ФЕЙЕРВЕРОЧНАЯ РАКЕТА Российский патент 2008 года по МПК F42B4/06 

Изобретение относится фейерверочным изделиям и может применяться для создания различных зрелищных, сигнальных эффектов, искрофорсового и звукового.

Уровень техники данной области характеризует описанная в патенте US 3068792, кл. 102-34.1, 1962 г. ракета, которая содержит прочный корпус с пиротехническим наполнением и соосно помещенный внутри ракетный двигатель, оснащенный распределенными перьевыми лопастями аэродинамической стабилизации. Для ориентированного старта ракеты вдоль ее корпуса закреплена направляющая по стационарному штоку трубка.

Однако недостатком этой фейерверочной ракеты является продольная неустойчивость на траектории полета из-за изменения вектора тяги двигателя от воздействия возмущающих факторов при набегании воздушного потока на направляющую стартовую трубку, эксцентрически смонтированную на цилиндрическом корпусе. Это служит причиной непрогнозируемости фейерверочного эффекта, создаваемого продуктами сгорания пиротехнического наполнения на активном участке полета по нерасчетной траектории.

Отмеченные недостатки устранены в фейерверочной ракете по патенту RU 2183812, F42В 4/06, 2001 г., которая по большинству совпадающих признаков выбрана в качестве наиболее близкого аналога предложенной.

Известная ракета содержит цилиндрический корпус с головным обтекателем, оснащенный пиротехническим снаряжением, примыкающим к пороховому двигателю меньшего диаметра. На ступени, образованной цилиндрическими поверхностями корпуса и двигателя, происходит отрыв приграничного набегающего потока воздуха, что снижает аэродинамическое сопротивление ракеты в полете.

Корпус ракеты закреплен внутри призматической формы оболочки, несущей оперение аэродинамических стабилизаторов.

Инициирование ракетного двигателя на старте осуществляется посредством огнепроводного шнура, закрепленного в торце его порохового заряда.

Особенностью конструкции этой ракеты является то, что между призматической оболочкой и вписанным корпусом сформированы распределенные воздуховоды, которые служат для продольной стабилизации ракеты в набегающем потоке.

В одном из продольных воздуховодов коаксиально установлена направляющая трубка под стартовый шток, которая практически не вносит радиальных возмущений в вектор тяги.

Недостатком известной фейерверочной ракеты является неизбежная при серийном производстве несоосность крепления цилиндрических корпуса призматической оболочки, которые имеют примыкание, смещенное от продольной оси из-за наличия люфтов в сопряжении, образуя эксцентриситет.

Это служит причиной отклонения точки приложения сил аэродинамического сопротивления от продольной оси ракеты, траектория полета которой произвольно отклоняется от заданной.

Кроме того, лопасти аэродинамического оперения ракеты имеют неудовлетворительную в эксплуатации, при транспортировании и хранении конструкционную жесткость, деформация которых не обеспечивает требуемой функциональности в полете.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является усовершенствование известной конструкции ракеты для повышения ее функциональной надежности.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известной фейерверочной ракете, содержащей цилиндрический корпус с головным обтекателем, оснащенный пиротехническим снаряжением, примыкающим к пороховому двигателю меньшего диаметра, связанному с огнепроводным шнуром, причем корпус соосно смонтирован в несущей аэродинамические лопасти призматической оболочке блока стабилизации, а между ними сформированы продольные воздуховоды, в одном из которых укреплена направляющая трубка под стартовый шток, согласно изобретению оболочка и лопасти сложены из общей развертки, причем лопасти выполнены двойными и скреплены, а цилиндрический корпус торцом установлен в прямоугольных вырезах граней призматической оболочки, центрируясь в которых боковой поверхностью, при этом нижние концы лопастей жестко связаны бандажом.

Отличительные признаки обеспечили при сборке центрирование корпуса ракеты в оболочке блока стабилизации посредством автоматического совмещения их сопрягаемых элементов предложенной конфигурации, а в эксплуатации - более выраженный фейерверочный эффект.

При установке цилиндрического корпуса торцом в вырезах граней призматической оболочки меньшего поперечного сечения, внутри которой размещается ракетный двигатель, их оси совмещаются за счет направления боковой поверхности корпуса по вертикальным сторонам прямоугольных вырезов. То есть таким образом корпус центрируется относительно призматической оболочки стабилизатора и базируется торцом в ее вырезах.

Выполнение призматической оболочки и лопастей стабилизатора из одной выкройки путем сложения общей листовой развертки упростило технологию изготовления ракеты сгибанием по заданному профилю.

Скрепление сдвоенных листов в форме плоскостей оперения стабилизатора увеличивает их несущую способность и жесткость.

Конструкционная жесткость плоских оперений оболочки стабилизатора значительно увеличилась при креплении лопастей в общем хвостовом бандаже, который выполняет функции второй опоры их защемления.

Кольцевой бандаж на нижнем торце лопастей дополнительно выполняет функции аэродинамического стабилизатора, наличие которого повышает продольную устойчивость ракеты за счет смещения к хвосту центра давления от ее центра масс.

Кроме того, организация потоков (центральной струи продуктов горения и инжектируемых воздушных струй из периферийных воздуховодов), а также их теплового и динамического взаимодействия на срезе сопла, где обеспечивается турбулентное перемешивание составляющих искрофорсового факела, и в кольцевом стабилизаторе-бандаже, формирующем уплотненный протяженный след устойчивой яркости свечения от более полного окисления раскаленных металлических частиц пиротехнического снаряжения в нагнетаемом атмосферном воздухе, служат повышению зрелищного эффекта за счет выбора структуры и качества снаряжения, управляемости скоростью набегающего потока воздуха, усиления турбулентности в факеле, создания зон разряжения и повышенного давления на его протяжении и пр.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, не присущей признакам в разобщенности, то есть поставленная техническая задача решена не суммой эффектов, а новым эффектом суммы признаков.

Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение не следует явным образом для специалиста по пиротехнике, показал, что оно неизвестно, а с учетом возможности серийного промышленного изготовления фейерверочных ракет позволяет сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображено:

на фиг.1 - ракета в аксонометрии;

на фиг.2 - продольный разрез;

на фиг.3 - вид по стрелке А на фиг.2;

на фиг.4 - блок стабилизации.

Фейерверочная ракета (фиг.1) содержит цилиндрический корпус 1 с головным обтекателем 2, соосно смонтированный в блоке 3 аэродинамической стабилизации.

В корпусе 1, наполненном пиротехническим снаряжением 4 (фиг.2), закреплен реактивный пороховой двигатель 5 меньшего диаметра, образуя ступенчатый наружный профиль. Внутри двигателя 5, примыкая к пиротехническому снаряжению 4, смонтирован над выходным соплом 6 пороховой заряд 7, который оснащен огнепроводным шнуром 8.

Корпус 1 торцом опирается в прямоугольной формы вырезы 9 на гранях призматической оболочки 10 блока 3 стабилизации (фиг.4).

Блок 3 стабилизации выполнен из листового материала складыванием выкройки общей развертки, формируя многогранную призму оболочки 10 с распределенными двойными лопастями 11 по ее ребрам.

Обе образующие пластины конгруэнтной формы каждой лопасти 11 между собой склеены в монолит и нижними концами жестко скреплены с кольцевой обечайкой-бандажом 12, формирующей единую несущую конструкцию как блок 3 аэродинамической стабилизации ракеты.

В сборе, при осевом совмещении цилиндрического корпуса 1 с призматической оболочкой 10 блока 3, образуются распределенные продольные воздуховоды 13, в одном из которых закреплена направляющая трубка 14 под стационарный стартовый шток (условно не показан).

На верхних концах граней призматической оболочки 10 имеются прямоугольные вырезы 9 для базирования и центрирования корпуса 1 при совмещении. Корпус 1 устанавливается торцом в вырезах 9, ориентируясь при этом в осевом направлении своей боковой поверхностью по вертикальным сторонам вырезов 9, предотвращающим продольные смещения корпуса 1.

Пиротехническое снаряжение 4 корпуса 1 выполняется из различных составов по назначению: цветных искрофорсовых (с добавкой металлического порошка), звуковых пиротехнических композиций с регулируемой скоростью горения и др.

Функционирует фейерверочная ракета следующим образом.

Для старта ракета, ориентируясь трубкой 14 по стационарно закрепленному штоку, устанавливается торцами лопастей 11 на ровную площадку.

После этого поджигают огнепередаточный шнур 8, при сгорании которого тепловой импульс поступает на пороховой заряд 7 реактивного двигателя 5 и поджигает его.

При горении порохового заряда 7 образуются высокотемпературные газообразные и конденсированные продукты, которые высокоскоростным струйным потоком, формируемым выходным соплом 6, выбрасываются в атмосферу. За счет реактивной тяги, создаваемой этой кинетической струей порохового двигателя 7, ракета приобретает поступательное ускоренное движение, направляясь прямолинейно по стартовому штоку.

Далее на траектории полета продольная стабилизация ракеты обеспечивается распределенными по боковой оболочки 10 поверхности хвостовыми лопастями 11.

В сквозных продольных воздуховодах 13 воздух набегающего потока ускоряется за счет разряжения на выходе, организованного газовым потоком из сопла 6. Таким образом инжектируемый воздух из воздуховодов 13 дополнительно обжимает реактивную струю, что увеличивает тягу, способствуя устойчивости ракеты.

Летные испытания опытных образцов предложенной ракеты показали надежный направленный сход со стартового штока, продольную устойчивость на всем протяжении полета, на траектории которого создается яркого свечения искрофорсовый след в результате более полного сгорания в атмосфере конденсированных частиц порохового заряда и раскаленных в двигателе металлических частиц пиротехнического снаряжения.

Предложенная фейерверочная ракета технологична в изготовлении блока стабилизации вырубкой из одного листа с одновременным формированием линий сгиба объемной конструкции.

Наличие силового бандажа на хвостовом оперении ракеты повысило жесткость ажурному изделию, несущую прочность блока стабилизации и надежность в служебном обращении, а также при эксплуатации, что позволяет использовать предложенную фейерверочную ракету, характеризующуюся относительно невысокой потребительской стоимостью, в индивидуальном применении.

Большая высота подъема ракеты при формировании протяженного искрофорсового следа высокой яркости, разного цвета позволяют использовать фейерверочную ракету по изобретению в качестве сигнального средства индивидуального применения в экстремальных ситуациях для подачи обусловленной визуальной и звуковой информации, обозначения места расположения и т.п.

Изобретение относится к фейерверочным изделиям и может применяться для создания зрелищных и сигнальных эффектов. Фейерверочная ракета содержит цилиндрический корпус с головным обтекателем, оснащенный пиротехническим снаряжением, примыкающим к пороховому двигателю меньшего диаметра, связанному с огнепроводным шнуром, причем корпус соосно смонтирован в призматической оболочке с лопастями аэродинамической стабилизации, а между ними сформированы продольные воздуховоды, в одном из которых укреплена направляющая трубка под стартовый шток. Оболочка и лопасти ракеты сложены из общей развертки, причем лопасти выполнены двойными и скреплены, а цилиндрический корпус торцом установлен в прямоугольных вырезах граней призматической оболочки, центрируясь в которых боковой поверхностью, при этом нижние концы лопастей жестко связаны бандажом. Повышается функциональная надежность и фейерверочный эффект ракеты. 4 ил.

Фейерверочная ракета, содержащая цилиндрический корпус с головным обтекателем, оснащенный пиротехническим снаряжением, примыкающим к пороховому двигателю меньшего диаметра, связанному с огнепроводным шнуром, причем корпус соосно смонтирован в несущей аэродинамические лопасти призматической оболочке блока стабилизации, а между ними сформированы продольные воздуховоды, в одном из которых укреплена направляющая трубка под стартовый шток, отличающаяся тем, что оболочка и лопасти выполнены сложением из общей листовой развертки, причем лопасти скреплены в виде сдвоенных листов, а цилиндрический корпус торцом установлен в прямоугольных вырезах граней призматической оболочки с центрированием в них боковой поверхностью, при этом нижние концы лопастей жестко связаны бандажом.