ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДОСТАВКИ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к области техники, связанной с экологической безопасностью, и может быть использована для доставки материалов в заданную точку пространства.
Устройство используется для проведения метеорологических исследований, путем создания аэрозольных образований за счет выброса материала в заданную точку пространства и дальнейшего слежения за ним.
Устройство может быть использовано также для тушения пожара, проведения дегазации и дезактивации местности, (при зарядке устройства составом, соответствующего назначения), а также для локализации распространения нефтяных пятен на поверхности воды и других чрезвычайных ситуациях, где необходимо исключить нахождение человека в опасной зоне и обеспечить доставку материала для рассеяния его в этой зоне.
Уровень техники
Известно устройство для разбрасывания рекламных листов, защищенное патентом США №55535599 А с приоритетом от 23.05.95 /1/. Это устройство содержит пневматический блок для разбрасывания рекламных листов и гильзу, в которой размещены свернутые в трубку листы. Гильза устанавливается в пневматический блок и имеет картонные стенки и не силовое дно.
Рекламные листы размещают внутри гильзы в свернутом положении, причем ширина листа такова, что не требуется более 3-х витков, чтобы свернуть лист в кольцо требуемого диаметра, а длина листа в три раза больше длины гильзы.
Признаком, общим с заявленным устройством, является использование пневматики для разбрасывания материала, в частности, рекламных листов.
Недостатками устройства являются:
- отсутствие конструктивных возможностей для размещения аэрозолей и других материалов;
- дальность действия ограничена непосредственно местом расположения установки.
Известно Пневматическое пусковое устройство с разрушаемым диском, защищенное патентом США №5365913 А с приоритетом от 20.07.93 /2/.
Устройство содержит накопительный резервуар со сжатым воздухом, поступающим от источника. К резервуару через разрушаемый диск присоединена пусковая труба. При определенной величине давления диск разрушается и пропускает освобождающийся воздух для пуска снаряда. Устройство допускает повторную замену диска после пуска.
Признаками, общими с заявляемым устройством являются:
- использование энергии сжатого воздуха для стрельбы снарядами;
- наличие пусковой трубы.
Известно изобретение (патент США №5370033 А с приоритетом от 30.09.93. под названием: «Пневматическое стреляющее устройство») /3/. Устройство содержит ствол, источник сжатого газа, канал, соединяющий источник сжатого газа со стволом, блокиратор и клапан. Блокиратор перекрывает канал, соединяющий источник сжатого газа со стволом. Клапан расположен вне ствола, соединен с источником сжатого газа и
управляет блокиратором. При срабатывании клапана блокиратор открывает канал, соединяющий ствол с источником сжатого газа, что обеспечивает подачу сжатого газа в ствол и выстрел.
Признаками, общими с заявляемым устройством, являются:
- использование энергии сжатого воздуха или газа для стрельбы снарядами;
- наличие ствола - пусковой трубы.
Недостатками устройства, является отсутствие конструктивных возможностей для размещения и последующего разбрасывания различных материалов.
Известно Устройство постановки ложных целей, описанное в международной заявке WO 79/00658 с приоритетом от 22.02.79 /4/.
Устройство предназначено для постановки аэрозольных образований из дипольных отражателей. Оно включает направленную вверх пусковую трубу, в нижней части которой имеется отверстие для подачи воздуха высокого давления, и снаряд. Установленный в трубе снаряд содержит корпус, образующий загрузочный отсек, в котором размещается разбрасываемый материал.
Снаряд выстреливается через верхний конец пусковой трубы с помощью воздуха высокого давления. Материал выпускаются из снаряда в определенное время после выстрела и образуют облако, на заданной высоте и необходимом расстоянии. Для этого снаряд содержит первую камеру высокого давления, куда первоначально поступает воздух во время стрельбы и в последствии удерживается обратным клапаном.
Вторая камера высокого давления расположена между первой камерой и загрузочным отсеком. Между ними размещается поршневое устройство, которое служит для вытеснения разбрасываемого материала при повышении давления во второй камере.
Дроссельное отверстие позволяет сжатому воздуху проходить из первой камеры высокого давления во вторую камеру за определенное время полета снаряда, необходимое для подготовки начала постановки аэрозольного облака.
Признаки, общие с заявленным устройством:
- использование энергии сжатого воздуха для стрельбы и разбрасывания материалов в заданной точке пространства;
- применение пусковой трубы, обеспечивающей снаряжение снаряда воздухом высокого давления за время его движения по трубе и последующее направление движения снаряда после выстрела в расчетную точку пространства;
- наличие в снаряде обратного клапана, позволяющего создать запас энергии сжатого воздуха и сохранить его достаточным для производства разброса вещества через определенное расчетное время. Недостатками известного устройства являются:
- ограниченная (до 100 м) дальность выброса материала;
- сложность устройства снаряда и связанная с ним ограниченная надежность, обусловленная наличием подвижного поршня для выталкивания из загрузочного отсека доставленного для разбрасывания материала;
- протяженность аэрозольного облака по дистанции, вызванная временем перемещения выталкивающего поршня с материалом по загрузочному отсеку снаряда.
По большинству совпадающих существенных признаков с заявляемой полезной моделью в качестве прототипа выбрано Устройство постановки ложных целей /4/. Это устройство наиболее близко по техническому исполнению и может быть использовано также для доставки материалов в заданную точку пространства.
Технический результат полезной модели состоит в повышении качества диспергирования материала за счет взрывного принципа разбрасывания, повышения надежности устройства за счет упрощения конструкции, в увеличении дальности заброса материала и сокращении времени выброса материала.
Предлагаемая полезная модель позволяет достигнуть указанный технический результат за счет того, что корпус камеры высокого давления выполнен в виде отрезка трубы, снизу герметично прикреплено дно с отверстием, переходящим в седло обратного клапана, верх камеры высокого давления герметично закрыт крышкой, внутри камеры высокого давления помещен обратный клапан с затвором и пружиной, к крышке зарядной камеры герметично присоединен загрузочный отсек, выполненный в виде цилиндрической тонкостенной оболочки, разрыв которой происходит при определенном давлении воздуха, камера высокого давления сообщается с загрузочным отсеком через жиклер, часть внутреннего объема загрузочного отсека заполнена материалом для разбрасывания.
Перечень фигур чертежей
Предлагаемое пневматическое устройство доставки материалов иллюстрируется рисунком, на котором представлен общий вид пневматического устройства доставки материалов в разрезе.
Представленное на Фиг.1 пневматическое устройство доставки материалов содержит пусковую трубу 1, в нижней части которой по центру имеется отверстие 2. Внутри трубы расположена камера высокого давления 3 и загрузочный отсек 4. Камера высокого давления 3 выполнена в виде отрезка трубы 5. К нижней части ее герметично с помощью уплотнения б присоединено дно 7, в центре которого имеется сквозное отверстие 8, переходящее в седло 9 обратного клапана. Внутри камеры
высокого давления установлен обратный клапан, который состоит из затвора 10 с пружиной 11. Верх камеры высокого давления герметично с помощью уплотнения 6 закрыт крышкой 12, к ней герметично с помощью аналогичного уплотнения присоединен загрузочный отсек 4, выполненный в виде тонкостенной цилиндрической оболочки. Верх загрузочного отсека выполнен с учетом требований уменьшения аэродинамического сопротивления в форме полусферы.
Между камерой высокого давления и загрузочным отсеком установлен жиклер 13. Верхняя часть загрузочного отсека - заполнена материалом для разбрасывания 14.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.
В начальный момент выстрела к отверстию 2 пусковой трубы 1 от автономного источника поступает импульс воздуха высокого давления. По отверстию 2 воздух поступает под дно 7 пневматического устройства. Здесь часть воздуха через отверстие 8 и быстро открываемый под его действием затвор 10 обратного клапана попадает в камеру высокого давления 3, где происходит его накопление. Другая часть воздуха попадает в объем, ограниченный дном 7 и пусковой трубой 1. Процесс заполнения воздухом высокого давления камеры высокого давления 3 происходит за время движения устройства по стволу пусковой трубы 1. К моменту выхода устройства из ствола, объем камеры высокого давления заполнен и под действием внутреннего давления и пружины 11 затвор 10 перекрывает седло 9.
Одновременно с ростом давления в камере высокого давления 3 происходит перетекание воздуха в загрузочный отсек 4 через отверстие жиклера 13, установленного в крышке 12. При достижении предельного расчетного давления в загрузочном отсеке 4 происходит его разрушение и выброс материала 14 в окружающую среду. Высокая эффективность
диспергирования материала достигается за счет использования энергии воздуха высокого давления, который заполняет все полости внутри разбрасываемого материала.
Время перетекания воздуха из камеры высокого давления 3 в загрузочный отсек 4, которое соответствует расчетной дальности выброса материала, определяется диаметром жиклера 13.
Примеры конкретного выполнения полезной модели.
В процессе проведения теоретических и экспериментальных исследований нового пневматического устройства доставки материалов были определены его оптимальные параметры, а именно геометрические размеры (калибр устройства, диаметр входного отверстия седла, величина осевого перемещения поршня, масса поршня), величина полного давления подаваемого воздуха. На основе результатов испытаний был изготовлен работоспособный образец.
Использование взрывного принципа разбрасывания материала повышает эффективность диспергирования материала, так как воздух высокого давления заполняет все полости внутри разбрасываемого материала. При разрыве оболочки загрузочного отсека расширяющийся воздух растаскивает в стороны частицы разбрасываемого материала.
Как показывают результаты испытаний, предложенная полезная модель позволяет повысить надежность устройства по сравнению с прототипом за счет упрощения конструкции (устранение подвижного поршня для выталкивания из загрузочного отсека материала, изменение конструкции обратного клапана и принципа разброса материала). Проведенные испытания полезной модели показали его высокую надежность - не хуже 95%. Из 50 опытных пусков пневматического устройства доставки материалов наблюдалось только 3 отказа в работе.
Предлагаемая полезная модель позволяет увеличить дальность заброса материала по сравнению с известными устройствами примерно в 2 раза.
Разброс материала за счет разрыва тонкостенной оболочки также позволяет уменьшить время выброса материала. Протяженность облака уменьшается, а его диаметр увеличивается до 5-6 м.
Новое устройство позволяет повысить точность выброса материала в заданной точке пространства, что особенно необходимо для проведения метеорологических исследований, путем создания аэрозольного образования и дальнейшего слежения за ним. Можно отметить, что разброс по дальности при выбросе материала из устройства не превышал 5%.
В таблице 1 приведены значения дальности заброса материала вертикально вверх в зависимости от величины диаметра жиклера, полученные по результатам лабораторных и полевых испытаний полезной модели.
Таблица 1.
Диаметр жиклера (мм)
1,2
1,0
0,8
0,6
Дальность (м)
50
100
150
200
Использованная литература:
1. Патент США №5553599А от 10.09.96. Заявка №447823 от 23.05.95 г. МКИ F 41 В 4/00.
2. Патент США №5365913 А от 22.11.94. Заявка №9393158 от 20.07.93 г. МКИ F 41 В 4/00.
3. Патент США №5370033 А от 6.12.94. Заявка №93129726 от 30.09.93 г. МКИ F 41 F 3/00.
4. Патент WO 79/00658 от 06.09.79. Заявка № РСТ/SE 79/00039 от 22.02.79 г. МКИ F 42 В 13/42. (прототип).