МОДЕЛЬНЫЙ ПАРОГАЗОВЫЙ ГЕНЕРАТОР

Полезная модель относится к ракетной технике, а более конкретно к устройствам для экспериментальной отработки подводного старта ракет - модельным парогазовым генераторам.
Предлагаемая полезная модель предназначена для использования при отработке подводного старта ракет путем их катапультирования из пусковой установки под действием подаваемой в задонный объем шахты парогазовой смеси в условиях модельного эксперимента.
Известно устройство - стенд для исследования процесса разделения метаемого объекта [10], в котором для осуществления работы стенда может быть установлен пиротехнический механизм разделения (пороховой газогенератор). При определении конструктивных параметров пиротехнического механизма разделения, обеспечивающих заранее заданный режим расхождения передней и задней частей метаемого объекта (пиромеханической системы с рабочей полостью), производят первоначальный расчет конструктивных и внутрибаллистических параметров пиротехнического механизма разделения, обеспечивающих заранее заданную скорость расхождения передней и задней частей при ограничениях на максимум давления в рабочей полости и максимум перегрузки одной из частей метаемого объекта, изготавливают его модельный образец, устанавливают его в рабочую полость метаемого объекта, собирают стенд для исследования процесса разделения метаемого объекта, производят задействование пиротехнического механизма разделения в результате перегрузки метаемого объекта, разгоняемого при помощи стенда, регистрируют зависимость давления пороховых газов от времени в рабочей полости метаемого объекта. Далее на основании полученной зависимости производят выбор конструктивных параметров натурного пиротехнического механизма разделения.
Недостатками вышеописанного устройства для определения конструктивных параметров порохового газогенератора (пиротехнического механизма разделения) являются высокая трудоемкость и большая стоимость подготовки и проведения испытаний, а также повышенная опасность в момент проведения эксперимента, требующая применения специальных мер для защиты персонала. Несмотря на перечисленные недостатки, указанное техническое решение может быть принято в качестве прототипа.
Техническим результатом, направленным на устранение указанных недостатков, является повышение безопасности проведения эксперимента, снижение его трудоемкости и стоимости определения конструктивных параметров парогазового генератора, позволяющих реализовывать различные режимы потока получаемой парогазовой смеси.
Указанный технический результат достигается тем, что патентуемый модельный парогазовый генератор состоит из корпуса со смесительной камерой и порохового аккумулятора давления, соединенного ступенчатым газовым каналом через сменную дроссельную шайбу со смесительной камерой, снабженной герметичной емкостью для воды, образованной внешним кожухом, установленным концентрично выполненной в корпусе гильзе, в которой размещен полый поршень со сменной прорывной мембраной и двумя уплотнительными поясами, при этом в нижней части гильзы смонтированы форсунки, соединяющие емкость со ступенчатым газовым каналом при верхнем положении поршня, в верхней части гильзы установлен упор - уплотнитель, а ступенчатый газовый канал соединен с емкостью соединительной трубкой, перекрываемой заглушкой на время транспортировки генератора.
Сменные дроссельные шайбы позволяют варьировать диаметром критического сечения порохового аккумулятора давления и, как следствие, его расходными характеристиками, а изменение количества форсунок и диаметра их проходного сечения позволяет дополнительно регулировать расход подаваемой воды и параметры создаваемой парогазовой смеси.
Предлагаемая полезная модель решает актуальную задачу реализации различных режимов течения парогазовой смеси. Патентуемое техническое решение позволяет сократить затраты на решение задач экспериментальной отработки подводного старта и повысить безопасность проведения испытаний.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, где:
- на Фиг.1 изображен общий вид модельного парогазового генератора в разрезе в исходном состоянии до начала эксперимента (поршень со сменной прорывной мембраной находится в крайнем нижнем положении, канал «В» закрыт заглушкой);
- на Фиг.2 изображен общий вид модельного парогазового генератора в разрезе в рабочем положении (канал «В» открыт, поршень находится в крайнем верхнем положении, мембрана поршня разрушена давлением, парогазовая смесь через полый поршень поступает в зону «Г»).
Модельный парогазовый генератор состоит из корпуса 1 смесительной камерой 2 и порохового аккумулятора давления 3, который соединен ступенчатым газовым каналом 4 (участки «А» и «Б») через сменную дроссельную шайбу 5 с корпусом 1 со смесительной камерой 2, снабженной герметичной емкостью 6 для воды. Емкость 6 образована внешним кожухом 7 с крышкой 8, установленным на корпусе 1, и гильзой 9, выполненной заодно целое с корпусом 1. Внешний кожух 7 закреплен осесимметрично гильзе 9, в нижней части которой установлены форсунки 10, соединяющие внутреннюю полость емкости 6 со ступенчатым газовым каналом 4 при верхнем положении полого поршня 11 (во время функционирования генератора). В верхней части гильзы 9 установлен упор - уплотнитель 12, который герметизирует зазор между крышкой 8 и гильзой 9 и одновременно служит ограничителем хода поршня 11. Перемещаемый в гильзе 9 полый поршень 11 снабжен сменной прорывной мембраной 13 и двумя уплотнительными поясами 14 (с резиновыми или фторопластовыми прокладками), которые установлены по высоте порщня так, чтобы исключить попадание воды из емкости 6 через форсунки 10 в ступенчатый газовый канал 4 как в его надпоршневую, так и подпоршневую полости, когда поршень 11 находится в крайнем нижнем положении. Ступенчатый газовый канал 4 соединен с внутренней полостью емкости 6 соединительной трубкой 15, при этом канал «В» (Фиг.1) на время транспортировки перекрывается заглушкой 16. В крышке 8 выполнено заливное отверстие 17, которое герметично закрывается пробкой 18.
Модельный парогазовый генератор работает следующим образом. В исходном положении (до начала работы генератора) Фиг.1 герметичная емкость 6 через заливное отверстие 17 в крышке 8 заполняется требуемым количеством воды, после чего емкость 6 герметично закрывается пробкой 18. Находящийся в нижнем положении полый поршень 11, закрытый сменной прорывной мембраной 13, перекрывает проходные отверстия форсунок 10, при этом уплотнительные пояса 14 с резиновыми прокладками (позицией не обозначены) исключают попадание воды в ступенчатый газовый канал 4. После подстыковки парогазового генератора к задонному объему исследуемой в эксперименте пусковой шахты (которая на чертеже не показана) и крепления порохового аккумулятора давления 3 к корпусу 1 заглушка 16 переводится в рабочее положение (см. Фиг.(2), при этом внутренняя полость емкости 6 через соединительную трубку 15 (канал «В») сообщается с газовым каналом 4.
После запуска порохового аккумулятора давления 3 (см. Фиг.2) продукты сгорания через сменную дроссельную шайбу 5 попадают в ступенчатый газовый канал 4, при этом давление в канале превышает атмосферное. Под действием перепада давления поршень 11 движется вверх до упора-уплотнителя 12 и останавливается в крайнем верхнем положении. При последующем нарастании давления разрушается сменная прорывная мембрана 13, открывающая проходное отверстие в полом поршне 11. Далее поршень удерживается в верхнем положении.
Движение газа в канале 4 носит дозвуковой характер. Т.к. диаметр канала на участке «Б» меньше диаметра канала на участке «А» (Фиг.2), то статическое давление на участке «Б» превышает статическое давление на участке «А». Достигший верхнего положения поршень открывает проходные отверстия форсунок 10. Через открывшиеся отверстия форсунок 10 под действием разницы давлений на участках «А» и «Б», происходит впрыск воды в поток горячего газа. Образующийся пар перемешивается с продуктами сгорания порохового аккумулятора давления и образуется парогазовая смесь, которая поступает в зону «Г» (задонный объем исследуемой в эксперименте пусковой шахты, которая на чертеже не показана).
Сменные дроссельные шайбы 5 позволяют варьировать диаметром критического сечения порохового аккумулятора давления и, как следствие, его расходными характеристиками, и режимом давления в газовом канале 4, а изменение количества форсунок и диаметра их проходного сечения позволяет дополнительно регулировать расход подаваемой воды и параметры создаваемой парогазовой смеси.
Полезная модель патентуемого модельного парогазового генератора позволяет реализовывать различные режимы потока получаемой парогазовой смеси путем оперативного (и всегда обратимого) внесения изменений в его конструкцию без изменения комплектующих элементов используемого в эксперименте порохового аккумулятора давления.
Предлагаемая полезная модель предназначена для использования при отработке подводного старта ракет путем их катапультирования из пусковой установки под действием подаваемой в задонный объем шахты парогазовой смеси в условиях модельного эксперимента.
Источники информации:
1. Патент SU 1817919. Генератор парогаза, кл. МПК F22B 1/26 (2006.01). Приоритет от 10.11.1988 г.
2. Патент RU 2066020. Генератор парогаза, кл. МПК F22B 1/26 (2006.01). Приоритет от 24.09.1990 г.
3. Патент RU 2088791. Парогазовый генератор, кл. МПК F02M 31/00 (2006.01). Приоритет от 13.07.1994 г.
4. Патент RU 223456. Парогазогенератор, кл. МПК F22B 1/22 (2006.01). Приоритет от 20.12.2004 г.
5. Патент RU 2303146. Испаряющий смеситель, устройство для получения парогазовой смеси и парогазовая установка кл. МПК F01K 21/04 (2006.01), F02C 6/18 (2006.01). Приоритет от 26.07.2002 г.
6. Патент RU 2328712. Способ определения конструктивных параметров порохового газогенератора, кл. МПК G01M 7/08 (2006.01). Приоритет от 24.11.2006 г.
7. Патент RU 2352869. Генератор парогазовой смеси, кл. МПК F24H 1/00 (2006.01). Приоритет от 08.08.2007 г.
8. Патент RU 2371594. Способ образования пара в парогазогенераторе и устройство для его осуществления, кл. МПК F02C 6/00 (2006.01). Приоритет от 11.02.2008 г.
9. Патент RU 46077. Парогазогенератор, кл. МПК F23R 3/00, F02K 21/04. Приоритет от 13.12.2004 г.
10. Патент RU 2153155. Стенд для исследования процесса разделения метаемого объекта, кл. МПК G01M 7/08. Приоритет от 08.05.1998 г.