ПИРОТЕХНИЧЕСКИЙ ПАТРОН ДЛЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОБЛАКА

Предложенная полезная модель относится к унитарным патронам, включающим гильзу с метательным зарядом и снаряд, рассеивающий газообразных продуктов, а более конкретно, к пиротехническим средствам, генерирующим аэрозоль для активного воздействия на облака, и может быть использована в системе гидрометеорологической службы для вызывания осадков и предотвращения градобития.
Уровень данной области техники характеризует пиротехнический патрон для стимулирования осадков, описанный в патенте RU 2105947, F42B 4/02, 1998, который содержит гильзу, капсюль-воспламенитель, вышибной заряд, дисковую перегородку с отверстиями и пироэлемент с льдообразующим составом.
Недостатком указанного пиротехнического патрона является низкая воспламеняющая способность заряда твердого топлива из-за:
- двойного эжектирования газов вышибного заряда через дисковую перегородку с отверстиями и отверстия соплового блока стакана заряда твердого топлива;
- незначительного времени воздействия газов вышибного заряда на удаляющуюся поверхность заряда твердого топлива.
Более эффективным по целевому действию является пиротехнический патрон по патенту RU 2237853 С2, F42B 5/145, 12/46, 2003, который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предлагаемому патрону.
Известный пиротехнический патрон для воздействия на облака содержит гильзу, электрокапсюльную втулку, вышибной заряд, перфорированный обтюратор, размещенный в стакане (корпусе) генератор аэрозоля, содержащий функциональную шашку, опирающуюся на диафрагму.
Особенностью генератора является то, что его воспламенительный заряд по торцу выполнен с воронкой, развивающей контактную поверхность, а функциональная шашка сверху оснащена регулятором давления, выполненным из губчатой резины, которая демпфирует усилие выброса генератора из гильзы.
При этом генератор в гильзе фиксируется посредством закатки по кругу открытого торца гильзы на крышку, устанавливаемую при сжатии резинового демпфера на уступе гильзы.
К недостаткам известного метеорологического патрона следует отнести неудовлетворительные функциональную надежность и эффективность действия по назначению.
Низкая функциональная надежность известного патрона определена возможностью воспламенения верхнего торца шашки генератора аэрозоля при неизбежном прорыве горячих газов по кольцевому установочному зазору между гильзой и генератором, что усугубляется размещением части периферийных перфораций обтюратора под днищем корпуса генератора с выходом непосредственно в упомянутый зазор.
При этом может произойти несанкционированное распатронирование от локального роста давления под крышкой и потеря метательного импульса, в результате чего произойдет сход генератора с заданной траектории автономного полета, то есть холостой выстрел, который трудно идентифицировать во время обработки облаков.
Демпфер из губчатой резины деформируется при сжатии нелинейно, что не гарантирует плавной передачи метательного импульса на завальцованный торец гильзы, который может частично оторваться и заклинить выход генератора из гильзы, создать аварийную ситуацию на летательном аппарате.
Воспламенение пиротехнического состава функциональной шашки по всей торцевой поверхности горения происходит инерционно, в результате чего происходит нестабильное ее горение и неадресная доставка генерируемого аэрозоля.
Технической задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является повышение функциональной надежности метеорологического патрона и эффективности его действия по назначению.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном пиротехническом патроне для воздействия на облака, содержащем гильзу, электрокапсюльную втулку, вышибной заряд, сообщающийся посредством перфорированного обтюратора через огнепередаточный канал диафрагмы с воспламенительным зарядом, примыкающим к торцу функциональной шашки, установленной в корпусе генератора аэрозоля, днище которого оснащено центральным отверстием, при этом корпус генератора аэрозоля через амортизатор из губчатой резины нагружен крышкой, завальцованной по кругу открытым торцом гильзы, по предложению авторов, перфорации обтюратора расположены в периметре центрального отверстия днища корпуса генератора, диаметр которого превышает огнепередаточный канал диафрагмы, а функциональная шашка оснащена со стороны крышки инертной прослойкой, причем амортизатор из губчатой резины выполнен в виде сменного набора пластин, а между воспламенительным зарядом и функциональной шашкой размещена прослойка из переходного заряда в виде композиции пиротехнических составов примыкающих элементов.
Отличительные признаки предложенного технического решения повысили функциональную надежность и эффективность действия метеорологического патрона по назначению.
Размещение перфораций обтюратора в габаритах центрального отверстия в днище корпуса генератора аэрозоля минимизирует утечку газообразных продуктов горения вышибного заряда по кольцевому установочному зазору между генератором и гильзой, чем сохраняется метательный импульс и обеспечивается заданная скорость автономного полета генератора в атмосфере.
Выполнение центрального отверстия днища корпуса генератора диаметром, заведомо превышающим диаметр огнепередаточного канала диафрагмы, направлено на более полную передачу распределенных струйных потоков генерируемых пороховых газов к воспламенительному заряду и для их прямого силового действия через диафрагму на генератор в целом.
Центральное отверстие в днище корпуса генератора образует камеру разряжения, в которую струей аэрозоля, выбрасываемой из генератора через центральное отверстие диафрагмы, инжектируется атмосферный воздух, турбулезирующий поток функционального аэрозоля, перемешивая и разбавляя его, в результате чего увеличивается продолжительность истечения генерируемого функционального аэрозоля и объем обрабатываемого облака.
Оснащение функциональной пиротехнической шашки со стороны крышки инертной прослойкой предотвращает ее контакт сверху с горячими газообразными продуктами горения вышибного и воспламенительного зарядов, неизбежно поступающими под пластинчатый амортизатор, чем исключается недопустимые воспламенение и горение функциональной шашки с верхнего торца, которое принципиально может изменить газодинамику за счет увеличения удельного расхода генерируемого аэрозоля, снижая тем самым эффективность действия на облака заметно меньшего объема.
Выполнение амортизатора из губчатой резины в виде сменного набора пластин обеспечивает универсальность конструкции и технологичность сборки патрона, автоматически компенсируя различия по допускам структурных элементов при необходимом усилии прижима крышки к генератору.
При этом пластинчатый амортизатор представляет собой рессору, в которой эффективно демпфируется динамическая нагрузка при выстреле за счет взаимного гашения сжимающих и растягивающих деформаций в пластинах, микшируя ударное действие метательного импульса на отгибание завальцовки, чем исключаются ее обрывы и обеспечивается свободный проход метаемого генератора.
Переходная прослойка композитного состава между воспламенительным зарядом и функциональной шашкой обеспечивает более продолжительный ввод тепловой энергии в пиротехнический состав функциональной шашки, гарантируя ее воспламенение и горение с торца.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть поставленная техническая задача решена не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.
Сущность предложенного технического решения поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративную цель и не ограничивает объема притязаний совокупности признаков формулы. На чертеже изображен предложенный метеорологический патрон.
Пиротехнический патрон для стрельбы по облакам с летательных аппаратов для предотвращения градобития включает генератор 1 функционально го аэрозоля, смонтированный в гильзе 2.
Генератор 1 содержит аэрозолеобразирующую при горении пиротехническую шашку 3, которая установлена внутри картонной трубки 4, сопряженной с коаксиальным алюминиевым корпусом 5, выполненным в форме стакана, в днище 6 которого имеется центральное отверстие 7.
На верхнем торце функциональной шашки 3 закреплена прослойка 8 из инертного материала, на которую закатан торец корпуса 5 через материал трубки 4, формообразуя генератор 1 как автономную сборочную единицу.
Функциональная шашка 3 снизу оснащена воспламенительным зарядом 9, имеющим осевую выемку 10, развивающую ее контактную поверхность.
Между воспламенительным зарядом 9 и функциональной шашкой 3 расположена композитная прослойка 11, выполненная из смеси материалов примыкающих элементов 9-3 (переходной композит).
Воспламенительный заряд 9 опирается на диафрагму 12, установленную на днище 6 корпуса 5.
В диафрагме 12 имеется огнепередаточный канал 13, диаметр которого гарантированно меньше центрального отверстия 7 в днище 6 корпуса 5.
Генератор 1 днищем 6 опирается на обтюратор 14, оснащенный перфорациями 15, расположенными в периметре центрального отверстия 7 днища 6 и частично перекрытыми сверху выступающей диафрагмой 12.
Обтюратор 14 плотно размещен на донной части гильзы 2, а его перфорации 15 коммутируются с вышибным зарядом 16, инициируемым от электрокапсюльной втулки 17, закрепленной по центру донной части гильзы 2, снабженной фланцем 18.
На генераторе 1 сверху уложен амортизатор 19, выполненный из сменного набора пластин губчатой резины, суммарная высота которых гарантированно превышает уступ 20 в стенке гильзы 2 под установку крышки 21.
При сборке патрона крышку 21 осаживают до упора в уступ 20, упруго сжимая амортизатор 19, уплотняющий сочленения примыкающих структурных элементов. В этом положении крышки 21 на нее по кругу завальцовывают открытый торец гильзы 2, осуществляя геометрическое и силовое замыкание снаряжения гильзы 2 в конструкционное единство.
Описанный метеорологический патрон установлен в упор фланцем 18 в пусковой направляющей, смонтированной на летательном аппарате.
Функционирует патрон следующим образом.
Электрический сигнал с борта летательного аппарата воздействует на срабатывание электрокапсюльной втулки 17, импульсом которой инициируется порох вышибного заряда 16.
Пороховые газы сгорающего заряда 16 через перфорации 15 струйно поступают в центральное отверстие 7 днища 6 и огнепередаточный канал 13 диафрагмы 12 к воспламенительному заряду 9, чувствительному к тепловой энергии, состав которого воспламеняется по развитой торцевой поверхности, активно сгорая.
При этом фронт горения передается на композитный состав переходной прослойки 11 и далее - на пиротехнический состав функциональной шашки 3, образующий при горении аэрозоль, твердая фаза которого представляет собой активный адсорбент и является распределенным в объеме концентратором атмосферной влаги.
Возросшее давление внутри гильзы 2 воздействует на диафрагму 12 и днище 6 генератора 1, который в результате продольно перемещается относительно гильзы 2, неподвижно удерживаемой за фланец 18 в пусковой направляющей, закрепленной на фюзеляже летательного аппарата.
При движении генератора 1 амортизатор 19 демпфирует ударное действие метательного импульса и обеспечивает плавную передачу осевого усилия выстрела на крышку 21, которая отгибает завальцовку торца гильзы 2, освобождая проход генератору 1 для автономного полета в обрабатываемом облаке.
На траектории автономного полета генератора 1 струйное истечение функционального аэрозоля через канал 13 и центральное отверстие 7 способствует его продольной аэродинамической стабилизации, смещая центр давления кзади, совокупно с тем, что центр масс генератора 1 при выгорании шашки 3 сдвигается вперед.
Таким образом в предложенном патроне обеспечивается заданная последовательность надежного срабатывания взаимосвязанных структурных элементов, обеспечив горение функциональной шашки 3 только с заднего рабочего торца в течение более продолжительного времени обработки облака большего объема.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого полезная модель явным образом не следует для специалиста по пиротехнике, показал, что оно неизвестно, а с учетом практической возможности серийного изготовления метеорологических патронов на действующем оборудовании, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.
Стендовые и макетные испытания опытной партии патронов предложенной конструкции подтвердили полную надежность функционирования и заметное повышение эффективности действия по назначению, что позволяет рекомендовать его заказчикам для серийного производства по договорам поставок.