RU2003367C1 - Устройство дл выстреливани бросательных концов - Google Patents

Description

Vi, V2 - внутренние объемы камеры и ствола;

k - показатель адиабаты, дл  воздуха К

1,4.

Новые существенные признаки.

1.Направл юща  отсекател  выполнена в виде полого цилиндра, расположенного соосно стволу и закрепленного на стенке пусковой камеры с помощью кронштейна,

2.Отсекатель выполнен в виде охватывающего направл ющую тонкостенного конусообразного колпака, выполненного из упругого материала.

3.Во входном отверстии канала, соедин ющего ствол с пусковой камерой, выполнен конический скос по крайней мере с двум  кольцевыми выступами.

4.Диаметр наружной кромки первого выступа равен диаметру внутренней цилиндрической поверхности колпака.

5.Диаметр наружной кромки последнего выступа, примыкающего к входу в ствол, равен диаметру выходного отверсти  конического канала.

6.Отношение диаметра проходного сечени  клапана к внутреннему диаметру ствола выбираетс  из услови 

, v,

d2 ak

где die - диаметр выходного отверсти  конического канала (диаметр проходного сечени  клапана);

da - внутренний диаметр ствола;

ак - скорость звука в проходном сечении клапана;

v - скорость снар да на срезе ствола.

7.Отношение внутреннего объема ствола к внутреннему объему камеры выбираетс  из услови 

V2 1

Vi

г 1 (1-г)

где Vi, Vz - внутренние объемы камеры и ствола;

г- КПД устройства;

К - показатель адиабаты, дл  воздуха К 1,4.

Перечисленные новые существенные признаки достаточны во всех случа х, на которые распростран етс  и спрашиваемый объем правовой охраны.

При осуществлении устройства вы вленные отличительные признаки в совокупности с известными обеспечивают получение технического эффекта,

Дальность и высота полета при равных баллистических характеристиках метательного снар да (аэродинамическое сопротивление и вес снар да и лин ) будут

определ тьс  кинематической энергией снар да на вылете из ствола

(1)

0

5

0

5

0

5

0

5

(2)

где m - масса снар да, включа  массу лин , если линь укладываетс  внутри снар да;

v - скорость снар да на вылете из ствола .

Снижение массы устройства и расхода 0 сжатого газа будет определ тьс  коэффициентом использовани  потенциальной энергии сжатого газа (КПД)

г- ()K

т PTvT b где Pi, Vi - начальное давление и объем камеры.

Если учесть, что дл  достижени  цели изобретени  в качестве исходных задаютс  величины Кит, начальное давление в камере , как правило,  вл етс  фиксированной величиной из требований технологии или безопасности, то величина внутреннего объема камеры определ етс  по формуле (2) (признак 7).

Экспериментально доказано, что врем  полного открыти  клапана, обладающего отличительными признаками 1-5, во всех случа х не превышает величины 0,001 с, много меньшей времени разгона метательного снар да в стволе, составл ющего величину , во всех случа х превышающую 0,01 с, что с приемлемой дл  практики точностью позвол ет считать открытие за вл емого клапана мгновенным.

При мгновенном открытии клапана в случае, когда диаметр проходного сечени  клапана превышает внутренний диаметр ствола, это приводит только к увеличению габарита и веса установки, не увеличива  выходную скорость снар да, так как в этом случае критическим сечением будет  вл тьс  диаметр ствола, поэтому из конструктивных соображений отношение диаметра проходного сечени  клапана и внутреннему диаметру ствола не должно превышать единицы , когда же отношение диаметра проходного сечени  клапана к внутреннему диаметру ствола меньше единицы, выполнение услови  равенства текущих давлений в камере и стволе при отсутствии  влени  запирани  течени  газа в проходном сечении клапана во все врем  разгона метательного снар да в стволе будет выполнено при определенном условии, что позвол ет определить диапазон допустимых отношений указанных величин (признак 6),

d23k

1

(3)

где d - диаметр выходного отверсти  конического клапана (диаметр проходного сечени  клапана);

- внутренний диаметр ствола;

Эк - скорость звука в проходном сечении клапана;

v - скорость снар да на срезе ствола,

Несоблюдение услови  (3) приводит к запиранию потока газа через проходное сечение клапана, а значит к меньшей величине текущего давлени  в стволе по сравнению с текущим давлением в камере. В данном случае практически сводитс  до минимума характерный дл  прототипа и аналогов участок разгона снар да пониженным давлением в стволе по сравнению с давлением в камере из-за  влени  запирани , который заканчиваетс  только с полным открытием клапана, что позвол ет более эффективно использовать энергию сжатого воздуха.

Экспериментально доказано, что с приемлемой дл  практики точностью можно считать открытие примен емого клапана мгновенным, а термодинамические параметры в любой момент времени в любой точке внутри камеры и ствола за снар дом равными, т.е. справедливы законы газостатики , которые позвол ют получить зависимость КПД от соотношени  объемов 1

(4)

где V2 - внутренний обьем ствола.

Формула (4) показывает, что предложенное в прототипе соотношение Vi . N/2 соответствует области очень низких значений КПД так. что т 0.242.

Если вспомнить, что величина КПД задаетс  в качестве исходной, то из формулы (4) определ етс  обьем ствола (признак 2). Из формулы (4) следует также, что дл  достижени  более высоких значений КПД нужно стремитьс  к увеличению объема ствола относительно объема камеры.

На фиг.1 и 2 изображено схематически устройство дл  выстреливани  бросательных концов.

Устройство содержит ствол 1 с метательным снар дом 2, соединенный с пусковой камерой 3 через конический канал 4, выполненный в виде конического скоса, выходное отверстие 5 перекрыто отсекателем 6 в виде охватывающего направл ющую 7 тонкостенного конусообразного колпака, выполненного из упругого материала, по двум кольцевым выступам (уплотнени м) 8, 9. Между отсекателем и направл ющей образована управл юща  полость 10, сообщенна  магистраль с резервуаром 11

сжатого газа через запорный вентиль 12 и редукционный клапан 13. Сброс газа из полости 10 производитс  управл ющим клапаном 14. Спасательный конец(линь) 15 в виде

укладки помещен в метательный снар д. Возможен вариант, когда укладка лин  15 находитс  снаружи, а не внутри метательного снар да.

На фиг.2 показан конический канал 4.

Устройство работает следующим образом .

При открытии запорного вентил  12 газ из резервуара 11 сжатого газа через редукционный клапан 13 поступает во внутреннюю полость 10. Под действием давлени  газа отсекатель 6 движетс  в сторону конического канала 4 и запираетс  выходное отверстие 5 клапана по кольцевым выступам 8,9. Через образующийс  зазор между внутренней цилиндрической частью колпака и направл ющей 7 газ наполн ет камеру 3 до заданного давлени . После наполнени  камеры 3 запорный вентиль 12 закрываетс , и устройство готово к работе.

При пуске установки нажатием на спуск клапана 14 происходит выброс газа из внутренней полости 10 под отсекателем 6. При достижении достаточно низкой величины давлени  под отсекателем 6 начинаетс 

протечка газа между наружной конической поверхностью отсекател  6 и уплотнени ми 8,9 газ под рабочим давлением распростран етс  на всю наружную поверхность отсекател , и отсекатель с очень большим

ускорением движетс  в сторону направл ющей 7, открыва  выходное сечение конического канала. Так как врем  открыти  выходного сечени  конического канала составл ет врем ,- много меньшее времени

разгона метательного снар да 2 в стволе 1 (меньше 0,001 с), то во все врем  работы устройства текущие давлени  газа в камере 3 и в стволе 1 равны между собой. Выходное сечение конического канала выбрано из услови  отсутстви  запирани  потока при максимальной величине скорости движени  метательного снар да 2 в стволе 1.

Разработано устройство дл  выстреливани  бросательных концов со следующими

параметрами:

выбран быстродействующий клапан с

полным временем открыти  tic 0,001 с,

проходным сечением диаметра dK 0,05 м,

задано давление воздуха в камере Pi

30 бар,

задан коэффициент полезного действи  0,4,

заданна  кинетическа  энерги  снар да на выходе из ствола, необходима  дл 

достижени  требуемой дальности и высоты полета при известной массе снар да m 2 кг, определ етс  скоростью на выходе из ствола v 90 м/с.

Диаметр ствола ограничиваетс  размером , определ емым условием (3)

dr dK (aK/v) 2 0,05-(340/90) г 0,097

м (выбрано 0,097)

Объем камеры высокого давлени  определ етс  из соотношени  (2)

Vi ft - 1) m v2/(2 r Pi) 1.4 - 1 2-902/(2 0,430 10) 2,7 .

Прин то Vi , что дает возможность понизить рабочее давление при том же КПД.

Внутренний объем ствола определ етс  из соотношени  (4)

V2/Vi 1 /О -г )1/(ы) - 1 1 /(1 - 0.4)25 - 1 2,59.

Из конструктивных соображений прин то di d2 (ствол и камера изготовлены из одинаковой трубы), а также незначительно уменьшено отношение V2/Vi 2,5, что позволило понизить габаритный размер.

Определены длины камеры и ствола

h Vi/Si (3.14 0,0972/4) 0,4

мм,,

l2 V2/S2 7,(3,14 0,0972/4) 1,0 м, что позволило с помощью формулы (4) уточнить КПД

г 1-1/(1 + V2/Vi)k 1 0,394 и с помощью формулы (2) уточнить давление в камере

Pi (к - 1) m v2/(2 т Vi) 27,4 бар. Максимально возможный путь, который может пройти снар д до полного открыти  клапана, определен по формуле

Sk a t2/2 (PiS2/m) tk2/2 0,01, которые в действительности значительно меньше, так как в услови х неполного открыти  клапана из-за запирани  толкающа  сила обусловлена давлением, меньшим, чем

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫСТРЕЛИВАНИЯ БРОСАТЕЛЬНЫХ КОНЦОВ, содержащее ствол дл  размещени  метательного снар да , пусковую, камеру, соединенную со стволом посредством входного отверсти , установленную в пусковой камере на ее стенке соосно со стволом полую цилиндрическую направл ющую, взаимодействующий с ней подвижный отсекатель, образованную между направл ющей и от- секателем управл ющую полость, соединенную посредством магистрали через запорно-регулирующую арматуру с источником высокого давлени  и дренажом, отPL Однако даже в этом предельном случае неработающа  часть ствола составит долю Sk/l2 0,01. Этот факт объ сн ет также хорошее совпадение величин, вычисленных с 5 помощью формул (1) - (4), с данными, полученными при испытани х,

   По приведенным выше исходным параметрам спроектировано, изготовлено и прошло испытани  устройство, которое при

   0 массе в снар женном состо нии 18 кг и габаритном размере 1,45 м обеспечило требуемую скорость, вылета снар да, равную 90 м/с, и дальность выстреливани  бросательного конца 250 м. При этом устройство обес5 лечило не менее четырех пусков без перезар дки баллона емкостью м3 при начальном давлении в баллоне 150 бар.

   Дл  сравнени  представлены данные  понского аналога, опубликованные в Себо

   0 кагаку кемкюсё хо - Rept Fire Sci Lab., № 16, 1979, p.41-44, в котором давление воздуха в камере объемом Vi 66, м3 составило величина Pi 9,9 бар, а ствол диаметром d2 0,108 м ц длиной 12 0,9

   5 имеет объем Мг - 8, MJ, что по формуле (4) обеспечивает КПД, равный 0,046. Устройство обеспечивает семь пусков без перезар дки от баллона емкостью 35 10 ми начальным давлением 150 бар. Сравнива 

   0 КПД можно заключить, что эффективность использовани  энергии сжатого газа в за вл емой установке выше в 8,6 раза по сравнению с аналогом, что в свою очередь позвол ет сократить расход запасенного

   5 сжатого газа, и следовательно, уменьшить массу и габариты устройства. Предлагаема  установка в снар женном состо нии имеет массу 18 кг, что позволило сделать переносный вариант в отличие от аналога массой

   0 350 кг, котора  размещаетс  на автомобильной платформе.

   (56) За вка PCTWO 82/1860, кл. В 63 С 9/26, 1982.

   45

   личающеес  тем, что, отсекатель выполнен в виде охватывающего направл ющую колпака из упругого материала, имеющего поверхность в форме конуса, обращенного к

   входному отверстию, во входном отверстии выполнена ответна  конусной поверхности колпака конусна  поверхность с по меньшей мере двум  кольцевыми выступами , причем диаметр наружной кромки первого со стороны направл ющей выступа равен диаметру внутренней цилиндрической поверхности колпака, а диаметр наружнойкромкипоследнего , примыкающего к входу в ствол выступа,

   равен диаметру входного отверсти .

   «« л л  аггав

   i9CE002

   2155 7

   Щи г. 2