RU61806U1

RU61806U1 - POWER PULSE GAS-DYNAMIC INSTALLATION

Info

Publication number: RU61806U1
Application number: RU2006136730/22U
Authority: RU
Inventors: Руслан Николаевич Чумак; Сергей Александрович Давыдов; Виктор Алексеевич Власов
Priority date: 2006-10-18
Filing date: 2006-10-18
Publication date: 2007-03-10

Abstract

Техническое решение относится к области силовых установок, работающих на горячих газах и продуктах сгорания, конкретно к импульсным силовым установкам с объемным расширением рабочего тела с поршневыми двигателями для приведения в действие циклически действующих механизмов автоматических машин с прямолинейным движением ведущего звена. Задачей предложенного технического решения является повышение работоспособности и эффективности работы конструкции. Силовая импульсная газодинамическая установка, содержит толкатель, поршневую камеру, поршень со штоком, газоотвод, соединенный с поршневой камерой, она дополнительно оснащена накопительной камерой и пружиной, причем накопительная камера размещена за поршневой камерой и соединена с ней, а пружина размещена в полости толкателя и прикреплена одним концом к внешней стороне корпуса поршневой камеры, поршень выполнен с рабочей частью, имеющей дросселирующие каналы, расположенные на стороне, обращенной к штоку, а противоположная часть штока поршня выполнена с упорным элементом, газотвод выполнен в виде газовой магистрали с газоотводным отверстием. 1 н.п.ф. 5 илл.The technical solution relates to the field of power plants operating on hot gases and combustion products, specifically to pulsed power plants with volumetric expansion of the working fluid with reciprocating engines to drive cyclically acting mechanisms of automatic machines with rectilinear movement of the driving link. The objective of the proposed technical solution is to increase the health and efficiency of the structure. Power pulse gas-dynamic installation, contains a pusher, a piston chamber, a piston with a rod, a gas outlet connected to the piston chamber, it is additionally equipped with a storage chamber and a spring, and the storage chamber is located behind the piston chamber and connected to it, and the spring is placed in the pusher cavity and is attached one end to the outside of the piston chamber housing, the piston is made with a working part having throttling channels located on the side facing the rod, and the opposite part of the rod EDSS is provided with a stop element, gazotvod designed as a gas line with a venting opening. 1 n.p.f. 5 ill.

Description

Предложенное техническое решение относится к области силовых установок, работающих на горячих газах и продуктах сгорания, конкретно к импульсным силовым установкам с объемным расширением рабочего тела с поршневыми двигателями для приведения в действие циклически действующих механизмов автоматических машин с прямолинейным движением ведущего звена.The proposed technical solution relates to the field of power plants operating on hot gases and combustion products, specifically to pulsed power plants with volumetric expansion of the working fluid with reciprocating engines to drive cyclically acting mechanisms of automatic machines with rectilinear movement of the driving link.

Известны образцы стрелкового оружия, в которых двигатель автоматики работает от газов, отводимых от дульного среза ствола. К таким образцам относится немецкая винтовка G-41 (W). Она имеет толкатель, кольцевой поршень, газовый цилиндр, надульник, выполняющий функции газовой камеры.Small arms are known in which the automation engine is powered by gases discharged from the muzzle of the barrel. Such samples include the German rifle G-41 (W). It has a pusher, an annular piston, a gas cylinder, a muzzle, acting as a gas chamber.

Недостатком этой конструкции является недостаточная эффективность и низкая работоспособность.The disadvantage of this design is the lack of efficiency and low efficiency.

Наиболее близким техническим решением является газоотводный двигатель автоматического оружия с отводом газов от дульного среза ствола. Он содержит толкатель привода исполнительных механизмов, поршневую камеру, поршень со штоком, газоотвод, соединенный с поршневой камерой.The closest technical solution is the gas engine of automatic weapons with the removal of gases from the muzzle of the barrel. It contains a pusher actuator actuators, a piston chamber, a piston with a rod, a gas outlet connected to the piston chamber.

Недостатком этой конструкции является недостаточная работоспособность, живучесть и эффективность работы конструкции.The disadvantage of this design is the lack of performance, survivability and efficiency of the structure.

Задачей предложенного технического решения является повышение работоспособности и эффективности работы конструкции.The objective of the proposed technical solution is to increase the health and efficiency of the structure.

Поставленная задача достигается тем, что силовая импульсная газодинамическая установка, содержащая толкатель, поршневую камеру, поршень со штоком, газоотвод, соединенный с поршневой камерой, дополнительно оснащена накопительной камерой и пружиной, причем накопительная камера размещена за поршневой камерой и соединена с ней, а This object is achieved in that the power pulse gas-dynamic installation containing a pusher, a piston chamber, a piston with a rod, a gas outlet connected to the piston chamber is additionally equipped with a storage chamber and a spring, the storage chamber being located behind the piston chamber and connected to it, and

пружина размещена в полости толкателя и прикреплена одним концом к внешней стороне корпуса поршневой камеры, поршень выполнен с рабочей частью, имеющей дроссельные каналы, расположенные на стороне, обращенной к штоку, а противоположная часть штока поршня выполнена с упорным элементом.the spring is placed in the cavity of the pusher and is attached at one end to the outside of the piston chamber body, the piston is made with a working part having throttle channels located on the side facing the rod, and the opposite part of the piston rod is made with a stop element.

На Фиг.1 изображена принципиальная схема силовой импульсной газодинамической установки для приведения в действие механизмов циклически действующих автоматических машин. На Фиг.2 показано положение деталей силовой импульсной газодинамической установки в первом такте (наполнение накопительной камеры газом). На Фиг.3 показано положение деталей силовой импульсной газодинамической установки в начале второго такта (отсечка газа, начало рабочего хода поршня). На Фиг.4 показано положение деталей силовой импульсной газодинамической установки во втором такте (рабочий ход поршня). На Фиг.5 показано положение деталей силовой импульсной газодинамической установки в конце второго такта (сброс газов).Figure 1 shows a schematic diagram of a power pulsed gas-dynamic installation for actuating the mechanisms of cyclically operating automatic machines. Figure 2 shows the position of the parts of the power pulse gas-dynamic installation in the first cycle (filling the storage chamber with gas). Figure 3 shows the position of the parts of the power pulse gas-dynamic installation at the beginning of the second cycle (gas cut-off, the beginning of the piston stroke). Figure 4 shows the position of the parts of the power pulsed gas-dynamic installation in the second cycle (working stroke of the piston). Figure 5 shows the position of the parts of the power pulse gas-dynamic installation at the end of the second cycle (gas discharge).

Силовая импульсная газодинамическая установка состоит из толкателя 1 привода исполнительных механизмов, штока 2 на одном конце которого размешен поршень 3 с дросселирующими канавками, а на другом упорный элемент 4. Поршень 3 с дросселирующими канавками и штоком 2 размещен в поршневой камере 5, соединенной с накопительной камерой 6 и с газовой магистралью 7 посредством газоотводного отверстия 8. Пружина 9 закреплена одним концом на корпусе поршневой камеры 5.The power pulse gas-dynamic installation consists of a pusher 1 of the actuator actuator, a rod 2 at one end of which a piston 3 with throttling grooves is placed, and a thrust element 4 at the other. A piston 3 with throttling grooves and a rod 2 is placed in a piston chamber 5 connected to the storage chamber 6 and with the gas line 7 by means of a gas outlet 8. The spring 9 is fixed at one end to the housing of the piston chamber 5.

Предлагаемая силовая импульсная газодинамическая установка функционирует следующим образом. Подвижный поршень 3 коаксиально расположен в поршневой камере 5, которая ступенчато переходит в накопительную камеру 6. Пружина 9, расположенная на конце штока 2 с упорным элементом 4 одним концом закреплена на корпусе поршневой камеры 5, другим концом взаимодействует с упорным элементом 4 (выступами, буртом) на штоке 2, прижимает его к толкателю 1 привода исполнительных The proposed power pulsed gas-dynamic installation operates as follows. The movable piston 3 is coaxially located in the piston chamber 5, which stepwise passes into the accumulation chamber 6. A spring 9 located at the end of the rod 2 with a stop element 4 is fixed at one end to the body of the piston chamber 5, and interacts with the stop element 4 (protrusions, collar) at the other end ) on the stock 2, presses it against the actuator follower 1

механизмов. До поступления рабочего тела (сильно сжатых горячих газов, получившихся в результате сгорания топлива) в поршневую камеру 5, пружина 9 обеспечивает поршню 3 со штоком 2 занятие определенного положение в поршневой камере 5. В этом положении головка поршня 3 перекрывает сечение поршневой камеры 5 в месте ее перехода в накопительную камеру 6. Поршень 3 со штоком 2 и упорным элементом 4 имеет возможность перемещаться вдоль продольной оси поршневой камеры 5: вперед на величину перепускного хода l₁, и назад на величину рабочего хода l₂. При перемещении поршня 3 со штоком 2 и упорным элементом 4 вперед на величину перепускного хода l₁, пружина 9 сжимается, стремясь вернуть поршень 3 со штоком 2 и упорным элементом 4 в исходное (нормально закрытое) положение.mechanisms. Before the working fluid (highly compressed hot gases resulting from the combustion of fuel) enters the piston chamber 5, the spring 9 ensures that the piston 3 with the rod 2 occupies a certain position in the piston chamber 5. In this position, the piston head 3 overlaps the cross-section of the piston chamber 5 in place its transition to the storage chamber 6. The piston 3 with the rod 2 and the thrust element 4 has the ability to move along the longitudinal axis of the piston chamber 5: forward by the amount of bypass stroke l ₁ and back by the value of the stroke l ₂ . When moving the piston 3 with the rod 2 and the stop element 4 forward by the amount of the bypass stroke l ₁ , the spring 9 is compressed, trying to return the piston 3 with the rod 2 and the stop element 4 to its original (normally closed) position.

Силовая импульсная газодинамическая установка располагается на газовой магистрали 7 высокого давления впереди камеры сгорания в направлении движения газового потока, при этом канал газовой магистрали 7 сообщается с поршневой камерой с помощью газоотводного отверстия 8. Функционирование предлагаемой схемы силовой импульсной газодинамической установки происходит в два этапа (такта). Рассмотрим их.The power pulse gas-dynamic installation is located on the high-pressure gas line 7 in front of the combustion chamber in the direction of gas flow, while the gas channel 7 communicates with the piston chamber through the gas outlet 8. The proposed circuit of the power pulse gas-dynamic installation operates in two stages (cycle) . Consider them.

Функционирование силовой импульсной газодинамической установки в I такте.The operation of the power pulsed gas-dynamic installation in the first cycle.

Образовавшийся в процессе горения топлива в камере сгорания, соединенной с газовой магистралью 7 горячий сильно сжатый газ толкает пенетратор по газовой магистрали 7. После пересечения задним срезом пенетратора входа в газоотводное отверстие 8, газ по нему поступает в поршневую камеру 5. Поршень 3 со штоком 2 и упорным элементом 4 под воздействием скоростного напора и давления газа перемещается вперед на величину хода l₁, пружина 9, находящяяся на штоке 2 с поршнем 3 при этом сжимается. При перемещении поршня 3 со штоком 2 и упорным элементом 4 вперед, в головке поршня 3 открываются перепускные (дросселирующие) Formed in the process of burning fuel in the combustion chamber connected to the gas line 7, hot, highly compressed gas pushes the penetrator along the gas line 7. After the back section of the penetrator crosses the entrance to the gas outlet 8, gas flows through it into the piston chamber 5. Piston 3 with rod 2 and thrust element 4 under the influence of high-speed pressure and gas pressure moves forward by the amount of stroke l ₁ , spring 9, located on the rod 2 with the piston 3 is compressed. When moving the piston 3 with the rod 2 and the thrust element 4 forward, the bypass (throttle) open in the piston head 3

каналы, по которым газ поступает в накопительную камеру 6. Накопительная камера 6 начинает заполняться газом высокого давления, поступающим из газовой магистрали 7. В это время сам поршень 3 под воздействием давления и скоростного напора газа, поступающего из газовой магистрали 7, будет находиться в открытом (крайнем переднем) положении, дросселирующие каналы поршня 3 полностью открыты, пружина 9 сжата (Фиг.2).channels through which gas enters the accumulation chamber 6. The accumulation chamber 6 begins to be filled with high pressure gas coming from the gas line 7. At this time, the piston 3 itself will be open under the influence of pressure and high-pressure gas coming from the gas line 7 (extreme forward) position, the throttling channels of the piston 3 are fully open, the spring 9 is compressed (Figure 2).

Направление движения поршня 3 со штоком 2 и упорным элементом 4 при заполнении рабочих полостей силовой импульсной газодинамической установки рабочим телом противоположно его движению при рабочем ходе. Эта особенность устройства силовой импульсной газодинамической установки позволяет избежать силового воздействия поршня 3 со штоком 2 и упорным элементом передаточный механизм автоматической машины и преждевременного приведения ее в действие в период заполнения накопительной камеры.The direction of movement of the piston 3 with the rod 2 and the thrust element 4 when filling the working cavities of the power pulse gas-dynamic installation with a working fluid is opposite to its movement during the working stroke. This feature of the device power pulse gas-dynamic installation allows you to avoid the force of the piston 3 with the rod 2 and the thrust element of the transmission mechanism of the automatic machine and premature activation of it during the filling of the storage chamber.

Поступление (отвод) газа из газовой магистрали 7 в рабочие полости силовой импульсной газодинамической установки и его аккумуляция в накопительной камере будет происходить до тех пор, пока давление газа в накопительной камере 6 и поршневой камере 5 не сравняется с давлением в газовой магистрали 7.The intake (removal) of gas from the gas line 7 into the working cavities of the power pulse gas-dynamic installation and its accumulation in the storage chamber will occur until the gas pressure in the storage chamber 6 and the piston chamber 5 is equal to the pressure in the gas main 7.

Когда рабочие полости силовой импульсной газодинамической установки будут заполнены газом высокого давления, отведенным из газовой магистрали 7, термогазодинамическая система «газовая магистраль 7 - поршневая камера 5 - накопительная камера 6» установки придет в равновесие. Для эффективной работы силовой импульсной газодинамической установки, момент наступления равновесия термогазодинамической системы должен быть обеспечен не позднее пересечения донным срезом пенетратора выходного среза газовой магистрали 7, в идеальном случае - на самом выходном срезе. На этом первый такт работы силовой импульсной газодинамической установки заканчивается.When the working cavities of the power pulsed gas-dynamic installation are filled with high-pressure gas discharged from the gas line 7, the gas-gas dynamic system "gas line 7 - piston chamber 5 - storage chamber 6" of the installation will come to equilibrium. For the effective operation of the power pulse gas-dynamic installation, the moment of equilibrium of the thermo-gas-dynamic system must be ensured no later than the bottom section of the penetrator crosses the exit section of the gas line 7, ideally at the exit section itself. On this, the first cycle of the power pulse gas-dynamic installation ends.

Функционирование силовой импульсной газодинамической установки во II тактеThe operation of the power pulse gas-dynamic installation in cycle II

После покидания пенетратором газовой магистрали 7, давление в ней резко падает и термогазодинамическая система «газовая магистраль 7 - поршневая камера 5 - накопительная камера 6» выходит из равновесия. Газ, находящийся в поршневой камере 5 через газоотводное отверстие 8 начинает перетекать в газовую магистраль 7, давление в поршневой камере 5 падает. При этом поршень 3 со штоком 2 и упорным элементом 4 под воздействием давления газа, находящегося в накопительной камере 6, и сжатой пружины 9, перемещается назад на величину хода l₁, в результате чего дросселирующие каналы поршня 3 закрываются - происходит отсечка (изоляция) порции газа в накопительной камере 6 (Фиг.3).After the penetrator leaves the gas line 7, the pressure in it drops sharply and the thermogasdynamic system "gas line 7 - piston chamber 5 - storage chamber 6" goes out of balance. The gas in the piston chamber 5 through the gas outlet 8 begins to flow into the gas line 7, the pressure in the piston chamber 5 drops. In this case, the piston 3 with the rod 2 and the thrust element 4 under the influence of the pressure of the gas located in the storage chamber 6 and the compressed spring 9 moves back by the stroke l ₁ , as a result of which the throttling channels of the piston 3 are closed - the portion is cut off (isolation) gas in the storage chamber 6 (Figure 3).

В этом такте работы силовой импульсной газодинамической установки пружина 9 обеспечивает гарантированный, не зависящий от величины давления в накопительной камере 6 возврат поршня 3 в исходное (закрытое) положение и перекрытие перепускных (дросселирующих) каналов в поршне 3, что увеличивает эффективность работы дросселирующего узла.In this cycle of operation of the power pulse gas-dynamic installation, the spring 9 provides a guaranteed, independent of the pressure in the accumulation chamber 6, return of the piston 3 to its original (closed) position and overlapping bypass (throttling) channels in the piston 3, which increases the efficiency of the throttle assembly.

В момент окончания отсечки газа, шток 2 поршня 3 присоединяется к толкателю 1 передаточного механизма автоматической машины. Газ, аккумулированный в накопительной камере 6, расширяется, и, воздействуя на рабочую поверхность поршня 3, перемещает его назад на величину рабочего хода l₂, при этом его шток 2 через толкатель 1 приводит в действие ведущее звено механизма автоматической машины (Фиг.4).At the end of the gas cutoff, the piston rod 2 2 is connected to the push rod 1 of the transmission mechanism of the automatic machine. The gas accumulated in the storage chamber 6 expands, and, acting on the working surface of the piston 3, moves it back by the magnitude of the stroke l ₂ , while its rod 2 through the pusher 1 drives the drive link of the mechanism of the automatic machine (Figure 4) .

После прихода поршня 3 в крайнее заднее положение, передний срез его головки пересекает выходное газоотводное отверстие 8, и отработанный газ из накопительной камеры 6 сбрасывается в газовую магистраль 7 и далее в атмосферу (Фиг.5).After the piston 3 has reached its extreme rear position, a front cut of its head crosses the outlet gas outlet 8, and the exhaust gas from the storage chamber 6 is discharged into the gas line 7 and then into the atmosphere (FIG. 5).

Предложенное новое техническое решение прошло успешные испытания, где была доказана его работоспособность и эффективность. Силовая The proposed new technical solution has passed successful tests, where its efficiency and effectiveness have been proved. Power

импульсная газодинамическая установка показала высокую удельную мощность и малое время срабатывания (8...12 мс.)pulsed gas-dynamic installation showed a high specific power and a short response time (8 ... 12 ms.)

Claims

A pulsed power gasdynamic installation comprising a pusher, a piston chamber, a piston with a rod, a gas outlet connected to a piston chamber, characterized in that it is additionally equipped with a storage chamber and a spring, the storage chamber being located behind the piston chamber and connected to it, and the spring is placed in the cavity the pusher and is attached at one end to the outer side of the piston chamber housing, the piston is made with a working part having throttling channels located on the side facing the rod, and opposite false part of the piston rod is provided with a stop element, the gas outlet is designed as a gas line with a venting opening.