РАЗРУШАЕМАЯ КРЫШКА ТРАНСПОРТНО-ПУСКОВОГО КОНТЕЙНЕРА

Полезная модель относится к области оборонной техники и может быть использована при создании образцов ракетно-торпедного вооружения надводных кораблей Военно-Морского флота, например транспортно-пусковых контейнеров (ТПК) ракетно-торпедных пусковых установок.
Учитывая условия хранения, транспортирования, эксплуатации и боевого применения, разрушаемая крышка ТПК (другие термины, используемые для данного понятия: крышка стрельбовой трубы, крышка пусковой трубы, крышка пускового стакана, крышка пускового контейнера, крышка пусковой трубы ТПК) должна отвечать следующим требованиям:
- разрушаться на части, не препятствуя движению изделия, в узком диапазоне значения избыточного давления внутри ТПК, определяющем параметры выхода изделия из ТПК;
- выдерживать внешнее давление, возникающее от воздействия при ударе морской волны и при импульсном нагружении волной сжатия при пуске изделия из соседнего ТПК;
- быть стойкой и сохранять свои технические характеристики в течение срока эксплуатации и после многократного воздействия эксплуатационных факторов, таких как вибрации при транспортировке, вибрации носителя, обледенение, агрессивные среды, высокие и низкие температуры и их резкие перепады, а также микробиологическое воздействие (плесневой грибок, грызуны).
Известно устройство по авт. св. SU 1213300 (F16K 17/16, 1984), содержащее разрушаемую крышку (мембрану), выполненную в виде сферического сегмента с опорным кольцом, закрепленным в обойме, включающей два фланца. На наружной поверхности сферического сегмента выполнены профилированные ослабляющие пазы, например, клиновидного сечения, которые заподлицо заполнены твердым материалом, способным противостоять усилиям сжатия при возникновении внешнего нагружения. В варианте осуществления при изготовлении подобной крышки первоначально из стеклопластика формируется и полимеризуется тело крышки с ослабляющими пазами, затем пазы покрываются тонким слоем разделителя (пудра, смазка), заполняются тем же веществом, что и основное тело, и полимеризуются. Известное устройство используется как средство защиты от разрушения при аварийном росте внутреннего давления резервуаров, работающих в условиях перепада давления, например в емкостях химических производств при возникновении кратковременного внешнего избыточного давления или вакуумирования защищаемой полости. При действии избыточного наружного давления твердый материал заполнителя пазов сферического сегмента принимает на себя сжимающие усилия и вместе с основным материалом обеспечивает уровень сопротивления, определяемый всей толщиной профиля сферического сегмента. При повышении давления внутри защищаемой емкости выше расчетной величины крышка подвергается прогибу наружу, при этом заполнитель, испытывая предельные усилия растяжения, разрушается, и прочность крышки обеспечивается лишь уровнем сопротивления основного тела крышки по линиям с минимальной толщиной, вдоль которых происходит концентрация напряжений, а при достижении пределов прочности основного материала крышка вскрывается по этим линиям ослабления.
Недостатком известного устройства является то, что при разрушении крышки происходит, по существу, ее разрыв, при котором не освобождается проходное сечение крышки.
Известна ракетно-торпедная пусковая установка по патенту RU 2148772 С1 (F41F 3/00, 2000), содержащая стрельбовые трубы, каждая из которых снабжена устройством укупорки переднего среза, выполненным в виде кольцевого обода и эластичной диафрагмы с прижимным элементом. Между фланцем стрельбовой трубы и эластичной диафрагмой размещена выпуклая упирающаяся во фланец трубы жесткая оболочка, обращенная выпуклостью наружу. Диаметр выпуклой оболочки меньше внутреннего диаметра кольцевого обода, но больше внутреннего диаметра стрельбовой трубы. В этом случае жесткая оболочка выдерживает значительные наружные давления. Упругая эластичная диафрагма фиксирует и прижимает выпуклую жесткую оболочку к переднему срезу трубы, она же разрывается при выходе боезапаса из трубы. Жесткая выпуклая оболочка устанавливается на передний фланец стрельбовой трубы и удерживается на нем упругой эластичной диафрагмой, прижимаемой кольцевым ободом, посредством прижимных элементов. При выходе боезапаса из стрельбовой трубы внутреннее давление в трубе (или сам боезапас) выталкивает жесткую оболочку, разрывая эластичную диафрагму, и жесткая оболочка падает за борт.
Однако известное устройство не обеспечивает достаточную безопасность. Это связано с тем, что во время выстрела в результате неравномерного по периметру жесткой оболочки разрыва эластичной диафрагмы траектория полета отделившейся жесткой оболочки неопределенна и есть вероятность соударения жесткой летящей оболочки и вылетевшего боезапаса, а это недопустимо, особенно для ракет с раскрывающимися рулями-стабилизаторами.
Известна разрушаемая крышка пусковой трубы по патенту RU 2375664 C1 (F41F 3/077, 2009). Разрушаемая крышка выполнена в виде сферического сегмента с опорным кольцом, имеет фланец, устанавливаемый на соответствующем торце пусковой трубы при закрывании последней крышкой. Сферический сегмент разделен на доли, а при его вершине выполнено сквозное отверстие, которое закрыто втулкой. Сферический сегмент имеет зону, в которой плоскости раздела смежных долей сферического сегмента расположены в меридиональных плоскостях. Втулка и доли сферического сегмента выполнены с образованием щелевого зазора, расположенного концентрично продольной оси сферического сегмента и меридионально расположенных щелевых зазоров. Упомянутые щелевые зазоры заполнены материалом (заливочной композицией) меньшей прочности, чем у материала сферического сегмента втулки, образующим единое целое с материалом последних. Известная крышка пусковой трубы обеспечивает прочность и герметичность при воздействии высокого наружного давления, и, вместе с тем, разрушается при незначительном избыточном давлении в подкрышечном объеме и обеспечивает при разрушении возможность полного освобождения проходного сечения крышки.
Однако известная разрушаемая крышка рассчитана на эксплуатацию при воздействии высокого наружного давления и является достаточно сложной.
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков с заявленной полезной моделью является разрушаемая крышка пусковой трубы по патенту RU 2218539 C1 (F41F 3/077, F16K 17/16, 2003). Известная разрушаемая крышка пусковой трубы выполнена в виде сферического сегмента с опорным кольцом, закрепленным в обойме, включающей опорное и прижимное кольца. На внутренней поверхности сферического сегмента выполнены ослабляющие пазы, заполненные твердым материалом и образующие систему сообщающихся между собой пазов, включающую кольцевые пазы, расположенные концентрично продольной оси сферического сегмента, и меридионально расположенные пазы, отстоящие от упомянутой оси. Один из кольцевых пазов выполнен по диаметру, соответствующему заданному диаметру проходного сечения крышки после разрушения последней. Внутренний диаметр прижимного кольца обоймы соответствует диаметру упомянутого кольцевого паза сферического сегмента. Благодаря этому при закреплении опорного кольца сферического сегмента в обойме создается кольцевая зона пониженной прочности, что обеспечивает локальное разрушение сферического сегмента по диаметру, соответствующему заданному диаметру проходного сечения крышки, и разрушение сферического сегмента. Таким образом, прижимное кольцо одновременно является локализующей накладкой. Сферический сегмент с опорным кольцом выполнен из полимерного композиционного материала, например сферопластика. В качестве твердого материала, заполняющего пазы, разрушаемая крышка содержит материал, идентичный материалу, из которого выполнен сферический сегмент с опорным кольцом. В варианте выполнения крышка снабжена тканевыми элементами, которые размещены на периферийной части внутренней поверхности сферического сегмента в зонах между ослабляющими пазами. Тканевые элементы заформованы в материал сферического сегмента. В качестве тканевых элементов использованы элементы из стеклоткани, пропитанные связующим упомянутого композиционного материала. Опорное кольцо сферического сегмента установлено в обойме посредством герметизирующего уплотнения из упругоэластичного материала. Последнее обеспечивает компенсацию погрешностей изготовления и температурных деформаций опорного кольца сферического сегмента и элементов обоймы. Известная разрушаемая крышка, выдерживая воздействие избыточного наружного давления, при действии внутреннего давления распадается на фрагменты заданных размеров, открывая проходное сечение заданного диаметра.
Недостатком известного устройства является то, что разрушение сферического сегмента происходит при недостаточно малом избыточном внутреннем давлении, что обусловлено, в частности, использованием в качестве материала для сферического сегмента с опорным кольцом сферопластика. Вместе с этим известное устройство предполагает изготовление крышки сразу же цельной, что является достаточно сложным. Кроме того, при разрушении (раскрыве) крышки особенности развития трещины, идущей от вершины кольцевого паза, соответствующего заданному диаметру проходного сечения крышки после разрушения последней, к концентратору на ее наружной поверхности, не всегда гарантируют полное освобождение проходного сечения крышки. Отмеченный недостаток связан с геометрическими параметрами концентраторов напряжения (в частности, координатами их взаимного расположения).
Проблема, решаемая настоящей полезной моделью, состоит в создании достаточно простой, прочной герметичной разрушаемой крышки транспортно-пускового контейнера (пусковой трубы), разрушающейся при незначительном избыточном давлении в подкрышечном объеме и гарантирующей при разрушении возможность полного освобождения проходного сечения крышки и беспрепятственный выход изделия из ТПК.
Указанная техническая проблема решается тем, что в известной разрушаемой крышке транспортно-пускового контейнера, выполненной в виде сферического сегмента с опорным кольцом, закрепленным в обойме, включающей опорное и прижимное кольца, при этом на внутренней поверхности крышки выполнена ослабляющая кольцевая канавка (проточка), которая расположена концентрично продольной оси сферического сегмента и выполнена по диаметру, соответствующему заданному диаметру проходного сечения крышки после разрушения последней, согласно полезной модели диаметр сферического сегмента в плане (т.е. на виде сверху) больше диаметра упомянутой кольцевой канавки, но меньше внутреннего диаметра прижимного кольца упомянутой обоймы. Здесь под диаметром кольцевой канавки (проточки) понимается расстояние между вершинами профиля кольцевой канавки в продольном сечении крышки.
Вместе с этим сферический сегмент с опорным кольцом выполнен из термореактивного пенопласта.
Кроме того, опорное кольцо сферического сегмента может быть установлено в обойме посредством герметизирующего уплотнения из упругоэластичного материала.
В варианте выполнения сферический сегмент с опорным кольцом имеет термостойкое влагозащитное покрытие.
Технический результат использования полезной модели состоит в том, что обеспечивается возможность создания герметичной разрушаемой крышки ТПК, предполагающего обеспечение пуска изделий с палубных или подпалубных ракетно-торпедных пусковых установок надводных кораблей, которая при ее разрушении под действием незначительного избыточного внутреннего давления в подкрышечном объеме позволяет достичь полного освобождения проходного сечения крышки.
На фиг. 1 схематично показана разрушаемая крышка ТПК, общий вид, продольный разрез; на фиг. 2 - внутренняя поверхность сферического сегмента вид по А на фиг. 1; на фиг. 3 - устройство крепления опорного кольца сферического сегмента разрушаемой крышки в обойме, продольный разрез по Б-Б на фиг. 2, повернуто; на фиг. 4 - устройство крепления разрушаемой крышки на корпусе ТПК и взаиморасположение концентраторов, продольный разрез.
1
2
1
3
В варианте осуществления полезной модели предлагаемая разрушаемая крышка используется в качестве передней крышки, например, транспортно-пускового контейнера ракетно-торпедной пусковой установки надводного корабля. Разрушаемая крышка 1 выполнена в виде сферического сегмента «а» с опорным кольцом «b», закрепленным в обойме 2, включающей опорное и прижимное кольца 3 и 4. На внутренней поверхности крышки выполнена ослабляющая кольцевая канавка (проточка) «с», которая расположена концентрично продольной оси 5 сферического сегмента «а» и выполнена по диаметру «d», соответствующему заданному диаметру проходного сечения крышки 1 после разрушения последней. При этом диаметр «d» сферического сегмента в плане (т.е. на виде сверху) больше диаметра «d» кольцевой канавки «с», но меньше внутреннего диаметра «d» прижимного кольца 4 обоймы 2. Благодаря этому при закреплении опорного кольца «b» сферического сегмента в обойме 2 создается кольцевая зона пониженной прочности, что обеспечивает локальное разрушение сферического сегмента по диаметру, соответствующему заданному диаметру проходного сечения крышки.
Сферический сегмент «а» с опорным кольцом «b» может быть выполнен из полимерного материала. В варианте осуществления полезной модели сферический сегмент с опорным кольцом выполнен, например, из термореактивного пенопласта ПЭН-И-200.
Опорное кольцо «b» сферического сегмента «а» установлено в обойме 2 посредством герметизирующего уплотнения 6 из упругоэластичного материала. В качестве подобного материала может быть использован, например, герметик ВИТЭФ-1НТ. Уплотнение 6 обеспечивает компенсацию погрешностей изготовления и температурных деформаций опорного кольца сферического сегмента и элементов обоймы. Кроме того, исключается необходимость в использовании дорогостоящих резиновых уплотнений и упрощается процесс сборки. Для закрепления опорного кольца «b» сферического сегмента предусмотрены резьбовые элементы 7 и 8. При этом резьбовые элементы 8 служат одновременно для закрепления разрушаемой крышки на герметичном корпусе 9 ТПК. Для обеспечения герметичности корпуса 9 внутренняя и наружная поверхности сферического сегмента с опорным кольцом имеют термостойкое влагозащитное покрытие. В качестве подобного покрытия может быть использована, например, термостойкая влагозащитная эмаль КО-5159. Также герметичность корпуса 9 ТПК обеспечивается взаимодействующим с опорным кольцом 3 крышки 1 уплотнением 10, установленным в кольцевой проточке, выполненной на торце корпуса 9.
Устройство работает следующим образом.
1
Раскрытие крышки происходит за счет разрушения сферического сегмента от внутреннего давления в ТПК, полученного от продуктов сгорания работы порохового аккумулятора давления. При пуске, например, торпеды продукты сгорания работы порохового аккумулятора давления поступают в подкрышечный объем. Под действием газа на внутреннюю поверхность сферического сегмента осуществляется раскрывающее воздействие. При достижении избыточного давления выше расчетной величины происходит разрушение сферического сегмента. При этом в упомянутой кольцевой зоне пониженной прочности сферического сегмента с опорным кольцом развивается трещина от вершины кольцевой канавки «с» к концентратору на наружной поверхности крышки, которым является линия сопряжения поверхности сферического сегмента «а» с поверхностью опорного кольца «b» (в продольном сечении крышки след упомянутой линии это точка «перегиба» на обращенной наружу поверхности крышки, в которой криволинейный профиль переходит в прямолинейный). Таким образом обеспечивается локальное разрушение сферического сегмента по диаметру «d», соответствующему заданному диаметру проходного сечения крышки, и полное освобождение проходного сечения крышки.
Таким образом, благодаря особенности выполнения разрушаемой крышки транспортно-пускового контейнера полезная модель обеспечивает возможность создания достаточно простой герметичной разрушаемой крышки, обеспечивающей прочность и герметичность при воздействии эксплуатационных факторов в заданных пределах внешних воздействий, и, вместе с тем, разрушающейся при незначительном избыточном давлении в подкрышечном объеме и позволяющей достичь полного освобождения проходного сечения крышки и обеспечить беспрепятственный выход изделия из ТПК при пуске.