СПОСОБ СТРЕЛЬБЫ ИЗ БАЛЛИСТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 2023 года по МПК F41F1/00 

Изобретение относится к баллистическим установкам высокоскоростного метания.

Известен способ метания из ствольной пороховой баллистической установки, включающий размещение порохового заряда в ее зарядной камере, введение в установку метаемого объекта, инициирование заряда и метаемый объект установленный в стволе на расстоянии 2400 мм от выхода из зарядной камеры (см., на пример, патент РФ №2613639, МПК F41F 1/00 от 16.10.2015).

Основным недостатком данного способа метания является то, что не реализован механизм снижения пиковых давлений метающего газа действующего на баллистическую установку.

Известен способ производства выстрела из безгильзового оружия где подают газ(ы) под давлением в область пониженного давления с последующей детонацией парогазовой смеси. (см., на пример, патент РФ №2766614, МПК F41B 11/00 от 07.06.2021). Основным недостатком данного способа производства выстрела является то, что не реализован нагрев газов перед подачей их в область пониженного давления.

Известна также методика проектного синтеза баллистических установок с гидродинамическим эффектом на основе генетического алгоритма (см., DOI: 10.18698/0236-3941-2016-4-128-143, ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2016. № 4), данная работа выбрана в качестве прототипа.

Основным недостатком данного способа метания является то, что не реализован механизм снижения пиковых давлений метающего газа действующего на баллистическую установку.

Технический результат заключается в увеличении скорости снаряда на выходе из канала ствола баллистической установки, снижении пиковых давлений метающего газа, действующего на баллистическую установку.

Технический результат достигается за счет применения способа стрельбы из баллистической установки, при котором энергия окислителя под большим давлением используется для перемещения поршня баллистической установки, при котором повышают давление в камере с уширением и понижают давление в камере низкого давления с топливом. При последующем смешивании окислителя и паров топлива происходит самовоспламенение смеси. Метающий газ ускоряют в коническом канале установки для производства выстрела.

Технические решения с признаками, отличающими заявляемые решения от прототипов, не известны и явный образом из уровня техники не следуют.

На основании изложенного можно сделать вывод, что предлагаемое техническое решение обладает «новизной» и «изобретательским уровнем».

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 показана принципиальная схема устройства в момент подачи окислителя;

на фиг.2 показана принципиальная схема устройства в момент понижением давления насыщенных паров;

на фиг.3 показана принципиальная схема устройства в момент дросселирования окислителя в запоршневой объём;

на фиг.4 показана принципиальная схема устройства в момент подачи разогретых газов и окислителя в область пониженного давления;

на фиг.5 показана принципиальная схема устройства в момент подачи окислителя в камеру низкого давления;

на фиг.6 показана принципиальная схема устройства в момент начала снижения пиковых давлений метающего газа действующего на баллистическую установку;

на фиг.7 показана принципиальная схема устройства в момент снижения пиковых давлений метающего газа действующего на баллистическую установку.

Устройство способа стрельбы из баллистической установки состоит из следующих элементов:

- корпус 1 баллистической установки,

- резервуар 2 высокого давления,

- кран 3,

- обратный клапан 4,

- канал 5 подачи окислителя,

- камера 6 высокого давления,

- поршень 7,

- уширение 8,

- шток 9,

- снаряд 10,

- горючее 11,

- камера 12 низкого давления,

- конический канал 13,

- рёбра 14 поршня 7,

- канал 15 поршня 7,

- ребра 16 штока 9,

- канал ствола 17.

Способ стрельбы из баллистической установки реализуется следующим образом.

Окислитель из резервуара 2 высокого давления (см. фиг. 1) через открытый кран 3 и обратный клапан 4 по каналу 5 подачи окислителя поступает в камеру 6 высокого давления. Под воздействием энергии окислителя (высокого давления) (см. фиг. 2) поршень 7 движется в камере 6 высокого давления и камере 12 низкого давления. При этом увеличивается объём камеры 12 низкого давления и понижается давление в объёме образованном: стенками снаряда 10, стенками конического канала 13, стенками камеры 12 низкого давления, рёбрами 14 поршня 7, стенками торца поршня 7, стенками канала 15 поршня 7 и стенками штока 9. При этом горючее 11 (см. фиг. 1 и фиг. 2), в результате понижения давления насыщенных паров, частично испаряется во внутрь кавитационных пузырьков и образует парогазовую смесь. При этом уменьшается запоршневой объём образованный: стенками камеры 6 высокого давления с уширением 8, стенками поршня 7, стенками канала 15 поршня 7, стенками штока 9 и ребрами 16 штока 9. При этом происходит повышение давления газов в запоршневом объёме и их нагрев. При этом окислитель подаётся в камеру 6 высокого давления (см. фиг. 4) по касательной к поверхности этой камеры, в результате этого образуются вихревые потоки окислителя в камере 6 высокого давления. При дальнейшем движении поршня 7 в камере 6 высокого давления (см. фиг. 3) поршень 7 входит в уширение 8. Окислитель через сужение образованное стенками уширения 8 и стенками поршня 7 дросселируется в запоршневой объём. При этом повышается давление газов в запоршневом объёме. Последующее движение поршня 7 (см. фиг. 4) приводит к открытию канала 15 поршня 7. При этом осуществляется подача разогретых газов и окислителя через зазор образованный каналом 15 поршня 7 и ребрами 16 штока 9 в камеру 12 низкого давления (в область пониженного давления). А через зазор (см. фиг. 5) образованный стенками камеры 12 низкого давления и стенками рёбер 14 поршня 7 дополнительно подаётся окислитель из камеры 6 высокого давления в камеру 12 низкого давления. При этом повышается давление в камере 12 низкого давления, происходит смесеобразование разогретых газов, окислителя и горючего, их теплообмен и самовоспламенение горючего. При этом значительно возрастает давление в камере 12 низкого давления и, в результате попадания пузырьков в область с давлением выше давления насыщения, образовавшиеся кавитационные пузырьки всхлопываются. При этом под воздействием давления, в горючем оболочки пузырьков начинают движение по направлению к центру с повышающимся ускорением. За счет термодинамических газовых процессов в кавитационных пузырьках повышаются давление и температура внутри пузырьков, кавитационные пузырьки запасают кинетическую энергию, достаточную для преодоления растущего давления. При этом, с ростом давления содержание пузырьков начинает конденсироваться на внутренней стороне оболочек пузырьков, что понижает давление в пузырьках и поэтому оболочки пузырьков могут уменьшаться далее. В последующем пузырьки захлопываются и при этом выделится кинетическая энергия. Запасенная кинетическая энергия переходит в энергию взрыва. При сгорании горючего образуется метающий газ который (см. фиг. 5, фиг. 6 и фиг. 7) при прохождении через конический канал 13 получает приращение скорости, в результате этого снаряд 10 приобретает дополнительное ускорение в канале ствола 17. При этом давление метающего газа (см. фиг. 6) воздействует на поршень 7. При этом поршень 7 принимает крайнее положение относительно канала ствола 17. При этом повышается давление в камере 6 высокого давления и в канале 15 поршня 7. При этом обратный клапан 4 перекрывает подачу окислителя. При дальнейшем движении снаряда 10 по каналу ствола 17 происходит выравнивание давления в камере 6 высокого давления, в канале 15 поршня 7 и в камере 12 низкого давления. При дальнейшем движении снаряда 10 (см. фиг. 7) по каналу ствола 17 происходит вытеснение газов из камеры 6 высокого давления, из-за разницы давлений, через рёбра 14 поршня 7 и ребра 16 штока 9 в камеру 12 низкого давления. В результате происходит снижение пиковых давлений метающего газа действующего на баллистическую установку 1. При вылете снаряда 10 из канала ствола 17 понижается давление в: канале ствола 17, коническом канале 13, камере 12 низкого давления, рёбрах 14 поршня 7, канале 15 поршня 7 и камере 6 высокого давления с уширением 8. При этом обратный клапан 4 открывает подачу окислителя. При этом происходит дожигание продуктов горения с последующим охлаждением баллистической установки расширяющимся окислителем.

Преимущества способа стрельбы из баллистической установки заключаются в:

- увеличении скорости снаряда 10 на выходе из канала ствола 17 баллистической установки,

- снижения пиковых давлений метающего газа действующего на баллистическую установку.

Данные преимущества реализуются за счёт использования энергии окислителя для понижения давления в камере низкого давления, частичного испарения горючего во внутрь кавитационных пузырьков и образования парогазовой смеси горючего с одновременным повышением давления газов в запоршневом объёме и их нагреву с последующим дросселированием окислителя в запоршневой объём, подачей разогретых газов и окислителя в область пониженного давления. При этом происходит смесеобразование разогретых газов, окислителя и горючего, их теплообмен и самовоспламенение горючего с образованием метающего газа. При этом значительно возрастает давление в камере низкого давления и образовавшиеся кавитационные пузырьки всхлопываются. При этом выделится кинетическая энергия. Запасенная кинетическая энергия переходит в энергию взрыва. При этом метающий газ, при прохождении через конический канал, получает приращение скорости, в результате этого снаряд приобретает дополнительное ускорение. При этом происходит снижение пиковых давлений метающего газа действующего на баллистическую установку.

Все указанные выше отличия являются достоинством и преимуществом предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом.

Способ стрельбы из баллистической установки, при котором энергия окислителя под большим давлением используется для перемещения поршня баллистической установки, при котором повышают давление в камере с уширением и понижают давление в камере низкого давления с топливом. При последующем смешивании окислителя и паров топлива происходит самовоспламенение смеси. Метающий газ ускоряют в коническом канале установки для производства выстрела. Технический результат - увеличение скорости снаряда на выходе из канала ствола баллистической установки, снижение пиковых давлений метающего газа, действующего на баллистическую установку. 7 ил.

Способ стрельбы из баллистической установки, при котором используется давление метающего газа, отличающийся тем, что за счет подачи по касательной окислителя под высоким давлением в камеру высокого давления перемещают поршень в сторону уширения в корпусе установки, одновременно понижая давление в камере низкого давления с топливом, тем самым повышая давление в уширении корпуса, при этом при достижении поршня начала уширения подают из камеры высокого давления окислитель в уширение для смешивания с нагретым газом и подачи вдоль ребер штока поршня и дополнительно вдоль ребер поршня смеси в камеру низкого давления для обеспечения самовоспламенения смеси топлива, окислителя и разогретого газа, образовавшийся метающий газ ускоряют в коническом канале для производства выстрела снарядом.