АККУМУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2019 года по МПК F02K9/95 F23R5/00 

Изобретение относится к военной технике, а более конкретно к конструкции порохового аккумулятора давления, предназначенного для приведения в действие аэродинамических поверхностей летательных аппаратов.

Известно устройство, описанное в книге А.П. Васильева и др. под названием «Основы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей», издательство «Высшая школа», Москва, 1967, с. 567. Известное техническое решение содержит камеру сгорания, пороховой заряд, воспламенитель, газовый тракт с дросселем и фильтр.

Однако описанная конструкция обладает рядом недостатков, основными из которых являются недостаточная надежность зажжения порохового заряда при минусовых температурах, большой разброс давлений в камере сгорания на минусовых и плюсовых температурах.

Наиболее близким и выбранным в качестве прототипа является пороховой аккумулятор давления, описанный в патенте РФ №2122133 МПК F02K 9/00, опубл. 20.11.1998 г. под названием «Пороховой аккумулятор давления», предназначенный для питания рулевых машин в блоках рулевого привода и состоящим из корпуса с расположенными в нем последовательно воспламенителя и камеры сгорания с пороховым зарядом.

Однако описанная конструкция обладает рядом недостатков, к которым следует отнести:

- сложность конструкции, значительные массогабаритные характеристики, дороговизна и трудоемкость изготовления устройства;

- узкий диапазон температур рабочего применения;

- анализ конструкции порохового аккумулятора давления позволяет судить о небольшой величине максимально развиваемого давления.

Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик, а именно создание стойкого к различного рода воздействиям, надежного аккумулятора давления, развивающего давления до 1500 ат, с малым временем срабатывания и широким температурным диапазоном эксплуатации от минус 60°С до плюс 100°С, малогабаритного, недорогого и более простого в изготовлении устройства.

Техническим результатом данного изобретения является возможность развивать высокие давления в различных пневматических системах, с подтвержденными надежностью, стойкостью к различного рода воздействиям и широким температурным диапазоном эксплуатации, за счет передачи огневого импульса от воспламенителя к поджигающему заряду через гермостенку корпуса, образованную между глухим отверстием корпуса с детонационным узлом и глухим отверстием корпуса с поджигающим зарядом и с использованием в составе устройства только термостойких материалов.

Это достигается тем, что аккумулятор давления, состоящий из корпуса и расположенных в нем последовательно воспламенителя и камеры сгорания с пороховым зарядом, согласно изобретению, снабжен детонационным узлом, расположенным в глухом отверстии корпуса и выполненным в виде не менее чем двух навесок из вторичного ВВ, одна из которых инициирующая граничит с воспламенителем, а другая рабочая, расположена между инициирующей навеской и корпусом, поджигающим зарядом, выполненным из взрывчатого материала и расположенным соосно детонирующему узлу в глухом отверстии корпуса диаметром d, выполненным со стороны камеры сгорания и граничащим с ней, при этом расстояние по оси S между детонирующим узлом и поджигающим зарядом определяется из соотношения (0,3⋅d+1,6)≤S<(0,3⋅d+1,6)⋅1,5.

Кроме того, пороховой заряд выполнен из термостойкого пороха.

Кроме того, инициирующая навеска детонационного узла выполнена из диперхлорат (5-нитротетразолато) пентаамин кобальта(III), а рабочая навеска выполнена из октогена.

Кроме того, пороховой заряд выполнен из зерненого пороха или в виде твердых блоков.

Кроме того, поджигающий заряд выполнен из вторичного ВВ.

Кроме того, поджигающий заряд выполнен из пиротехнического состава.

Новые признаки (аккумулятор давления снабжен детонационным узлом, расположенным в глухом отверстии корпуса и выполненным в виде не менее чем двух навесок из вторичного ВВ, одна из которых инициирующая граничит с воспламенителем, а другая рабочая, расположена между инициирующей навеской и корпусом, поджигающим зарядом, выполненным из взрывчатого материала и расположенным соосно детонирующему узлу в глухом отверстии корпуса диаметром d, выполненным со стороны камеры сгорания и граничащим с ней, при этом расстояние по оси S между детонирующим узлом и поджигающим зарядом определяется из соотношения (0,3⋅d+1,6)≤S<(0,3⋅d+1,6)⋅1,5) не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».

Изобретение проиллюстрировано на чертеже, где приведен общий вид аккумулятора давления и обозначены следующие позиции:

1 - корпус;

2 - воспламенитель;

3 - камера сгорания;

4 - пороховой заряд;

5 - инициирующая навеска детонационного узла;

6 - рабочая навеска детонационного узла;

7 - поджигающий заряд.

В корпусе 1 последовательно расположены воспламенитель 2, камера сгорания 3 с пороховым зарядом 4, детонационный узел с инициирующей навеской 5 и рабочей навеской 6, запрессованными в глухое отверстие корпуса 1, при этом инициирующая навеска 5 граничит с воспламенителем 2, и поджигающий заряд 7, расположенный соосно детонирующему узлу с навесками 5 и 6 в глухом отверстии корпуса 1, выполненном со стороны камеры сгорания 3 и граничащим с ней. Инициирующая навеска 5 и рабочая навеска 6 выполнены из вторичного ВВ, а поджигающий заряд 7 выполнен из взрывчатого материала (пиротехнического состава или вторичного ВВ). Глухое отверстие, с расположенным в нем поджигающим зарядом 7, выполнено диаметром d. Расстояние S (толщина гермостенки) по оси между детонирующим узлом с инициирующей навеской 5 и рабочей навеской 6 и поджигающим зарядом 7 определяется из соотношения (0,3⋅d+1,6)≤S<(0,3⋅d+1,6)⋅1,5.

Аккумулятор давления работает следующим образом. При подаче электрического импульса на электровоспламенитель воспламенительного узла 2 (на чертеже не показано) происходит его срабатывание с одновременным отключением от источника тока. Форс пламени электровоспламенителя 2 задействует детонационный узел с инициирующей навеской 5 и рабочей навеской 6. Ударная волна, сгенерированная детонационным узлом, пройдя через герметичную стенку корпуса 1, между глухими отверстиями с детонационным узлом и поджигающим зарядом 7, инициирует его взрывчатое превращение, форс пламени которого зажигает пороховой заряд 4, расположенный в камере сгорания 3.

В зависимости от условий применения в конструкции аккумулятора давления могут быть изменены геометрия и материал поджигающего заряда 7. При этом работоспособность аккумулятора давления обеспечивается правильно подобранным расстоянием S (толщина гермостенки) по оси между детонирующим узлом и поджигающим зарядом 7, определяемым из соотношения (0,3⋅d+1,6)≤S<(0,3⋅d+1,6)⋅1,5, где d равно от 2,5 до 3,5 мм. Соотношение определено по результатам проведенных экспериментов, приведенных в таблице 1, где инициирующая навеска 5 выполнена из НКТ, а рабочая навеска 6 выполнена из октогена. Первоначально определены минимальные значения расстояния S (толщина гермостенки), обеспечивающие сохранение целостности стенки корпуса 1 при срабатывании детонационного узла.

Исходя из результатов, приведенных в таблице 1 для диаметров d поджигающего заряда 7, равных 2,5 и 3,5 мм, нижние границы интервалов значений расстояния S, выбираются равными 2,4 и 2,8 мм соответственно.

Верхняя граница интервала в выражении, определяющем значение S, ограничивается величиной, при которой материал поджигающего заряда 7 перестает инициироваться. Соответствующие результаты для состава СЦ, использованного для поджигающего заряда 7, как наиболее чувствительного из испытанных, приведены в таблице 2.

Верхние границы для интервала S выбираются равными: для поджигающего заряда 7 диаметра d=2,5 мм - 3,6 мм, для поджигающего заряда 7 диаметра d=3,5 мм - 3,9 мм.

Полученные интервалы обобщены в выражении, приведенном выше.

Примером конкретного выполнения может являться аккумулятор давления, предназначенный для приведения в действие аэродинамических поверхностей летательных аппаратов. В этом аккумуляторе давления в стальной корпус 1 запрессованы: последовательно инициирующая навеска 5 из взрывчатого вещества диперхлорат (5-нитротетразолато) пентаамин кобальта(III) (НКТ), обеспечивающая быстрый переход горения в детонацию, рабочая навеска 6 из октогена, и поджигающий заряд 7 из пиротехнического состава СЦ или вторичного ВВ диаметром d равным 2,5 мм. Корпус 1 выполнен из специально подобранной марки стали, обеспечивающей передачу детонационного импульса (с сохранением целостности стенки S корпуса 1) между детонационным узлом и поджигающим зарядом 7 пиротехнического состава или вторичного ВВ. При этом величина S исходя из соотношения (0,3⋅2,5+1,6)≤S<(0,3⋅2,5+1,6)⋅1,5, 2,35≤S<3,525, выбирается равной 3,0 мм.

Возможны разные варианты выполнения порохового заряда 4, размещенного в камере сгорания 3, из зерненого пороха или в виде твердых блоков, изготовленных из специальной термостойкой смесевой композиции, в продуктах сгорания которой содержится минимальное количество конденсированных частиц.

Использование данного изобретения позволит:

- расширить температурный диапазон эксплуатации аккумулятора давления;

- сократить время от момента подачи электрической команды до выдачи рабочего давления потребителю;

- значительно повысить значение максимального давления развиваемого в пневмосистеме.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании изобретения следующей совокупности условий:

- в аккумуляторе давления, предназначенном для использования в пневмоприводах, улучшены эксплуатационные характеристики, а именно расширен температурный диапазон эксплуатации, увеличено быстродействие срабатывания аккумулятора давления, повышена безопасность эксплуатации этого устройства, улучшены массогабаритные характеристики;

- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных конструктивных решений, а именно получен аккумулятор давления с улучшенными характеристиками.

Таким образом, аккумулятор давления, воплощенный в заявленном изобретении, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

Изобретение относится к военной технике, а более конкретно к конструкции порохового аккумулятора давления, предназначенного для приведения в действие аэродинамических поверхностей летательных аппаратов. Аккумулятор давления состоит из последовательно расположенных в корпусе 1 воспламенителя 2, камеры сгорания 3 с пороховым зарядом 4, детонационного узла с инициирующей навеской 5 и рабочей навеской 6, запрессованными в глухое отверстие корпуса 1, при этом инициирующая навеска 5 граничит с воспламенителем 2. Поджигающий заряд 7 расположен соосно детонирующему узлу с навесками 5 и 6 в глухом отверстии корпуса 1, выполненном со стороны камеры сгорания 3 и граничащим с ней. Инициирующая навеска 5 и рабочая навеска 6 выполнены из вторичного ВВ, а поджигающий заряд 7 выполнен из взрывчатого материала. Глухое отверстие с расположенным в нем поджигающим зарядом 7 выполнено диаметром d. Расстояние S (толщина гермостенки) по оси между детонирующим узлом с инициирующей навеской 5, рабочей навеской 6 и поджигающим зарядом 7 определяется из соотношения (0,3⋅d+1,6)≤S<(0,3⋅d+1,6)⋅1,5. Предложенное устройство позволило улучшить эксплуатационные характеристики, а именно расширить температурный диапазон эксплуатации, увеличить быстродействие срабатывания аккумулятора давления, повысить безопасность эксплуатации этого устройства, улучшить массогабаритные характеристики. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Аккумулятор давления, состоящий из корпуса и расположенных в нем последовательно воспламенителя и камеры сгорания с пороховым зарядом, отличающийся тем, что он снабжен детонационным узлом, расположенным в глухом отверстии корпуса и выполненным в виде не менее чем двух навесок из вторичного ВВ, одна из которых, инициирующая, граничит с воспламенителем, а другая, рабочая, расположена между инициирующей навеской и корпусом, поджигающим зарядом, выполненным из взрывчатого материала и расположенным соосно детонирующему узлу в глухом отверстии корпуса диаметром d, выполненным со стороны камеры сгорания и граничащим с ней, при этом расстояние по оси S между детонирующим узлом и поджигающим зарядом определяется из соотношения (0,3⋅d+1,6)≤S<(0,3⋅d+1,6)⋅1,5.

2. Аккумулятор давления по п. 1, отличающийся тем, что инициирующая навеска детонационного узла выполнена из диперхлорат (5-нитротетразолато) пентаамин кобальта (III), а рабочая навеска выполнена из октогена.

3. Аккумулятор давления по п. 1, отличающийся тем, что поджигающий заряд выполнен из пиротехнического состава.

4. Аккумулятор давления по п. 3, отличающийся тем, что поджигающий заряд выполнен из вторичного ВВ.

5. Аккумулятор давления по п. 1, отличающийся тем, что пороховой заряд выполнен из термостойкого пороха.

6. Аккумулятор давления по п. 5, отличающийся тем, что пороховой заряд выполнен из зерненого пороха или в виде твердых блоков.