Трехступенчатая легкогазовая установка

Изобретение относится к технике для метания снарядов и может быть использовано, получения высоких скоростей метаемых моделей и ударников в лабораторных условиях. Трехступенчатая легкогазовая установка содержит заполненные легким газом стволы первой и второй ступеней, диафрагму, мембрану, деформирующий поршень второй ступени, баллистический ствол, камеру высокого давления, кран с обратным клапаном, толкающий винт, подвижную иглу. Изобретение позволяет снизить механические и температурные нагрузки на элементы конструкции, повысить надежность и безопасность. 1 ил.

 

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.

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:

- использование пороха накладывает особые требования на организацию работ, оборудование лабораторного помещения и квалификации обслуживающего персонала,

- 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].

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].

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).

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.

Недостатки описанной трехступенчатой легкогазовой установки заключаются в следующем:

- повышенная опасность проведения работ, связанных с использованием пороха,

- плохая воспроизводимость основных параметров выстрела из-за невозможности обеспечить повторяемость момента страгивания поршня первой ступени и давления прорыва диафрагмы.

Задачей изобретения является увеличение безопасности и живучести установки, повышение стабильности основных параметров выстрела.

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.

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.

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.

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.

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.

Представленным изобретением достигаются следующие технические результаты:

- благодаря отказу от использования порохового заряда упрощается организация работ, требования к оборудованию лабораторного помещения в части уменьшения пожароопасности помещения;

- использование сжатого газа вместо порохового заряда, приводит к снижению механических и температурных нагрузок на элементы конструкции, к повышению живучести, надежности и безопасности установки;

- использование устройства принудительного прорыва диафрагмы повышает повторяемость опытов за счет надежного контроля экспериментатором давления при прорыве мембраны.

Расчеты показывают, на таких установках могут быть получены космические скорости (порядка 8 км/с и выше).

Литература

1. Леконт К. Высокоскоростное метание. В кн.: Физика быстропротекающих процессов. / Под ред. Н.А. Златина, т.2. М.: Мир. 1971.

2. Кейбл А. Ускорители для метания со сверхвысокими скорстями. В кн.: Высокоскоростные ударные явления. М.: Мир. 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.

4. Христенко Ю.Ф. Двухступенчатая легкогазовая установка. Патент РФ №2251063. Опубл. 2005 г. Бюл. №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.

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.

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.

Трехступенчатая легкогазовая установка, содержащая заполненный легким газом ствол первой ступени, ограниченный с задней стороны поршнем первой ступени и диафрагмой, а передней стороной состыкованный с коническим переходником, к которому последовательно присоединен заполненным легким газом ствол второй ступени, во входной части ствола второй ступени размещен деформируемый поршень второй ступени, а 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, отличающаяся тем, что 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.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к оружейной технике и может быть использовано для высокоскоростного метания снарядов, пуль, капсул за счет энергии детонации топливной смеси.

Изобретение относится к устройству для удержания снаряда (2) в стволе (1) орудия, заряжаемого с казенной части, и опорному узлу для удержания снаряда. .

Изобретение относится к устройству для удержания минометного снаряда в стволе (2) орудия, заряжаемого с казенной части. .

Изобретение относится к оружейной технике и может быть использовано в артиллерийских установках, а именно в минометах. .

Изобретение относится к опорному узлу для удержания снаряда в стволе орудия, заряжаемого с казенной части, а также к способу крепления такого опорного узла. .

Изобретение относится к артиллерийской технике. Артиллерийское орудие с дульным тормозом включает люльку, ствол. Дульный тормоз имеет два окна, расположенные в его верхней и нижней частях, причем размеры окон одинаковы. Нижнее окно снабжено подвижной заслонкой, кинематически связанной с электроприводом, размещенным на люльке. Кинематическая связь выполнена в виде винтовой передачи, винт которой снабжен прямозубым зубчатым колесом. Достигается уменьшение угловых колебаний корпуса либо лафета орудия, повышается скорострельность, снижается запыленность позиции. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к военной технике и может быть использовано при создании гранатометов с безоткатным метанием. Гранатомет безоткатный содержит трубу, гранату, противомассу в виде полос из низкопрочного материала, камеру высокого давления с метательным зарядом. Камера высокого давления состоит из цилиндрического корпуса с резьбовым отверстием для соединения с узлом воспламенения, в торцах корпуса установлены штуцеры с газоводными каналами для сообщения объема камеры высокого давления с каналом трубы. Граната и противомасса крепятся к штуцерам камеры высокого давления. Поддон противомассы состоит из секторов. Изобретение позволяет повысить эксплуатационные характеристики, снизить массу трубы и уменьшить размеры опасной зоны при выстреле. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к артиллерии. Дальнобойное орудие содержит ствол (1) с казенной частью (2) и боеприпасы с зарядами взрывчатых веществ (3), (4), которые выполнены в виде последовательно расположенных по длине ствола (1) двух или более отдельных камер (5), (6), соединенных со снарядом (7) друг через друга посредством шейки гильзы (8). В канале ствола (1) выполнены отверстия (9) на расстоянии от начала (10) канала ствола (1), меньшем, чем суммарная длина первой (5) и второй камер (6), но большем длины первой камеры (5). Камеры между собой соединены посредством шейки гильзы (8) и перегородки (11), являющейся дном второй камеры (6). Устраняются ударные газодинамические волны во время выстрела. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области военной техники и может быть использовано для уменьшения воздействия на летательный аппарат пороховых газов, истекающих из дульного среза ствола пушки. Локализатор содержит поворотную створку, закрывающую ствол пушки при отсутствии стрельбы. На створке установлены дефлекторы, в которых выполнены отверстия, обеспечивающие прохождение снаряда в открытом положении створки. Створка установлена с возможностью вращения относительно оси, не совпадающей с осью ствола пушки. Обеспечивается при стрельбе защита обшивки летательного аппарата от воздействия дульной ударной волны, а также постоянная герметизация пушечного отсека. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области военной техники и может быть использовано в танковом вооружении. Из неподвижного и в движении танка производят поиск, обнаружение, опознавание, слежение цели с помощью совокупности взаимодействующих электронно-оптических приборов и автоматических систем, автоматически заряжают пушку выбранным типом боеприпаса, автоматически вычисляют, вводят поправки на температуру воздуха, износ канала ствола, атмосферное давление, боковой ветер, производят анализ сигналов от лазерного дальномера и блока переключения баллистик с помощью блока оценки эффективности стрельбы. В случае превышения дальности эффективного огня выбранного типа выстрела дальностью замера сообщают наводчику через блок индикации в поле зрения прицела-дальномера-прибора наведения путем прерывистого мигания индикатора «выбранный тип баллистики» о нецелесообразности выбора данного типа боеприпаса на замеренной дальности. Изобретение позволяет повысить эффективность стрельбы из танкового вооружения. 1 ил.

Изобретение относится к вооружению, а именно к баллистическим установкам. Баллистическая установка содержит лафет, раму, ствол, казенную часть с казенником, вкладышем, ударно-спусковым механизмом с двумя степенями предохранения (боевая чека, предохранительная чека, фиксируемая гайкой). Рама, ствол, казенная часть жестко закреплены на лафете Казенная часть и ствол содержат разъемное фланцевое соединение, фиксируемое хомутом с внутренней канавкой трапецеидального сечения. Изобретение позволяет повысить точность и безопасность стрельбы, упростить конструкцию. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ стрельбы пулей, соединенной с отделяемым метательным устройством, включает удержание пули и метательного устройства, запуск метательного устройства и выход пули из пусковой трубы. Пулю и метательное устройство удерживают в пусковой трубе соединяющим их между собой неразрушаемым в пусковой трубе узлом скрепления, а отделение метательного устройства производят после выхода пули и метательного устройства из пусковой трубы за счет аэродинамических и инерционно-массовых сил. Уменьшаются габариты пусковой трубы по длине при уменьшении пассивной массы комплекса вооружения и увеличении его жесткости, доля свободного объема в пусковой трубе, улучшаются точностные характеристики пули за счет уменьшения начальных возмущений пули и пусковой трубы. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ стрельбы пулей, соединенной с отделяемым метательным устройством, включает удержание пули и метательного устройства, запуск метательного устройства и выход пули из пусковой трубы. Метательное устройство, соединенное с пулей узлом скрепления, удерживают в пусковой трубе тонкими гибкими пластинами. Отделение метательного устройства производят в заданном месте пусковой трубы путем улавливания метательного устройства после окончания его работы за счет демонтажа узла скрепления. Демонтаж узла скрепления производят без механического разрушения его частей. Уменьшаются габариты пусковой трубы по длине при уменьшении пассивной массы комплекса вооружения и увеличении его жесткости, доля свободного объема в пусковой трубе, улучшаются точностные характеристики пули за счет уменьшения начальных возмущений пули и пусковой трубы. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к огнестрельному оружию, в частности к скорострельному многоствольному пулемету. Скорострельный многоствольный пулемет содержит вспомогательный пулемет. Вспомогательный пулемет приводит в действие устройство скорострельности основного пулемета. Устройство скорострельности содержит зубчатый и эксцентриковый механизмы. Зубчатый механизм состоит из пластины и шестерни со скошенными зубьями, большого и малого зубчатых колес. Эксцентриковый механизм состоит из эксцентрика, роликов качения и тяг с прорезями. Достигается упрощение конструкции скорострельного пулемета. 6 ил.

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и предназначено для проведения неограниченной по времени записи, обработки и анализа сигналов цифровых интерфейсов систем вооружения объектов контроля. Техническим результатом является сокращение времени проверки ракет или аппаратуры подготовки и пуска. Универсальный анализатор цифровых интерфейсов содержит корпус с установленными на нем: разъемом питания, модулем задания параметров, модулем отображения информации и, по крайней мере, одним разъемом ввода данных, а также размещенные в корпусе: модуль аналого-цифрового преобразователя, управляющий модуль, первый модуль обработки данных, второй модуль обработки данных, первый модуль анализа, второй модуль анализа, модуль хранения данных, внутреннюю шину информационного обмена и модуль формирования результатов. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх