, а также донную опору с упругим амортизатором и сопловую диафрагму, отличающийся тем, что заряд бронирован по всей наружной поверхности, вплотную к боковой поверхности заряда установлен цилиндрический кожух с каналами для прохода газов из донного свободного объема в предсопловой объем, за соплом установлен рассекатель с глухим дном и отверстиями, расположенными равномерно по боковой стенке рассекателя, причем к глухому дну прикреплен тарельчатый отражатель, формирующий истечение продуктов сгорания под некоторым углом к продольной оси ПАД, обеспечивающим минимум сил, действующих на узлы крепления при работе ПАД.