RU2490580C1 - Three-stage light gas plant - Google Patents
Three-stage light gas plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2490580C1 RU2490580C1 RU2012118139/11A RU2012118139A RU2490580C1 RU 2490580 C1 RU2490580 C1 RU 2490580C1 RU 2012118139/11 A RU2012118139/11 A RU 2012118139/11A RU 2012118139 A RU2012118139 A RU 2012118139A RU 2490580 C1 RU2490580 C1 RU 2490580C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stage
- barrel
- gas
- diaphragm
- chamber
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к технике получения сверхартиллерийских (порядка 3 км/с и выше), а также космических (порядка 8 км/с и выше) скоростей моделей и ударников в лабораторных условиях.The invention relates to techniques for producing super-artillery (about 3 km / s and above), as well as space (about 8 km / s and above) speeds of models and projectiles in laboratory conditions.
Известны двухступенчатые легкогазовые баллистические установки [1-4], в которых метаемая сборка (снаряд) ускоряется легким газом (водородом, гелием) сжатым при помощи поршня, ускоренного в поршневом стволе, продуктами сгорания порохового заряда. Недостатки таких легкогазовых установок заключаются в следующем:Known two-stage light-gas ballistic installations [1-4], in which the propelled assembly (projectile) is accelerated by a light gas (hydrogen, helium) compressed by a piston accelerated in the piston barrel, by the combustion products of the powder charge. The disadvantages of such light gas plants are as follows:
- использование пороха накладывает особые требования на организацию работ, оборудование лабораторного помещения и квалификации обслуживающего персонала,- the use of gunpowder imposes special requirements on the organization of work, equipment of the laboratory premises and qualifications of staff,
- при быстром нарастании давления (как правило, в таких установках используются быстрогорящие пороха) сложно обеспечить стабильность форсирования (момента страгивания) поршня первой ступени, что приводит к нестабильности основных параметров выстрела. Причем, даже применение в первой ступени диафрагмы [2] не обеспечивает полной воспроизводимости основных параметров выстрела, так как момент прорыва диафрагмы существенно зависит от динамики нагружения [5-6].- with a rapid increase in pressure (as a rule, quick-burning gunpowders are used in such installations) it is difficult to ensure the stability of forcing (the moment of straining) of the piston of the first stage, which leads to instability of the main parameters of the shot. Moreover, even the use of the diaphragm in the first stage [2] does not provide full reproducibility of the main parameters of the shot, since the moment of aperture breaking significantly depends on the dynamics of loading [5-6].
Известны трехступенчатые легкогазовые баллистические установки, в которых поршень первой ступени ускоряется продуктами сгорания порохового заряда. Недостатки таких трехступенчатых легкогазовых установок такие же, как и у двухступенчатых установок [1-4].Three-stage light-gas ballistic installations are known in which the piston of the first stage is accelerated by the combustion products of the powder charge. The disadvantages of such three-stage light gas plants are the same as those of two-stage plants [1-4].
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является трехступенчатая легкогазовая пушка [7], принятая за прототип изобретения. Трехступенчатая легкогазовая пушка включает главный ствол, который с одной стороны закрыт затвором с запальным устройством, а с другой присоединен к ведущему стволу. Внутри главного ствола расположен главный поршень, который разделяет внутренний объем ствола на пороховую камеру с размещенным в ней пороховым зарядом и главную камеру, заполненную водородом или гелием (первая ступень). Во входной части ведущего ствола размещен ведущий поршень, отделяющий главную камеру от ведущей камеры (внутренний объем ведущего ствола) так же заполненной легким газом (вторая ступень). Другим концом ведущий ствол присоединен к баллистическому стволу, во входной части которого размещен метаемый элемент (третья ступень).The closest in technical essence and the achieved technical result is a three-stage light-gas gun [7], adopted as a prototype of the invention. The three-stage light-gas gun includes a main barrel, which is closed on one side by a bolt with an ignition device, and on the other, connected to a lead barrel. Inside the main barrel is the main piston, which divides the internal volume of the barrel into a powder chamber with a powder charge placed in it and a main chamber filled with hydrogen or helium (first stage). A lead piston is placed in the input part of the lead barrel, which separates the main chamber from the lead chamber (internal volume of the lead barrel) also filled with light gas (second stage). At the other end, the lead barrel is attached to a ballistic barrel, in the input part of which a missile element is placed (third stage).
Установка работает следующим образом. При срабатывании запального устройства воспламеняется пороховой заряд, продукты сгорания которого ускоряют главный поршень. В результате движения главного поршня сжимается газ в главной камере. По достижении определенного давления начинает двигаться ведущий поршень сжимающий газ в ведущей камере. По достижении в ведущей камере определенного давления приходит в движение и начинает ускоряться метаемый элемент.Installation works as follows. When the ignition device is activated, the powder charge ignites, the combustion products of which accelerate the main piston. As a result of the movement of the main piston, gas is compressed in the main chamber. When a certain pressure is reached, the driving piston starts to compress the gas in the driving chamber. Upon reaching a certain pressure in the leading chamber, it starts moving and the missile element begins to accelerate.
Недостатки описанной трехступенчатой легкогазовой установки заключаются в следующем:The disadvantages of the described three-stage light gas installation are as follows:
- повышенная опасность проведения работ, связанных с использованием пороха,- increased risk of work related to the use of gunpowder,
- плохая воспроизводимость основных параметров выстрела из-за невозможности обеспечить повторяемость момента страгивания поршня первой ступени и давления прорыва диафрагмы.- poor reproducibility of the main parameters of the shot due to the inability to ensure repeatability of the moment of breaking the piston of the first stage and the pressure of the breakthrough of the diaphragm.
Задачей изобретения является увеличение безопасности и живучести установки, повышение стабильности основных параметров выстрела.The objective of the invention is to increase the safety and survivability of the installation, increasing the stability of the main parameters of the shot.
Поставленная задача решается тем, что в качестве источника энергии в первой ступени установки вместо пороха используется сжатый газ, например воздух, водород или гелий. Для принудительного прорыва диафрагмы первой ступени используется специальное устройство с подвижной иглой, вмонтированное в дно газовой камеры.The problem is solved in that as a source of energy in the first stage of the installation, instead of gunpowder, compressed gas is used, for example air, hydrogen or helium. For a forced breakthrough of the diaphragm of the first stage, a special device with a movable needle mounted in the bottom of the gas chamber is used.
Как и устройство-прототип, установка содержит заполненный легким газом ствол первой ступени, ограниченный с задней стороны поршнем первой ступени и диафрагмой. Передняя сторона ствола состыкована с коническим переходником, к которому последовательно присоединен заполненным легким газом ствол второй ступени. Во входной части ствола второй ступени размещен деформируемый поршень второй ступени, другой конец ствола второй ступени присоединен к камере высокого давления, к которой прикреплен баллистический ствол, содержащий во входной части метаемый элемент и отделенный от камеры высокого давления мембраной. Для достижения поставленной цели задняя часть ствола первой ступени выполнена в виде газовой камеры, снабженной краном с обратным клапаном для заполнения газовой камеры сжатым газом, а дно газовой камеры оборудовано устройством принудительного прорыва упомянутой диафрагмы, выполненным в виде толкающего винта, имеющего возможность перемещать подвижную иглу, взаимодействующую с диафрагмой.Like the prototype device, the installation contains a first-stage barrel filled with light gas, bounded on the rear side by a first-stage piston and a diaphragm. The front side of the barrel is docked with a conical adapter, to which the barrel of the second stage is sequentially connected with a gas filled with light gas. A deformable piston of the second stage is placed in the input part of the barrel of the second stage, the other end of the barrel of the second stage is connected to a high-pressure chamber to which a ballistic barrel is attached, containing a missile element and separated by a membrane from the high-pressure chamber. To achieve this goal, the back of the barrel of the first stage is made in the form of a gas chamber equipped with a tap with a check valve to fill the gas chamber with compressed gas, and the bottom of the gas chamber is equipped with a forced breakthrough device for said diaphragm made in the form of a pushing screw that can move a movable needle, interacting with the diaphragm.
Использование сжатого газа вместо порохового заряда приводит к снижению механических и температурных нагрузок на элементы конструкции. В результате повысится живучесть, надежность и безопасность установки. Это позволит снизить требования к оснащению экспериментального помещения и квалификации обслуживающего персонала, упростить организацию работ в части, связанной с приобретением, хранением и использованием взрывчатых веществ. Принудительный прорыв диафрагмы первой ступени с помощь подвижной иглы повышает стабильность основных параметров выстрела.The use of compressed gas instead of a powder charge leads to a decrease in mechanical and temperature loads on structural elements. As a result, the survivability, reliability and safety of the installation will increase. This will reduce the requirements for equipping the experimental premises and the qualifications of staff, simplify the organization of work in the part related to the acquisition, storage and use of explosives. Forced breakthrough of the diaphragm of the first stage with the help of a movable needle increases the stability of the main parameters of the shot.
На фиг.1 приведен пример конкретного выполнения трехступенчатой легкогазовой установки согласно изобретению. Установка включает газовую (пневматическую) камеру 1, в дно которой вмонтировано устройство прорыва диафрагмы, состоящее из корпуса 2, толкающего винта 3 и подвижной иглы 4. Кроме этого, в стенку газовой камеры вмонтирован газовый кран с обратным клапаном 5, через который она заполняется газом от баллона 6 либо от компрессора 7. К газовой камере присоединен ствол первой ступени 8, заполненный легким газом и отделенный от газовой камеры диафрагмой 9. Во входной части ствола 8 после диафрагмы 9 размещен поршень первой ступени 10. Другим концом ствол первой ступени посредством конического переходника 11 соединен со стволом второй ступени 12, также заполненным легким газом. Во входной части ствола второй ступени размещен деформируемый поршень второй ступени 13, разделяющий внутренние объемы стволов первой и второй ступени. К другому концу ствола второй ступени присоединена конусная камера высокого давления 14. К выходной части камеры высокого давления прикреплен баллистический ствол 15, внутренний объем которого отделен от внутреннего объема ствола второй ступени металлической мембраной 16, за которой расположен метаемый элемент 17.Figure 1 shows an example of a specific implementation of the three-stage light gas installation according to the invention. The installation includes a gas (pneumatic) chamber 1, in the bottom of which a diaphragm breakthrough device is mounted, consisting of a housing 2, a pushing screw 3 and a movable needle 4. In addition, a gas valve with a non-return valve 5 is installed in the wall of the gas chamber, through which it is filled with gas from the cylinder 6 or from the compressor 7. To the gas chamber is connected a barrel of the first stage 8, filled with light gas and separated from the gas chamber by a diaphragm 9. In the inlet of the barrel 8 after the diaphragm 9 is placed a piston of the first stage 10. At the other end of the barrel the first stage by means of a conical adapter 11 is connected to the barrel of the second stage 12, also filled with light gas. In the input part of the barrel of the second stage there is a deformable piston of the second stage 13, which separates the internal volumes of the trunks of the first and second stage. A conical high-pressure chamber 14 is attached to the other end of the barrel of the second stage 14. A ballistic barrel 15 is attached to the output part of the high-pressure chamber, the internal volume of which is separated from the internal volume of the barrel of the second stage by a metal membrane 16, behind which the missile element 17 is located.
Установка работает следующим образом. С помощью газового баллона 6 или компрессора 7 через газовый кран 5 газовая камера 1 заполняется легким газом или воздухом до необходимого (расчетного) давления. При вращении толкающего винта 3 он продвигает внутрь газовой камеры подвижную иглу 4, которая прорывает диафрагму 9, после чего под действием сжатого газа поршень 10 начинает двигаться по стволу первой ступени 8 и сжимает находящийся в нем легкий газ. По достижении в стволе первой ступени необходимого давления поршень второй ступени 13 начинает двигаться по стволу второй ступени 12, сжимая газ в стволе второй ступени и в конической камере высокого давления 14. При достижении давления, превышающего давление прорыва мембраны 16, последняя прорывается, и сжатый легкий газ начинает ускорять метаемый элемент 17 вдоль баллистического ствола 15. При входе деформируемого поршня 13 в коническую камеру высокого давления 14 его передний торец ускоряется за счет деформации, порождая дополнительную волну сжатия, что приводит к дополнительному ускорению метаемого элемента - так называемый гидродинамический эффект.Installation works as follows. Using a gas cylinder 6 or compressor 7 through a gas valve 5, the gas chamber 1 is filled with light gas or air to the required (calculated) pressure. When the pushing screw 3 rotates, it pushes a movable needle 4 into the gas chamber, which breaks through the diaphragm 9, after which, under the action of compressed gas, the piston 10 begins to move along the barrel of the first stage 8 and compresses the light gas located in it. Upon reaching the required pressure in the barrel of the first stage, the piston of the second stage 13 begins to move along the barrel of the second stage 12, compressing the gas in the barrel of the second stage and in the high pressure conical chamber 14. When the pressure exceeds the breakthrough pressure of the membrane 16, the latter breaks, and the compressed light the gas begins to accelerate the missile element 17 along the ballistic barrel 15. When the deformable piston 13 enters the high pressure conical chamber 14, its front end is accelerated by deformation, generating additional waves compression, which leads to additional acceleration of the missile element - the so-called hydrodynamic effect.
Представленным изобретением достигаются следующие технические результаты:The presented invention achieves the following technical results:
- благодаря отказу от использования порохового заряда упрощается организация работ, требования к оборудованию лабораторного помещения в части уменьшения пожароопасности помещения;- thanks to the refusal to use the powder charge, the organization of work is simplified, the requirements for the equipment of the laboratory room in terms of reducing the fire hazard of the room;
- использование сжатого газа вместо порохового заряда, приводит к снижению механических и температурных нагрузок на элементы конструкции, к повышению живучести, надежности и безопасности установки;- the use of compressed gas instead of a powder charge, leads to a decrease in mechanical and temperature loads on structural elements, to increased survivability, reliability and safety of the installation;
- использование устройства принудительного прорыва диафрагмы повышает повторяемость опытов за счет надежного контроля экспериментатором давления при прорыве мембраны.- the use of a device for forced breakthrough of the diaphragm increases the repeatability of experiments due to reliable control by the experimenter of pressure during the breakthrough of the membrane.
Расчеты показывают, на таких установках могут быть получены космические скорости (порядка 8 км/с и выше).Calculations show that cosmic velocities (of the order of 8 km / s and higher) can be obtained at such facilities.
ЛитератураLiterature
1. Леконт К. Высокоскоростное метание. В кн.: Физика быстропротекающих процессов. / Под ред. Н.А. Златина, т.2. М.: Мир. 1971.1. Leconte K. High-speed throwing. In the book: Physics of fast processes. / Ed. ON. Zlatina, vol. 2. M .: World. 1971.
2. Кейбл А. Ускорители для метания со сверхвысокими скорстями. В кн.: Высокоскоростные ударные явления. М.: Мир. 1973.2. Cable A. Accelerators for throwing with ultrahigh speeds. In the book: High-speed shock phenomena. M .: World. 1973.
3. Златин Н.А., Красильщиков А.П., Мишин Г.И., Попов Н.Н. Баллистические установки и их применение в экспериментальных исследованиях.: М., Наука, 1974, 334 с.3. Zlatin N.A., Krasilshchikov A.P., Mishin G.I., Popov N.N. Ballistic installations and their application in experimental studies .: M., Nauka, 1974, 334 p.
4. Христенко Ю.Ф. Двухступенчатая легкогазовая установка. Патент РФ №2251063. Опубл. 2005 г. Бюл. №12.4. Khristenko Yu.F. Two-stage light gas installation. RF patent №2251063. Publ. 2005 Bull. No. 12.
5. Христенко Ю.Ф. Экспериментальные исследования основных внутрибаллистических процессов легкогазовых установок // Междунар. конф. "Всесибирские чтения по математике и механике": Избр. докл. Томск, 17.06.97. Томск: Изд-во Том. гос. ун-та, 1997. Т.2. С.114-122.5. Khristenko Yu.F. Experimental studies of the main ballistic processes of gas plants // Intern. conf. "All-Siberian Readings in Mathematics and Mechanics": Fav. doc. Tomsk, 06/17/97. Tomsk: Publishing House Tom. state University, 1997.V.2. S.114-122.
6. Христенко Ю.Ф. Исследование зависимости давления прорыва диафрагмы ЛГУ от динамики нагружения. В кн.: Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики. Томск: Изд-во ТГУ, 2000. С.173-174.6. Khristenko Yu.F. Investigation of the dependence of the LHU diaphragm breakthrough pressure on loading dynamics. In the book: Fundamental and applied problems of modern mechanics. Tomsk: Publishing house of TSU, 2000. S.173-174.
7. Piekutowski A.J., Poormon K.L. Development of a three-stage, light-gas gun at the University of Dayton Research Institute. // International Journal of Impact Engineering 33 (2006) p.615-624.7. Piekutowski A.J., Poormon K.L. Development of a three-stage, light-gas gun at the University of Dayton Research Institute. // International Journal of Impact Engineering 33 (2006) p. 615-624.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012118139/11A RU2490580C1 (en) | 2012-05-03 | 2012-05-03 | Three-stage light gas plant |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012118139/11A RU2490580C1 (en) | 2012-05-03 | 2012-05-03 | Three-stage light gas plant |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2490580C1 true RU2490580C1 (en) | 2013-08-20 |
Family
ID=49162913
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012118139/11A RU2490580C1 (en) | 2012-05-03 | 2012-05-03 | Three-stage light gas plant |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2490580C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2668481C2 (en) * | 2016-11-14 | 2018-10-01 | Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации | Light-gas plant |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1639195A1 (en) * | 1989-05-29 | 1992-08-23 | Предприятие П/Я М-5539 | Propelling multi-stage piston apparatus |
RU2168138C2 (en) * | 1999-06-22 | 2001-05-27 | Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики | Light-gas gun |
US6668478B2 (en) * | 2000-12-01 | 2003-12-30 | Jason Bergstrom | Firearm pneumatic counter-recoil modulator & airgun thrust-adjustor |
RU2251063C2 (en) * | 2001-06-06 | 2005-04-27 | Научно-исследовательский институт прикладной математики и механики при Томском госуниверситете (НИИ ПММ при ТГУ) | Two-stage light-gas installation |
-
2012
- 2012-05-03 RU RU2012118139/11A patent/RU2490580C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1639195A1 (en) * | 1989-05-29 | 1992-08-23 | Предприятие П/Я М-5539 | Propelling multi-stage piston apparatus |
RU2168138C2 (en) * | 1999-06-22 | 2001-05-27 | Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики | Light-gas gun |
US6668478B2 (en) * | 2000-12-01 | 2003-12-30 | Jason Bergstrom | Firearm pneumatic counter-recoil modulator & airgun thrust-adjustor |
RU2251063C2 (en) * | 2001-06-06 | 2005-04-27 | Научно-исследовательский институт прикладной математики и механики при Томском госуниверситете (НИИ ПММ при ТГУ) | Two-stage light-gas installation |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2668481C2 (en) * | 2016-11-14 | 2018-10-01 | Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации | Light-gas plant |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8201486B1 (en) | Two-stage light gas gun | |
CN109945740B (en) | Novel two-level light air gun driven by high-pressure air | |
US6530305B1 (en) | Telescoping pressure-balanced gas generator launchers for underwater use | |
CN111256531B (en) | Gun body structure of supercritical carbon dioxide gas gun | |
WO2008099353A1 (en) | Grenade | |
Khristenko et al. | New light-gas guns for the high-velocity throwing of mechanical particles | |
CN210220826U (en) | Composite ignition type combustion light gas gun | |
Angrilli et al. | Impact facility based upon high frequency two-stage light-gas gun | |
RU2490580C1 (en) | Three-stage light gas plant | |
US3465638A (en) | Hypervelocity gun | |
US3311020A (en) | Multiple piston two-stage light gas launcher | |
US4038903A (en) | Two stage telescoped launcher | |
Doolan | A two-stage light gas gun for the study of high speed impact in propellants | |
RU2251063C2 (en) | Two-stage light-gas installation | |
CN113639584B (en) | Recoil restraines carbon dioxide big gun emitter | |
RU2168138C2 (en) | Light-gas gun | |
KR101647194B1 (en) | Water piston type weapon firing apparatus and weapon firing velocity control method using the same | |
CN114633899A (en) | Combination valve system of air gun for impact power test of aircraft strength test | |
CN112833703A (en) | Multistage buffer structure and large-diameter sniper rifle | |
RU144872U1 (en) | GAS-DYNAMIC ACCELERATOR OF SOLID BODIES | |
CN217520938U (en) | Hydraulic drive's second grade light gas superelevation strain rate loading drive arrangement | |
Bernier | Scaling and designing large-bore two-stage high velocity guns | |
Zbrowski et al. | The method for high-energy throwing of the objects in impact testing | |
CN214372010U (en) | Multistage buffer structure and large-diameter sniper rifle | |
RU190423U1 (en) | Pulsed propulsion system with gas-vapor explosive charges for vehicles |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 23-2013 FOR TAG: (73) |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190504 |