АККУМУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ
PRESSURE ACCUMULATOR

Изобретение относится к военной технике, а более конкретно к конструкции порохового аккумулятора давления, предназначенного для приведения в действие аэродинамических поверхностей летательных аппаратов.
Известно устройство, описанное в книге А.П. Васильева и др. под названием «Основы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей», издательство «Высшая школа», Москва, 1967, с. 567. Известное техническое решение содержит камеру сгорания, пороховой заряд, воспламенитель, газовый тракт с дросселем и фильтр.
Однако описанная конструкция обладает рядом недостатков, основными из которых являются недостаточная надежность зажжения порохового заряда при минусовых температурах, большой разброс давлений в камере сгорания на минусовых и плюсовых температурах.
Наиболее близким и выбранным в качестве прототипа является пороховой аккумулятор давления, описанный в патенте РФ №2122133 МПК F02K 9/00, опубл. 20.11.1998 г. под названием «Пороховой аккумулятор давления», предназначенный для питания рулевых машин в блоках рулевого привода и состоящим из корпуса с расположенными в нем последовательно воспламенителя и камеры сгорания с пороховым зарядом.
Однако описанная конструкция обладает рядом недостатков, к которым следует отнести:
- сложность конструкции, значительные массогабаритные характеристики, дороговизна и трудоемкость изготовления устройства;
- узкий диапазон температур рабочего применения;
- анализ конструкции порохового аккумулятора давления позволяет судить о небольшой величине максимально развиваемого давления.
Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик, а именно создание стойкого к различного рода воздействиям, надежного аккумулятора давления, развивающего давления до 1500 ат, с малым временем срабатывания и широким температурным диапазоном эксплуатации от минус 60°С до плюс 100°С, малогабаритного, недорогого и более простого в изготовлении устройства.
Техническим результатом данного изобретения является возможность развивать высокие давления в различных пневматических системах, с подтвержденными надежностью, стойкостью к различного рода воздействиям и широким температурным диапазоном эксплуатации, за счет передачи огневого импульса от воспламенителя к поджигающему заряду через гермостенку корпуса, образованную между глухим отверстием корпуса с детонационным узлом и глухим отверстием корпуса с поджигающим зарядом и с использованием в составе устройства только термостойких материалов.
Это достигается тем, что аккумулятор давления, состоящий из корпуса и расположенных в нем последовательно воспламенителя и камеры сгорания с пороховым зарядом, согласно изобретению, снабжен детонационным узлом, расположенным в глухом отверстии корпуса и выполненным в виде не менее чем двух навесок из вторичного ВВ, одна из которых инициирующая граничит с воспламенителем, а другая рабочая, расположена между инициирующей навеской и корпусом, поджигающим зарядом, выполненным из взрывчатого материала и расположенным соосно детонирующему узлу в глухом отверстии корпуса диаметром d, выполненным со стороны камеры сгорания и граничащим с ней, при этом расстояние по оси S между детонирующим узлом и поджигающим зарядом определяется из соотношения (0,3⋅d+1,6)≤S<(0,3⋅d+1,6)⋅1,5.
Кроме того, пороховой заряд выполнен из термостойкого пороха.
Кроме того, инициирующая навеска детонационного узла выполнена из диперхлорат (5-нитротетразолато) пентаамин кобальта(III), а рабочая навеска выполнена из октогена.
Кроме того, пороховой заряд выполнен из зерненого пороха или в виде твердых блоков.
Кроме того, поджигающий заряд выполнен из вторичного ВВ.
Кроме того, поджигающий заряд выполнен из пиротехнического состава.
Новые признаки (аккумулятор давления снабжен детонационным узлом, расположенным в глухом отверстии корпуса и выполненным в виде не менее чем двух навесок из вторичного ВВ, одна из которых инициирующая граничит с воспламенителем, а другая рабочая, расположена между инициирующей навеской и корпусом, поджигающим зарядом, выполненным из взрывчатого материала и расположенным соосно детонирующему узлу в глухом отверстии корпуса диаметром d, выполненным со стороны камеры сгорания и граничащим с ней, при этом расстояние по оси S между детонирующим узлом и поджигающим зарядом определяется из соотношения (0,3⋅d+1,6)≤S<(0,3⋅d+1,6)⋅1,5) не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».
Изобретение проиллюстрировано на чертеже, где приведен общий вид аккумулятора давления и обозначены следующие позиции:
1 - корпус;
2 - воспламенитель;
3 - камера сгорания;
4 - пороховой заряд;
5 - инициирующая навеска детонационного узла;
6 - рабочая навеска детонационного узла;
7 - поджигающий заряд.
В корпусе 1 последовательно расположены воспламенитель 2, камера сгорания 3 с пороховым зарядом 4, детонационный узел с инициирующей навеской 5 и рабочей навеской 6, запрессованными в глухое отверстие корпуса 1, при этом инициирующая навеска 5 граничит с воспламенителем 2, и поджигающий заряд 7, расположенный соосно детонирующему узлу с навесками 5 и 6 в глухом отверстии корпуса 1, выполненном со стороны камеры сгорания 3 и граничащим с ней. Инициирующая навеска 5 и рабочая навеска 6 выполнены из вторичного ВВ, а поджигающий заряд 7 выполнен из взрывчатого материала (пиротехнического состава или вторичного ВВ). Глухое отверстие, с расположенным в нем поджигающим зарядом 7, выполнено диаметром d. Расстояние S (толщина гермостенки) по оси между детонирующим узлом с инициирующей навеской 5 и рабочей навеской 6 и поджигающим зарядом 7 определяется из соотношения (0,3⋅d+1,6)≤S<(0,3⋅d+1,6)⋅1,5.
Аккумулятор давления работает следующим образом. При подаче электрического импульса на электровоспламенитель воспламенительного узла 2 (на чертеже не показано) происходит его срабатывание с одновременным отключением от источника тока. Форс пламени электровоспламенителя 2 задействует детонационный узел с инициирующей навеской 5 и рабочей навеской 6. Ударная волна, сгенерированная детонационным узлом, пройдя через герметичную стенку корпуса 1, между глухими отверстиями с детонационным узлом и поджигающим зарядом 7, инициирует его взрывчатое превращение, форс пламени которого зажигает пороховой заряд 4, расположенный в камере сгорания 3.
В зависимости от условий применения в конструкции аккумулятора давления могут быть изменены геометрия и материал поджигающего заряда 7. При этом работоспособность аккумулятора давления обеспечивается правильно подобранным расстоянием S (толщина гермостенки) по оси между детонирующим узлом и поджигающим зарядом 7, определяемым из соотношения (0,3⋅d+1,6)≤S<(0,3⋅d+1,6)⋅1,5, где d равно от 2,5 до 3,5 мм. Соотношение определено по результатам проведенных экспериментов, приведенных в таблице 1, где инициирующая навеска 5 выполнена из НКТ, а рабочая навеска 6 выполнена из октогена. Первоначально определены минимальные значения расстояния S (толщина гермостенки), обеспечивающие сохранение целостности стенки корпуса 1 при срабатывании детонационного узла.
Исходя из результатов, приведенных в таблице 1 для диаметров d поджигающего заряда 7, равных 2,5 и 3,5 мм, нижние границы интервалов значений расстояния S, выбираются равными 2,4 и 2,8 мм соответственно.
Верхняя граница интервала в выражении, определяющем значение S, ограничивается величиной, при которой материал поджигающего заряда 7 перестает инициироваться. Соответствующие результаты для состава СЦ, использованного для поджигающего заряда 7, как наиболее чувствительного из испытанных, приведены в таблице 2.
Верхние границы для интервала S выбираются равными: для поджигающего заряда 7 диаметра d=2,5 мм - 3,6 мм, для поджигающего заряда 7 диаметра d=3,5 мм - 3,9 мм.
Полученные интервалы обобщены в выражении, приведенном выше.
Примером конкретного выполнения может являться аккумулятор давления, предназначенный для приведения в действие аэродинамических поверхностей летательных аппаратов. В этом аккумуляторе давления в стальной корпус 1 запрессованы: последовательно инициирующая навеска 5 из взрывчатого вещества диперхлорат (5-нитротетразолато) пентаамин кобальта(III) (НКТ), обеспечивающая быстрый переход горения в детонацию, рабочая навеска 6 из октогена, и поджигающий заряд 7 из пиротехнического состава СЦ или вторичного ВВ диаметром d равным 2,5 мм. Корпус 1 выполнен из специально подобранной марки стали, обеспечивающей передачу детонационного импульса (с сохранением целостности стенки S корпуса 1) между детонационным узлом и поджигающим зарядом 7 пиротехнического состава или вторичного ВВ. При этом величина S исходя из соотношения (0,3⋅2,5+1,6)≤S<(0,3⋅2,5+1,6)⋅1,5, 2,35≤S<3,525, выбирается равной 3,0 мм.
Возможны разные варианты выполнения порохового заряда 4, размещенного в камере сгорания 3, из зерненого пороха или в виде твердых блоков, изготовленных из специальной термостойкой смесевой композиции, в продуктах сгорания которой содержится минимальное количество конденсированных частиц.
Использование данного изобретения позволит:
- расширить температурный диапазон эксплуатации аккумулятора давления;
- сократить время от момента подачи электрической команды до выдачи рабочего давления потребителю;
- значительно повысить значение максимального давления развиваемого в пневмосистеме.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании изобретения следующей совокупности условий:
- в аккумуляторе давления, предназначенном для использования в пневмоприводах, улучшены эксплуатационные характеристики, а именно расширен температурный диапазон эксплуатации, увеличено быстродействие срабатывания аккумулятора давления, повышена безопасность эксплуатации этого устройства, улучшены массогабаритные характеристики;
- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных конструктивных решений, а именно получен аккумулятор давления с улучшенными характеристиками.
Таким образом, аккумулятор давления, воплощенный в заявленном изобретении, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».