Устройство для запуска ракеты
Полезная модель относится к устройствам для ручного запуска сигнальных и осветительных ракет, оснащенных метательным зарядом из горючих веществ и маршевым реактивным двигателем. Устройство для запуска ракеты светового сигнала, установленной ведущими выступами в наклонных пазах коаксиальной пусковой трубки, в которой закреплены продольно подвижные обтюратор и пробка, фиксирующая упор корпуса ракеты открытым торцом в поперечину узла ручного инициирования капсюля-воспламенителя, закрытого съемной крышкой, при этом ракета имеет функциональное пиротехническое наполнение, воспламенительно-вышибной заряд и шашку реактивного двигателя. Новым является то, что пиротехническая шашка реактивного двигателя, примыкающая непосредственно к функциональному пиротехническому наполнению, опирается на термоизолирующую картонную оболочку камеры сгорания, монолитно совмещенной с корпусом ракеты, установленные на поперечине узла инициирования, где над капсюлем-воспламенителем смонтирован воспламенительно-вышибной заряд, причем длина камеры сгорания составляет 1,5-3,5 ее диаметра, а пиротехническая шашка реактивного двигателя оснащена фокусирующим глухим диффузором для взаимодействия с капсюлем-воспламенителем. Предложенное техническое решение обеспечило повышение показателей назначения сигнальной ракеты комплексного действия, которая дополнительно к световому излучению создает при запуске звуковой свистящий сигнал, что расширяет технологические возможности.
Полезная модель относится к устройствам для ручного запуска сигнальных и осветительных ракет, оснащенных метательным зарядом из горючих веществ и маршевым реактивным двигателем.
Уровень данной области техники характеризует устройство для запуска ракеты светового сигнала, установленной в пусковой трубке, оснащенной терочным механизмом воспламенения вышибного заряда, примыкающего к пороховой шашке реактивного двигателя, которая через усилительный заряд взаимодействует с функциональным пиротехническим наполнением из звездок ракеты, описанное в книге А.А.Шидловского, и др. «Пиротехника в народном хозяйстве», М., Машиностроение, 1978 г., с.133-134.
Недостатком указанного устройства запуска ракеты является неудовлетворительная функциональная надежность из-за условной герметичности соединения фрикционной пробки с пусковой трубкой, не предотвращающей проникновения влаги к зарядам при хранении в условиях повышенной атмосферной влажности, преодолеваемой водной преграды.
Устройство характеризуется низкими показателями назначения из-за возможного склонения траектории полета запускаемых ракет, которые продольно не стабилизированы при запуске и на траектории полета. При этом не достигается требуемая высота подъема сигнальной ракеты, запускаемой вертикально, а осветительная ракета, летящая по баллистической траектории, освещает не заданный район.
Кроме того, это устройство не приспособлено для ношения в карманах обмундирования личного состава из-за повышенной протяженности пусковой трубки, необходимой для разгона ракеты при запуске. Это требует специального технического оснащения и затрудняет применение устройства по назначению.
Отмеченные недостатки устранены в компактном и функционально надежном устройстве запуска ракеты, описанном в патенте RU 77957 U1, F41F 3/00, 2008 г., которое по числу совпадающих признаков выбрано в качестве наиболее близкого аналога предложенному устройству.
Известное устройство для запуска включает ракету осветительного сигнала, установленную в пусковой трубке, которая закрыта обтюратором и пробкой и оснащена закрытым съемной крышкой механизмом ручного воспламенения пороховой шашки реактивного двигателя, через центральное сопловое отверстие, при этом в корпусе ракеты смонтированы воспламенительно-вышибной заряд и функциональное пиротехническое наполнение.
Реактивный двигатель известной ракеты установлен с открытого торца ее корпуса, имеющего форму стакана, на боковой поверхности которого выполнены ведущие выступы для взаимодействия с наклонными пазами внутри пусковой трубки, на уступе которой посредством гидрофобного герметика закреплен обтюратор, а фрикционная пробка прижата к дну корпуса ракеты.
Воспламенительно-вышибной заряд размещен между функциональным пиротехническим наполнением и реактивным двигателем для выталкивания последнего из ракеты после завершения его работы как балластную массу.
Особенностью устройства запуска ракеты является наличие на наружной поверхности пусковой трубки и съемной крышки рифлений, предотвращающих проскальзывание в ладонях рук при их раскручивании.
На передней стороне спиральных (наклонных) пазов пусковой трубки выполнен заходный скос для самоустановки ракеты в пусковой трубке при сборке.
Описанное устройство обеспечивает повышенную точность метания ракеты из компактного устройства запуска в выбранном направлении полета: сигнальный - вертикально, осветительный - по баллистической траектории к цели, которая достигается за счет продольной стабилизации ракеты на траектории полета.
Недостатками известного устройства для запуска ракеты являются узконаправленное ее действие только по формированию светового сигнала, цветного сигнального или осветительного, и опасность поражения людей и животных массивным корпусом реактивного двигателя, отделяемым в конце активного участка при последовательном срабатывании воспламенительно-вышибного заряда.
Относительно большая масса реактивного двигателя ограничивает в заданных габаритах компактного устройства объем функционального наполнения ракеты и, следовательно, время действия сигнала, что снижает его функциональность, в частности, ограничивает время существования.
Технической задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является расширение технологических возможностей по назначению ракеты более простой конструкции, безопасной при функционировании в новой взаимосвязи с пусковым устройством.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном устройстве для запуска ракеты светового сигнала, установленной ведущими выступами в наклонных пазах коаксиальной пусковой трубки, в которой закреплены продольно подвижные обтюратор и пробка, фиксирующая упор корпуса ракеты открытым торцом в поперечину узла ручного инициирования капсюля-воспламенителя, закрытого съемной крышкой, при этом ракета имеет функциональное пиротехническое наполнение, воспламенительно-вышибной заряд и шашку реактивного двигателя, согласно изобретению, пиротехническая шашка реактивного двигателя, примыкающая непосредственно к функциональному пиротехеническому наполнению, опирается на термоизолирующую картонную оболочку камеры сгорания, монолитно совмещенной с корпусом ракеты, установленные на поперечине узла инициирования, где над капсюлем-воспламенителем смонтирован воспламенительно-вышибной заряд, причем длина камеры сгорания составляет 1,5-3,5 ее диаметра, а пороховая шашка реактивного двигателя оснащена фокусирующим глухим диффузором для взаимодействия с капсюлем-воспламенителем.
Отличительные признаки обеспечили повышение функциональной надежности сигнальной ракеты, которая дополнительно к световому действию создает при запуске звуковой свистящий сигнал.
За счет исключения из конструкции ракеты стального корпуса реактивного двигателя, который целиком вышибался после срабатывания его канальной маршевой пороховой шашки, повышена безопасность возможного осколочного поражения в зоне применения сигнальной ракеты.
Особенностью предложенной конструкции ракеты и порядка действия ее структурных элементов является размещение воспламенительно-вышибного заряда на открытом торце корпуса, непосредственно над капсюлем-воспламенителем. Это обеспечивает метание ракеты целиком при запуске из направлющей трубки с одновременным инициированием горения пороховой шашки маршевого реактивного двигателя, закрепленной в тонкостенном алюминиевом корпусе, совмещенном с камерой сгорания.
Примыкание пиротехнической шашки реактивного двигателя к функциональному наполнению обеспечивает последовательную передачу теплового импульса только после сгорания твердотопливного заряда реактивного двигателя на заданном удалении от места запуска ракеты, когда световой сигнал хорошо различим на достигнутой высоте активного участка траектории ее полета.
Пиротехническая шашка реактивного двигателя опирается на картонную оболочку внутри камеры сгорания, которые установлены на поперечине узла инициирования в стационарной пусковой трубке, чем обеспечены заданные конструктивная взаимосвязь и пространственное положение структурных элементов ракеты.
Размещение картонной оболочки на внутренней поверхности камеры сгорания обеспечивает ее термозащиту на время работы реактивного двигателя, что гарантирует ее целостность и функциональность.
При этом тонкостенный алюминиевый корпус, примыкающий непосредственно к пиротехнической шашке реактивного двигателя, прогорает и расплавляется в конце активного участка траектории полета ракеты, где армированная картоном его часть (камера сгорания) отделяется, облегчая дальнейший инерционный полет функционального пиротехнического заряда автономно.
Совмещение корпуса с камерой сгорания в монолитный стакан упрощает и заметно облегчает ракету, для запуска которой требуется пороховая шашка заметно меньшей массы, что соответственно позволяет увеличить полезную нагрузку - функциональное наполнение ракеты.
Камера сгорания, выполненная в форме тонкостенного полого цилиндра с соотношением габаритов: длина/диаметр = 1,5-3,5, выполняет дополнительные функции резонатора звуковых колебаний высокой частоты, резких свистящих тонов, что служит новым фактором воздействия на органы слуха потенциальных спасателей, которые могут не видеть сигнала.
Волновой процесс горения пиротехнической шашки реактивного двигателя и, следовательно, генерирования при этом аэрозоля совпадает с частотой собственных колебаний полого цилиндра камеры сгорания, в результате чего возникает явление акустического резонанса, который сопровождается слышимым звуком.
Выполнение в шашке реактивного двигателя со стороны соосного капсюля-воспламенителя глухого диффузора необходимо для фокусирования инициирующего форса пламени от удаленного капсюля-воспламенителя, обеспечив тем самым надежное воспламенение пороховой шашки, которая при этом активно горит по развитой торцевой поверхности, чем увеличивается газоприход, повышающий тягу двигателя.
Расширяющийся канал диффузора для движения генерируемого аэрозоля обеспечивает торможение потока при повышении давления газообразной среды, что стабилизирует режим горения пиротехнической шашки и функционирования реактивного двигателя.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть поставленная в полезной модели техническая задача решена не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.
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 устройство для запуска сигнальной ракеты не известно, а с учетом практической возможности серийного изготовления модернизированного изделия на действующем производстве, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.
Сущность предложенного технического решения поясняется чертежом, где изображено устройство для запуска сигнальной ракеты комплексного действия: звукового и светового.
Предложенное устройство для запуска ракеты содержит полимерную направляющую трубку 1, с торца закрытую съемной крышкой 2, в которой расположен шнур 3 терочного механизма 4 инициирования капсюля-воспламенителя 5.
Узел 6 запуска включает воспламенительно-вышибной заряд 7, примыкающий к капсюлю-воспламенителю 5, и смонтирован на поперечине 8, которая опирается на уступ 9 трубки 1.
Коаксиально трубке 1 расположен корпус 10 ракеты, выполненный в форме тонкостенного алюминиевого стакана, который посредством ведущих выступов 11 (наружных пуклей) связан с наклонными пазами 12 на внутренней поверхности цилиндрического корпуса 10.
Корпус 10 ракеты открытым торцом установлен на поперечине 8.
В донной части корпуса 10 ракеты помещено функциональное наполнение 13 из звездок светового пиротехнического состава, горение которого сопровождается ярким свечением пламени заданного цветового сигнала.
К функциональному наполнению 13 припрессована через переходной воспламенительный состав пиротехническая шашка 14, оснащенная центральным диффузором 15 - глухой выемкой, расширяющейся в сторону камеры 16 сгорания - свободного объема корпуса 10 ракеты.
Внутренняя поверхность камеры 16 сгорания покрыта цилиндрической оболочкой 17 из картона, склеенные между собой.
Сверху в дно ракеты упирается фрикционная пробка 18, служащая фиксатором прижатого положения камеры 16 сгорания корпуса 10 и оболочки 17 торцами к поперечине 8, образуя их монолитное единство в служебном обращении.
Выходное отверстие трубки 1 закрыто обтюратором 19, прикрепленным посредством гидрофобного герметика для изолирования внутреннего объема устройства от атмосферной влаги и воды из водоема, в котором находится пользователь (во время преодоления водной преграды вплавь или при аварийном попадании вводу).
Габариты автономного устройства для запуска ракеты сигнального огня (длина 157 мм, диаметр 33 мм) позволяют разместить его в карманах одежды, обмундирования, в непосредственной близости для оперативного доступа в случае необходимости подать, в частности, сигнал бедствия.
В нижней (по чертежу) части пусковой трубки 1 и съемной крышки 2 выполнены рифли 20 и 21 соответственно.
Функционирует устройство для запуска ракеты следующим образом.
Для запуска ракеты с трубки 1 свинчивают крышку 2, удерживая их ладонями рук за рифли 20 и 21, которые предотвращают проскальзывание.
Затем, удерживая раскрытую трубку 1 за рифли 20, второй рукой посредством шнура 3 узла 6 запуска приводят в действие терочный механизм 4 воспламенения, от выделяемой энергии которого срабатывает капсюль-воспламенитель 5, поджигающий воспламенительно-вышибной заряд 7.
Форс пламени от капсюля-воспламенителя 5 достигает пиротехнической шашки 14, аккумулируясь в ее диффузоре 15, а горячие продукты активного горения заряда 7 заполняют камеру 16 сгорания и также энергетически воздействуют на шашку 14, стабилизируя торцевое ее горение.
При этом шашка 14 воспламеняется и генерирует газообразные продукты, которые активно заполняют объем камеры 16 сгорания.
Возросшим давлением газообразных продуктов горения пиротехнической шашки 14 и воспламенительно-вышибного заряда 7 внутри камеры 16 сгорания ракета получает импульс линейного перемещения, в результате чего корпус 10, взаимодействуя ведущими выступами 11 с наклонными пазами 12 направляющей трубки 1, получает вращение вокруг своей оси.
При движении ракеты корпус 10 последовательно выталкивает из удерживаемой в руке трубки 1 пробку 18 и обтюратор 19, вылетая в атмосферу по заданной траектории: осветительная ракета - вертикально вверх, а сигнальная ракета - под углом к горизонту по баллистической траектории полета.
На траектории полета ракеты пиротехническая шашка 14 в качестве твердотопливного заряда, совместно с камерой 16 сгорания, выполняют функции реактивного двигателя, истекающие газообразные продукты горения которого являются рабочим телом, создающим тягу ракеты.
На активном участке полета в течение 2 с ракета продольно стабилизирована гироскопически за счет вращения вокруг своей оси и аэродинамически: во-первых, от смещения центра давления за центр масс, назад к полой камере 16 сгорания, а во-вторых, силой реактивного движения струи газообразных продуктов горения шашки 14.
Целостность камеры 16 сгорания сохраняется за счет ее термоизоляции покрывающей изнутри оболочки 17 из картона, которая препятствует прямому контакту с горячими газообразными продуктами горения пиротехнической шашки 14.
При этом возникает явление акустического резонанса газонаполненной тонкостенной камеры 16 сгорания, сопровождающегося резким свистящим звуком, который хорошо слышим и привлекает внимание.
Далее, после сгорания шашки 14, от выделяемой тепловой энергии воспламеняется функциональное наполнение 13, при горении в течение 8 с пиротехнических звездок которого испускаются электромагнитные волны оптического излучения высокой светимости, которые хорошо визуально различимы на дальности 10 км в ночное время и на дальности 2 км днем.
На пассивном участке полета ракеты, когда функционирует пиротехническое световое наполнение 13, тонкостенный алюминиевый корпус 10, примыкающий непосредственно к шашке 14, прогорает и расплавляется, в результате чего камера 16 сгорания совместно с оболочкой 17 отделяются.
Далее по заданной траектории полета (на расстояние не менее 350 м) горящее функциональное наполнение 13 летит автономно в корпусе 10, который постепенно сгорает.
Испытания опытных образцов предложенного устройства подтвердили увеличение дальности и высоты полета ракет, которые характеризуются комплексным действием: звуковым и световым, что расширяет функциональность в качестве сигнального средства, используемого в экстремальных условиях автономного пребывания или катастроф спасателей, охотников, рыбаков, геологов, военнослужащих и т.п.
Устройство пригодно для серийного изготовления на промышленном пиротехническом предприятии по разработанной технической документации.
1. Устройство для запуска ракеты светового сигнала, установленной ведущими выступами в наклонных пазах коаксиальной пусковой трубки, в которой закреплены продольно подвижные обтюратор и пробка, фиксирующая упор корпуса ракеты открытым торцом в поперечину узла ручного инициирования капсюля-воспламенителя, закрытого съемной крышкой, при этом ракета имеет функциональное пиротехническое наполнение, воспламенительно-вышибной заряд и шашку реактивного двигателя, отличающееся тем, что пиротехническая шашка реактивного двигателя, примыкающая непосредственно к функциональному пиротехническому наполнению, опирается на термоизолирующую картонную оболочку камеры сгорания, монолитно совмещенной с корпусом ракеты, установлена на поперечине узла инициирования, где над капсюлем-воспламенителем смонтирован воспламенительно-вышибной заряд, причем длина камеры сгорания составляет 1,5-3,5 ее диаметра.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пиротехническая шашка реактивного двигателя оснащена фокусирующим глухим диффузором для взаимодействия с капсюлем-воспламенителем.
