Устройство для метания

Полезная модель предназначена, в частности, для организации учебных, лабораторных и опытных процессов в специализированных учебных и научных заведениях - проведение работ по изучению характеристик полета различных объектов, например, к стендовому оборудованию для аэробаллистических испытаний моделей летательных аппаратов в свободном полете, а также для запуска фейерверков и иных осветительных аппаратов, снарядов для распыления огнетушащих средств.
Известны технические решения, относящиеся к устройствам для метания, т.е. для придания ускоряющего движения различным объектам с использованием энергия сжатого газа RU №№85648, 122025, 146452, 2214296, 223502, 2289774, 2526321, US №№2703944, 5553599, 5996568.
Известно устройство, предназначенное для придания ускоряющего движения различным объектам в трубе диаметром 80 мм. Для придания кинетической энергии используется энергия сжатого газа (воздуха, инертного и т.п.). Это устройство содержит пневматический блок, ствол с поддоном, выполненным в размер ствола, в котором размещены свернутые в трубку листы. Пневматический блок снабжен ресивером и пусковым клапаном для подачи сжатого воздуха в ствол с целью разгона поддона с листами по стволу с последующим его движением до места назначения по навесной траектории (US 5553599).
Известно метательное устройство для стендовых испытаний содержит ресивер с пусковым клапаном и ствол с поддоном. Поддон, выполненный в размер ствола, содержит заполненную пороховым зарядом камеру с электродетонатором и цилиндрическую полость с поршнем для размещения метаемого тела. Внутренняя цилиндрическая полость поддона имеет пазы, а поршень - соответствующие выступы для движения вдоль поддона. Корпус поддона выполнен из хрупкого материала и имеет на внешней поверхности насечку, ослабляющую его конструкцию. Контакты электродетонатора выведены на внешнюю цилиндрическую поверхность поддона. Внутренняя концевая часть ствола оснащена электрической шиной для подачи электрического импульса на электродетонатор. (RU 2526321).
К недостаткам указанных устройств относятся существенные ограничения по геометрическим и энергетическим характеристикам метания объектов, недостаточная точность метания, ограниченность видов метаемых ими метательных элементов.
Известно также устройство для метания, содержащее установленный на опоре ресивер (пневмоаккумулятор), выполненный с возможностью подачи (от генератора давления) сжатого газа в его внутреннюю полость, направляющую (ствол) для (разгона и выхода) метательного элемента (рабочего тела), герметично закрепленную входной частью во внутренней полости ресивера, и обращенную выходной частью в направлении метания, при этом ресивер снабжен опорой (турель) и поворотной крышкой (затвором), установленной на нем со стороны входной части направляющей, а также устройством (предпусковой) фиксации метательного элемента (совместно с ресивером и направляющей). Ресивер выполнен в форме полого (круглого) цилиндра (толстостенной трубы большего диаметра), а направляющая - в виде трубы (меньшего диаметра), установленной внутри указанного цилиндра. Ресивер соединен со стволом посредством клапана (RU 122025, прототип)
Недостатками данного известного устройства являются сложность конструкции соединения ресивера со стволом посредством клапана установленного в рабочей камере, наличие встроенного в ресивер мультипликатора, сложность конструкции механизма фиксации, недостаточные быстродействие и начальная скорость метательного элемента, поскольку давление сжимаемой среды в стволе и в ресивере неизбежно падает в период их соединения при срабатывании клапана, сниженная надежность из-за задействования мультипликатора в процессе метания.
Технической проблемой, разрешаемой с помощью настоящего технического решения, является создание эффективного, максимально автоматизированного универсального устройства для метания и расширение арсенала устройств для метания.
Технический результат, обеспечивающий разрешение указанной проблемы, состоит в упрощении конструкции благодаря непосредственному соединению ресивера со входной частью направляющей (ствола) и фиксации самого метательного элемента независимо от ресивера и направляющей, увеличение числа срабатываний в единицу времени благодаря практически полной автоматизации подготовки и выполнения метания, а также увеличенные быстродействие и начальная скорость метательного элемента, поскольку давление сжимаемой среды в стволе и в ресивере падает только после выхода метательного элемента из направляющей (ствола).
Сущность полезной модели состоит в том, что устройство для метания содержит установленный на опоре ресивер, выполненный с возможностью подачи сжатого газа в его внутреннюю полость, направляющую для метательного элемента, герметично закрепленную входной частью во внутренней полости ресивера и обращенную выходной частью в направлении метания, при этом ресивер выполнен в форме полого цилиндра, направляющая - в виде трубы, а ресивер снабжен открывающейся крышкой, установленной на нем со стороны входной части направляющей, и механизмом фиксации метательного элемента со стороны входной части направляющей, причем механизм фиксации размещен во внутренней полости ресивера и выполнен в виде группы поворотных рычагов, установленных с возможностью зажима метательного элемента по его наружной поверхности, а также дистанционно управляемого пневмоцилиндра, выполненного с возможностью воздействия на указанные рычаги для зажима ими метательного элемента во входной части направляющей.
Предпочтительно, направляющая установлена во внутренней полости ресивера с помощью перфорированной перегородки, и герметично закреплена в неподвижной крышке, со стороны, противоположной упомянутой открывающейся крышке.
Предпочтительно, пневмоцилиндр выполнен с односторонним штоком и шарнирно соединен своей гильзой с осью, закрепленной на внутренней стороне ресивера.
Предпочтительно, группа поворотных рычагов механизма фиксации включает большой и малый рычаги, шарнирно связанные между собой промежуточным рычагом.
Предпочтительно, большой и малый рычаги установлены с возможностью поворота на своих осях, закрепленных к внутренней стороне ресивера, причем большой рычаг шарнирно связан одним концом со штоком пневмоцилиндра.
Предпочтительно, промежуточный рычаг соединен с другим концом большого рычага, установленного средней частью на своей оси, закрепленной к внутренней стороне ресивера, а также со средней часть малого рычага, установленного одним концом на своей оси, закрепленной к внутренней стороне ресивера.
Предпочтительно, ресивер снабжен трубопроводами для подвода и отвода рабочей среды в полости пневмоцилиндра, а также фитингом для подачи сжатого газа в его внутреннюю полость, закрепленным на наружной стороне ресивера
Предпочтительно, опора ресивера выполнена с двумя стойками по обе стороны ресивера, снабженного соосными наружными осями для соединения со стойками.
Предпочтительно, большой и малый рычаги выполнены каждый в виде пластины с криволинейной выемкой для взаимодействия с наружной поверхностью метательного элемента.
Предпочтительно, пластины большого и малого рычагов выполнены каждая с криволинейной выемкой в форме дуги окружности для взаимодействия с цилиндрической наружной поверхностью метательного элемента.
На фиг. 1 изображено устройство для метания, вид сбоку, на фиг. 2 - вид с торца по фиг. 1, на фиг. 3 - вид с верху по фиг. 1, на фиг. 4 - ресивер, продольный разрез, на фиг. 5 - ресивер, поперечный разрез, на фиг. 6 - пневмоцилиндр, продольный разрез, на фиг. 7 - больший рычаг, на фиг. 8 - меньший рычаг, на фиг. 9 - промежуточный рычаг.
Устройство для метания содержит установленный на опоре 1 ресивер 2 (пневмоаккумулятор), выполненный с возможностью подачи сжатого газа в его внутреннюю полость от источника давления, направляющую (ствол) 3 для разгона и выхода метательного элемента 4 (который может представлять из себя гильзу фейерверка, снаряд или весовой макет снаряда), герметично закрепленную входной частью во внутренней полости ресивера 2 и обращенную выходной частью в направлении метания. Ресивер 2 выполнен в форме полого круглого цилиндра (толстостенной трубы большего диаметра), направляющая 3 - в виде трубы меньшего (чем ресивер 2) диаметра. Ресивер 2 снабжен открывающейся поворотно-откидной крышкой 5, установленной на нем с помощью шарнира 6 со стороны входной части направляющей 3, и механизмом предпусковой фиксации метательного элемента 4, размещенным в ресивере 2 со стороны входной части направляющей 3. Механизм фиксации размещен во внутренней полости ресивера 2 и выполнен в виде группы из трех поворотных рычагов 7, 8, 9,, установленных с возможностью зажима метательного элемента 4, и управляемого (переключаемого) пневмораспределителем (не изображен) пневмоцилиндра 10, выполненного с возможностью воздействия на указанные рычаги 7-9 для зажима ими метательного элемента 4. Метательный элемент 4 устанавливается во входной части направляющей 3 и выполнен с формой наружной поверхности и с размерами, выбранными из условия недопущения сброса давления из ресивера 2 до начала процесса метания через направляющую 3.. Предпочтительно для этого на цилиндрический метательный элемент 4 может быть установлено снаружи в канавке резиновое кольцо по ГОСТ 19833-73 (не обозначено).
Направляющая 3 установлена во внутренней полости ресивера 2 с помощью перфорированной (отверстиями плоской) перегородки 11 (пропускной шайбы), и герметично закреплена кольцевым сварным швом в глухой неподвижной приваренной крышке 12 (шайба конечная), со стороны, противоположной упомянутой открывающейся крышке 5.
Пневмоцилиндр 10 выполнен с односторонним штоком 13 и шарнирно соединен своей гильзой 14 с осью 15, закрепленной на внутренней стороне поверхности цилиндра ресивера 2.
Группа поворотных рычагов механизма фиксации включает большой и малый по длине рычаги 7, 8, соответственно, шарнирно связанные между собой симметричным промежуточным рычагом 9.
Большой и малый рычаги 7, 8 установлены с возможностью поворота на своих осях 16, 17, соответственно, закрепленных к внутренней стороне поверхности цилиндра ресивера 2, причем большой рычаг 7 шарнирно связан одним концом со штоком 13 пневмоцилиндра 10.
Промежуточный рычаг 9 соединен с другим концом большого рычага 7, установленного средней частью на своей оси 16, закрепленной к внутренней стороне поверхности цилиндра ресивера 2, а также со средней часть малого рычага 8, установленного одним концом на своей оси 17, закрепленной к внутренней стороне поверхности цилиндра ресивера 2.
Ресивер 2 снабжен трубопроводами (не обозначены) для подвода и отвода рабочей среды в полости гильзы 14 пневмоцилиндра 10, а также фитингом (штуцера) 18 для подачи сжатого газа от источника давления в его внутреннюю полость, закрепленным на наружной стороне поверхности цилиндра ресивера 2.
Опора 1 ресивера 2 выполнена в виде турели с двумя трапецевидными стойками 19 по обе наружные стороны цилиндра ресивера 2, снабженного соосными наружными поворотными осями 20, 21 для соединения со стойками с возможностью поворота цилиндра ресивера 2 на стойках 19 опоры 1 (турели). Опора 1 может иметь вспомогательные элементы для выставления угла направления в горизонте (не изображены).
Большой, малый и промежуточный рычаги 7, 8, 9 выполнены каждый в виде пластины из легированной конструкционной стали, содержащей легирующие элементы: хром, марганец и кремний, и выбранной из группы 40ХФА, 35ХМ, 40ХН, 25ХГСА, 30ХГСА и 35ХГСА). Большой и малый рычаги 7, 8 выполнены каждый с, по меньшей мере, одной криволинейной выемкой 22, 23, соответственно, для взаимодействия с эквидистантной (имеющей одинаковую кривизну) ей криволинейной наружной поверхностью метательного элемента 4. Как правило, пластины большого и малого рычагов 7, 8 выполнены каждая с криволинейной выемкой 22, 23, соответственно, в форме дуги окружности для взаимодействия с концентричной ей криволинейной цилиндрической наружной поверхностью метательного элемента 4, выполненной по всей его длине или в виде проточки (не обозначена).
Устройство для метания работает следующим образом.
Зарядка устройства производится при открытой крышке 5 путем установки метательного элемента 4 во входной части направляющей 3, таким образом, чтобы объем ресивера 2 и остальная часть направляющей 3 были герметично разделены резиновым кольцом по ГОСТ 19833-73. После этого ресивер 2 закрывается герметичной крышкой 5 на шарнире 6.
Перед подачей сжатой среды в ресивер 2 производится фиксация метательного элемента 4 рычагами 7, 8, 9, которые приводятся в состояние охвата метательного элемента 4, для чего в соответствующую полость гильзы 14 пневмоцилиндра 10 подается сжатый газ (воздух). Шток 13 выдвигается, рычаг 7 поворачивается против часовой стрелки (по чертежу фиг. 2), совместно с ним поворачивается промежуточный рычаг 9, который поворачивает рычаг 8 навстречу рычагу 7. При этом выемки 22, 23 рычагов 7, 8 охватывают по наружной поверхности, сжимают и, тем самым, фиксируют метательный элемент 4 во входной части направляющей 3. Угол поворота рычагов 7, 8, 9 не превышает нескольких угловых градусов.
Поворотом цилиндра ресивера 3 на осях 20, 21 придают направляющей 3 на опоре 1 нужное угловое направление метания. Устанавливаемый угол до 90°.
Затем ресивер 2 через фитинг 18 заполняется сжатым газом (воздухом), например, под давлением 8 Бар = ~8 атм. Источником сжатого воздуха может быть, например, компрессор ЗКПМ-220-24-1.5,220V, мощностью 1.5 кВт. Могут быть использованы азот или иные, преимущественно, инертные газы. При заполнении ресивера 2 уплотняющее резиновое кольцо (или иное уплотнение) метательного элемента 4 не допускает сброса давления из объема ресивера 2 до начала процесса метания через направляющую 3. Перфорированная отверстиями перегородка 11 не препятствует заполнению всего объема ресивера 2.
Метательный элемент 4 во входной части направляющей 3 находится после этого непосредственно под давлением ресивера 2, т.е. в полной готовности к метанию.
Для выполнения метания давление подается в другую полость гильзы 14 пневмоцилиндра 10, его шток 13 втягивается, обеспечивая обратное описанному выше движение рычагов 7, 8, 9. Рычаги 7, 8, 9 просто расходятся и освобождают метательный элемент 4.
Малый объем пневмоцилиндра 10, а также незначительная инерционность и малый угол поворота рычагов 7, 8, 9 позволяют произвести освобождение метательного элемента 4 от фиксации за доли секунды.
Процесс освобождения метательного элемента 4 от фиксации вообще никак не связан с подводом давления из ресивера к метательному элементу 4 во входную часть направляющей 3, в результате чего исключены потери сжатого газа, задержка метания и потери энергии сжатого газа перед началом движения метательного элемента 4.
Поскольку входная часть направляющей 3 непосредственно связана с объемом ресивера 2, находящийся в нем сжатый газ немедленно (без временной задержки) воздействует на метательный элемент 4, который движется с ускорением по длине направляющей 3, а затем вылетает из нее и производит полет в атмосфере.
Направляющая 3 обеспечивает разгон метательного элемента 4 до необходимой скорости и придание ему нужного направления.
В результате использования настоящего технического решения обеспечиваются уменьшение потерь сжатого газа, упрощение конструкции благодаря непосредственному соединению ресивера со входной частью направляющей (ствола) и фиксации самого метательного элемента независимо от ресивера и направляющей, увеличение числа срабатываний в единицу времени, а также увеличение быстродействия и начальной скорости метательного элемента, поскольку давление сжимаемой среды в направляющей (стволе), и падает в ресивере только после выхода метательного элемента из направляющей (ствола).