РАЗРУШАЕМАЯ КРЫШКА ПУСКОВОЙ ТРУБЫ
DAMAGED COVER OF LAUNCH TUBE

Изобретение относится к разрушаемым крышкам пусковых труб.
Известна разрушаемая крышка, выполненная в виде герметично насаженного на пусковую трубу стакана из упругоэластичного материала (RU 2147719 C1, F41F 3/042, 2000). По диагоналям дна стакана с заходом на стенку размещены разрывные тканевые элементы, которые выполнены в виде узких лент, заформованных в материал стакана. В известном устройстве разрушение крышки, представляющей собой, по существу, диафрагму, осуществляется головной частью ракеты.
Однако конструкция известной крышки не рассчитана на эксплуатацию при высоком избыточном давлении, например, в пусковых трубах, используемых для запуска ракет из-под воды. Кроме того, известное устройство не предполагает устранение фрагментов разрушенной крышки с торца пусковой трубы, т.е. не устраняются полностью помехи для выхода ракеты из пусковой трубы.
Известно устройство по а.с. SU 1213300 A1 (F16K 17/16, 1986). Известное устройство содержит 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 ослабевающими 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 избыточного внешнего давления или вакуумирования защищаемой емкости. Под действием избыточного 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 разрушаемая крышка пусковой трубы по патенту US 6311604 B1 (F41F 3/04, 2001). Известная разрушаемая крышка выполнена в виде сферического сегмента с опорным кольцом (корпусом), вводимым на трении в соответствующий конец пусковой трубы (транспортно-пускового контейнера). Крышка имеет фланец, устанавливаемый на соответствующем торце пусковой трубы при закрывании последней крышкой. Крышка по меридионально расположенным плоскостям разделена на множество одинаковых долей (индивидуальных сегментов). Отдельные доли могут быть изготовлены как путем разрезки цельной крышки пусковой трубы по меридионально расположенным плоскостям, так и путем отливки их виде отдельных сегментов. В вершине сферического сегмента крышки выполнено сквозное отверстие, которое закрыто втулкой, плотно сидящей в упомянутом отверстии и удерживающей упомянутые доли (индивидуальные сегменты). При этом в варианте выполнения упомянутые доли удерживаются вместе при помощи ленты, намотанной на опорное кольцо (корпус) крышки. При установке крышки в пусковую трубу цилиндрическая часть опорного кольца вводится до края ленты. В этот момент лента снимается, крышка вводится в пусковую трубу до фланца и удерживается на месте за счет трения. Кроме того, мягкие индивидуальные сегменты (доли) прижимаются друг к другу, образуя герметичные стыки. В момент старта ракета сдвигает крышку и отбрасывает ее сегменты (доли) в радиальных направлениях под действием избыточного давления, действующего на вогнутую внутреннюю поверхность крышки. Крышка пусковой трубы изготовлена из легкого водостойкого материала типа пенополиуретана. Наружная поверхность крышки имеет покрытие, защищающее от обледенения и/или электромагнитного излучения. Кроме того, упомянутое покрытие облегчает выброс крышки и разделение ее на сегменты при старте.
Однако известная разрушаемая крышка не рассчитана на эксплуатацию при воздействии высокого наружного давления, и область ее использования ограничена пусковыми установками авиационного и наземного базирования.
Известна разрушаемая крышка пусковой трубы по патенту RU 2218539 C1 (F41F 3/077, F16K 17/16, 2003). Известная разрушаемая крышка выполнена в виде сферического сегмента с опорным кольцом, закрепленным в обойме, включающей опорное и прижимное кольца. На внутренней поверхности сферического сегмента выполнены ослабляющие пазы, образующие систему сообщенных между собой пазов, включающую кольцевые пазы, расположенные концентрично продольной оси сферического сегмента, и отстоящие от упомянутой оси меридионально расположенные пазы. Один из кольцевых пазов выполнен по диаметру, соответствующему заданному диаметру проходного сечения крышки после разрушения последней. 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. Ослабляющие пазы заполнены твердым материалом, при этом ослабляющие пазы имеют покрытие из антиадгезионного материала, отделяющее материал, заполняющий пазы, от материала сферического сегмента. Сферический сегмент с опорным кольцом выполнен из полимерного композиционного материала, например сферопластика. В качестве материала, заполняющего пазы, разрушаемая крышка содержит материал, идентичный материалу, из которого выполнен сферический сегмент с опорным кольцом. Разрушаемая крышка снабжена тканевыми элементами, которые размещены на периферийной части внутренней поверхности сферического сегмента в зонах между ослабляющими пазами. В качестве тканевых элементов крышка содержит элементы из стеклоткани, пропитанные связующим упомянутого композиционного материала. Известная разрушаемая крышка, выдерживая воздействие избыточного наружного давления, при действии избыточного внутреннего давления распадается на фрагменты заданных размеров, полностью открывая проходное сечение заданного диаметра.
К недостаткам известной крышки можно отнести то, что она не предполагает обеспечение увода образующихся при разрушении крышки в период пуска ракеты фрагментов от верхнего среза лодочного контейнера, что может помешать закрыванию крышки контейнера и создать аварийную ситуацию. Кроме того, известное устройство предполагает изготовление крышки сразу же цельной, что является достаточно сложным.
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков с заявляемым изобретением является 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 в 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 долей сферического сегмента и 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 крышка не предполагает обеспечение увода (удаления) образующихся при разрушении крышки в период пуска ракеты фрагментов крышки от верхнего среза лодочного контейнера, в результате чего может возникнуть помеха, например при закрывании крышки лодочного контейнера или при пуске ракеты из соседней пусковой трубы, что снижает безопасность.
Задачей, решаемой изобретением, является создание герметичной крышки пусковой трубы, обеспечивающей прочность и герметичность при воздействии достаточно высокого наружного давления и вместе с тем разрушающейся при незначительном избыточном давлении в подкрышечном объеме и обеспечивающей при разрушении возможность полного освобождения проходного сечения крышки, а также - возможность увода образовавшихся фрагментов крышки от верхнего среза лодочного контейнера.
Указанная задача решается тем, что предложена разрушаемая крышка пусковой трубы, выполненная в виде сферического сегмента с опорным кольцом, причем сферический сегмент выполнен с возможностью разрушения при заданном значении избыточного давления в подкрышечном объеме в рабочем положении крышки на пусковом стакане на фрагменты желательной формы, часть из которых снабжена элементами, придающими соответствующим фрагментам положительную плавучесть.
Вместе с этим разрушаемая крышка в качестве элементов, придающих положительную плавучесть, включает блоки из пенопласта, каждый из которых образует клеевое соединение со сферическим сегментом.
Кроме того, наружные поверхности блоков из пенопласта покрыты герметиком.
Технический результат использования изобретения состоит в том, что обеспечивается повышение безопасности от механического воздействия фрагментов, образующихся при разрушении крышки в период пуска ракеты.
На фиг.1 схематично показана предлагаемая разрушаемая крышка, установленная на пусковой трубе, общий вид, продольный разрез; на фиг.2 - то же, вид по А на фиг.1.
В варианте осуществления изобретения заявляемая разрушаемая крышка используется в качестве передней крышки, например контейнера для хранения и пуска ракеты. Разрушаемая крышка выполнена в виде сферического сегмента 1, который закреплен на опорном кольце 2 с помощью прижимного кольца 3. Опорное кольцо 2 имеет фланец «а», устанавливаемый на соответствующем торце пусковой трубы 4 при закрывании последней крышкой.
Сферический сегмент 1 выполнен из композиционного материала и разделен на доли (индивидуальные сегменты) 5. В варианте осуществления изобретения в качестве композиционного материала для сферического сегмента используется, например, стеклопластик. Доли 5 могут быть изготовлены в виде отдельных частей (сегментов), из которых изготавливают единый сферический сегмент 1. В вершине сферического сегмента выполнено сквозное отверстие, которое закрыто втулкой 6. В варианте осуществления изобретения плоскости раздела смежных долей 5 сферического сегмента расположены в меридиональных плоскостях. Втулка 6 и доли 5 сферического сегмента 1 выполнены с образованием кольцевого щелевого зазора «b», расположенного концентрично продольной оси 7 сферического сегмента 1, и меридионально расположенных щелевых зазоров «c». Щелевые зазоры «b» и «c» заполнены заливочной композицией (композиционным материалом) меньшей прочности, чем у материала долей 5 сферического сегмента 1 и втулки 6, образующей единое целое с материалом долей сферического сегмента и втулки. Индивидуальные сегменты (доли) 5 сферического сегмента 1 снабжены каждый блоком 8, образующим клеевое соединение с соответствующим сегментом 5. В варианте выполнения блоки 8 выполнены, например, из термореактивного пенопласта. С целью уменьшения влагопоглощения пенопластом наружные поверхности блоков 8 покрыты герметиком. Легкий пенопластовый блок 8 выполнен достаточно объемным и в случае разрушения сферического сегмента 1 на отдельные фрагменты придает положительную плавучесть соответствующему фрагменту последнего (по существу - индивидуальному сегменту 5).
Сферический сегмент 1 установлен на опорном кольце 2 посредством герметизирующего уплотнения 9 из упругоэластичного материала. Для закрепления опорного кольца предусмотрены резьбовые элементы 10 и 11. При этом резьбовые элементы 11 одновременно служат для закрепления разрушаемой крышки на герметичном корпусе контейнера для хранения и пуска ракеты, т.е. на торце пусковой трубы 4. Герметичность корпуса контейнера обеспечивается, в частности, уплотнением 12, установленным в кольцевых проточках, выполненных на опорном кольце 2.
Разрушаемая крышка пусковой трубы работает следующим образом.
При транспортировке и длительном хранении разрушаемая крышка в сборе с корпусом контейнера может периодически подвергаться внешнему механическому воздействию и воздействию избыточного давления окружающей среды. Сферический сегмент 1 реагирует на эти воздействия типа сжатия как монолитная конструкция, которая совместно с опорным и прижимным кольцами 2 и 3, резьбовыми элементами 10 и 11 и герметизирующим уплотнением 9 обеспечивает целостность и герметичность крышки в заданных пределах внешних воздействий. Прижимное кольцо 3 удерживает сферический сегмент 1 при перегрузках, возникающих при транспортировании и ударах, возникающих при эксплуатации.
При пуске ракеты продукты сгорания топлива поступают в подкрышечный объем. Под действием давления газа на внутреннюю поверхность сферического сегмента 1 осуществляется раскрывающее воздействие. При достижении избыточного давления выше расчетной величины происходит разрушение сферического сегмента. При этом благодаря системе щелевых зазоров, заполненных заливочной композицией меньшей прочности, чем у материала долей 5 и втулки 6, сферический сегмент 1 распадается на фрагменты заданной (желательной) формы - индивидуальные сегменты (доли) 5, склеенные с пенопластовыми блоками 8, и втулку 6. Под воздействием давления доли сферического сегмента 1 двигаются практически одновременно и практически одинаково поворачиваются каждая вокруг соответствующего участка прижимного кольца 3, которое частично перекрывает концевые части долей сферического сегмента. Доли сферического сегмента 1 расходятся, полностью освобождая проходное сечение крышки. Благодаря тому, что образовавшиеся фрагменты - индивидуальные сегменты 5 с пенопластовыми блоками 8, обладают положительной плавучестью, за счет выталкивающей силы воды обеспечивается их увод (удаление) от верхнего среза лодочного контейнера. При этом относительно легкая и небольшая втулка 6 либо уносится потоком газов стартующей ракеты, либо - набегающим потоком воды.
Таким образом, благодаря особенности выполнения разрушаемой крышки пусковой трубы изобретение обеспечивает возможность создания герметичной разрушаемой крышки, обеспечивающей прочность и герметичность при воздействии высокого наружного давления и вместе с тем разрушающейся при незначительном избыточном давлении в подкрышечном объеме и обеспечивающей при разрушении возможность полного освобождения проходного сечения крышки, а также возможность увода образовавшихся фрагментов крышки от верхнего среза лодочного контейнера, что повышает безопасность от механического воздействия этих фрагментов.