СПОСОБ ЗАПРАВКИ ВОЗДУШНЫХ БАЛЛОНОВ ЗАПУСКА ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ВОЗДУХОМ Российский патент 2015 года по МПК F41A13/04 F41A13/12 F17C5/00 

Изобретение относится к области заправки баллонов воздухом. Известны различные способы получения сжатого воздуха с дальнейшим его использованием при эксплуатации техники, двигателей и техносистем. Например, в реактивной авиации при полете самолета сжатый воздух получают из атмосферы с дальнейшим его сжатием в турбинном двигателе [1]. В вертолетах сжатый воздух получают при помощи специального бортового компрессора или предполетной заправкой пусковых баллонов сжатым воздухом при помощи наземного подвижного аэродромного компрессора или палубного корабельного компрессора [2]. Для наземного (водного, сухопутного) транспорта, а также для других различных техносистем сжатый воздух получают при помощи воздушных компрессоров [2, 3, 4, 5, 6, 7]. При выходе из строя основных способов запуска дизельных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) широко используется экстренный способ - путем подачи сжатого воздуха во входной канал роторного пневматического стартера или непосредственно в камеру сгорания (в цилиндр двигателя) - для обеспечения начала движения поршня (или поршней) [8]. Заправка воздушных баллонов сжатым воздухом, например, в транспортных средствах с дизельным ДВС может осуществляться системой подкачки баллонов, которая расположена в конструкции самого двигателя, а также - при внешней заправке - от стационарных (или подвижных) компрессорных станций [8]. Актуальным является вопрос возможности заправки воздушных баллонов другими способами, особенно это касается военной техники. Наиболее остро эта проблема может возникнуть в настоящее время: в ходе ведения современного боя; при локальных войнах; при межнациональных конфликтах и террористических актах.

В качестве аналога может служить способ заправки воздушных баллонов запуска дизельных ДВС при помощи устройств, встроенных в эти ДВС. Однако возникают ситуации, когда воздушные баллоны запуска дизельных ДВС не имеют необходимого запаса сжатого воздуха для экстренного запуска (при выходе из строя основных способов запуска при помощи аккумуляторных батарей, дополнительных пусковых двигателей и др.). Минимальный необходимый запас сжатого воздуха летом должен быть не менее (3,5-4,0) МПа, зимой - не менее 6,5 МПа [8]. Для пополнения запасов сжатого воздуха применяют внешние источники - подвижные (стационарные) компрессорные станции. Только после пополнения запасов воздуха в воздушных баллонах до минимально необходимых давлений возможно осуществление запуска ДВС с дальнейшим пополнением этих баллонов сжатым воздухом от устройств, встроенных в ДВС. Максимально-возможная заправка воздушного баллона - до 22,0 МПа. Ситуация может быть ухудшенной при поломке этих устройств, т.к. возникает случай, когда пополнение баллонов воздухом возможно только за счет внешних источников - компрессорных станций.

В качестве прототипа можно принять способ заправки воздушных баллонов запуска дизельных ДВС при помощи подвижных (стационарных) компрессорных станций. Однако в боевых условиях таких компрессорных станций может и не оказаться рядом с бронетехникой, с различными военно-транспортными и специальными автомобилями с дизельными ДВС.

В данном изобретении предлагается способ заправки воздушных баллонов запуска дизельных ДВС воздухом при помощи устройства, которое осуществляет заправку воздушного баллона, расположенного в левой станине артиллерийского орудия, при утилизации механической энергии отдачи артиллерийского ствола при стрельбе [9].

На фиг.1 схематично показано арторудие с утилизацией механической энергии отдачи ствола при выстреле и обеспечением наружного вынужденного (жидкостного, воздушного) охлаждения ствола (в [9] эта фиг. представлена под номером 4, в подаваемом описании изобретения нумерация всех деталей сохранена, как и в [9]), где 1 - ствол, 2 - люлька, 3 - правое колесо, 4 - правая станина, 5 - затвор, 6 - левая станина, 7 - левое колесо, 16 - специальное устройство создания воздушного и гидравлического давления, 17 - рычаг на подвижной части ствола, 18 - входной коллектор рубашки охлаждения, 19 - съемная рубашка охлаждения, 20 - выходной коллектор рубашки охлаждения, 21 - воздушный баллон, 22 - емкость для жидкого охладителя, 23 - пружина.

Присоединение дополнительного выходного штуцера к баллону в левой станине артиллерийского орудия и вывод стыковочного узла с запорным вентилем на наружную боковую стенку станины позволит быстро производить стыковку пустого баллона запуска дизельного ДВС через шланг высокого давления с заправленным баллоном в левой станине артиллерийского орудия. Заправка может осуществляться и в ходе стрельбы. Как правило, все воздушные баллоны запуска дизельных ДВС являются стандартными, имеют одинаковые размеры. В станине арторудия используются такие же стандартные баллоны. Количество баллонов в станине может быть и более одного - это зависит от размеров самой станины. Баллоны, расположенные внутри станины, будем называть внутренними, а баллоны от другой техники, предназначенные для заправки, - внешними.

На фиг.2 показана предлагаемая конструктивная схема пневматической системы заправки внутренних и внешних воздушных баллонов, которая содержит следующие элементы: 6 - левая станина арторудия, 21 - основной внутренний баллон, 24 - дополнительный внутренний баллон, 25 - вентиль баллона 24 (кран №5), 26 - воздушный манометр баллона 24 (манометр №2), 27 - вентиль (кран №6), 28 - вентиль баллона 21 (кран №4), 29 - воздушный манометр баллона 21 (манометр №1), 30 - вентиль (кран №7), 31 - вентиль (кран №8), 32 - воздушный манометр (манометр №3), 33 - вентиль (кран №9), 34 - вентиль (кран №10), 35 - вентиль (кран №11), 36 - вентиль (кран №12), 37 - воздушный канал для заправки внутренних и внешних баллонов правой станины, 38 - воздушный канал для нужд охлаждения и продувки артиллерийского ствола, 39 - входной воздушный канал для заправки внутренних и внешних баллонов левой станины, 40 - автоматический звуковой прибор контроля наличия радиации и отравляющих веществ (OВ), 41 - запорный воздушный клапан, 42 - выпускной аварийный клапан сброса давления воздуха во входном канале, 43 - вентиль (кран №1), 44 - воздушный манометр выходного заправочного штуцера (манометр №4), 45 - вентиль выходного заправочного штуцера (кран №2), 46 - выходной заправочный штуцер для заправки воздухом внешних баллонов, 47 - вентиль (кран №3), 48 - стыковочный шланг высокого давления, 49 - стыковочное устройство с перепускным клапаном (для обнуления давления в стыковочном шланге после заправки), 50 - вентиль внешнего баллона 51, 51 - внешний баллон.

Для повышения эффективности, сокращения времени и удобства заправки воздушных баллонов, а также с точки зрения военной эргономики все 12 вентилей и 4 манометра возможно разместить под своими номерами на пульте управления, показанном на фиг.3, где 6 - левая станина арторудия, 52 - люк пульта управления, 53 - панель (табло) пульта управления, 54 - откидная крышка люка пульта управления, 55 - левый замок - защелка крышки люка, 56 - правый замок - защелка крышки люка, 57 - съемная крышка выходного заправочного штуцера заправки внешних баллонов, 58 - цепочка съемной крышки 57.

Рассмотрим работу предлагаемой схемы пневматической системы заправки воздушных баллонов в статике и в динамике.

В статике могут быть варианты (см. фиг.2):

а) когда все внутренние баллоны, например баллоны 21, 24, являются незаправленными, т.е. пустыми, в этом случае все краны 43, 45, 47, 28, 25, 27, 30, 31, 33, 34, 35, 36 (краны №№1-12) должны быть закрытыми, а стрелки манометров 29, 26, 32, 44 (манометров №№1-4) должны быть на нулевых отметках шкал;

б) когда все внутренние баллоны, например баллоны 21, 24, являются полностью заправленными, в этом случае все краны 43, 45, 47, 28, 25, 27, 30, 31, 33, 34, 35, 36 (краны №№1-12) должны быть закрытыми, стрелки манометров 29, 26 (манометров №№1, 2) должны показывать реальное давление, а стрелки манометров 32, 44 (манометров №№3, 4) должны быть на нулевых отметках своих шкал;

в) когда внутренний основной баллон, например баллон 21, является полностью заправленным, а внутренний дополнительный баллон, например баллон 24, является пустым, в этом случае все краны 43, 45, 47, 28, 25, 27, 30, 31, 33, 34, 35, 36 (краны №№1-12) должны быть закрытыми, стрелка манометра 29 (манометра №1) должна показывать реальное давление, а стрелки манометров 26, 32, 44 (манометров №№2, 3, 4) должны быть на нулевых отметках своих шкал;

г) когда внутренний вспомогательный баллон, например баллон 24, является полностью заправленным, а внутренний основной баллон, например баллон 21, является пустым, в этом случае все краны 43, 45, 47, 28, 25, 27, 30, 31, 33, 34, 35, 36 (краны №№1-12) должны быть закрытыми, стрелка манометра 26 (манометра №2) должна показывать реальное давление, а стрелки манометров 29, 32, 44 (манометров №№1, 3, 4) должны быть на нулевых отметках своих шкал.

В таких статических ситуациях пневматическая система заправки внутренних и внешних баллонов может находиться в боевом, походном положениях, при плановых обслуживаниях и ремонте: на огневой позиции перед стрельбой, на марше, в парке, на технической зоне, в хранилище, в палатке ремонтного подразделения. В боевом положении на огневой позиции (см. фиг.3) откидная крышка люка пульта управления 54 должна быть открыта, а крышка выходного штуцера заправки внешних баллонов 57 должна быть снята.

В динамике могут быть варианты (см. фиг.2, 3):

а) когда заправка внешнего баллона, например баллона 51, происходит от двух ранее заправленных внутренних баллонов, например баллонов 21, 24, в этом случае оператор обязан проверить закрытие всех 12 кранов и по манометрам 26, 29 (манометрам №№2, 1) проверить наличие давления воздуха в этих внутренних баллонах, после чего открыть вентиль 50 внешнего баллона 51, спустить из него остаточный воздух, произвести стыковку этого внешнего баллона 51 с выходным штуцером 46 путем подсоединения шланга высокого давления 48, открыть вентиль 28 (кран №4) внутреннего основного баллона 21, открыть вентиль 47 (кран №3), открыть вентиль 45 (кран №2), следить за манометром 44 (манометром №4), когда стрелка этого манометра остановится - закрыть все ранее открытые вентили 28, 47, 45 в левой станине, т.е. краны №№4, 3, 2, затем для обеспечения полной заправки внешнего баллона 51 необходимо использовать внутренний дополнительный баллон 24, для чего нужно открыть вентили 25 (кран №5), 27 (кран №6), 30 (кран №7), 45 (кран №2), следить за манометром 44 (манометр №4), при полной заправке внешнего баллона 51 закрыть вентиль 45 (кран №2), закрыть вентиль 50 внешнего баллона 51, сбросить давление в шланге 48 путем нажатия кнопки сброса давления на стыковочном устройстве 49, отсоединить шланг 48 от внешнего баллона 51, закрыть вентили 30, 27, 25 (краны №№7, 6, 5), произвести дозаправку внутренних баллонов 21, 24, начиная с внутреннего основного баллона 21, для чего необходимо открыть вентили 28, 47, 43 (краны №№4, 3, 1), следить за давлением по манометру 29 (манометр №1) - после каждого выстрела орудия, при полной заправке внутреннего основного баллона 21 необходимо закрыть вентили 28, 47 (краны №№4, 3), обеспечить доступ воздуха для заправки внутреннего дополнительного баллона 24, для чего открыть вентили 25, 27, 30 (краны №№5, 6, 7), следить за повышением давления по манометру 26 (манометр №2) - после каждого выстрела орудия, при полной заправке внутреннего дополнительного баллона 24 необходимо закрыть вентили 25, 27, 30, 43 (краны №№5, 6, 7, 1), а далее - направить поступающий воздух в воздушные каналы 37, 38 (для заправки баллонов правой станины, для обеспечения работоспособности артиллерийского ствола), для чего необходимо открыть вентили 33, 34 (кран №9, 10), а далее - по необходимости и важности: либо вентиль 35 (кран №11), либо вентиль 36 (кран №12) или сразу оба вентиля 33, 34 (краны №№9, 10);

б) когда заправка внешнего баллона, например баллона 51, происходит не от внутренних баллонов, а непосредственно сразу от специального устройства создания воздушного и гидравлического давления 16 (см. фиг.1) при стрельбе арторудия, в этом случае оператор должен провести все подготовительные мероприятия по обнулению и стыковке внешнего баллона, по проверке закрытия всех кранов, после чего необходимо: открыть вентили (см. фиг.2) 43, 45 (краны №№1, 2), следить за давлением по манометру 44 (манометр №4) после каждого выстрела, при полной заправке внешнего баллона 51 необходимо закрыть вентиль 50 внешнего баллона 51, закрыть вентили 45, 43, произвести сброс давления из шланга 48 путем нажатия кнопки сброса давления на устройстве 49, отсоединить шланг 48 от внешнего баллона 51, при необходимости продолжить операции по аналогичной заправке очередного внешнего баллона, при отсутствии необходимости такой экстренной заправки - обеспечить доступ воздуха во внутренние баллоны левой станины, затем правой станины (если они предусмотрены конструктивно), затем на нужды артиллерийского ствола.

в) когда заправка внешнего баллона, например баллона 51, происходит от внутреннего основного баллона, например баллона 21, а одновременно с этим процессом происходит дозаправка внутреннего дополнительного баллона, например баллона 24, при стрельбе арторудия, для этого оператор должен провести все подготовительные операции: проверить закрытие всех кранов, обнулить давление во внешнем баллоне 51, открыв вентиль 50, состыковать внешний баллон 51 со штуцером 46, открыть вентили 28, 47, 45 (краны №№4, 3, 2) - для обеспечения доступа сжатого воздуха во внешний баллон 51, для проведения параллельной операции по дозаправке внутреннего дополнительного баллона 24 оператор должен открыть вентили 25, 27, 31, 33 (краны №№5, 6, 8, 9) и следить за манометром 26 (манометр №2) - после каждого выстрела арторудия, при полной заправке баллона 24 необходимо закрыть вентили 25, 27, 31, 33 (краны №№5, 6, 8, 9), при необходимости сжатый воздух из внутреннего дополнительного баллона 24 можно направить на дозаправку внешнего баллона 51, для чего необходимо: закрыть вентили 28, 47, 45 (краны №№4, 3, 2), открыть вентили 25, 27, 30, 45 (краны №№5, 6, 7, 2), по манометру 44 (манометр №4) следить за давлением в баллоне 51, при полной заправке баллона 51 необходимо: закрыть вентили 25, 27, 30, 45 (краны №№5, 6, 7, 2), закрыть вентиль 50 внешнего баллона 51, произвести сброс давления в шланге 48 путем нажатия кнопки в устройстве 49, отсоединить внешний баллон 51 от устройства 49 и шланга 48, после чего оператор должен направлять сжатый воздух для пополнения внутренних баллонов 21 и 24 в левой станине, внутренних баллонов в правой станине (если они предусмотрены конструктивно), для нужд артствола.

Если артиллерийское орудие имеет воздушный баллон (баллоны) и в правой станине [9], то возможны варианты, когда заправка осуществляется: сначала от баллона (баллонов) в левой станине, а затем от баллона (баллонов) в правой станине; одновременно от баллонов в обеих станинах (при наличии шлангов высокого давления), здесь же возможен вариант заправки внешних баллонов сразу двух транспортных средств.

В случае когда нет необходимости вести боевую стрельбу (или боевая (или учебная) стрельба запрещены), но есть острая необходимость экстренной заправки воздушных баллонов запуска дизельных ДВС бронетехники, военно-транспортных и специальных автомобилей, а также других техносистем, то артиллерийское орудие может осуществлять стрельбу холостыми снарядами, обеспечивая поступление сжатого воздуха.

В боевых условиях, а также на учениях, в экстренных ситуациях открывается возможность заправки: воздушных баллонов запуска подвижных компрессорных, насосных, тепловых, электростанций с дизельными ДВС; воздушных баллонов вертолетов; беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) с пульсирующим воздушно-реактивным двигателем (ВРД) (для наддува баков с жидким углеводородным горючим); привязного (тросового) разведывательного воздушного шара с видеоаппаратурой; метеозондов и др.

На входном канале воздушного баллона в левой станине артиллерийского орудия возможно размещение автоматического газоанализатора с устройством подачи звукового сигнала при наличии в воздухе фосфороорганических и других отравляющих веществ и гамма-излучений в непрерывном или циклическом режимах. При каждом выстреле в прибор будет поступать свежая порция воздуха. Размещение и работа такого прибора в станине артиллерийского орудия предлагается впервые для буксируемой артиллерии.

Научной новизной данного изобретения являются:

а) заправка воздушных баллонов запуска дизельных ДВС воздухом осуществляется при помощи устройства, которое производит заправку внутреннего основного воздушного баллона и внутреннего дополнительного воздушного баллона, расположенных в левой станине артиллерийского орудия, при утилизации механической энергии отдачи артиллерийского ствола при стрельбе;

б) заправка воздушных баллонов запуска дизельных ДВС обеспечивается непосредственно при стрельбе арторудия, а также в период его молчания (на огневой позиции, при остановке на марше, в парке, в хранилище, на технической зоне, в палатке технического подразделения);

в) заправка воздушных баллонов запуска дизельных ДВС обеспечивается сразу для двух транспортных средств.

г). заправка воздушных баллонов дизельных ДВС обеспечивается без использования внутренних воздушных баллонов, расположенных в станинах арторудия;

д) экстренная заправка воздушных баллонов дизельных ДВС обеспечивается стрельбой холостыми снарядами (при запрете боевой или учебной стрельбы реальными боевыми снарядами).

е) размещение в левой станине арторудия звукового автоматического прибора контроля уровня радиации и отравляющих веществ.

ж) возможность заправки: воздушных баллонов запуска подвижных компрессорных, насосных, тепловых, электростанций с дизельными ДВС; воздушных баллонов вертолетов; беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) с пульсирующим воздушно-реактивным двигателем (ВРД) (для наддува баков с жидким углеводородным горючим); привязного (тросового) разведывательного воздушного шара с видеоаппаратурой; метеозондов и др.

Итак, за прототип принимаем способ заправки воздушных баллонов запуска дизельных двигателей воздухом, заключающийся в применении стационарных (подвижных) компрессорных станций, отличающийся тем, что:

- заправка воздушных баллонов запуска дизельных ДВС воздухом осуществляется при помощи устройства, которое производит заправку внутреннего основного воздушного баллона и внутреннего дополнительного воздушного баллона, расположенных в левой станине артиллерийского орудия, при утилизации механической энергии отдачи артиллерийского ствола при стрельбе;

- заправка воздушных баллонов запуска дизельных ДВС обеспечивается непосредственно при стрельбе арторудия, а также в период его молчания (на позиции, при остановке на марше, в парке, в хранилище, в палатке);

- заправка внешних воздушных баллонов запуска дизельных ДВС обеспечивается сразу для двух транспортных средств;

- заправка воздушных баллонов дизельных ДВС обеспечивается без использования внутренних воздушных баллонов, расположенных в станинах арторудия;

- экстренная заправка воздушных баллонов дизельных ДВС обеспечивается стрельбой холостыми снарядами (при запрете боевой или учебной стрельбы реальными боевыми снарядами);

- поступление сжатого воздуха во входной воздушный канал в левой станине обеспечивает не только заправку внутренних воздушных баллонов в станинах арторудия и внешних воздушных баллонов дизельных ДВС, но и контроль радиации и отравляющих веществ (OВ) путем размещения в левой станине арторудия звукового прибора замера уровня радиации и OВ, который подключен к входящему воздушному каналу и работает в постоянном или периодическом режимах.

- открывается возможность заправки: воздушных баллонов запуска подвижных компрессорных, насосных, тепловых, электростанций с дизельными ДВС; воздушных баллонов вертолетов; беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) с пульсирующим воздушно-реактивным двигателем (ВРД) (для наддува баков с жидким углеводородным горючим); привязного (тросового) разведывательного воздушного шара с видеоаппаратурой; метеозондов и др.

Применение данного изобретения позволит повысить боеготовность, боевую эффективность, живучесть, ресурс, безопасность, экономичность перспективных отечественных артиллерийских систем и другой военной техники.

Источники информации

1. Симонов М.П., Кнышев А.И., Барковский А.Ф. и др. Многоцелевой высокоманевренный сверхзвуковой самолет, его агрегаты планера, оборудование и системы // Патент на изобретение № 96123485 от 10.02.1999 г.

2. Мизгирев А.А., Перевалов В.А., Пищугин Б.А. и др. Корабль водоизмещением класса фрегата (вариант) // Патент на изобретение №64588 от 10.07.2007 г.

3. Петров В.А. мобильный комплекс «ПРЕТТИ» для заправки автомобилей сжатым природным газом и водородом // Заявка на изобретение №2004104768 от 10.08.2005 г.

4. Наумейко А.В., Наумейко С.А., Наумейко А.А. Способ заправки транспорта сжатым природным газом и передвижная газозаправочная станция для его осуществления // Заявка на изобретение № 2006115705 от 10.11.2006 г.

5. Кузнецов Л.Г., Борохович В.П. Автомобильный газонаполнительный компрессорный комплекс «УЗОР» // Патент на изобретение №33799 от 10.11.2003 г.

6. Сиротин К.А. Устройство аэрозольного импульсного пожаротушения // Патент на изобретение №11081 от 16.09.1999 г.

7. Брин О.А. Вид городского экологически чистого автотранспорта на основе пневмомобиля // Заявка на изобретение №98103583 от 10.12.1999 г.

8. Взоров Н.И., Зицер И.М., Кокин А.Г. и др. Основы теории и конструкции двигателей внутреннего сгорания // Учебник. М.: Изд-во министерства обороны СССР, 1973, 432 с.

9. Алтунин В.А., Монда В.А. Артиллерийский ствол с универсальным наружным охлаждением // Патент на изобретение №2458305. Бюлл. №22 от 10.08.2012 г.

Изобретение относится к способам заправки воздушных баллонов дизельных двигателей внутреннего сгорания сжатым воздухом от артиллерийского орудия. Способ заправки воздушных баллонов запуска дизельных двигателей воздухом заключается в том, что заправку осуществляют от устройства, которое производит заправку внутреннего основного воздушного баллона и внутреннего дополнительного воздушного баллона, расположенных в левой станине артиллерийского орудия при утилизации механической энергии отдачи артиллерийского ствола при стрельбе. Повышается боеготовность, живучесть артиллерийских систем. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ заправки воздушных баллонов запуска дизельных двигателей воздухом, отличающийся тем, что заправка воздушных баллонов запуска дизельных двигателей внутреннего сгорания воздухом осуществляется при помощи устройства, которое производит заправку внутреннего основного воздушного баллона и внутреннего дополнительного воздушного баллона, расположенных в левой станине артиллерийского орудия при утилизации механической энергии отдачи артиллерийского ствола при стрельбе.

2. Способ заправки воздушных баллонов запуска дизельных двигателей воздухом по п.1, отличающийся тем, что заправка воздушных баллонов запуска дизельных двигателей внутреннего сгорания обеспечивается непосредственно при стрельбе арторудия, а также в период его молчания на позиции, при остановке на марше, в парке, в хранилище, в палатке.

3. Способ заправки воздушных баллонов запуска дизельных двигателей воздухом по п.1, отличающийся тем, что заправка воздушных баллонов запуска дизельных двигателей внутреннего сгорания обеспечивается сразу для двух транспортных средств.

4. Способ заправки воздушных баллонов запуска дизельных двигателей воздухом по п.1, отличающийся тем, что экстренная заправка воздушных баллонов запуска дизельных двигателей внутреннего сгорания обеспечивается стрельбой холостыми снарядами при запрете боевой или учебной стрельбы реальными боевыми снарядами.

5. Способ заправки воздушных баллонов запуска дизельных двигателей воздухом по п.1, отличающийся тем, что поступление сжатого воздуха во входной воздушный канал в левой станине обеспечивает не только заправку внутренних воздушных баллонов в станинах арторудия и внешних воздушных баллонов запуска дизельных двигателей внутреннего сгорания, но и контроль радиации и отравляющих веществ путем размещения в левой станине арторудия звукового прибора замера уровня радиации и отравляющих веществ, который подключен к входящему воздушному каналу и работает в постоянном или периодическом режимах.