ПУСКОВАЯ ТРУБА Российский патент 2004 года по МПК F41F3/48 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении пусковых труб для ракет с закруткой их косо поставленными надкалиберными ведущими ножевыми элементами.

Известна пусковая труба по патенту RU №2075389 от 02.12.92 г., МКИ В 29 D 23/00, содержащая стеклопластиковую силовую оболочку и внутренний полимерный слой для врезания косо поставленных ножевых элементов.

Известна также пусковая труба по патенту RU №2147720 от 19.11.96 г., МКИ F 41 F 3/048, содержащая силовую оболочку из композиционного материала и внутренний полимерный слой для врезания косо поставленных ножевых элементов.

Недостатком известной конструкции является то, что при движении ракеты в трубе с минимальным усилием резания глубина врезания ножей уменьшается из-за их износа, особенно в конце пути движения, где нож нагревается и теряет износостойкость из-за высокотемпературного отпуска материала. В результате площадь контакта ножей с полимерным слоем уменьшается, контактные напряжения становятся выше допустимых, и эффективность закрутки значительно снижается. Особенно это заметно для двигателей с медленно нарастающей тягой, для которых инерционная нагрузка, а следовательно, и контактное взаимодействие ножа с полимерным слоем, достигают максимальных значений в конце пути движения ракеты в трубе. Для пакета пусковых труб, закрепленных по торцам, указанный недостаток усиливается за счет скручивания самой силовой оболочки. Дело в том, что после страгивания ракеты с закруткой косо поставленными ножевыми элементами силовая оболочка трубы получает деформацию кручения, незначительно снижая контактные давления ножами на полимерный слой, а после прохождения ножевыми элементами точки максимальной деформации труба начинает “раскручиваться”, заметно увеличивая из-за инерционности “раскручивания” эти контактные давления, особенно в конце пути движения у переднего торца.

Исследованиями установлено, что возрастание контактных напряжений при взаимодействии рабочей поверхности ножа и полимерного слоя на пути движения ракеты в трубе можно описать с достаточной степенью точности степенной зависимостью, а известная пусковая труба не обеспечивает эффективную закрутку в этих условиях.

Недостатком известной трубы является также ее низкая технологичность из-за высокого усилия съема ее с оправки после термообработки.

Известная пусковая труба как наиболее близкая по технической сущности и достигаемому результату выбрана в качестве прототипа.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка пусковой трубы для пуска ракет с косо поставленными ножевыми элементами с обеспечением эффективной закрутки при их сходе.

Технический результат, который может быть получен при решении технической задачи, заключается в создании пусковой трубы, в которой при сходе ракеты с косо поставленными ножами, при минимальном усилии резания, контактные напряжения в материале полимерного слоя, при взаимодействии с рабочей поверхностью ножа, равномерны на всем пути движения ракеты в трубе, а также в повышении технологичности изготовления трубы за счет снижения усилия съема ее с оправки после термообработки.

Поставленная задача с достижением технического результата решается за счет того, что в пусковой трубе, содержащей силовую оболочку из композиционного материала и внутренний полимерный слой для врезания косо поставленных ножевых элементов ракеты, полимерный слой выполнен с уменьшением радиуса его внутренней, поверхности от заднего торца трубы в направлении движения ракеты при ее пуске, при этом текущее значение радиуса указанной поверхности определяют из соотношения

где R_x - текущий радиус внутренней поверхности полимерного слоя;

R_з.т - радиус внутренней поверхности полимерного слоя в месте установки ножевых элементов;

x - текущее значение расстояния от места установки ножевых элементов;

l - рабочая длина полимерного слоя, равная расстоянию, пройденному ракетой при врезании ножевых элементов;

а - эмпирический показатель степенной функции, определяющий характер интенсивности сужения внутренней поверхности полимерного слоя, изменяемый от 1,01 до 1,60 в зависимости от прочностных и фрикционных свойств материала полимерного слоя и материала ножевых элементов, а также конструкции пусковой трубы и ножевых элементов;

h_н - рабочая высота ножевых элементов;

h_вp - начальная глубина врезания ножевых элементов.

Отличительными признаками являются следующие:

- внутренняя поверхность полимерного слоя выполнена с сужением от заднего торца по направлению движения ракеты при пуске к переднему - признак обеспечивает повышение равномерности контактных напряжений, возникающих при взаимодействии рабочей поверхности ножевого элемента с полимерным слоем на всем пути движения ракеты в трубе, за счет постепенного увеличения глубины врезания, т.е. увеличения контактной площади и компенсации износа ножевого элемента и компенсации увеличения инерционных нагрузок; а также повышение технологичности изготовления пусковой трубы за счет снижения усилия съема ее с оправки после термообработки в сторону сужения внутренней поверхности, признак существенный, т.к. направлен на достижение технического результата;

- радиус сужающейся поверхности определен по формуле

где R_x - текущий радиус внутренней поверхности полимерного слоя;

R_з.т - радиус внутренней поверхности полимерного слоя в месте установки ножевых элементов;

x - текущее значение расстояния от места установки ножевых элементов;

l - рабочая длина полимерного слоя, равная расстоянию, пройденному ракетой при врезании ножевых элементов;

а - эмпирический показатель степенной функции, определяющий характер интенсивности сужения внутренней поверхности полимерного слоя, изменяемый от 1,01 до 1,60 в зависимости от прочностных и фрикционных свойств материала полимерного слоя и материала ножевых элементов, а также конструкции пусковой трубы и ножевых элементов;

h_н - рабочая высота ножевых элементов;

h_вp - начальная глубина.

Признак обеспечивает при минимальном усилии врезания равномерные контактные напряжения, возникающие при взаимодействии рабочей поверхности ножевого элемента с полимерным слоем на всем пути движения ракеты в трубе, за счет оптимизации увеличения глубины врезания, т.е. увеличения контактной площади и компенсации износа ножевого элемента, особенно интенсивного в конце пути, а также компенсации увеличения контактного давления со стороны деформируемой на кручение трубы, особенно в конце пути движения ракеты в трубе, - признак существенный, связан с предыдущим, направлен на достижение технического результата.

Указанные отличительные признаки являются существенными, поскольку каждый в отдельности и все совместно направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата. Использование единой совокупности существенных отличительных признаков в известных решениях не обнаружено, что характеризует соответствие технического решения критерию “новизна”.

Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными обеспечивает решение поставленной задачи с достижением технического результата и характеризует предложенное техническое решение существенными отличиями по сравнению с известным уровнем техники и аналогами. Данное техническое решение является результатом научно-исследовательской и экспериментальной работы по оптимизации параметров ножевой закрутки ракет в пусковых трубах и повышению технологичности их изготовления без использования известных проектировочных решений, рекомендаций, материалов и обладает неочевидностью, что свидетельствует о его соответствию критерию “изобретательский уровень”.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид пусковой трубы (в аксонометрии), на фиг.2 - разрез А-А.

Пусковая труба 1 содержит силовую оболочку 2 из композиционного материала и внутренний полимерный слой 3 для врезания косо поставленных ножевых элементов 4 ракеты 5. При этом внутренняя поверхность 6 полимерного слоя 3 выполнена с сужением к переднему торцу, а характер этого сужения задан уменьшением радиуса внутренней поверхности 6 полимерного слоя 3 по степенной зависимости.

Работает пусковая труба 1 следующим образом. При пуске ракеты 5 она движется в трубе 1 в направлении x, при этом ножевые элементы 4 закручивают ракету 5, врезаясь в полимерный слой 3 на начальную глубину h_вp - 7. Начальная глубина врезания задана из условия оптимальной закрутки ракеты 5 без срыва полимерного слоя 3 при минимизации нагрева ножа и сопротивления резанию. При дальнейшем движении ракеты 5 резание постепенно перемещается на новые участки рабочей высоты ножевых элементов h_н - 8, увеличивая текущую глубину врезания h_x - 9. Происходит компенсация возрастания по степенной зависимости контактных напряжений. Увеличение текущей глубины врезания h_x - 9 обеспечивается уменьшением текущего радиуса R_x внутренней поверхности 6 полимерного слоя 3 по степенной функции с показателем а, изменяемым от 1,01 до 1,60.

Показатель степенной функции а=1,01 применен для пусковой трубы с полимерным слоем из угленаполненного полиэтилена для ракеты с рабочей высотой ножевых элементов h_н≈_{0,02Rз.т. Для пакета труб, закрепленных по торцам, с полимерным внутренним слоем из материала ТАСМ показатель степенной функции а=1,60 для ракеты с восемью ножевыми элементами с рабочей высотой ножей hн≈0,03Rз.т, с начальной глубиной врезания hвp≈0,2hн.}

Таким образом, использование изобретения позволит создать пусковую трубу для пуска ракет с косо поставленными ножевыми элементами с надежной закруткой ракеты при минимальном сопротивлении резанию. А это, в свою очередь, позволит уменьшить начальные возмущения при пуске, т.е. повысить точность (кучность) стрельбы. В связи с этим новое техническое решение затребовано промышленностью, что соответствует и критерию "промышленная применимость", т.е. уровню изобретения.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для изготовления пусковых труб для ракет с закруткой их косо поставленными ведущими ножевыми элементами. Труба содержит силовую оболочку и полимерный слой для врезания ножевых элементов ракеты. Внутренняя поверхность полимерного слоя выполнена с уменьшением ее радиуса от заднего торца трубы в направлении движения ракеты при ее пуске. Характер уменьшения определяется степенной зависимостью. Изобретение обеспечивает повышение кучности стрельбы за счет надежной закрутки ракеты. 2 ил.

Пусковая труба, содержащая силовую оболочку из композиционного материала и внутренний полимерный слой, предназначенный для врезания в него косо поставленных ножевых элементов ракеты, отличающаяся тем, что полимерный слой выполнен с уменьшением радиуса его внутренней поверхности от заднего торца трубы в направлении движения ракеты при ее пуске, при этом текущее значение радиуса указанной поверхности определяется из соотношения

где R_x - текущий радиус внутренней поверхности полимерного слоя;

R_з.т - радиус внутренней поверхности полимерного слоя в месте установки ножевых элементов;

Х - текущее значение расстояния от места установки ножевых элементов;

l - рабочая длина полимерного слоя, равная расстоянию, пройденному ракетой при врезании ножевых элементов;

а - эмпирический показатель степенной функции, определяющий характер интенсивности уменьшения радиуса внутренней поверхности полимерного слоя, изменяемый от 1,01 до 1,60 в зависимости от прочностных и фрикционных свойств материала полимерного слоя и материала ножевых элементов, а также конструкции пусковой трубы и ножевых элементов;

h_н - рабочая высота ножевых элементов;

h_вp - начальная глубина врезания ножевых элементов.