ВЗРЫВНОЙ ТРУБЧАТЫЙ УСКОРИТЕЛЬ Российский патент 2004 года по МПК F41F1/00 

Изобретение относится к области машиностроения а именно к устройствам для метания одновременным - "симультационным" сгоранием горючего вещества, предназначенного для высокоскоростного метания твердых тел, и может быть использовано для создания двигательных установок в конструкциях с высокими динамическими нагрузками (снаряды, ракеты).

При определении уровня техники использовались общедоступные сведения, представленные в следующих источниках информации:
опубликованные описания к охранным документам, заявки на изобретения (RU 2072501 C1, 27.01.1997);
советские и иные издания, имеющиеся в библиотеке;
сообщения, переданные посредством радио, телевидения, кино и т.п.

Анализ этих сведений показал, что известные, широко применяемые двигательные установки (реактивные двигательные установки на основе ракетного двигателя) позволяют разгонять твердые тела в космосе до скоростей 7,9-16,67 км/с (1-я, 2-я, 3-я космические скорости). В нижних слоях атмосферы до 3000 м/с (до 10 М).

К недостаткам подобных двигательных установок следует отнести достаточно большой расход топлива, следовательно, и большую массу конструкции в целом. Так, а для достижения космических скоростей соотношение веса заряда и веса метаемого тела полезная нагрузка составляет до 1/500, что значительно повышает сложность конструкции (вес, объем, общие габариты), многократно увеличивает время изготовления и обслуживания, и соответственно, увеличивается общая стоимость продукта со всей инфраструктурой. Кроме того, используемые виды топлива и окислителей оказывают сильное воздействие на человека, в т.ч. обслуживающий персонал и экологию окружающей среды, что соответственно усложняет их производство, применение и утилизацию.

Задачей изобретения является создание нового типа двигателя симультационного сгорания (далее Д 2С), которым позволит повысить вес и объем полезной нагрузки и снизить вес метательного заряда по отношению к весу метаемого, упростить конструкцию в целом, применить щадящий для человека и экологии окружающей среды вид топлива. Увеличить дальность и скорость полета изделий, соответствующие по полезной нагрузке существующим аналогам. Уменьшить стоимость изделий на всех этапах изготовления и эксплуатации при выполнении задач, аналогичных существующим в данное время.

Технический результат, который может быть получен при его использовании, заключается в том, что повышается КПД энергии топлива на единицу полезной нагрузки, тем самым уменьшаются характеристики (вес, объем) конструкции в целом для выполнения аналогичных задач, что позволяет строить изделия на ДСС компактно.

Решение поставленной задачи достигается предлагаемым взрывным трубчатым ускорителем, содержащим корпус, движительный заряд, полезную нагрузку и электровоспламенители, в котором корпус выполнен в виде стакана, наружный диаметр которого увеличивается к месту расположения метательного заряда, при этом движительный заряд размещен в разделенных перегородками камерах сгорания с размещенными в них метательными зарядами и электровоспламенителями, причем камеры сгорания соединены электрической цепью, а последняя из камер сгорания является запирающим механизмом.

Кроме того, количество камер сгорания может составлять от двух и более.

Кроме того, камеры сгорания могут быть выполнены с возможностью их цикличного включения.

Электровоспламенители соответствуют 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, соответствующее взрыву;
s - скорость горения, соответствующая взрыву;
V(m) - объем возгорания метательного заряда от одного электровоспламенителя в единицу времени;
V - объем всей оболочки метательного заряда;
К - коэффициент от 0,4 до ~0,9 устанавливается в зависимости от решаемых задач,
разделенные между собой межкамерными перегородками и соединенные электрической цепью, метаемое тело, состоящее из полезной нагрузки и корпуса в виде трубы, с дном (стакан) из металла, длина которого соответствует условию:
L=L(д.зар) + Р L(cгop)
L - общая длина канала трубы (глубина стакана);
L(д.зар) - длина оболочки движительного заряда;
L(сгор) - длина канала, соответствующая полному сгоранию горючего вещества;
Р - коэффициент от 2 до "С" для стабилизации полета метаемого тела;
"С" - давление продуктов полного сгорания горючего вещества от воспламенителей в количестве n, соответствующее давлению при полном сгорании данного горючего вещества от одного воспламенителя;
L(д.зар)=L(к.сгор.)n + L(мп)n
L(к.сгор) - длина камеры сгорания;
n - количество камер сгорания от 2 до n в зависимости от поставленных задач;
L(мп) - толщина межкамерной перегородки.

Для одновременного инициирования электровоспламенители соединены в электрическую цепь. Характеристики Д 2С варьируются в зависимости от решаемых задач путем изменения всех элементов конструкции, завязанных в единое целое.

В предлагаемом нами Д 2С разгон метаемого тела осуществляется благодаря заполнению трубы (стакана) движительным зарядом, разделенным на камеры сгорания с несколькими воспламенителями, что позволило повысить скорость метаемого тела при сжатии расхода движительного заряда (уменьшении отношения веса заряда горючего вещества к весу тела), уменьшить длину канала разгона, уменьшить общий вес конструкции, увеличить размеры и вес метаемого тела, увеличить длину траектории полета после выхода из канала разгона.

Сущность предлагаемого Д 2С показана на чертеже (фиг.1, 2). Д 2С состоит из корпуса, представляющего собой полую металлическую трубу с дном (стакан) (1), движительного заряда (5), камеры сгорания (6а, 6б, 6в) в рабочей полости (4), метательного заряда (8) в оболочке (9) с электровоспламенителями (7), соединенные в электроцепь, камеры сгорания (6а, 6б, 6в) разделены межкамерными перегородками (10), и полезной нагрузки (3) в корпусе (1).

Корпус (1) с полезной нагрузкой (3) разгоняется с помощью движительного заряда в корпусе (5), конструкция которого обеспечивает последовательное срабатывание метательного заряда (8) в рабочей полости (4) и соответственно постепенный разгон корпуса (1) и полное сгорание горючего вещества метательного заряда (8) от воспламенителей (7), размещенного в камерах сгорания (6а, 6б, 6в), при котором устройство "ТУСС камерный" еще не разрушается из-за взрыва от перегрузки давления.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

После подачи электроэнергии на "ТУСС камерный" с помощью последовательно соединенных электровоспламенителей (7) происходит одновременное воспламенение горючего вещества (8) в камерах сгорания (6а, 6б, 6в). Внутри камер сгорания (6а, 6б, 6в) создается давление, соответствующее условию скорости горения. Продукты горения горючего вещества (газ, сжатый до высокой плотности), расширяясь в рабочей полости (4), давят на дно стакана корпуса (I) и межкамерные перегородки (10). Под давлением газов в камерах сгорания (6а, 6б, 6в) межкамерные перегородки (10) приходят в движение, при этом в камере сгорания (6а), одна межкамерная перегородка (10) толкает перед собой корпус (1), межкамерная перегородка (10) давит на камеру сгорания (6б); в камере сгорания (6б) межкамерная перегородка (10) давит на камеру сгорания (6а), межкамерная перегородка (10) камеры сгорания (6б) давит на камеру сгорания (6в); в камере сгорания (6в) межкамерная перегородка (10) давит на камеру сгорания (6б), другая межкамерная перегородка (10) камеры сгорания (6в) выталкивает перегородку (10) из рабочей полости (4) корпуса трубы (1) наружу. Крайняя к выходу камера сгорания (6в) работает как запирающий механизм, тем самым обеспечивается срабатывание газов остальных камер сгорания (6а, 6б, . ..6n), обеспечивая давление на дно стакана корпуса (1), приводя в движение всю конструкцию в корпусе (1). Рабочая полость (4) снова заполняется метательным зарядом из движительного заряда в корпусе (5) и цикл действий повторяется.

Изобретение относится к машиностроению, а точнее к устройствам, предназначенным для метания одновременным сгоранием горючего вещества. Ускоритель содержит корпус, движительный заряд, полезную нагрузку и электровоспламенители. Корпус выполнен в виде стакана, наружный диаметр которого увеличивается к месту расположения метательного заряда. Движительный заряд размещен в разделенных перегородками камерах сгорания с размещенными в них метательными зарядами и электровоспламенителями. Камеры сгорания соединены электрической цепью. Последняя из камер сгорания является запирающим механизмом. Количество камер сгорания может составлять от двух и более. Камеры сгорания могут быть выполнены с возможностью их цикличного включения. Такое выполнение ускорителя позволяет повысить скорость и дальность полета метаемого тела. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Взрывной трубчатый ускоритель, содержащий корпус, движительный заряд, полезную нагрузку и электровоспламенители, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде стакана, наружный диаметр которого увеличивается к месту расположения метательного заряда, при этом движительный заряд размещен в разделенных перегородками камерах сгорания с размещенными в них метательными зарядами и электровоспламенителями, причем 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 камеры сгорания выполнены с возможностью их цикличного включения.