РАЗРУШАЕМАЯ КРЫШКА ПУСКОВОЙ ТРУБЫ Российский патент 2003 года по МПК F41F3/77 F16K17/16 

Изобретение относится к разрушаемым крышкам пусковых труб. Кроме того, изобретение может быть использовано в арматуростроении как средство защиты от разрушения при аварийном росте внутреннего давления технологических сосудов, аппаратов и резервуаров хранилищ, работающих в условиях перепада давления.

Известно устройство разрушаемой задней крышки пусковой трубы по патенту US 4186647 (F 41 F 3/04, 1980). Устройство содержит выпуклую крышку из монолитного теплостойкого хрупкого материала, с внутренней стороны которой выполнены концентрично расположенные профилированные ослабляющие пазы (канавки) различной глубины. Глубина пазов обеспечивает при пуске ракеты последовательное разрушение нормально закрытой крышки от ее центра к периферии в ответ на увеличение давления в подракетном объеме и диаметра газовой струи стартового двигателя ракеты. Известное устройство предназначено для использования в пусковых установках, имеющих несколько пусковых труб, сообщенных общим газоотводным каналом, и обеспечивает изоляцию пусковой трубы от воздействия газов, образующихся при пуске ракет, находящихся в соседних пусковых трубах.

Однако известная разрушаемая крышка не предполагает возможности ее использования при высоком наружном давлении. Это связано с тем, что прочность крышки обеспечивается лишь уровнем сопротивления основного тела крышки по линиям с минимальной толщиной, вдоль которых происходит концентрация напряжения, а не всей толщиной профиля крышки.

Также известна разрушаемая крышка, выполненная в виде герметично насаженного на пусковую трубу стакана из упругоэластичного материала (патент RU 2147719, F 41 F 3/042, 2000). По диагоналям дна стакана с заходом на стенку размещены разрывные тканевые элементы, которые выполнены в виде узких лент, заформованных в материал стакана. В известном устройстве разрушение крышки, представляющей собой, по существу, диафрагму, осуществляется головной частью ракеты.

Однако конструкция известной крышки не рассчитана на эксплуатацию при высоком избыточном давлении, например, в пусковых трубах, используемых для запуска ракет из-под воды. Кроме того, известное устройство не предполагает устранения фрагментов разрушенной крышки с торца пусковой трубы, т.е. не устраняются полностью помехи для выхода ракеты из пусковой трубы.

Известно устройство по авт. св. SU 1213300 (F 16 К 17/16, 1984). Известное устройство содержит разрушаемую крышку (мембрану), выполненную в виде сферического сегмента с опорным кольцом, закрепленным в обойме, включающей два фланца. На наружной поверхности сферического сегмента выполнены профилированные ослабляющие пазы, например клиновидного сечения, которые заподлицо заполнены твердым материалом, способным противостоять усилиям сжатия при возникновении внешнего нагружения. В варианте осуществления при изготовлении подобной крышки первоначально из стеклопластика формируется и полимеризуется тело крышки с ослабевающими пазами, затем пазы покрываются тонким слоем разделителя (пудра, смазка), заполняются тем же веществом, что и основное тело, и полимеризуются. Известное устройство используется как средство защиты от разрушения при аварийном росте внутреннего давления резервуаров, работающих в условиях перепада давления, например, в емкостях химических производств при возникновении кратковременного внешнего избыточного давления или вакуумирования защищаемой емкости. Под действием избыточного наружного давления твердый материал заполнителя пазов сферического сегмента принимает на себя сжимающие усилия и вместе с основным материалом обеспечивает уровень сопротивления, определяемый всей толщиной профиля сферического сегмента. При повышении давления внутри защищаемой емкости выше расчетной величины крышка подвергается прогибу наружу, при этом заполнитель, испытывая предельные усилия растяжения, разрушается, и прочность крышки обеспечивается лишь уровнем сопротивления основного тела крышки по линиям с минимальной толщиной, вдоль которых происходит концентрация напряжений, а при достижении пределов прочности основного материала крышка вскрывается по этим линиям ослабления.

Недостатком известного устройства является то, что при разрушении крышки происходит, по существу, ее разрыв, при котором не освобождается проходное сечение крышки.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является устройство разрушаемой крышки пусковой трубы по патенту US 4301708 (F 41 F 3/04, 1981). Известное устройство содержит крышку из полимерного материала, выполненную в виде сферического сегмента с опорным кольцом, через которое крышка крепится на опорное кольцо пусковой трубы. Сферический сегмент опирается на меридионально расположенные арочные ребра из хрупкого стекла. Ребра скрепляются между собой в вершине сферического сегмента в точке, расположенной на продольной оси пусковой трубы. На внешней поверхности сферического сегмента устанавливается линейный (шнуровой) заряд, имеющий в плане S-образную форму. Линейный заряд пересекает сферический сегмент и охватывает его по кругу. Для подрыва линейного заряда предусматривается по меньшей мере один детонатор. Детонатор срабатывает в момент начала движения ракеты при старте. В результате подрыва линейного заряда разрывается или разрушается крышка из полимерного материала и разрушаются арочные ребра из хрупкого стекла. Таким образом, устраняются помехи для выхода ракеты из пусковой трубы. Известное устройство обеспечивает возможность создания крышки, имеющей достаточную прочность, позволяющей выдерживать перепады давления при старте из-под воды. Однако известное устройство не обеспечивает достаточную безопасность при эксплуатации крышки, что связано с применением линейного заряда с детонатором. Вместе с этим необходимость в специальном взрывном устройстве усложняет конструкцию и, кроме того, требует наличия системы управления этим устройством.

Задачей, решаемой изобретением, является создание герметичной крышки пусковой трубы, обеспечивающей прочность и герметичность при воздействии высокого наружного давления, и, вместе с тем, разрушающейся при незначительном избыточном давлении в подкрышечном объеме и обеспечивающей при разрушении возможность полного освобождения проходного сечения крышки.

Указанная задача решается благодаря тому, что в известной разрушаемой крышке, выполненной в виде сферического сегмента с опорным кольцом, закрепленным в обойме, согласно изобретению на внутренней поверхности сферического сегмента выполнены ослабляющие пазы, заполненные твердым материалом и образующие систему сообщающихся между собой пазов, включающую кольцевые пазы, расположенные концентрично продольной оси сферического сегмента, и отстоящие от упомянутой оси меридионально расположенные пазы. При этом один из кольцевых пазов выполнен по диаметру, соответствующему заданному диаметру проходного сечения крышки после разрушения последней.

Вместе с этим разрушаемая крышка снабжена тканевыми элементами, которые размещены на периферийной части внутренней поверхности сферического сегмента в зонах между ослабляющими пазами. При этом тканевые элементы заформованы в материал сферического сегмента.

Кроме того, опорное кольцо сферического сегмента установлено в обойме посредством герметизирующего уплотнения из упруго-эластичного материала.

Технический результат использования изобретения состоит в том, что обеспечивается возможность создания герметичной разрушаемой крышки, которая при действии избыточного внутреннего давления распадается на фрагменты заданных размеров, полностью открывая проходное сечение заданного диаметра.

На фиг. 1 схематически показана предлагаемая разрушаемая крышка, общий вид, продольный разрез; на фиг.2 - внутренняя поверхность сферического сегмента крышки, вид в плане, на фиг.3 - устройство крепления разрушаемой крышки на корпусе контейнера, вариант осуществления.

В варианте осуществления изобретения предлагаемая разрушаемая крышка используется в качестве передней крышки, например, контейнера для хранения и пуска ракеты. Разрушаемая крышка 1 выполнена в виде сферического сегмента "а" с опорным кольцом "b", закрепленным в обойме 2, включающей опорное и прижимное кольца 3 и 4. На внутренней поверхности сферического сегмента "а" выполнены ослабляющие пазы, образующие систему сообщенных между собой пазов, включающую кольцевые пазы "с" и "d", расположенные концентрично продольной оси 5 сферического сегмента, и отстоящие от оси 5 меридионально расположенные пазы "е". Кольцевой паз "d" выполнен по диаметру, соответствующему заданному диаметру проходного сечения крышки 1 после разрушения последней. Внутренний диаметр прижимного кольца 4 обоймы 2 соответствует диаметру кольцевого паза "d" сферического сегмента. Благодаря этому при закреплении опорного кольца "b" сферического сегмента в обойме 2 создается кольцевая зона пониженной прочности, что обеспечивает локальное разрушение сферического сегмента "а" по диаметру, соответствующему заданному диаметру проходного сечения крышки, и разрушение сферического сегмента. Таким образом, прижимное кольцо 4 одновременно является локализующей накладкой.

Ослабляющие пазы "с", "d" и "е" заполнены твердым материалом 6, при этом ослабляющие пазы имеют покрытие из антиадгезионного материала (на чертеже не показано), разделяющее материал, заполняющий пазы, от материала сферического сегмента. В варианте осуществления изобретения сферический сегмент с опорным кольцом выполнен из полимерного композиционного материала. В качестве последнего может быть использован, например, сферопластик. В качестве твердого материала 6, заполняющего пазы, разрушаемая крышка 1 содержит материал, идентичный материалу, из которого выполнен сферический сегмент с опорным кольцом.

Разрушаемая крышка снабжена тканевыми элементами 7, которые размещены на периферийной части внутренней поверхности сферического сегмента "а" в зонах между ослабляющими пазами (на чертеже условно показан один из тканевых элементов). В варианте осуществления каждая из таких зон представляет собой участок внутренней поверхности сферического сегмента, расположенный между смежными меридиональными пазами "е", ограниченный кольцевыми пазами "с" и "d". В качестве тканевых элементов 7 могут быть использованы, например, элементы из стеклоткани, пропитанные связующим упомянутого композиционного материала.

Опорное кольцо "b" сферического сегмента "а" установлено в обойме 2 посредством герметизирующего уплотнения 8 из упруго-эластичного материала. Последнее обеспечивает компенсацию погрешностей изготовления и температурных деформаций опорного кольца сферического сегмента и элементов обоймы 2. Для закрепления опорного кольца сферического сегмента предусмотрены резьбовые элементы 9 и 10. При этом резьбовые элементы 10 служат одновременно для закрепления разрушаемой крышки 1 на герметичном корпусе 11 контейнера для хранения и пуска ракеты. Герметичность корпуса 11 обеспечивается, в частности, уплотнением 12, установленным в кольцевых проточках, выполненных на опорном кольце 3 обоймы.

Устройство работает следующим образом.

При транспортировке и длительном хранении разрушаемая крышка 1 в сборе с корпусом 11 может периодически подвергаться внешнему механическому воздействию и воздействию избыточного давления окружающей среды. Сферический сегмент "а" реагирует на эти воздействия типа сжатия как монолитная конструкция заданной толщины, которая совместно с опорным и прижимным кольцами 3 и 4, резьбовыми элементами 9 и 10 и герметизирующим уплотнением 8 обеспечивает целостность и герметичность крышки в заданных пределах внешних воздействий.

При пуске ракеты продукты сгорания топлива поступают в подкрышечный объем. Под действием давления газа на внутреннюю поверхность сферического сегмента "а" осуществляется раскрывающее воздействие, при этом наличие в ослабляющих пазах антиадгезионного материала между материалом сферического сегмента и материалом заполнителя не позволяет последнему работать совместно с основным материалом сферического сегмента. При достижении избыточного давления выше расчетной величины происходит разрушение сферического сегмента и полное освобождение проходного сечения крышки. При этом благодаря системе пересекающихся ослабляющих пазов и тканевым элементам 7 сферический сегмент распадается на фрагменты заданных размеров.

Таким образом, благодаря особенности выполнения разрушаемой крышки пусковой трубы изобретение обеспечивает возможность создания герметичной разрушаемой крышки, которая, выдерживая воздействие избыточного наружного давления, при действии избыточного внутреннего давления распадается на фрагменты заданных размеров, полностью открывая проходное сечение заданного диаметра.

Изобретение может быть использовано при разработке конструкций разрушаемых крышек пусковых труб и средств защиты технологических сосудов. Крышка выполняется в виде сферического сегмента с опорным кольцом, закрепленным в обойме. На внутренней поверхности сферического сегмента выполняются ослабляющие пазы, заполненные твердым материалом. Пазы образуют систему сообщенных между собой пазов, включающую концевые пазы, расположенные концентрично продольной оси сферического сегмента, и меридионально расположенные пазы. Один из кольцевых пазов выполняется по диаметру, соответствующему заданному диаметру проходного сечения крышки после разрушения последней. Крышка может быть снабжена тканевыми элементами, размещаемыми на периферийной части внутренней поверхности сферического сегмента в зонах между ослабляющими пазами. Опорное кольцо сферического сегмента может быть установлено в обойме посредством герметизирующего уплотнения из упругоэластичного материала. Такое выполнение крышки позволяет достичь полного освобождения проходного сечения крышки при ее разрушении. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Разрушаемая крышка пусковой трубы, выполненная в виде сферического сегмента с опорным кольцом, закрепленным в обойме, отличающаяся тем, что на внутренней поверхности сферического сегмента выполнены ослабляющие пазы, заполненные твердым материалом и образующие систему сообщающихся между собой пазов, включающую кольцевые пазы, расположенные концентрично продольной оси сферического сегмента, и меридионально расположенные пазы, отстоящие от упомянутой оси, при этом один из кольцевых пазов выполнен по диаметру, соответствующему заданному диаметру проходного сечения крышки после разрушения последней.2. Разрушаемая крышка пусковой трубы по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена тканевыми элементами, которые размещены на периферийной части внутренней поверхности сферического сегмента в зонах между ослабляющими пазами, при этом тканевые элементы заформованы в материал сферического сегмента.3. Разрушаемая крышка пусковой трубы по п.1 или 2, отличающаяся тем, что опорное кольцо сферического сегмента установлено в обойме посредством герметизирующего уплотнения из упругоэластичного материала.