СПОСОБ МЕТАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ Российский патент 2025 года по МПК F41F1/00 

Изобретение относится к области метательной техники, а именно к способам и технологиям для метания тел малого удлинения. С применением этих устройств придается требуемая скорость метаемым телам (плоскостным элементам, объектам) дискообразной формы, толщина которых в направлении метания не превышает диаметра (поперечного размера) метаемого тела.

В зависимости от задач исследования того или иного частного варианта движения тела в среде применяются различные установки и способы для придания телу требуемой в опыте скорости движения или соударения с мишенью. Используемый способ должен обеспечить получение необходимой информации об исследуемом процессе. Традиционным при проведении лабораторного баллистического эксперимента является способ ускорения тел с применением пневматических или огнестрельных устройств. Известные способы ускорения тел в лабораторных условиях и применяемая при этом техника представлены, например, в источниках: Баллистические установки и их применение в экспериментальных исследованиях / под ред. Н.А. Златина, Г.И. Мишина. М.: Наука. 1974. С. 157-163.; Применение высокоскоростной камеры CORDIN 530 в баллистическом эксперименте. Дьячковский А.С./ Сборник трудов XVIII Международной научно-практической конференции «Современные техника и технологии». Томск. 2012. С. 21-22. В последнем из приведенных источников подробно описан вариант проведения баллистического эксперимента с применением высокоскоростной видеосъемки.

Недостатками применяемых способов является необходимость использования в лабораторных помещениях огнестрельных устройств или установок высокого давления. Установки, а, следовательно, и используемые в них способы ускорения тел требуют при эксплуатации соответствующих помещений и аттестованный персонал для ответственной эксплуатации и контроля за эксплуатацией сосудов высокого давления.

Для ускорения тел в опытах по соударению с исследуемой мишенью применяется способ, включающий операцию выстрела из баллистической установки с применением строительного патрона: Компактный разгонный стенд для баллистических испытаний. Сапожников С.Б., Кудрявцев О.А. / Вестник ЮУрГУ. 2012. №33. С. 139-143. В данном источнике очень подробно, по операциям, изложена последовательность работы стенда при проведении баллистического стенда с измерением скорости ускоряемого объекта хронометрами и торможения объекта в специальной ловушке. Там же подробно описаны операции способа ускорения объекта.

Недостатками этого способа являются высокая пожаро- и взрывоопасность, подбор требуемой скорости тела перемещением тела по каналу ствола, ограниченный срок хранения зарядов. Установки требуют также наличия специальной инфраструктуры для хранения и доставки зарядов, а также соответствующего аттестованного персонала для эксплуатации установок.

В основу настоящего изобретения положена задача создать способ ускорения тел и устройство, которые уменьшают требования к персоналу, повышают безопасность эксплуатации ускоряющих тела установок и повышают информативность единичного опыта. Применение способа и устройства должно позволить обслуживающему персоналу оперативно, экономично и безопасно придавать требуемую скорость перемещения исследуемым метаемым объектам, размещать экспериментальные установки в учебных центрах.

Аналогом предлагаемого способа может служить способ ускорения тел, реализованный и изложенный в описании работы пусковой установки по патенту RU 2066656, кл. В63С 9/26, А62 1/18, F42В 11/04. Пусковая установка содержит резервуар сжатого газа, выходную камеру, соединенную с резервуаром через основной клапан, содержащий седло, образующее проходной кольцевой канал между резервуаром и выходной камерой. В резервуаре размещено полое цилиндрическое тело, открытое со стороны проходного кольцевого канала и коаксиально с ним соединенное через запускающий клапан, снабженный устройством запуска с источником сжатого газа и атмосферой. Размещен также подвижный отсекатель, перекрывающий под действием давления сжатого газа в полом цилиндрическом теле проходной кольцевой канал. Пуск установки осуществляется нажатием на курок, при этом золотниковый клапан куркового устройства открывается и первый дренажный канал соединяется с атмосферой. В результате происходит выброс в атмосферу газа из внутренней полости запускающего клапана и запускающий клапан открывается. Рабочий газ передает ускоряющий импульс метаемому объекту.

В данном способе отсутствует необходимость использования огнестрельных изделий, что повышает оперативность и безопасность при эксплуатации в сравнении с указанными выше. Однако установка содержит ресивер высокого давления и требует при эксплуатации в лабораторных условиях соответствующих помещений, а также аттестованный персонал для ответственной эксплуатации и контроля за эксплуатацией сосудов высокого давления.

Наиболее близким аналогом предлагаемого способа является способ ускорения тела в баллистическом эксперименте и устройство для его осуществления по патенту RU 2625404, кл. F41 1/00 в котором в стволе баллистической установки размещают метаемый объект, после чего в объеме пусковой полости ствола со стороны, обратной направлению метания, размещают управляющую оболочку, которая представляет собой замкнутую оболочку полости из эластичного материала. Заполняют управляющую оболочку рабочим газом от источника рабочего газа, соединенного через магистраль и запорно-регулирующую аппаратуру с управляющей оболочкой. Подают команду на срабатывание разрушаемого предохранителя для выпуска рабочего газа в пусковую полость ствола. Рабочий газ воздействует на объект, который с ускорением движется по каналу ствола. При этом, измерения в процессе баллистического движения объекта экспериментального исследования производят с момента начала движения объекта по стволу. Перед заполнением управляющей полости рабочий газ может быть произведен в источнике рабочего газа, например, электролизом воды. Срабатывание предохранителя обеспечивается инициированием реакции в рабочем газе и конструктивными параметрами эластичной оболочки.

Цель изобретения - обеспечение условий для моделирования и исследования процессов, сопровождающих метание элементов малого удлинения, в том числе испытывающих пластические деформации элементов, пространственная форма которых меняется в процессе баллистического движения. С использованием изобретения повышается также оперативность и экономичность при проведении серии опытов.

Это достигается тем, что во внутреннем объеме ствола со стороны донной его части размещают управляющую разрушаемую оболочку, соединяют ее с магистралью подвода рабочего газа, метаемый элемент соединяют и скрепляют с дульной частью ствола, заполняют управляющую оболочку рабочим газом до заданного метательного объема от источника рабочего газа, соединенного через магистраль и запорно-регулирующую аппаратуру с управляющей оболочкой, соединяют метаемый элемент со стволом с возможностью разъединения, после чего инициируют искровым разрядником детонационный процесс в магистрали подвода рабочего газа, вводят детонационный фронт через затворный узел в метательный объем рабочего газа в оболочке, обеспечивают разрушение оболочки, подводят ускоряющий импульс к метаемому элементу и проводят измерения в процессе его баллистического движения. Дополнительные операции расширяют технологические возможности и варианты способа при введении их в алгоритм проведения операций.

С целью повышения безопасности при использовании предлагаемого способа, перед заполнением управляющей оболочки рабочим газом открывают выпускной клапан для выпуска воздуха из внутреннего объема ствола в атмосферу.

С целью упрощения технологического процесса, сокращения операций, управляющую оболочку образуют внутренними поверхностями ствола, запорного узла и метаемого элемента.

С целью повышения безопасности при использовании предлагаемого способа, операцию заполнения управляющей оболочки рабочим газом выполняют непосредственно после скрепления метаемого элемента со стволом.

С целью расширения номенклатуры материалов метаемых элементов, материал метаемого элемента выбирают из ряда пластически деформируемых материалов.

С целью обеспечения прогнозируемой траекторной формы элемента из пластически деформируемого материала, в донной части ствола перед скреплением метаемого элемента со стволом размещают элемент ввода детонации в метательный газовый объем.

Сущность изобретения поясняется на чертежах, где изображены:

на фиг. 1 - пример исполнения устройства для осуществления способа;

на фиг. 2 - последовательность основных операций при осуществлении способа;

на фиг. 3 - дополнительные операции при осуществлении способа.

Как и в установке-прототипе (способ ускорения тела в баллистическом эксперименте и устройство для его осуществления по патенту RU 2619501, кл. F41 1/00) во внутреннем объеме ствола 1 (фиг. 1) со стороны донной его части размещена управляющая разрушаемая оболочка 5, соединенная с магистралью 9 подвода рабочего газа 6. Донная часть ствола 1 закрыта скрепленным с ним затворным узлом 4. Штриховыми линиями показаны выпускной клапан 7 и пространственное положение 8 заполненной рабочим газом 6 от источника рабочего газа 11 до заданного метательного объема управляющей оболочки 5, соединенной через магистраль 9 и запорно-регулирующую аппаратуру 10 с управляющей аппаратурой 12.

В предлагаемой установке метаемый элемент 2 соединен узлом скрепления 3 с дульной (торцевой) частью ствола 1 с возможностью разъединения.

Последовательность основных операций предлагаемого способа (фиг. 2).

№1. В донной части ствола 1 размещают пустую (не заполненную рабочим газом 6) замкнутую эластичную оболочку 5, скрепленную с магистралью 9 подвода рабочего газа 6.

№2. С пульта управляющей аппаратуры 12 подается команда на включение электролизера 11 для получения рабочего газа 10 в виде смеси кислорода и водорода.

№3. Рабочий газ 6 подается через запорно-регулирующую аппаратуру 10 в магистраль 9 и постепенно заполняет замкнутую эластичную оболочку 5, растягивая ее и увеличивая ее объем до заданного условиями опыта метательного объема рабочего газа 5. Заполненная рабочим газом 6 оболочка 5 заполняет метательный объем ствола 1. объем и параметры оболочки 5 определяют требуемые параметры метательного импульса для придания метаемому элементу 2 необходимых в опыте параметров движения.

№4. На дульный срез ствола 1 помещают метаемый элемент 2 и закрепляют его узлом скрепления 3 со стволом 1 с возможностью разъединения.

№5. С пульта управляющей аппаратуры 12 подается команда на включение искрового разрядника, входящего в состав запорно-регулирующей аппаратуры 10.

№6. Рабочий газ 6 детонирует, увеличиваясь в объеме, оболочка растягивается и разрушается. Подходящая к метаемому элементу 2 со скоростью D детонационная волна импульсно воздействует на метаемый элемент 2, разъединяя его со стволом 1. После разъединения со стволом 1 метаемый элемент 2 движется с заданной условиями опыта скоростью V.

Дополнительно, с целью увеличения производительности и повышения безопасности при функционировании установки, на стволе 1, со стороны его дульной части, может быть закреплен выпускной клапан 7, соединяющий внутренний объем ствола 1 с атмосферой (фиг. 3 - вверху).

В таком случае последовательность операций при осуществлении способа следующая.

№1. В донной части ствола 1 размещают пустую (не заполненную рабочим газом 6) замкнутую эластичную оболочку 5, скрепленную с магистралью 9 подвода рабочего газа 6.

№2. На дульный срез ствола 1 помещают метаемый элемент 2 и закрепляют его узлом скрепления 3 со стволом 1 с возможностью разъединения.

№3. Открывают выпускной клапан 7 для выпуска воздуха из внутреннего объема ствола в атмосферу (фиг. 3 - посередине).

№4. С пульта управляющей аппаратуры 12 подается команда на включение электролизера 11 для получения рабочего газа 10 в виде смеси кислорода и водорода.

№5. Рабочий газ 6 подается через запорно-регулирующую аппаратуру 10 в магистраль 9 и постепенно заполняет замкнутую эластичную оболочку 5, растягивая ее и увеличивая ее объем до заданного условиями опыта метательного объема рабочего газа 5. Заполненная рабочим газом 6 оболочка 5 заполняет метательный объем ствола 1. объем и параметры оболочки 5 определяют требуемые параметры метательного импульса для придания метаемому элементу 2 необходимых в опыте параметров движения.

№6. Закрывают выпускной клапан 7.

№7. С пульта управляющей аппаратуры 12 подается команда на включение искрового разрядника, входящего в состав запорно-регулирующей аппаратуры 10.

№8. Рабочий газ 6 детонирует, увеличиваясь в объеме, оболочка растягивается и разрушается. Детонационная волна импульсно воздействует на метаемый элемент 2, разъединяя его со стволом 1. После разъединения со стволом 1 метаемый элемент 2 движется с заданной условиями опыта скоростью.

Эффективность при использовании способа может быть повышена за счет упрощения технологического процесса, сокращения операций. При этом, управляющую оболочку 5 образуют внутренними поверхностями ствола 1, запорного узла 4 и метаемого элемента 2. В таком случае последовательность операций при осуществлении способа следующая.

№1. На дульный срез ствола 1 помещают метаемый элемент 2 и закрепляют его узлом скрепления 3 со стволом 1 с возможностью разъединения.

№2. Открывают выпускной клапан 7.

№3. С пульта управляющей аппаратуры 12 подается команда на включение электролизера 11 для получения рабочего газа 10 в виде смеси кислорода и водорода.

№4. Рабочий газ 6 подается через запорно-регулирующую аппаратуру 10 в магистраль 9 и постепенно заполняет заданный условиями опыта метательный объем рабочего газа 6.

№5. Закрывают выпускной клапан 7 для выпуска воздуха из внутреннего объема ствола в атмосферу.

№6. С пульта управляющей аппаратуры 12 подается команда на включение искрового разрядника, входящего в состав запорно-регулирующей аппаратуры 10.

№7. Рабочий газ 6 детонирует. Детонационная волна импульсно воздействует на метаемый элемент 2, разъединяя его со стволом 1. После разъединения со стволом 1 метаемый элемент 2 движется с заданной условиями опыта скоростью.

Для обеспечения возможности метания элементов 2 из пластически деформируемого материала донной части ствола перед скреплением метаемого элемента со стволом размещают элемент ввода детонации 13 в ствол 1 (фиг. 3 - внизу).

В таком случае последовательность операций при осуществлении способа следующая.

№1. В донной части ствола 1 размещают элемент ввода детонации 13 в ствол 1.

№2. На дульный срез ствола 1 помещают метаемый элемент 2 и закрепляют его узлом скрепления 3 со стволом 1 с возможностью разъединения.

№3. Открывают выпускной клапан для выпуска воздуха из внутреннего объема ствола в атмосферу.

№4. С пульта управляющей аппаратуры 12 подается команда на включение электролизера 11 для получения рабочего газа 10 в виде смеси кислорода и водорода.

№5. Рабочий газ 6 подается через запорно-регулирующую аппаратуру 10 в магистраль 9 и постепенно заполняет метательный объем.

№6. Закрывают выпускной клапан 7.

№7. С пульта управляющей аппаратуры 12 подается команда на включение искрового разрядника, входящего в состав запорно-регулирующей аппаратуры 10.

№8. Рабочий газ 6 детонирует. Детонационная волна импульсно воздействует на метаемый элемент 2, разъединяя его со стволом 1. После разъединения со стволом 1 метаемый элемент 2 движется с заданной условиями опыта скоростью.

Реализация способа метания элементов проведена в условиях лаборатории на метательной установке со стволом из оптически прозрачного пластика и с внутренним диаметром 30 мм. Подтверждено достижение технологического технического результата изобретения. Результат обеспечивает технологические условия для физического моделирования и исследования процессов, сопровождающих метание элементов малого удлинения, в том числе испытывающих пластические деформации элементов, пространственная форма которых меняется в процессе баллистического движения. С использованием изобретения повышается также оперативность и экономичность при проведении серии опытов.

Способ метания тел, при котором во внутреннем объеме ствола со стороны донной его части размещают управляющую разрушаемую оболочку, соединяют ее с магистралью подвода рабочего газа, метаемый элемент соединяют и скрепляют с дульной частью ствола, заполняют управляющую оболочку рабочим газом до заданного метательного объема от источника рабочего газа. Источник рабочего газа соединен через магистраль и запорно-регулирующую аппаратуру с управляющей оболочкой. Соединяют метаемый элемент со стволом с возможностью разъединения, после чего инициируют искровым разрядником детонационный процесс в магистрали подвода рабочего газа. Обеспечивают разрушение оболочки, подводят ускоряющий импульс к метаемому элементу и проводят измерения в процессе его баллистического движения. Технический результат - обеспечение физического моделирования и исследования процессов, сопровождающих метание элементов малого удлинения, повышение оперативности проведения серии опытов. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ метания элементов, по которому во внутреннем объеме ствола со стороны донной его части размещают управляющую разрушаемую оболочку, соединяют ее с магистралью подвода рабочего газа, заполняют управляющую оболочку рабочим газом до заданного метательного объема от источника рабочего газа, соединенного через магистраль и запорно-регулирующую аппаратуру с управляющей оболочкой, соединяют метаемый элемент со стволом с возможностью разъединения, после чего инициируют искровым разрядником детонационный процесс в магистрали подвода рабочего газа, вводят детонационный фронт через затворный узел в метательный объем рабочего газа в оболочке, обеспечивают разрушение оболочки, подводят ускоряющий импульс к метаемому элементу и проводят измерения в процессе его баллистического движения, отличающийся тем, что метаемый элемент соединяют и скрепляют с дульной частью ствола.

2. Способ метания элементов по п. 1, отличающийся тем, что перед заполнением управляющей оболочки рабочим газом открывают выпускной клапан для выпуска воздуха из внутреннего объема ствола в атмосферу.

3. Способ метания элементов по п. 1, отличающийся тем, что управляющую оболочку образуют внутренними поверхностями ствола, запорного узла и метаемого элемента.

4. Способ метания элементов по п. 1, отличающийся тем, что операцию заполнения управляющей оболочки рабочим газом выполняют непосредственно после скрепления метаемого элемента со стволом.

5. Способ метания элементов по п. 1, отличающийся тем, что после выпуска воздуха из ствола в атмосферу закрывают выпускной клапан.

6. Способ метания элементов по п. 1, отличающийся тем, что материал метаемого элемента выбирают из ряда пластически деформируемых материалов.

7. Способ метания элементов по п. 1, отличающийся тем, что в донной части ствола перед скреплением метаемого элемента со стволом размещают элемент ввода детонации в метательный газовый объем.