ВЗРЫВНОЙ ТРУБЧАТЫЙ УСКОРИТЕЛЬ Российский патент 2003 года по МПК F41F1/00 

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено, в частности, для высокоскоростного метания твердых тел (устойчивые к большим перегрузкам) и может быть использовано для лабораторных исследований, испытаний материалов в области высоких динамических давлений, при разработке конструкций противометеоритной защиты и защиты от высокоскоростных осколков, при проведении буровых работ, в отраслях двойного, оборонного и космического назначения в широком диапазоне.

Известные устройства (взрывные трубчатые ускорители ВТУ; а. с. РФ 2072501, МПК F 42 В 1/02) для метания позволяют разгонять твердые тела размером 0,1-10 мм, с соотношением веса заряда и веса метаемого тела 500-100 000, до скоростей 8-14 км/сек.

К недостаткам подобных устройств следует отнести достаточно большой расход ВВ. Кроме того, сильно воздействие продуктов сгорания на метаемое тело, что приводит к его значительной деформации и возможному разрушению в процессе разгона. К тому же используемые принципы метания от 1000 м/сек не позволяют применять метаемые тела, значительно превышающие по весу и размеру лабораторные характеристики. Значительная длина канала разгона (труба) для метаемых тел размерами значительно больше лабораторных. Незначительна дальность траектории полета метаемого тела после выхода из канала разгона.

Задачей изобретения является создание нового типа трубчатого ускорителя, который позволит повысить вес и объем метаемого тела и снизить вес метательного заряда по отношению к весу метаемого, увеличить дальность полета после выхода из канала разгона при меньшей длине канала разгона и меньшей общей массе конструкции.

Технический результат, который может быть получен при его использовании, заключается в том, что повышаются параметры метаемого тела (вес, объем), т. е. увеличиваются масса и объем метаемого тела до уровня широкого использования (грамм, кг, тонна); увеличивается скорость метания (от 1000 м/сек начиная с нижних слоев атмосферы) и дальность полета (тяжелых) тел; снижаются вес и объем метательного заряда по отношению к весу и объему метаемого тела, уменьшается длина канала разгона (труба) и всей конструции в целом, что позволяет строить их компактно.

Решение поставленной задачи достигается предлагаемым взрывным трубчатым ускорителем (ВТУ К), содержащим метательный заряд, электровоспламенители, метаемое тело и трубу из металла, представляющую собой ствол для разгона метаемого тела, длина которого соответствует условию
L=L(зар)N+L(мп)N+ L(мет)+РL(мет)+L(сгор),
где L - общая длина канала разгонной трубы (глубина стакана);
L(зар) - длина оболочки метательного заряда;
N - колличество камер сгорания, составляющих от 2-х и более;
L(мп) - толщина межкамерной перегородки;
L(мет) - длина метаемого тела;
Р - коэффициент от 2 до "С" для стабилизации полета метаемого тела;
"С" - давление продуктов полного сгорания горючего вещества от электровоспламенителей в количестве n, соответствующее давлению при полном сгорании данного горючего вещества от одного электровоспламенителя;
L(сгор) - длина канала, соответствующие полному сгоранию горючего вещества.

Метательный заряд размещен в разделенных перегородками камерах сгорания, при этом электровоспламенители, соответствующие условию скорости горения
n<n(s);
n(s)=V/V(m);
n=n(s)-n(s)K,
где n - количество электровоспламенителей;
n(s) - количество электровоспламенителей, соответствующих взрыву;
s - скорость горения, соответствующая взрыву;
V(m) - объем возгорания метательного заряда от одного электровоспламенителя в единицу времени;
V - объем камеры сгорания;
К - коэффициент от 0,4~0,9 устанавливается в зависимости от решаемых задач
установлены в метательном заряде, камеры сгорания соединены электрической цепью, последняя из камер сгорания является запирающим механизмом. Характеристики ВТУ К варьируются, в зависимости от решаемых задач путем изменения всех элементов конструкции, завязанных в единое целое.

В предлагаемом нами ВТУ К разгон метаемого тела осуществляется благодаря заполнению трубы (ствола) метательным зарядом, размещенным в разделенных перегородками камерах сгорания, при этом электровоспламенители установлены в метательном заряде, камеры сгорания в количестве от 2-х и более соединены электрической цепью, где последняя из камер сгорания является запирающим механизмом, что позволило повысить скорость метания при сжатии расхода метательного заряда (уменьшении отношения веса заряда горючего вещества к весу тела), уменьшить длину канала разгона (труба), уменьшить общий вес конструкции, увеличить размеры и вес метаемого тела, увеличить длину траектории полета после выхода из канала разгона.

Сущность предлагаемого ВТУ К показана на чертеже. ВТУ К состоит из сквозной полой металлического трубы (1), метательного заряда (5) в металлической оболочке (4) с электровоспламенителями (6), соединенные электрической цепью, камер сгорания (7а, 7б, 7в), разделенных между собой межкамерными перегородками (2) под внутренний диаметр трубы (1).

Метаемое тело (3) разгоняется в металлической трубе (1) с помощью метательного заряда (5), конструкция которого обеспечивает полное сгорание горючего вещества от электровоспламенителей (6), при котором устройство ВТУ К еще не разрушается из-за взрыва от перегрузки давления, размещенного в камерах сгорания (7а, 7б, 7в).

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

После подачи электроэнергии на ВТУ К с помощью последовательно соединенных электровоспламенителей (6) происходит одновременное воспламенение горючего вещества (5) в корпусе заряда (4) в камерах сгорания (7а, 7б, 7в). Внутри камер сгорания (7а, 7б, 7в) создается давление, соответствующее условию скорости горения. Продукты горения горючего вещества, представляющие собой газ, сжатый до высокой плотности, расширяясь, давят на трубу (1) и межкамерные перегородки (2). Под давлением газов в камерах сгорания (7а, 7б, 7в) межкамерные перегородки (2) приходят в движение, при этом в камере сгорания (7а) межкамерная перегородка (2) толкает перед собой метаемое тело (3), другая (смежная с 7б) давит на камеру сгорания (7б); в камере сгорания (7б) межкамерная перегородка (смежная с 7а) (2) давит на камеру сгорания (7а), другая (смежная с 7в) давит на камеру сгорания (7в); в камере сгорания (7в) межкамерная перегородка (смежная с 7б) (2) давит на камеру сгорания (7б), последняя перегородка (2) выталкивается из трубы (1) наружу. Энергия камеры сгорания (7в) является запирающим механизмом. Метаемое тело (3), двигаясь по каналу трубы (1), разгоняется. К моменту выхода метаемого тела (3) из корпуса трубы (1) метательный заряд (5) полностью сгорает. На срезе трубы (1) метаемое тело (3) имеет максимальную скорость движения.

Изобретение относится к машиностроению и предназначено, в частности, для метания твердых тел. Ускоритель содержит метательный заряд, электровоспламенители, метаемое тело и трубу из металла, представляющую собой ствол для разгона метаемого тела. Метательный заряд размещен в разделенных подвижными перегородками камерах сгорания. Электровоспламенители установлены в метательном заряде, а камеры сгорания соединены электрической цепью. Последняя из камер сгорания является запирающим механизмом. Количество камер сгорания составляет от двух и более. Для ствола используется сквозная полая труба. Таким выполнением ускорителя достигаются увеличение веса и объема метаемого тела и снижение веса метательного заряда. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Взрывной трубчатый ускоритель, содержащий метательный заряд, электровоспламенители, метаемое тело и трубу из металла, представляющую собой ствол для разгона метаемого тела, отличающийся тем, что метательный заряд размещен в разделенных перегородками камерах сгорания, при этом электровоспламенители установлены в метательном заряде, камеры сгорания соединены электрической цепью, а последняя из камер сгорания является запирающим механизмом.2. Ускоритель по п.1, отличающийся тем, что количество камер сгорания составляет от двух и более.3. Ускоритель по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что для ствола используется сквозная полая труба.