RU2218539C1

RU2218539C1 - Destructible cover of launching tube

Info

Publication number: RU2218539C1
Application number: RU2002106263A
Authority: RU
Inventors: В.Ф. Потапов; Н.Н. Марьинский; А.А. Лях; В.Ф. Резников; Н.Г. Сударева; Н.А. Панфилов; Г.И. Николаев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро специального машиностроения"
Priority date: 2002-03-11
Filing date: 2002-03-11
Publication date: 2003-12-10

Abstract

FIELD: development of structures of the destructible covers of launching tubes and means of protection of the in-process vessels. SUBSTANCE: the cover is made in the form of a spherical segment with a mantle ring secured in a casing. Slackening slots filled with a solid material are made on the inner surface of the spherical segment. The slots form a system of interconnected slots, including the end slots, located concentrically to the longitudinal axis of the spherical segment, and meridionally located slots. The diameter of one of the annular slots corresponds to the diameter of the cover flow area after destruction of the cover. The cover may be provided with cloth members positioned on the peripheral section of the inner surface of the spherical segment in the areas between the slackening slots. The mantle ring of the spherical segment may be installed in a casing by means of a seal of elastic material. EFFECT: complete liberation of the flow area of the cover at its destruction. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к разрушаемым крышкам пусковых труб. Кроме того, изобретение может быть использовано в арматуростроении как средство защиты от разрушения при аварийном росте внутреннего давления технологических сосудов, аппаратов и резервуаров хранилищ, работающих в условиях перепада давления. The invention relates to destructible caps for launch tubes. In addition, the invention can be used in valve manufacturing as a means of protection against destruction during emergency growth of internal pressure of process vessels, apparatuses and storage tanks operating under differential pressure.

Известно устройство разрушаемой задней крышки пусковой трубы по патенту US 4186647 (F 41 F 3/04, 1980). Устройство содержит выпуклую крышку из монолитного теплостойкого хрупкого материала, с внутренней стороны которой выполнены концентрично расположенные профилированные ослабляющие пазы (канавки) различной глубины. Глубина пазов обеспечивает при пуске ракеты последовательное разрушение нормально закрытой крышки от ее центра к периферии в ответ на увеличение давления в подракетном объеме и диаметра газовой струи стартового двигателя ракеты. Известное устройство предназначено для использования в пусковых установках, имеющих несколько пусковых труб, сообщенных общим газоотводным каналом, и обеспечивает изоляцию пусковой трубы от воздействия газов, образующихся при пуске ракет, находящихся в соседних пусковых трубах. A device for destructible rear cover of the launch tube according to the patent US 4186647 (F 41 F 3/04, 1980). The device comprises a convex cover made of a monolithic heat-resistant brittle material, on the inside of which are made concentrically arranged profiled weakening grooves (grooves) of various depths. The depth of the grooves ensures that, during the launch of the rocket, the successive destruction of the normally closed cover from its center to the periphery in response to an increase in pressure in the sub-rocket volume and the diameter of the gas jet of the rocket launch engine. The known device is intended for use in launchers having several launch tubes communicated by a common gas outlet channel, and provides isolation of the launch tube from the effects of gases generated during the launch of missiles located in adjacent launch tubes.

Однако известная разрушаемая крышка не предполагает возможности ее использования при высоком наружном давлении. Это связано с тем, что прочность крышки обеспечивается лишь уровнем сопротивления основного тела крышки по линиям с минимальной толщиной, вдоль которых происходит концентрация напряжения, а не всей толщиной профиля крышки. However, the known destructible cover does not imply the possibility of its use at high external pressure. This is due to the fact that the strength of the cover is provided only by the resistance level of the main body of the cover along lines with a minimum thickness along which stress concentration occurs, and not by the entire thickness of the cover profile.

Также известна разрушаемая крышка, выполненная в виде герметично насаженного на пусковую трубу стакана из упругоэластичного материала (патент RU 2147719, F 41 F 3/042, 2000). По диагоналям дна стакана с заходом на стенку размещены разрывные тканевые элементы, которые выполнены в виде узких лент, заформованных в материал стакана. В известном устройстве разрушение крышки, представляющей собой, по существу, диафрагму, осуществляется головной частью ракеты. Also known destructible cover, made in the form of a hermetically seated on the launch tube of the glass from an elastic material (patent RU 2147719, F 41 F 3/042, 2000). Discontinuous fabric elements are placed along the diagonals of the bottom of the glass with the approach to the wall, which are made in the form of narrow ribbons molded into the glass material. In the known device, the destruction of the cover, which is essentially a diaphragm, is carried out by the head of the rocket.

Однако конструкция известной крышки не рассчитана на эксплуатацию при высоком избыточном давлении, например, в пусковых трубах, используемых для запуска ракет из-под воды. Кроме того, известное устройство не предполагает устранения фрагментов разрушенной крышки с торца пусковой трубы, т.е. не устраняются полностью помехи для выхода ракеты из пусковой трубы. However, the design of the known cover is not designed to operate at high overpressure, for example, in launch tubes used to launch rockets from under water. In addition, the known device does not involve the removal of fragments of the destroyed cover from the end of the launch tube, i.e. the interference for the rocket to exit the launch tube is not completely eliminated.

Известно устройство по авт. св. SU 1213300 (F 16 К 17/16, 1984). Известное устройство содержит разрушаемую крышку (мембрану), выполненную в виде сферического сегмента с опорным кольцом, закрепленным в обойме, включающей два фланца. На наружной поверхности сферического сегмента выполнены профилированные ослабляющие пазы, например клиновидного сечения, которые заподлицо заполнены твердым материалом, способным противостоять усилиям сжатия при возникновении внешнего нагружения. В варианте осуществления при изготовлении подобной крышки первоначально из стеклопластика формируется и полимеризуется тело крышки с ослабевающими пазами, затем пазы покрываются тонким слоем разделителя (пудра, смазка), заполняются тем же веществом, что и основное тело, и полимеризуются. Известное устройство используется как средство защиты от разрушения при аварийном росте внутреннего давления резервуаров, работающих в условиях перепада давления, например, в емкостях химических производств при возникновении кратковременного внешнего избыточного давления или вакуумирования защищаемой емкости. Под действием избыточного наружного давления твердый материал заполнителя пазов сферического сегмента принимает на себя сжимающие усилия и вместе с основным материалом обеспечивает уровень сопротивления, определяемый всей толщиной профиля сферического сегмента. При повышении давления внутри защищаемой емкости выше расчетной величины крышка подвергается прогибу наружу, при этом заполнитель, испытывая предельные усилия растяжения, разрушается, и прочность крышки обеспечивается лишь уровнем сопротивления основного тела крышки по линиям с минимальной толщиной, вдоль которых происходит концентрация напряжений, а при достижении пределов прочности основного материала крышка вскрывается по этим линиям ослабления. A device according to ed. St. SU 1213300 (F 16K 17/16, 1984). The known device contains a destructible cover (membrane) made in the form of a spherical segment with a support ring fixed in a holder comprising two flanges. On the outer surface of the spherical segment, profiled weakening grooves are made, for example, wedge-shaped cross-sections, which are flush-filled with solid material capable of withstanding compression forces when external loading occurs. In an embodiment, in the manufacture of such a cover, the body of the cover with weakening grooves is formed and polymerized initially from fiberglass, then the grooves are covered with a thin layer of separator (powder, lubricant), filled with the same substance as the main body, and polymerized. The known device is used as a means of protection against destruction during an emergency increase in the internal pressure of tanks operating under differential pressure, for example, in the capacities of chemical plants in the event of a short-term external excess pressure or evacuation of the protected tank. Under the influence of excessive external pressure, the solid material of the grooves of the grooves of the spherical segment takes on compressive forces and together with the main material provides the level of resistance determined by the entire thickness of the profile of the spherical segment. When the pressure inside the protected container rises above the calculated value, the lid undergoes deflection to the outside, while the filler, experiencing extreme tensile forces, collapses, and the lid strength is provided only by the resistance level of the main body of the lid along the lines with the minimum thickness along which stress concentration occurs, and when the ultimate strength of the base material, the lid is opened along these lines of weakening.

Недостатком известного устройства является то, что при разрушении крышки происходит, по существу, ее разрыв, при котором не освобождается проходное сечение крышки. A disadvantage of the known device is that when the lid is destroyed, its rupture essentially occurs, in which the passage section of the lid is not released.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является устройство разрушаемой крышки пусковой трубы по патенту US 4301708 (F 41 F 3/04, 1981). Известное устройство содержит крышку из полимерного материала, выполненную в виде сферического сегмента с опорным кольцом, через которое крышка крепится на опорное кольцо пусковой трубы. Сферический сегмент опирается на меридионально расположенные арочные ребра из хрупкого стекла. Ребра скрепляются между собой в вершине сферического сегмента в точке, расположенной на продольной оси пусковой трубы. На внешней поверхности сферического сегмента устанавливается линейный (шнуровой) заряд, имеющий в плане S-образную форму. Линейный заряд пересекает сферический сегмент и охватывает его по кругу. Для подрыва линейного заряда предусматривается по меньшей мере один детонатор. Детонатор срабатывает в момент начала движения ракеты при старте. В результате подрыва линейного заряда разрывается или разрушается крышка из полимерного материала и разрушаются арочные ребра из хрупкого стекла. Таким образом, устраняются помехи для выхода ракеты из пусковой трубы. Известное устройство обеспечивает возможность создания крышки, имеющей достаточную прочность, позволяющей выдерживать перепады давления при старте из-под воды. Однако известное устройство не обеспечивает достаточную безопасность при эксплуатации крышки, что связано с применением линейного заряда с детонатором. Вместе с этим необходимость в специальном взрывном устройстве усложняет конструкцию и, кроме того, требует наличия системы управления этим устройством. The closest in technical essence to the claimed invention is a device destructible cover of the launch tube according to patent US 4301708 (F 41 F 3/04, 1981). The known device contains a cover made of a polymeric material made in the form of a spherical segment with a support ring, through which the cover is attached to the support ring of the launch tube. The spherical segment rests on meridionally located arched ribs made of fragile glass. The ribs are fastened together at the top of the spherical segment at a point located on the longitudinal axis of the launch tube. On the outer surface of the spherical segment, a linear (cord) charge is established, having an S-shaped plan. A linear charge crosses a spherical segment and covers it in a circle. At least one detonator is provided to undermine the linear charge. The detonator fires at the moment the rocket starts to move at launch. As a result of undermining the linear charge, the lid made of a polymer material breaks or collapses and arched ribs made of fragile glass are destroyed. In this way, interference is prevented for the rocket to exit the launch tube. The known device provides the ability to create a cover having sufficient strength, which can withstand pressure drops when starting from under water. However, the known device does not provide sufficient safety during operation of the cover, which is associated with the use of a linear charge with a detonator. At the same time, the need for a special explosive device complicates the design and, in addition, requires a control system for this device.

Задачей, решаемой изобретением, является создание герметичной крышки пусковой трубы, обеспечивающей прочность и герметичность при воздействии высокого наружного давления, и, вместе с тем, разрушающейся при незначительном избыточном давлении в подкрышечном объеме и обеспечивающей при разрушении возможность полного освобождения проходного сечения крышки. The problem solved by the invention is the creation of a sealed cover of the launch tube, providing strength and tightness when exposed to high external pressure, and, at the same time, collapsing with a slight excess pressure in the axillary volume and providing the possibility of complete release of the passage section of the cover upon destruction.

Указанная задача решается благодаря тому, что в известной разрушаемой крышке, выполненной в виде сферического сегмента с опорным кольцом, закрепленным в обойме, согласно изобретению на внутренней поверхности сферического сегмента выполнены ослабляющие пазы, заполненные твердым материалом и образующие систему сообщающихся между собой пазов, включающую кольцевые пазы, расположенные концентрично продольной оси сферического сегмента, и отстоящие от упомянутой оси меридионально расположенные пазы. При этом один из кольцевых пазов выполнен по диаметру, соответствующему заданному диаметру проходного сечения крышки после разрушения последней. This problem is solved due to the fact that in the known destructible cover, made in the form of a spherical segment with a support ring fixed in a holder, according to the invention, weakening grooves are filled on the inner surface of the spherical segment, filled with solid material and forming a system of interconnected grooves, including ring grooves located concentrically to the longitudinal axis of the spherical segment, and meridionally located grooves spaced from said axis. In this case, one of the annular grooves is made in diameter corresponding to a given diameter of the bore of the cover after the destruction of the latter.

Вместе с этим разрушаемая крышка снабжена тканевыми элементами, которые размещены на периферийной части внутренней поверхности сферического сегмента в зонах между ослабляющими пазами. При этом тканевые элементы заформованы в материал сферического сегмента. At the same time, the destructible cover is provided with fabric elements that are located on the peripheral part of the inner surface of the spherical segment in the zones between the weakening grooves. In this case, the fabric elements are molded into the material of the spherical segment.

Кроме того, опорное кольцо сферического сегмента установлено в обойме посредством герметизирующего уплотнения из упруго-эластичного материала. In addition, the support ring of the spherical segment is mounted in a ferrule by means of a sealing seal of an elastic material.

Технический результат использования изобретения состоит в том, что обеспечивается возможность создания герметичной разрушаемой крышки, которая при действии избыточного внутреннего давления распадается на фрагменты заданных размеров, полностью открывая проходное сечение заданного диаметра. The technical result of using the invention lies in the fact that it is possible to create a sealed destructible cover, which, when exposed to excessive internal pressure, breaks up into fragments of a given size, completely opening the passage section of a given diameter.

На фиг. 1 схематически показана предлагаемая разрушаемая крышка, общий вид, продольный разрез; на фиг.2 - внутренняя поверхность сферического сегмента крышки, вид в плане, на фиг.3 - устройство крепления разрушаемой крышки на корпусе контейнера, вариант осуществления. In FIG. 1 schematically shows the proposed destructible cover, General view, a longitudinal section; figure 2 is the inner surface of the spherical segment of the lid, a plan view, figure 3 is a mounting device destructible lid on the container body, an implementation option.

В варианте осуществления изобретения предлагаемая разрушаемая крышка используется в качестве передней крышки, например, контейнера для хранения и пуска ракеты. Разрушаемая крышка 1 выполнена в виде сферического сегмента "а" с опорным кольцом "b", закрепленным в обойме 2, включающей опорное и прижимное кольца 3 и 4. На внутренней поверхности сферического сегмента "а" выполнены ослабляющие пазы, образующие систему сообщенных между собой пазов, включающую кольцевые пазы "с" и "d", расположенные концентрично продольной оси 5 сферического сегмента, и отстоящие от оси 5 меридионально расположенные пазы "е". Кольцевой паз "d" выполнен по диаметру, соответствующему заданному диаметру проходного сечения крышки 1 после разрушения последней. Внутренний диаметр прижимного кольца 4 обоймы 2 соответствует диаметру кольцевого паза "d" сферического сегмента. Благодаря этому при закреплении опорного кольца "b" сферического сегмента в обойме 2 создается кольцевая зона пониженной прочности, что обеспечивает локальное разрушение сферического сегмента "а" по диаметру, соответствующему заданному диаметру проходного сечения крышки, и разрушение сферического сегмента. Таким образом, прижимное кольцо 4 одновременно является локализующей накладкой. In an embodiment of the invention, the destructible lid according to the invention is used as a front lid, for example, a container for storing and launching a rocket. Destructible cover 1 is made in the form of a spherical segment "a" with a support ring "b" fixed in a ferrule 2, including support and pressure rings 3 and 4. On the inner surface of the spherical segment "a", weakening grooves are made that form a system of interconnected grooves including ring grooves "c" and "d" located concentrically to the longitudinal axis 5 of the spherical segment, and meridionally located grooves "e" spaced from the axis 5. The annular groove "d" is made in diameter corresponding to a given diameter of the bore of the cover 1 after the destruction of the latter. The inner diameter of the clamping ring 4 of the cage 2 corresponds to the diameter of the annular groove "d" of the spherical segment. Due to this, when the support ring "b" of the spherical segment is fixed in the holder 2, an annular zone of reduced strength is created, which provides local destruction of the spherical segment "a" in diameter, corresponding to a given diameter of the passage section of the lid, and destruction of the spherical segment. Thus, the clamping ring 4 is simultaneously a localizing pad.

Ослабляющие пазы "с", "d" и "е" заполнены твердым материалом 6, при этом ослабляющие пазы имеют покрытие из антиадгезионного материала (на чертеже не показано), разделяющее материал, заполняющий пазы, от материала сферического сегмента. В варианте осуществления изобретения сферический сегмент с опорным кольцом выполнен из полимерного композиционного материала. В качестве последнего может быть использован, например, сферопластик. В качестве твердого материала 6, заполняющего пазы, разрушаемая крышка 1 содержит материал, идентичный материалу, из которого выполнен сферический сегмент с опорным кольцом. The weakening grooves "c", "d" and "e" are filled with solid material 6, while the weakening grooves have a coating of release material (not shown) that separates the material filling the grooves from the material of the spherical segment. In an embodiment of the invention, the spherical segment with a support ring is made of a polymer composite material. As the latter can be used, for example, spheroplastics. As the solid material 6 filling the grooves, the destructible cover 1 contains a material identical to the material from which the spherical segment with the support ring is made.

Разрушаемая крышка снабжена тканевыми элементами 7, которые размещены на периферийной части внутренней поверхности сферического сегмента "а" в зонах между ослабляющими пазами (на чертеже условно показан один из тканевых элементов). В варианте осуществления каждая из таких зон представляет собой участок внутренней поверхности сферического сегмента, расположенный между смежными меридиональными пазами "е", ограниченный кольцевыми пазами "с" и "d". В качестве тканевых элементов 7 могут быть использованы, например, элементы из стеклоткани, пропитанные связующим упомянутого композиционного материала. Destructible cover is provided with fabric elements 7, which are placed on the peripheral part of the inner surface of the spherical segment "a" in the zones between the weakening grooves (one of the fabric elements is conventionally shown in the drawing). In an embodiment, each of these zones represents a portion of the inner surface of the spherical segment located between adjacent meridional grooves "e", bounded by annular grooves "c" and "d". As the fabric elements 7, for example, fiberglass elements impregnated with a binder of said composite material can be used.

Опорное кольцо "b" сферического сегмента "а" установлено в обойме 2 посредством герметизирующего уплотнения 8 из упруго-эластичного материала. Последнее обеспечивает компенсацию погрешностей изготовления и температурных деформаций опорного кольца сферического сегмента и элементов обоймы 2. Для закрепления опорного кольца сферического сегмента предусмотрены резьбовые элементы 9 и 10. При этом резьбовые элементы 10 служат одновременно для закрепления разрушаемой крышки 1 на герметичном корпусе 11 контейнера для хранения и пуска ракеты. Герметичность корпуса 11 обеспечивается, в частности, уплотнением 12, установленным в кольцевых проточках, выполненных на опорном кольце 3 обоймы. The support ring "b" of the spherical segment "a" is installed in the ferrule 2 by means of a sealing seal 8 of an elastic material. The latter provides compensation for manufacturing errors and temperature deformations of the support ring of the spherical segment and the elements of the holder 2. To secure the support ring of the spherical segment, threaded elements 9 and 10 are provided. In this case, the threaded elements 10 serve simultaneously to fix the destructible cover 1 on the sealed housing 11 of the storage container and rocket launch. The tightness of the housing 11 is ensured, in particular, by a seal 12 installed in the annular grooves made on the support ring 3 of the cage.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При транспортировке и длительном хранении разрушаемая крышка 1 в сборе с корпусом 11 может периодически подвергаться внешнему механическому воздействию и воздействию избыточного давления окружающей среды. Сферический сегмент "а" реагирует на эти воздействия типа сжатия как монолитная конструкция заданной толщины, которая совместно с опорным и прижимным кольцами 3 и 4, резьбовыми элементами 9 и 10 и герметизирующим уплотнением 8 обеспечивает целостность и герметичность крышки в заданных пределах внешних воздействий. During transportation and long-term storage, the destructible cover 1 assembled with the housing 11 can periodically be subjected to external mechanical stress and the influence of excessive environmental pressure. The spherical segment "a" reacts to these effects of compression type as a monolithic structure of a given thickness, which, together with the support and pressure rings 3 and 4, threaded elements 9 and 10 and the sealing seal 8, ensures the integrity and tightness of the cover within the specified limits of external influences.

При пуске ракеты продукты сгорания топлива поступают в подкрышечный объем. Под действием давления газа на внутреннюю поверхность сферического сегмента "а" осуществляется раскрывающее воздействие, при этом наличие в ослабляющих пазах антиадгезионного материала между материалом сферического сегмента и материалом заполнителя не позволяет последнему работать совместно с основным материалом сферического сегмента. При достижении избыточного давления выше расчетной величины происходит разрушение сферического сегмента и полное освобождение проходного сечения крышки. При этом благодаря системе пересекающихся ослабляющих пазов и тканевым элементам 7 сферический сегмент распадается на фрагменты заданных размеров. When the rocket is launched, the products of fuel combustion enter the axillary volume. Under the influence of gas pressure on the inner surface of the spherical segment "a", a revealing effect is carried out, while the presence of anti-adhesive material in the attenuating grooves between the material of the spherical segment and the filler material does not allow the latter to work together with the main material of the spherical segment. When excess pressure is reached above the calculated value, the spherical segment is destroyed and the passage section of the cover is completely released. Moreover, thanks to the system of intersecting weakening grooves and fabric elements 7, the spherical segment breaks up into fragments of a given size.

Таким образом, благодаря особенности выполнения разрушаемой крышки пусковой трубы изобретение обеспечивает возможность создания герметичной разрушаемой крышки, которая, выдерживая воздействие избыточного наружного давления, при действии избыточного внутреннего давления распадается на фрагменты заданных размеров, полностью открывая проходное сечение заданного диаметра. Thus, due to the particular design of the collapsible launch tube cover, the invention provides the possibility of creating a sealed collapsible cover which, withstanding the effect of excessive external pressure, decomposes into fragments of a given size when exposed to excessive internal pressure, completely opening the passage section of a given diameter.

Claims

1. Destructible cover of the launch tube, made in the form of a spherical segment with a support ring fixed in a holder, characterized in that on the inner surface of the spherical segment there are made easing grooves filled with solid material and forming a system of interconnected grooves, including annular grooves arranged concentrically the longitudinal axis of the spherical segment, and meridionally spaced grooves spaced from said axis, while one of the annular grooves is made in diameter corresponding to a given th the diameter of the passage section of the lid after the destruction of the latter.

2. Destructible cover of the launch tube according to claim 1, characterized in that it is provided with fabric elements that are located on the peripheral part of the inner surface of the spherical segment in the zones between the weakening grooves, while the fabric elements are molded into the material of the spherical segment.

3. Destructible cover of the launch tube according to claim 1 or 2, characterized in that the support ring of the spherical segment is mounted in a ferrule by means of a hermetic seal of elastic material.