ГЕНЕРАТОР ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АЭРОЗОЛЯ Российский патент 2015 года по МПК F42B12/36 F42B12/46 

Изобретение относится к средствам для изменения атмосферных условий, а более конкретно к гидрометеорологическим устройствам, генерирующим при сгорании пиротехнического снаряжения аэрозоль, рассеиваемый в облаках, с целью искусственного вызывания осадков или предотвращения градобития.

Уровень данной области техники характеризует пиротехнический патрон для воздействия на облака по патенту RU 2237853 C2, F42B 5/15 12/46, 2004 г., содержащий гильзу, донную электрокапсюльную втулку, вышибной заряд, перфорированный обтюратор и размещенный в стакане аэрозольный генератор с диафрагмой и воспламенительным зарядом, взаимодействующим с аэрозолеобразующей шашкой, оснащенной регулятором давления, выполненным в виде губчатой резины.

В кумулятивной воронке на торце функциональной пиротехнической шашки концентрируется распределенный тепловой поток от вышибного заряда и воспламеняется аэрозолеобразующее снаряжение.

Особенностью конструкции патрона является наличие в торце генератора диафрагмы с сопловым отверстием для струйного выброса генерируемого при горении пиротехнического снаряжения аэрозоля, создающего реактивную тягу для его автономного полета в атмосфере. При этом функциональный аэрозоль рассеивается в облаках в виде активных центров концентрации влаги для искусственного вызывания осадков.

Демпфер пикового давления при стрельбе поджат через крышку к генератору посредством закатки открытого торца гильзы, обеспечивающей монолитность метеорологического патрона, фланцем удерживаемого в кассете, смонтированной на фюзеляже летательного аппарата.

Прицельная стрельба по облакам осуществляется из кабины подачей управляющего импульса на электрокапсюльную втулку.

Недостатком описанной конструкции является ограниченная дальность автономного полета генератора из-за потери метательного импульса на отгибание завальцованного торца гильзы и неудовлетворительное рассеивание функционального аэрозоля из высокоскоростной реактивной струи, сформированной сопловым отверстием диафрагмы, что снижает эффективность обработки облаков.

Более совершенным является стационарно смонтированный в бортовой кассете генератор аэрозоля, описанный в патенте RU 83685 U1, A01G 15/00, F42B 12/36, 2009 г., который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному генератору.

Известный генератор функционального аэрозоля содержит установленные в цилиндрическом корпусе функциональную шашку пиротехнического состава с теплоизолирующей оболочкой и осевой воспламенитель, смонтированный на кронштейне в ресивере, образованном цилиндрической крышкой с выходным отверстием, и связанный электрошнуром с коммутатором внешнего устройства дистанционного управления.

Особенностью известного генератора является то, что теплоизолирующая оболочка шашки установлена в корпусе с эксцентриситетом, формируя продольный канал для размещения электрошнура, коммутирующего донную электровтулку, изолированную от токоведущего фланца, с электровоспламенителем, установленным под резьбовой крышкой, геометрически замыкающей несущий кронштейн с оболочкой в конструктивном единстве.

Выходное отверстие резьбовой крышки в служебном обращении перекрыто мембраной, сгорающей в струе аэрозоля на выходе в атмосферу.

Недостатком известного генератора является неудовлетворительная функциональная надежность по следующим основаниям.

Во-первых, установка пиротехнических шашек снаряжения, беззазорно примыкащих между собой, при линейном послойном горении в замкнутом объеме приводит к снижению скорости фронта горения и возможному его затуханию, что снижает выход функционального аэрозоля и эффективность обработки теплых облаков для вызывания осадков.

Во-вторых, перекрытие мембраной выходного отверстия, как показала практика, ненадежно из-за возможного нарушения ее целостности в служебном обращении и от вандального воздействия, в результате чего пиротехническое снаряжение оказывается подвержено негативному воздействию атмосферной влаги.

Кроме того, в известном генераторе не оптимизировано соотношение площади торцевого горения аэрозолеобразующей шашки и проходного сечения выходного отверстия крышки для максимального диспергирования в обрабатываемых облаках центров каплеобразования.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение функциональной надежности и эффективности работы генератора функционального аэрозоля без усложнения конструкции и технологии сборки.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном генераторе функционального аэрозоля, содержащем пиротехническое снаряжение, оснащенное воспламенительной таблеткой и выполненное из последовательного ряда шашек, установленных в термоизолирующей цилиндрической оболочке с эсцентриситетом, формирующим продольный канал, где размещен электрошнур связи донной электровтулки с воспламенителем, закрепленным на кронштейне в ресивере под резьбовой крышкой с выходным отверстием, согласно изобретению, между пиротехническими шашками снаряжения, каждая из которых оснащена воспламенительной таблеткой толщиной фокуса ее кумулятивной выемки и на противном торце - прослойкой усилительного заряда, сформирована форкамера, а выходное отверстие крышки, диаметр которого составляет 0,8 диаметра пиротехнических шашек функционального снаряжения, закрыто вышибной пробкой.

Отличительные признаки предложенного технического решения обеспечили повышение функциональной надежности генератора и интенсификацию выдачи аэродисперсного образования в атмосферу.

Оснащение каждой пиротехнической шашки воспламенительной таблеткой обеспечивает интегрально стабильную скорость горения снаряжения в целом.

Выполнение воспламенительной таблетки толщиной, сопоставимой с длиной фокусного расстояния ее кумулятивной воронки, увеличивает импульс тепловой энергии за счет удвоения площади горения таблетки с обеих сторон, потому что огонь практически мгновенно выходит на ее глухой торец от прожигания ее насквозь концентрированным воспламенительным форсом.

Установка на дистальном торце пиротехнических шашек усилительной прослойки по определению активизирует горение и повышает тепловую энергию, передаваемую на нижерасположенную шашку, обеспечивая бесперебойное горение функционального снаряжения, стабильное по всей протяженности функционального заряда.

Формирование форкамер между дискретно последовательно смонтированными пиротехническими шашками функционального снаряжения направлено на интегральную стабилизацию его горения, что достигается локальным увеличением давления в ограниченном закрытом объеме и связанной с этим активизацией воспламенения открытой поверхности кумулятивной таблетки, концентрирующей тепловую энергию, импульс которой направлен на инициирование нижерасположенной аэрозолегенерирующей шашки.

Установка в выходном отверстии резьбовой крышки вышибной пробки гарантированно изолирует объем генератора от случайных или злонамеренных механических воздействий, обеспечив тем самым функциональную надежность генератора.

При достижении в ресивере необходимого давления генерируемого аэрозоля пробка свободно вышибается, открывая выход для струйного истечения функционального аэродисперсного образования.

Выполнение выходного отверстия крышки генератора диаметром, равным 0,8 диаметра пиротехнической шашки функционального снаряжения (коэффициент диафрагмирования), обеспечило при послойном торцевом горении шашек оптимальный газодинамический режим выноса генерируемого аэрозоля в атмосферу.

При коэффициенте диафрагмирования меньше 0,75 скорость струи аэрозоля возрастает и его диспергирование в облаке неудовлетворительно для эффективного каплеобразования в заданном объеме.

При коэффициенте диафрагмирования больше 0,85 в ресивере образуется избыток аэрозоля, который подвергается агломерации, в результате чего диапазон распространения массивных частиц дисперсной фазы (активного реагента) в обрабатываемых облаках резко сокращается.

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

Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста по средствам для искусственного вызывания осадков, показал, что оно неизвестно, а с учетом практической возможности промышленного серийного изготовления на действующем производстве мобильных генераторов, монтируемых на летательных аппаратах, можно сделать вывод о соответствии условиям патентоспособности.

Сущность изобретения поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративную цель и не ограничивает объема притязаний совокупности признаков формулы. На чертеже изображен предлагаемый генератор аэрозоля, воздействующего на гидрометеорологические процессы в обрабатываемых облаках и тумане.

Генератор функционального аэрозоля содержит фланцевую гильзу 1, в которой эксцентрично установлен цилиндрический корпус 2, формируя продольный канал 3 под электрошнур 4 коммутации центрального контакта 5, установленного в нетоковедущей втулке 6 фланца гильзы 1, с электровоспламенителем 7, закрепленным на несущем кронштейне 8, расположенном в ресивере 9, под резьбовой крышкой 10.

Центральный контакт 5 изолирован от электрически замкнутой на массу пластины 11, укрепленной на торце втулки 6.

В корпусе 2 размещено функциональное снаряжение, выполненное из последовательного ряда пиротехнических шашек 12 диаметром 15 мм, установленных с зазором между ними, выполняющим функции форкамеры 13.

Функциональные шашки 12 выполнены из гигроскопичного пиросостава, обеспечивающего вызывание осадков из облаков, температура которых выше 0°C, то есть для активного воздействия на гидрометеорологические процессы в теплых облаках.

Каждая шашка 12 сверху (по чертежу) покрыта воспламенительной прослойкой 14 из чувствительного к тепловой энергии состава, которая оснащена кумулятивной выемкой 15, с фокусным расстояним, соизмеримым с толщиной прослойки 14.

К нижнему торцу шашек 12 примыкает таблетка 16 усилительного заряда.

Кронштейн 8 геометрически замкнут между корпусом 2 и резьбовой крышкой 10, укрепленной в гильзе 1, образуя монолитную конструкцию.

Резьбовая крышка 10 и донная втулка 6 оснащены уплотнительными кольцами 17, обтюрирующими объем гильзы 1 в работе.

В крышке 10 выполнено выходное отверстие 18 диаметром 11-13 мм, в служебном обращении и хранении закрытое пробкой 19.

Функционирует предложенный генератор функционального аэрозоля следующим образом. Из кабины летательного аппарата через контактную группу 5-11 и коммутирующий шнур 4 подается электрический импульс на электровоспламенитель 7.

Форсом пламени от сработавшего электровоспламенителя 7 инициируется горение примыкающей прослойки 14, которое практически мгновенно от действия раскаленного песта, образующегося при схлопывании кумулятивной выемки 15, передается на тыльную поверхность прослойки 14, где воспламеняется пиротехнический состав функциональной шашки 12.

При горении шашки 12 генерируется аэрозоль, дисперсная фаза которого представляет собой активный реагент в виде распределенных центров, адсорбирующих влагу.

Генерируемый аэрозоль накапливается в ресивере 9, где перемешивается, при нарастании давления до уровня, достаточного для вышибания пробки 19 из выходного отверстия 18 крышки 10.

Через открытое отверстие 18 функциональный аэрозоль струйно выбрасывается в обрабатываемое облако, динамично распределяясь в его объеме в форме аэродисперсного образования, где происходит формирование капель влаги, выпадающих в виде искусственных осадков.

При выходе фронта горения на нижний торец шашки 12 воспламеняется и динамично горит таблетка 16 усилительного состава, горячие продукты горения которой заполняют форкамеру 13 и воспламеняют чувствительную к тепловому импульсу прослойку 14 примыкающей, нижерасположенной пиротехнической шашки 12.

Далее цикл функционирования повторяется до полного выгорания снаряжения генератора.

Испытания опытных образцов предложенного генератора аэрозоля подтвердили достижение положительных результатов по надежности функционирования в заданном регламенте, обеспечив повышенную эффективность действия по назначению, что позволяет рекомендовать конструкцию авиационного генератора аэрозоля для промышленной поставки заказчикам.

Изобретение относится к устройствам для изменения атмосферных условий, а именно к гидрометеорологическим боеприпасам, генерирующим при сгорании пиротехнической шашки аэрозоль, рассеиваемый в облаках, с целью искусственного вызывания осадков или предотвращения градобития. Генератор функционального аэрозоля содержит пиротехническое снаряжение, выполненное из последовательного ряда шашек, оснащенных воспламенительными таблетками, установленными в термоизолирующей цилиндрической оболочке с эсцентриситетом, формирующим продольный канал, где размещен электрошнур связи донной электровтулки с воспламенителем, закрепленным на кронштейне в ресивере под резьбовой крышкой с выходным отверстием. Пиротехнические шашки снаряжения оснащены воспламенительными таблетками толщиной фокуса их кумулятивных выемок с одной стороны, а на противном торце - прослойкой усилительного заряда. Между воспламенительной таблеткой одной шашки и усилительным зарядом другой формируется форкамера. Выходное отверстие крышки, диаметр которого составляет 0,8 диаметра пиротехнических шашек функционального снаряжения, закрыто вышибной пробкой. Техническим результатом изобретения является повышение функциональной надежности генератора и интенсификация выдачи аэродисперсного образования в атмосферу. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Генератор функционального аэрозоля, содержащий пиротехническое снаряжение, оснащенное воспламенительной таблеткой и выполненное из последовательного ряда шашек, установленных в термоизолирующей цилиндрической оболочке с эсцентриситетом, формирующим продольный канал, где размещен электрошнур связи донной электровтулки с воспламенителем, закрепленным на кронштейне в ресивере под резьбовой крышкой с выходным отверстием, отличающийся тем, что между пиротехническими шашками снаряжения, каждая из которых оснащена воспламенительной таблеткой толщиной фокуса ее кумулятивной выемки и на противном торце - прослойкой усилительного заряда, сформирована форкамера, а выходное отверстие крышки закрыто вышибной пробкой.

2. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что диаметр выходного отверстия составляет 0,8 диаметра пиротехнических шашек функционального снаряжения.