RU2611852C1 - Газодинамический источник давления - Google Patents
Газодинамический источник давления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2611852C1 RU2611852C1 RU2015144947A RU2015144947A RU2611852C1 RU 2611852 C1 RU2611852 C1 RU 2611852C1 RU 2015144947 A RU2015144947 A RU 2015144947A RU 2015144947 A RU2015144947 A RU 2015144947A RU 2611852 C1 RU2611852 C1 RU 2611852C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- cross
- chamber
- sectional area
- generating
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F41—WEAPONS
- F41F—APPARATUS FOR LAUNCHING PROJECTILES OR MISSILES FROM BARRELS, e.g. CANNONS; LAUNCHERS FOR ROCKETS OR TORPEDOES; HARPOON GUNS
- F41F1/00—Launching apparatus for projecting projectiles or missiles from barrels, e.g. cannons; Harpoon guns
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
Abstract
Изобретение относится к газодинамическим устройствам, источником энергии которых являются газогенерируюшие заряды, в частности, взрывчатого вещества (ВВ). Газодинамический источник давления содержит камеру высокого давления с внутренней полостью, в которую помещен газогенерирующий заряд ВВ. На одном из торцов камеры выполнен газовывод, а на противоположном - ввод линии инициирования газогенерирующего заряда ВВ, соединяющей его с источником инициирования, расположенным вне камеры. При этом площадь поперечного сечения отверстия под газовывод составляет не менее 0,25 от площади поперечного сечения внутренней полости камеры, а площадь поперечного сечения отверстия под ввод линии инициирования газогенерирующего заряда BB составляет 0,01-0,05 от площади поперечного сечения отверстия. Причем отверстие под газовывод закрыто мембраной, разрушаемой под действием давления продуктов взрыва газогенерирующего заряда BB. Достигается расширение функциональных возможностей за счет возможности обеспечения более высоких скоростей движения нагружаемого объекта. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к газодинамическим устройствам, источником энергии которых являются газогенерирующие заряды, в частности, взрывчатого вещества (ВВ). Изобретение может быть применено в различных областях техники, где необходимы источники сжатого газа, обеспечивающие выполнение полезной работы при его расширении. Большое распространение получили газодинамические источники давления, в которых газ образуется непосредственно перед совершением работы в результате химической реакции в твердых или жидких веществах, обеспечивающих максимальную плотность реагентов, а значит, их небольшое количество для образования единицы объема газа.
Известен газодинамический источник давления, используемый в экспериментальных ствольных баллистических установках по пат. RU №2135927, опубл. 27.08.1999. Указанный источник содержит корпус, в котором размещен полый цилиндрический пороховой заряд со стержневым осевым воспламенителем и средством воспламенения, в качестве которого использован детонирующий шнур, введенный в полость камеры через отверстие в торце корпуса. В противоположном торце выполнен газовывод - отверстие, через которое продукты взрыва воздействуют на нагружаемый объект. При воздействии механического или электрического импульса на детонатор последний, срабатывая, возбуждает детонацию в прутке ВВ или детонирующем шнуре. Ударная волна и продукты детонации, воздействуя на пороховой заряд, поджигают его. Образующиеся при этом пороховые газы вместе с продуктами детонации перетекают через газовывод в смежный объем, где совершают полезную работу, например разгоняют метаемый объект в стволе баллистической установки.
Недостатком указанного устройства является относительно невысокая скорость наполнения корпуса газом, обусловленная низкой скоростью горения пороха (0,01-0,1 км/с) и относительно небольшим давлением реакции горения, что приводит к снижению коэффициента полезного действия (КПД).
Известен другой газодинамический источник давления по патенту RU 2300070, публ. 27.05.2007, выбранный в качестве ближайшего аналога. Источник давления состоит из камеры высокого давления, в корпус которой помещен газогенерирующий заряд, например заряд ВВ, соединенный с источником инициирования, например электродетонатором через, например, подрывной кабель, пропущенный через отверстие ввода линии инициирования, соосно которому установлен перемещаемый элемент газогенерирующего заряда. Соосно отверстию под ввод линии инициирования во внутренней полости камеры установлен перемещаемый элемент цилиндрической или цилиндроконической формы, в котором также выполнены один или два канала под подрывной кабель, которые смещены относительно отверстия под ввод линии инициирования. Величина смешения канала или каналов от оси в перемещаемом элементе должна быть не менее диаметра отверстия ввода линии инициирования. Перемещаемый элемент установлен в выемке корпуса, форма которой соответствует форме перемещаемого элемента. В противоположном торце камеры выполнено отверстие под газовывод для вывода газа высокого давления, которое используют для воздействия на нагружаемый объект, установленный на участке разгона. Для снижения пиковых нагрузок на нагружаемый объект отверстие под газовывод выполняют с относительно небольшой площадью поперечного сечения. Такой источник давления работает следующим образом. Подачей электрического импульса по линии инициирования задействуют электродетонатор, который производит подрыв заряда ВВ. Вследствие этого происходит повышение давления в камере и перемещаемый элемент под действием продуктов взрыва (ПВ) примыкает к выемке, отсекает провода линии инициирования и перекрывает отверстие под ввод линии инициирования, исключая выход ПВ из него, а следовательно, и потери давления в камере. После этого вся энергия газа высокого давления воздействует на нагружаемый объект через газовывод.
Недостаток ближайшего аналога связан с тем, что такая конструкция газодинамического источника давления накладывает ограничение на диаметр отверстия под газовывод, который не может быть большим из-за влияния пиковых нагрузок на нагружаемый объект на фронте разлета ПВ, которые могут привести к разрушению. Высокая скорость протекания детонационных процессов и высокое давление в зоне химических реакций приводят к быстрому заполнению камеры газообразными продуктами детонация, однако детонационное разложение ВВ и последующее расширение ПВ сопровождаются неравновесным распределением давления, максимальное значение которого в ПВ может в десятки раз превышать конечную величину, устанавливающуюся после заполнения газом всего объема камеры. В этом случае снизить пиковые нагрузки на конструкционные элементы газодинамического источника давления можно, если подобрать определенные материалы и увеличить их толщину, но при этом нельзя защитить такими методами нагружаемый объект, т.к. его массогабаритные характеристики являются заданными. Выполнение отверстия под газовывод с уменьшенной площадью поперечного сечения для снижения пиковых нагрузок позволяет этого достичь только для небольших скоростей движения нагружаемого объекта, а при необходимости получения высоких скоростей газ из камеры не успевает перетекать, что приводит к колебательному режиму разгона объекта и уменьшению его максимальной скорости.
Техническим результатом заявляемого изобретения является расширение функциональных возможностей за счет возможности обеспечения более высоких скоростей движения нагружаемого объекта.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в газодинамическом источнике давления, включающем камеру высокого давления с внутренней полостью, в которую помещен газогенерирующий заряд ВВ, при этом на одном из торцов камеры выполнен газовывод, а на противоположном - ввод линии инициирования газогенерирующего заряда ВВ, соединяющей его с источником инициирования, расположенным вне камеры, новым является то, что:
- площадь поперечного сечения отверстия под газовывод или, в случае выполнения нескольких отверстий под газовывод, суммарная площадь их поперечных сечений D2 составляет не менее 0,25 от площади поперечного сечения внутренней полости камеры D1;
- площадь поперечного сечения отверстия под ввод линии инициирования газогенерирующего заряда ВВ составляет 0,01-0,05 от площади поперечного сечения отверстия или суммарных площадей поперечных сечений отверстий под газовывод D2;
- отверстие под газовывод закрыто мембраной, а в случае выполнения нескольких отверстий под газовывод каждое закрыто мембраной, разрушаемой под действием давления продуктов взрыва газогенерирующего заряда ВВ;
- толщину мембраны δ выбирают исходя из соотношения площадей поперечных сечений D1/D2 и величины ρ, определяемой соотношением массы ВВ газогенерирующего заряда к объему внутренней полости камеры, в соответствии со следующим выражением:
δ≤0,7+(D1/D2)2+0,002ρ,
на разрушаемой мембране могут быть выполнены насечки глубиной 0,3-0,6 от толщины.
Выполнение газовывода либо в виде одного отверстия, площадь поперечного сечения которого составляет не менее 0,25 от поперечного сечения внутренней полости камеры, либо в виде нескольких отверстий, суммарная площадь поперечных сечений которых составляет не менее 0,25 от поперечного сечения внутренней полости камеры, позволяет обеспечить истечение всего образовавшегося газа в стационарном режиме.
Наличие разрушаемой мембраны позволяет эффективно выравнивать давление внутри источника давления и обеспечивает уменьшение бризантного действия на нагружаемый объект, что снижает ограничение на размер отверстия для выхода ПВ из него. Т.о. мембрана снижает пиковые нагрузки на нагружаемый объект.
Выбор толщины мембраны связан с необходимостью ее раскрытия в требуемый момент, что приводит к обеспечению требуемого режима истечения газа.
Выполнение отверстия под ввод линии инициирования заряда ВВ, площадь поперечного сечения которого составляет 0,01-0,05 от плошали поперечного сечения отверстия или суммарных площадей поперечных сечений отверстий под газовывод, позволяет истекать газу через отверстие или отверстия под газовывод, а не через отверстие под ввод линии инициирования, при этом нет необходимости использовать в конструкции перемещаемый элемент, как в ближайшем аналоге.
Выполнение на разрушаемой мембране насечек определенной глубиной облегчает ее раскрываемость.
На фиг. 1 схематично изображено заявляемое устройство, где: 1 - корпус камеры; 2 - заряд взрывчатого вещества: 3 - электродетонатор; 4 - разрушаемая мембрана: 5 - нагружаемый объект.
Примером конкретного выполнения заявляемого устройства может служить газодинамический источник давления, в котором газ образуется в результате детонации заряда ВВ и который предназначен для использования в экспериментальных ствольных баллистических установках. Газодинамический источник давления включает камеру высокого давления с объемом внутренней полости, составляющим 100 см3. В полости размещен газогенерирующий заряд ВВ - 10 гр. На одном из торцов камеры выполнено отверстие под газовывод, а на противоположном - отверстие под ввод линии инициирования газогенерирующего заряда ВВ, соединяющей его с источником инициирования, расположенным вне камеры. В качестве источника инициирования использован электродетонатор. Отверстие под газовывод выполнено с площадью поперечного сечения, составляющей 0,25 от площади поперечного сечения внутренней полости камеры, отверстие газовывода закрыто стальной мембраной, разрушаемой под давлением продуктов взрыва газогенерирующего заряда ВВ, толщина которой составляет 1 мм, отверстие под ввод линии инициирования газогенерирующего заряда ВВ выполнено с площадью поперечного сечения, составляющей 0,01 от площади поперечного сечения отверстия под газовывод. На разрушаемой мембране выполнены три радиальных насечки глубиной 0,3 от толщины мембраны.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
Подачей электрического импульса по линии инициирования задействуют электродетонатор 3, который производит подрыв газогенерирующего заряда ВВ 2. Ввиду высокой скорости протекания детонационных процессов камера мгновенно заполняется газообразными продуктами детонации. Вследствие этого происходит повышение давления в камере 1, давление на фронте детонационной волны достигает нескольких паскалей. Под действием продуктов взрыва, отражаемых от разрушаемой мембраны 4, она деформируется и разрывается по радиальным насечкам, выполненным на мембране. После чего энергия газа высокого давления воздействует на нагружаемое тело 5 через газовывод, исключая, ввиду большой скорости истечения газа и определенного соотношения диаметров отверстий под газовывод и под линию ввода инициирования заряда ВВ, выход ПВ из последнего, а следовательно, и потери давления в камере. Вышедшие газы разгоняют метаемый объект в стволе баллистической установки. Проведенные эксперименты подтвердили возможность обеспечения по сравнению с ближайшим аналогом более высоких скоростей движения нагружаемого объекта, что существенно расширяет функциональные возможности газодинамического источника давления.
Claims (3)
1. Газодинамический источник давления, включающий камеру высокого давления с внутренней полостью, в которую помещен газогенерирующий заряд взрывчатого вещества (ВВ), при этом на одном из торцов камеры выполнен газовывод, а на противоположном - ввод линии инициирования газогенерирующего заряда ВВ, соединяющей его с источником инициирования, расположенным вне камеры, отличающийся тем, что площадь поперечного сечения отверстия под газовывод или, в случае выполнения нескольких отверстий под газовывод, суммарная площадь их поперечных сечений D2 составляет не менее 0,25 от площади поперечного сечения внутренней полости камеры D1, а площадь поперечного сечения отверстия под ввод линии инициирования газогенерирующего заряда BB составляет 0,01-0,05 от площади поперечного сечения отверстия или суммарных площадей поперечных сечений отверстий под газовывод D2, причем отверстие под газовывод закрыто мембраной, а в случае выполнения нескольких отверстий под газовывод каждое закрыто мембраной, разрушаемой под действием давления продуктов взрыва газогенерирующего заряда BB, толщину которой δ выбирают исходя из соотношения площадей поперечных сечений D1/D2 и величины ρ, определяемой соотношением массы BB газогенерирующего заряда к объему внутренней полости камеры, в соответствии со следующим выражением:
δ≤0,7+(D1/D2)2+0,002ρ.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на разрушаемой мембране выполнены насечки глубиной 0,3-0,6 от толщины.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015144947A RU2611852C1 (ru) | 2015-10-19 | 2015-10-19 | Газодинамический источник давления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015144947A RU2611852C1 (ru) | 2015-10-19 | 2015-10-19 | Газодинамический источник давления |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2611852C1 true RU2611852C1 (ru) | 2017-03-01 |
Family
ID=58459471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015144947A RU2611852C1 (ru) | 2015-10-19 | 2015-10-19 | Газодинамический источник давления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2611852C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3465638A (en) * | 1967-08-23 | 1969-09-09 | Nasa | Hypervelocity gun |
| US4132149A (en) * | 1976-07-20 | 1979-01-02 | General Electric Company | Liquid propellant weapon system |
| RU2300070C2 (ru) * | 2005-08-22 | 2007-05-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" | Газодинамический источник давления |
| RU2341755C2 (ru) * | 2006-11-27 | 2008-12-20 | Российская Федерация,от имени которой выступает государственный заказчик - Федеральное агентство по атомной энергии-Агентство | Газодинамический источник давления |
-
2015
- 2015-10-19 RU RU2015144947A patent/RU2611852C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3465638A (en) * | 1967-08-23 | 1969-09-09 | Nasa | Hypervelocity gun |
| US4132149A (en) * | 1976-07-20 | 1979-01-02 | General Electric Company | Liquid propellant weapon system |
| RU2300070C2 (ru) * | 2005-08-22 | 2007-05-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" | Газодинамический источник давления |
| RU2341755C2 (ru) * | 2006-11-27 | 2008-12-20 | Российская Федерация,от имени которой выступает государственный заказчик - Федеральное агентство по атомной энергии-Агентство | Газодинамический источник давления |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113383206A (zh) | 利用在炮孔装药的射流单元的爆破方法 | |
| Guo et al. | Effect of wave shaper on reactive materials jet formation and its penetration performance | |
| SE516812C2 (sv) | Sprängkapsel, förfarande för tändning av basladdning samt initieringselement för sprängkapsel | |
| US10760384B2 (en) | Method of creating and finishing perforations in a hydrocarbon well | |
| US8371224B1 (en) | Variable yield device and method of use | |
| US9689246B2 (en) | Stimulation devices, initiation systems for stimulation devices and related methods | |
| RU2611852C1 (ru) | Газодинамический источник давления | |
| US20140338554A1 (en) | Projectile Launching Devices and Methods and Apparatus Using Same | |
| RU2513052C2 (ru) | Ракетный двигатель твердого топлива для увода отделяемых частей ракеты | |
| Bohanek et al. | Influence of the Initiation Energy on theVelocity of Detonation of ANFO Explosive | |
| RU2300070C2 (ru) | Газодинамический источник давления | |
| Waggener | The evolution of air target warheads | |
| RU2705859C1 (ru) | Болт разрывной с системой обтюрации | |
| RU59824U1 (ru) | Ударный стенд | |
| US3209650A (en) | Gun perforator and explosive projectile therefor | |
| RU2645099C1 (ru) | Детонационный двигатель | |
| RU2553611C1 (ru) | Способ формирования металлического компактного элемента | |
| RU2341755C2 (ru) | Газодинамический источник давления | |
| Higgins et al. | An investigation of ram accelerator gas dynamic limits | |
| RU135789U1 (ru) | Капсюль-детонатор лазерного инициирования взрывчатого вещества | |
| US3288064A (en) | Method and apparatus for projection underwater explosive | |
| Higgins et al. | Gasdynamic operation of baffled tube ram accelerator in highly energetic mixtures | |
| RU2550705C1 (ru) | Способ замедления детонационных команд в бортовых системах автоматики | |
| RU2569389C1 (ru) | Способ разрыва пласта и устройство для осуществления способа | |
| RU2689056C1 (ru) | Способ и устройство для газодинамического разгона массивных тел до высокой скорости |