УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ ДЫМОВОГО ЦВЕТНОГО СЛЕДА Российский патент 2008 года по МПК B64D1/20 

Изобретение относится к приборам общетехнического назначения и может быть использовано в подвеске на движущемся в воздухе носителя (самолете, вертолете и др.) для визуального обозначения трассы его движения посредством дымового цветного шлейфа (следа), образуемого при работе устройства в заданных условиях применения.

Такие устройства, как правило, применяются во время демонстрационных полетов самолетов на международных выставках и авиационных парадах, в том числе, при выполнении фигур высшего пилотажа.

Известны устройства многоразового использования для обозначения в воздухе трассы полета самолета в виде дымового следа (шлейфа) при истечении из устройства в атмосферу аэрозоля, образованного в генераторе продуктами термической реакции дымообразующих компонентов жидкого агрегатного состояния.

Процесс образования аэрозоля происходит в камере сгорания генератора путем возгонки авиационного моторного масла с красителем, придающим аэрозолю требуемый цвет, в газовой среде продуктов горения топлива (бензина, керосина) в воздухе, поступающем из атмосферы через воздухозаборник.

Наиболее близким к заявляемому устройству по своей технической сущности является дымообразующее устройство «Смоукуиндер» фирмы "SANDERS AIRCRAFT" (см. «Инструкцию по эксплуатации и техническому обслуживанию дымообразующего устройства «Смоукуиндер» ("OPERATING INSTRUCTIONS and MAINTENANCE MANUAL SMOKEWINDER, SANDERS AIRCRAFT"), а также сайт фирмы "SANDERS AIRCRAFT", выбранное в качестве прототипа.

Известное устройство для образования дымового цветного следа многоразового использования выполнено в виде несущего корпуса с узлами подвески и электрическим разъемом для стыковки устройства с самолетом и его бортовой аппаратурой.

Внутри корпуса размещены:

- дымообразующий генератор с выходным соплом, выполненный в виде камеры сгорания, в которой происходит образование аэрозоля в процессе возгонки авиационного моторного масла с красителем в продуктах горения бензина в воздухе, поступающим из атмосферы через воздухозаборник;

- функциональные системы, обеспечивающие подачу дымообразующих компонентов в камеру сгорания и автоматическое поддержание процесса устойчивого дымообразования.

В состав функциональных систем входит:

- топливная система для размещения и подачи топлива в камеру сгорания, состоящая из топливного бака с топливозаборником, топливного насоса с электроприводом, отсечного клапана, прекращающего подачу топлива при выключении устройства или снижении давления в системе подачи масла фильтрами грубой и тонкой очистки топлива, бензиновой горелки с центральной форсункой для распыла топлива в потоке воздуха;

- масляная система для размещения и подачи дымообразующего масла с красителем в камеру сгорания, состоящая из масляного бака с маслозаборником, масляного насоса с электроприводом, реле давления для подачи электрической команды на отсечной клапан топлива при нарушении в работе масляной системы, фильтра грубой очистки и блока форсунок с фильтрами тонкой очистки, установленного в камере сгорания;

- воздушная система для подачи воздуха из атмосферы в камеру сгорания и регулирования его расхода, состоящая из воздухозаборника, расположенного на корпусе устройства, регулятора расхода воздуха путем перепуска части воздушного потока из воздухозаборника в атмосферу и кольцевого коллектора в камере сгорания с радиальными отверстиями для поступления воздуха в зону горения;

- электрическая система для запуска и выключения устройства при окончании работы, а также при нарушении процесса дымообразования, состоящая из блок управления-зажигания, катушки зажигания с электрической свечей и соленоида отсечного клапана топлива.

Агрегаты функциональных систем связаны между собой системой трубопроводов и электрожгутов.

Устройство работает следующим образом.

С борта самолета производится запуск устройства путем кратковременной подачи на свечу зажигания для воспламенения топлива высокого напряжения переменного тока. Для питания электрических агрегатов, обеспечивающих работу устройства, подается низкое напряжение постоянного тока.

Топливо- и маслозаборники для обеспечения непрерывной подачи топлива (масла) из бака выполнены таким образом, что отслеживают положение уровня топлива (масла) в зависимости от направления перегрузки при выполнении самолетом эволюций.

В случае падения давления в системе подачи масла автоматика устройства выключает работу устройства и для возобновления его работы требуется повторный запуск.

Запуск устройства производится на более богатой топливной смеси, что приводит к ограничению максимальной скорости запуска по высоте полета.

Возгонка масла происходит в узком интервале температуры в камере сгорания, превышение которой приводит к его горению (образованию черного дыма). Этот интервал температуры поддерживается постоянным расходом топлива, масла и воздуха в определенном соотношении дымообразующих компонентов, при этом постоянный расход воздуха обеспечивается регулятором расхода в ограниченном диапазоне скорости и высоты полета, определяющим условия применения устройства.

Перед каждым использованием устройства по назначению производится заправка (дозаправка) баков топливом и маслом, а после использования - слив их остатков.

Известное устройство обладает основным недостатком, заключающимся в зависимости запуска и устойчивости процесса дымообразования от условий полета самолета, в частности, от скорости, высоты, угла атаки, величины перегрузки и продолжительности ее действия. Это накладывает ограничения на пилотирование самолета по указанным параметрам, и выход за пределы ограничений приводит к нарушению и даже к прекращению процесса дымообразования.

Действительно, при глубоких эволюциях самолета, например, при выполнении фигур высшего пилотажа, углы атаки и скольжения могут достигать критических значений, при которых значительно уменьшается поступление воздуха в воздухозаборник и нарушается процесс дымообразования вплоть до его прекращения.

Топливо(масло)-заборники устройства при некоторых комбинациях направления перегрузки, времени ее действия и запаса топлива (масла) в баках не обеспечивают забор топлива (масла), что также приводит к срыву процесса дымообразования.

При необходимости повторного запуска в случае прекращения работы устройства требуется согласование скорости в зависимости от высоты полета самолета, при этом нарушение процесса дымообразования, его прекращение, задержка по времени повторного запуска снижают зрительный эффект восприятия демонстрационного полета.

Кроме этого, наличие в конструкции устройства сложных функциональных систем обеспечения работы устройства снижает надежность, усложняет эксплуатацию и увеличивает габаритно-массовые характеристики устройства, а использование легко воспламеняющих жидкостей в качестве дымообразующих компонентов с учетом необходимости постоянной подачи электрического напряжения с борта самолета в полете, при заправке и сливе их остатков после применения и предполетной проверке функционирования функциональных систем повышает пожароопасность эксплуатации устройства.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по обеспечению устойчивости процесса дымообразования и запуска устройства вне зависимости от внешних условий полета с одновременным повышением надежности работы устройства и безопасности его эксплуатации.

Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве, содержащем несущий корпус с узлами подвески и электрическим разъемом и размещенные в корпусе дымообразующий генератор с выходным соплом, дымообразующие компоненты и электрический блок запуска генератора, несущий корпус выполнен в виде двух отсеков с перегородкой между ними, блок запуска генератора размещен в переднем отсеке, а в заднем отсеке установлен дымообразующий генератор, выполненный в виде одноразовой кассеты с выходным соплом и размещенными в ней пиротехническими дымообразующими компонентами, причем переднее днище кассеты снабжено узлом крепления к перегородке несущего корпуса.

При этом внутри кассеты вдоль ее оси установлена гильза с последовательно расположенными в ней вышеупомянутыми компонентами и электровоспламенителями с образованием кольцевого канала между внутренней боковой поверхностью кассеты и наружной боковой поверхностью гильзы, сообщающегося с выходным соплом и дымообразующими компонентами через радиальные отверстия на поверхности гильзы.

Дымообразующие компоненты выполнены в виде монолитных шашек с торцевой поверхностью горения, пиротехнический состав которых включает горючее, окислитель и краситель.

Шашки размещены в гильзе последовательно парами с расстоянием между торцевыми поверхностями горения каждой пары шашек, обеспечивающим свободный объем в месте расположения радиальных отверстий гильзы, в зоне которых установлены электровоспламенители, электрически связанные с блоком запуска генератора.

Сопло снабжено герметичной диафрагмой, разрушаемой при запуске генератора, выполненной, например, в виде тонкостенной мембраны.

Выполнение дымообразующего газогенератора в виде одноразовой кассеты с выходным соплом и с размещенными в ней пиротехническими дымообразующими компонентами в совокупности с известными признаками позволяет полностью устранить зависимость процесса дымообразования и запуска устройства от внешних условий полета и повысить надежность устройства в целом.

При этом использование узла крепления кассеты на ее переднем днище упрощает ее установку, например, путем вдвигания кассеты через открытый задний торец несущего корпуса устройства до упора и последующей фиксации узла крепления и электрических соединителей на перегородке.

Попутно сокращаются габариты и масса устройства за счет исключения функциональных систем подачи в камеру сгорания дымообразующих компонентов.

Также повышается и безопасность эксплуатации в связи с отсутствием работ с легковоспламеняющимися компонентами дымообразования (бензин, моторное масло).

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид устройства дымового цветного следа многоразового использования, а на фиг.2 - сечение по задней опоре гильзы кассеты.

Предлагаемое многоразовое устройство для образования дымового цветного следа содержит несущий корпус 1, состоящий из переднего аппаратурного отсека 2, в котором размещен блок запуска 3 устройства, и заднего отсека 4 с открытым задним торцем и силовой перегородкой 5 между отсеками 2 и 4.

На заднем отсеке корпуса 1 расположены узлы 6, 7 подвески устройства на носитель, а на аппаратурном отсеке смонтирован электроразъемом 8, обеспечивающий электрическую стыковку блока запуска 3 с бортовой аппаратурой носителя (не показано).

Внутри заднего отсека 4 размещена сменная одноразовая кассета 9, в состав которой входят корпус 10, передняя крышка 11 с резьбовой втулкой 12 крепления кассеты к перегородке 5, заднее днище 13 с выходным соплом 14 и перекрывающей ее диафрагмой 15.

Кассета 9 удерживается от продольного перемещения в корпусе 1 с помощью гайки 16, наворачиваемой на резьбовую втулку 12.

Внутри кассеты 9 установлена гильза 17 так, что между внутренней боковой поверхностью кассеты 9 и наружной боковой поверхностью гильзы 17 образован кольцевой канал 18, переходящий в предсопловой объем.

Гильза 17 крепится к передней крышке 11 и имеет скользящую опору в задней части корпуса 10 кассеты 9 по радиальным стойкам 19.

В корпусе гильзы 17 вдоль ее оси последовательно парами размещены монолитные пиротехнические шашки 20 с одной торцевой поверхностью горения каждой из шашек.

Шашки 20 закреплены в корпусе гильзы 17 стопорными кольцами 21.

При этом шашки установлены таким образом, что торцевые поверхности горения каждой пары шашек обращены друг к другу и находятся на некотором расстоянии, образующем свободный объем, в области которого на корпусе гильзы имеются радиальные отверстия 22.

В зоне радиальных отверстий 22 размещены электровоспламенители 23 для поджига шашек. Электровоспламенители 23 посредством электрожгута 24 через электроразъем 25 электрически соединены с блоком запуска 3.

На аппаратурном отсеке 2 расположен люк 26 для доступа к месту крепления кассеты 9 к перегородке 5 и электроразъему 25.

Предлагаемое устройство дымового цветного следа работает следующим образом:

Перед использованием устройства по назначению производится установка кассеты 9 в задний отсек 4 через открытый торец с последующим ее креплением гайкой 16 к перегородке 5 за резьбовую втулку 12, после чего состыковывается разъем 25.

Устройство устанавливается на узлах подвески 6, 7 на пусковую балку носителя с последующей стыковкой электрического разъема 8 с ответным разъемом бортовой аппаратуры носителя.

При подаче в полете с борта носителя через разъем 8 на блок запуска 3 устройства команды на приведение устройства в действие в виде электрического импульса блок выдает напряжение на электровоспламенители 23 кассеты 9, при срабатывании которых форс пламени поджигает шашки 20, и продукты горения шашек (аэрозоль) через радиальные отверстия 22 в корпусе гильзы 17 поступают в кольцевой канал 18, а затем через предсопловой объем к выходному соплу 14.

При достижении определенного давления внутри газогенератора разрушается диафрагма 15, и аэрозоль через выходное сопло истекает в атмосферу, образуя дымовой шлейф (след) при движении самолета в воздухе.

После выгорания пиротехнического состава шашек 20 устройство прекращает работу.

Для повторного использования устройства отработанная кассета извлекается из устройства и заменяется готовой к использованию по назначению.

Такое выполнение устройства по сравнению с прототипом позволяет за счет применения генератора дымообразования в виде сменной кассеты с дымообразующими компонентами твердого агрегатного состояния, не требующими сложных функциональных систем и агрегатов для организации процесса дымообразования:

- устранить зависимость процесса дымообразования и его запуска от внешних условий полета;

- повысить надежность работы устройства и безопасность его эксплуатации, снизить экономические и трудовые затраты.

Изобретение относится к области авиационной техники, более конкретно - к образованию дымового цветного следа для визуального обозначения траектории полета носителя, преимущественно самолета. Устройство содержит несущий корпус из двух отсеков с перегородкой между ними, с узлами подвески и электрическим разъемом. В переднем отсеке размещен блок запуска генератора, а в заднем отсеке размещен дымообразующий генератор с выходным соплом. Дымообразующий генератор выполнен в виде одноразовой кассеты и размещенными в ней дымообразующими компонентами. Переднее днище кассеты снабжено узлом крепления к перегородке несущего корпуса. Данное техническое решение позволяет обеспечить устойчивость и надежность дымообразования в любых условиях полета и многоразовое использование устройства за счет использования одноразовых кассет. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для образования дымового цветного следа, содержащее несущий корпус с узлами подвески и электрическим разъемом, и размещенные в корпусе дымообразующий генератор с выходным соплом, дымообразующие компоненты и электрический блок запуска генератора, отличающееся тем, что несущий корпус выполнен в виде двух отсеков с перегородкой между ними, блок запуска генератора размещен в переднем отсеке, а в заднем отсеке установлен дымообразующий генератор, выполненный в виде одноразовой кассеты с выходным соплом и размещенными в ней пиротехническими дымообразующими компонентами, причем переднее днище кассеты снабжено узлом крепления к перегородке несущего корпуса.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутри кассеты вдоль ее оси установлена гильза, внутри которой последовательно размещены вышеупомянутые компоненты, при этом гильза установлена с образованием между внутренней боковой поверхностью кассеты и наружной боковой поверхностью гильзы кольцевого канала, сообщающегося с выходным соплом и с дымообразующими компонентами через радиальные отверстия, выполненные на боковой поверхности гильзы.3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что дымообразующие компоненты выполнены в виде монолитных шашек с одной торцевой поверхностью горения, пиротехнический состав которых включает горючее, окислитель и краситель.4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что шашки установлены в гильзе попарно с зазорами между торцевыми поверхностями горения каждой пары шашек, причем каждая пара шашек размещена в соответствующей зоне радиальных отверстий гильзы, при этом в каждой зоне установлен электровоспламенитель, электрически связанный с блоком запуска генератора.5. Устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что сопло снабжено герметичной диафрагмой, разрушаемой при запуске генератора, выполненной, например, в виде тонкостенной мембраны.