ПИРОТЕХНИЧЕСКОЕ ЛЕТАЮЩЕЕ ИЗДЕЛИЕ С РЕАКТИВНОЙ ТЯГОЙ Российский патент 2004 года по МПК F42B4/06 

Предлагаемое изобретение относится к пиротехническим изделиям, работающим за счет реактивной тяги, и может быть использовано для создания зрелищных фейерверочных эффектов и подачи предупредительных сигналов в различных ситуациях, в том числе при индивидуальном применении.

Известен ряд изделий, использующих во время работы реактивную тягу, например “Пиротехническая ракета с хвостом” (В.М. Солодовников “Пиротехника”, Оборонгиз, 1938 г., рис.17), “Фейерверочная ракета” (пат. №2183812).

Конструкция указанных изделий включает контейнер с пиротехническим снаряжением, реактивный двигатель, состоящий из корпуса, пиротехнического заряда и сопла, а также стабилизатор полета. Реактивный двигатель обеспечивает доставку снаряжения на заданную высоту для производства необходимого пиротехнического эффекта, при этом стабилизатор повышает устойчивость изделия на траектории.

Недостатком изделий такого исполнения является невысокая устойчивость на начальном участке траектории полета и большие разбросы по высоте подъема из-за нестабильных параметров работы двигателей, изготовленных в условиях крупносерийного производства. Как правило, регулировка параметров тяги проводится за счет изменения начальной поверхности горения и внутреннего давления в камере. В двигателе такой конструкции это достигается выбором соответствующего профиля и размера торцевой выемки, а роль сопла может выполнять любой инертный материал (глина, специальный состав и др.), подпрессованный к наружному торцу заряда. Однако при массовом изготовлении увеличивается вероятность появления внутренних дефектов заряда (микротрещин, неоднородной плотности и др.), что существенно уменьшает надежность работы двигателя, особенно в условиях повышенного давления в камере.

В качестве прототипа выбрано изделие “Игрушечная ракета” (пат. США 3068792, кл. 102-34.1 от 18.12.1962).

Конструкция прототипа состоит из контейнера с размещенным в нем пиротехническим снаряжением и реактивного двигателя, включающего корпус, заряд в оболочке и сопло. Реактивный двигатель приводится в действие с помощью огнепроводного шнура. Для повышения устойчивости ракеты на траектории к боковой поверхности корпуса крепится стабилизатор.

Полет ракеты на определенную высоту с целью производства пиротехнического эффекта происходит за счет реактивной силы, развиваемой двигателем, при этом такая конструкция двигателя выполняет еще и функцию замедления передачи огневого импульса из камеры сгорания в контейнер со снаряжением. Это достигается за счет того, что оболочка, в которой размещен пиротехнический заряд, бронирует его по боковой поверхности, в результате чего фронт горения распространяется послойно в осевом направлении. При горении заряда в камере сгорания двигателя создается повышенное давление.

Недостатком прототипа является сравнительно невысокая (для массового использования) надежность работы, проявляющаяся в преждевременных разрывах изделия на траектории полета. Причиной этого является, главным образом, прорыв продуктов горения заряда из камеры двигателя в контейнер со снаряжением из-за высокого давления в камере сгорания.

Другим недостатком прототипа является недостаточная устойчивость полета изделия, особенно на начальном участке, из-за недостаточных тяговых параметров работы двигателя. Повысить тягу можно за счет уменьшения диаметра сопла, однако это приводит к существенному росту внутреннего давления в камере и еще больше повышает вероятность проскока газов в контейнер между зарядом и оболочкой и преждевременному срабатыванию изделия.

Еще одним недостатком изделия-прототипа является невозможность регулирования параметров тяги в широких пределах при использовании двигателя данного калибра.

Кроме того, реактивный двигатель изготавливается путем уплотнения пиротехнического состава в оболочку с использованием разъемной пресс-формы, что не только дополнительно увеличивает трудоемкость, но и практически полностью исключает возможность автоматизации процесса, что в условиях крупносерийного производства совершенно неприемлемо.

Целью настоящего изобретения является разработка пиротехнического летающего изделия с реактивной тягой для производства различных фейерверочных эффектов и подачи предупредительных сигналов в различных ситуациях, допускающего его индивидуальное применение. Реактивный двигатель должен обеспечивать высокую надежность работы и устойчивость изделия на всех участках траектории полета.

Решение указанной задачи достигается тем, что в изделии, содержащем пиротехническое снаряжение и реактивный двигатель, выполненный из корпуса, заряда, установленного в оболочку, и сопла, высота оболочки составляет от 0,1 до 0,7 высоты заряда, причем открытая часть заряда и корпус образуют кольцевой зазор, а диаметр сопла равен или меньше внутреннего диаметра корпуса.

Открытая часть заряда существенно увеличивает поверхность горения и соответственно расход продуктов сгорания и тягу, особенно в начальный момент работы двигателя. Это позволяет повысить устойчивость полета изделия. Вместе с тем, наличие кольцевого зазора между открытой частью заряда и корпусом способствует повышению скорости горения по боковой поверхности заряда, расхода продуктов сгорания и тяги. Предлагаемая конструкция позволяет в широких пределах регулировать величину тяги путем изменения высоты открытой части заряда, профиля торцевой и боковой поверхности заряда, а также изменения диаметра сопла. При этом из-за более низкого давления в камере сгорания существенно снижается вероятность проскоков и повышается надежность работы изделия.

Характер работы двигателя описанной конструкции обеспечивает не только высокую тягу и широкие возможности ее регулирования, но и минимальное время достижения ее максимальных значений за счет большой начальной поверхности горения заряда и высокой скорости распространения пламени по ней. Это существенно повышает устойчивость работы изделия в момент старта и на траектории полета.

Кроме создания реактивной тяги такой двигатель выполняет еще и функцию замедлителя при передаче огневого импульса снаряжению для производства пиротехнического эффекта на определенной высоте. Это достигается тем, что заряд помещен в оболочку, препятствующую распространению пламени по всей боковой поверхности заряда. Требуемое время замедления обеспечивается различной высотой (0,1...0,7 высоты заряда) и диаметром оболочки. При высоте оболочки менее 0,1 высоты заряда не обеспечивается необходимое время для подъема изделия на заданную высоту. Использование высокой оболочки (более 0,7 высоты заряда) снижает параметры тяги двигателя вследствие уменьшения поверхности горения. При этом значительно усложняется процесс изготовления двигателя, особенно при непосредственном прессовании заряда в оболочку. Время замедления можно регулировать также путем использования заряда, состоящего из нескольких составов с различной скоростью горения, и изменением профиля торцевой поверхности.

Предлагаемая конструкция отличается высокой технологичностью, так как заряд двигателя может изготавливаться методом глухого прессования в оболочку с использованием неразъемной пресс-формы, что существенно снижает трудоемкость, и допускает использование автоматизированного оборудования. Возможно также предварительное изготовление заряда с последующей вставкой его в оболочку.

Общий вид предлагаемого изобретения в двух вариантах исполнения приведен на фиг.1, 2.

Реактивный двигатель изделия включает заряд 1, изготовленный различной формы из одного или нескольких пиротехнических составов, оболочку 2 и корпус 3.

Необходимая степень диафрагмирования обеспечивается различными отверстиями сопла 4, размещенного в нижней части корпуса. Возможны и наиболее предпочтительны варианты исполнения, когда диаметр соплового отверстия равен внутреннему диаметру корпуса (фиг.2).

Инициирование горения заряда может производиться различным способом, например с помощью огнепроводного шнура 5, размещенного в зазоре между зарядом и корпусом (фиг.2), либо прижатого к торцевой поверхности заряда и зафиксированного соплом (фиг.1).

К боковой поверхности корпуса крепится стабилизатор полета 6, выполненный в виде нескольких лепестков (фиг.1) или деревянного стержня (фиг.2).

Сверху к корпусу двигателя крепится контейнер 7 с пиротехническим снаряжением 8.

При зажигании огнепроводного шнура огневой импульс передается заряду, при этом пламя практически мгновенно распространяется по всей открытой его поверхности, обеспечивая не только большое значение тяги, но и минимальное время его достижения (близкое активному выбросу). В результате изделие уже на старте приобретает максимальное ускорение и быстро достигает максимальной скорости, чем обеспечивается большая устойчивость его на траектории полета.

После выгорания открытой части заряда фронт горения выравнивается и далее имеет место послойное горение заряда внутри оболочки, чем обеспечивается необходимое время замедления для достижения определенной высоты. Когда горящая поверхность заряда достигает внутреннего торца, происходит воспламенение снаряжения продуктами сгорания заряда с выбросом его из контейнера и производством требуемого пиротехнического эффекта.

Предлагаемое пиротехническое изделие, работающее за счет реактивной тяги, может быть использовано для создания зрелищных фейерверочных эффектов и подачи различных предупредительных сигналов. Пиротехническое изделие состоит из контейнера с размещенным в нем пиротехническим снаряжением, реактивного двигателя, включающего корпус, заряд в оболочке и сопло, а также стабилизатора полета. Высота оболочки составляет 0.1...0.7 высоты заряда, при этом открытая часть заряда и корпус образуют кольцевой зазор, а диаметр сопла равен или меньше внутреннего диаметра корпуса. Такая конструкция двигателя позволяет в широких пределах регулировать величину тяги и повысить надежность его работы за счет невысокого давления в камере сгорания. Это повышает устойчивость полета изделия на всех участках траектории и делает возможным его индивидуальное использование. Изобретение позволяет упростить конструкцию и повысить технологичность, допускающую возможность автоматизации производства при изготовлении изделия. 2 ил.

Пиротехническое летающее изделие с реактивной тягой, содержащее пиротехническое снаряжение и реактивный двигатель, выполненный из корпуса, заряда, установленного в оболочку, и сопла, отличающееся тем, что в реактивном двигателе высота оболочки составляет 0,1-0,7 высоты заряда, причем открытая часть заряда и корпус образуют кольцевой зазор, а диаметр сопла равен или меньше внутреннего диаметра корпуса.