Пиротехническое летающее изделие с реактивной тягой
Изобретение относится к пиротехническим устройствам для иллюминации, увеселительных, зрелищных и сигнальных целей, которые выполнены в форме воздушных ракет со стабилизаторами, летающих за счет реактивной тяги порохового двигателя.
Летающее изделие с реактивной тягой содержит двигатель, оснащенный средствами продольной аэродинамической стабилизации и в котором на переходной обечайке, несущей головной контейнер с пиротехническим снаряжением, закреплена пороховая шашка, сообщающаяся с огнепроводным шнуром, при этом пороховая шашка смонтирована с кольцевым зазором относительно реактивного двигателя на части его высоты со стороны выходного сопла.
Новым является то, что на открытом торце пороховой шашки реактивного двигателя выполнен центральный глухой канал, где соосно закреплен конец огнепроводного шнура посредством клеящего отверждающегося состава, представляющего собой, преимущественно, смесь пороховой мякоти с нитролаком.
Предложенное техническое решение повысило функциональную надежность фейерверочных ракет, имеющих более динамичный старт и стабильные показатели назначения при хранении.
Предлагаемое изобретение относится к пиротехническим устройствам для иллюминации, увеселительных, зрелищных и сигнальных целей, которые выполнены в форме воздушных ракет со стабилизаторами, летающих за счет реактивной тяги порохового двигателя.
Уровень данной области техники характеризуют фейерверочные ракеты, описанные в патентах US 3068792, нац. кл. 102-34.1., 1962 г. и RU 2183812, F 42 В 4/06, 2001 г. Конструкция этих ракет содержит оснащенный аэродинамическими лопастями корпус, внутри которого укреплен контейнер с пиротехническим снаряжением, закрепленный на реактивном двигателе с пороховой шашкой над выходным соплом, оснащенной огнепроводным запальным шнуром.
Эти ракеты имеют продольную трубку для направления разгонного движения на старте по неподвижному вертикальному штоку, когда тяга невелика и аэродинамические лопасти не могут обеспечить продольной устойчивости.
Горение пороховой шашки на старте инициируется от зажженного огнепроводного шнура. При этом развивается тяга от генерируемых высокотемпературных газообразных и конденсированных продуктов горения, которые выбрасываются в атмосферу, образуя светящийся шлейф.
По окончании работы реактивного двигателя, при торцевом горении пороховой шашки, воспламеняется пиротехнический состав снаряжения, в котором содержатся искрообразующие элементы, которые, сгорая на воздухе, образуют яркий форсовый след на траектории полета ракеты.
Общим недостатком описанных фейерверочных ракет является ненадежность инициирование реактивного двигателя, потому что в служебном обращении, при хранении и транспортировке свободно установленный огнепроводный шнур может быть выдернут из посадочного гнезда и не примыкать к пороховой шашке двигателя. Жесткое крепление огнепроводного шнура в сопловом отверстии затруднит его удаление после воспламенения шашки реактивного двигателя, при этом давлением газообразных продуктов ее горения может на старте разрушиться конструкция, что недопустимо по условиям эксплуатации гражданами.
Отмеченные недостатки устранены в более совершенном пиротехническом летающем изделии с реактивной тягой по изобретению RU 2231740 С1, F 42 B 4/06, 2003 г., выбранном по большинству совпадающих признаков в качестве наиболее близкого аналога.
Известное летающее изделие содержит пиротехническое снаряжение, помещенное в головном контейнере, и соосный реактивный двигатель, в корпусе которого над выходным соплом установлена с кольцевым зазором пороховая шашка, сообщающаяся с огнепроводным шнуром.
Продольная стабилизация этой ракеты обеспечивается креплением распределенных на боковой поверхности корпуса продольных лопастей или протяженного стержня, который значительно смещает центр давления за центр масс изделия, что обеспечивает продольную стабилизацию на траектории полета.
Корпус реактивного двигателя с головным контейнером связаны посредством переходной обечайки, с помощью которой формируется функциональный кольцевой зазор, необходимый для воспламенения пороховой шашки двигателя по боковой поверхности от огнепроводного шнура, защемленного с натягом между корпусом двигателя и шашкой или между сопловым вкладышем и торцом шашки (по варианту исполнения). Это обеспечивает конструкционную жесткость взаимосвязи структурных элементов и повышает функциональную надежность ракеты.
Воспламенение шашки по боковой поверхности и торцу более надежное, обеспечивает последующее активное ее горение и повышает тягу на старте.
Бронирование части боковой поверхности порохового заряда двигателя, примыкающей к контейнеру с пиротехническим составом, посредством несущей оболочки, концентрично сопряженной с зарядом, организует горение шашки только по торцу, то есть уменьшает поверхность горения, чем обеспечивается замедление подачи огневого импульса на воспламенение пиротехнического состава, которое происходит в заданном диапазоне высоты траектории полета ракеты, соответственно с протяженностью этого сопряжения. Это позволяет регулировать время задержки искрообразования на разной высоте подъема ракет, чем дополнительно дифференцировать зрительный эффект от горения пиротехнического наполнения.
Однако, продолжением указанных достоинств являются присущие недостатки, которые выражаются в следующем. При сборке элементов реактивного двигателя их силовым замыканием возникают напряжения, которые могут служить причиной трещинообразования в пороховой шашке, в результате чего возникают нестабильность и аномалии работы двигателя, что приводит к преждевременному срабатыванию головного пиротехнического снаряжения или к отказам на старте из-за прожога корпуса, к склонению траектории полета ракеты и т.п., то есть нестабильному функционированию.
Задачей, на решение которой направлена настоящее изобретение, является повышение функциональной надежности фейерверочной, сигнальной ракеты.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном пиротехническом летающем изделии с реактивной тягой, содержащем средства продольной аэродинамической стабилизации и двигатель, в котором на переходной обечайке, несущей головной контейнер с пиротехническим снаряжением, закреплена пороховая шашка, сообщающаяся с огнепроводным шнуром, при этом пороховая шашка смонтирована с кольцевым зазором относительно реактивного двигателя на части его высоты со стороны выходного сопла, согласно
изобретению, на открытом торце пороховой шашки реактивного двигателя выполнен центральный глухой канал, где соосно закреплен конец огнепроводного шнура посредством клеящего отверждающегося состава, представляющего собой, преимущественно, смесь пороховой мякоти с нитролаком.
Отличительные признаки обеспечили повышение основных технических характеристик и функциональной надежности ракеты в целом за счет новой взаимосвязи и формы выполнения структурных элементов, в результате чего гарантированно происходит более надежное инициирование заряда реактивного двигателя и активизируется поверхностное горение пороховой шашки на старте ракеты.
Крепление конца огнепроводного шнура соосно корпусу внутри центрального глухого канала на торце пороховой шашки, посредством клеящего состава обеспечивает необходимую в служебном обращении и эксплуатации прочность соединения.
Выполнение клеящего состава отверждающимся упрощает технологию изготовления серийного изделия, когда жесткость в соединении совмещающихся родственных пороховых компонентов возникает автоматически при изготовлении продукции, когда происходит отверждение состава при испарении растворителя из клеевой смеси. После отверждения клеящего состава неразъемное автономное соединение огнепроводного шнура с пороховым зарядом двигателя получает конструкционную прочность.
При этом конец огнепроводного шнура дополнительно изолирован от атмосферной влаги, что повышает его работоспособность по назначению.
Выполнение клеящего состава в виде смеси пороховой мякоти с нитролаком, представляющей собой термический состав, который служит дополнительным воспламенителем, улучшает инициирование горения основного порохового заряда от теплового импульса из огнепроводного шнура, который беспрепятственно распространяется на всю его боковую поверхность по свободному кольцевому зазору.
При этом в изобретении исключены радиальные механические нагрузки от эксцентричного защемления огнепроводного шнура в зазоре между пороховой шашкой и корпусом по прототипу.
Предложенное осевое крепление огнепроводного шнура на торце пороховой ракетной шашки упрощает сборку фейерверочных ракет и повышает функциональную надежность изделия в целом.
Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, то есть поставленная техническая задача решается не суммой эффектов, а сверхэффектом заявленной суммы признаков.
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста по пиротехническим фейерверкам, показал, что оно не известно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления летающих изделий с реактивной тягой, можно
сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображено:
на фиг.1 - предлагаемая ракета в продольном разрезе;
на фиг.2 - вид А на фиг.2.
Предлагаемая фейерверочная ракета содержит аксиально смонтированные на несущей оболочке 1 с обеих сторон соответственно корпус 2 реактивного двигателя, в котором закреплена пороховая шашка 3, и головной обтекаемой формы контейнер 4 с наполнением 5 из пиротехнического искрообразующего состава.
На корпусе 2 установлен протяженный стержень 6, который служит в качестве простейшего устройства продольной аэродинамической стабилизации ракеты, при этом используется в качестве направляющей для вертикального движения по стартовой стационарной трубке.
Свободная от оболочки 1 часть пороховой шашки 3 в корпусе 2 расположена с кольцевым зазором 7, который сообщается с расположенным ниже свободного торца шашки 3 выходным соплом 8 (свободный объем корпуса 2, в котором может быть установлена профилированная втулка).
В центральном глухом канале 9 на свободном торце шашки 3 закреплен конец огнепроводного шнура 10 посредством воспламенительного состава 11, который представляет собой смесь дымного ружейного пороха (пороховая мякоть) с нитролаком.
Воспламенительный состав 11 приготавливается в следующем массовом соотношении компонентов: пороховая мякоть - 55%, нитролак - 45% (номинально).
Нитролак представляет собой раствор нитроцеллюлозы (3-35 мас.%) в ацетоне или спирто-ацетоновой смеси (остальное).
После установки в канале 9 шнура 10 на клеящем воспламенительном составе 11 из последнего сушкой при температуре 18-30°С в течение 1 часа удаляют летучие и состав 11 отверждается и прочно сцепляется с пороховой шашкой 3 в единое целое, фиксируя конец шнура 10.
Функционирует летающее устройство следующим образом. Ракета стержнем 6 устанавливается в вертикальную стартовую стационарную трубку (условно не показано).
Для запуска зажигают свободный конец огнепроводного шнура 10, огневой импульс которого воспламеняет термический состав 11. Горение состава 11 усиливает тепловой импульс, который инициирует горение пороховой шашки 3, которое практически мгновенно распространяется на всю ее открытую в зазоре 7 поверхность, шашка 3 активно горит с торца и с боковой цилиндрической поверхности.
При этом изделие на старте приобретает максимальную тягу за счет активного газообразования продуктов горения шашки 3, истекающих симметрично через сопловой выход 8 корпуса 2 и, следовательно, продольную устойчивость, ускоряясь при наборе скорости в ориентированном посредством протяженного стержня 6 вертикальном положении.
После выгорания открытой части шашки 3 продолжается ее торцевое горение внутри оболочки 1, чем обеспечивается временная задержка для набора ракетой заданной высоты.
Затем горячими газообразными продуктами горения шашки 3, при выходе фронта пламени на ее верхний торец, воспламеняется пиротехническое снаряжение 5 в контейнере 4, реактивно выбрасываемое в атмосферу через сопловой выход 8 корпуса 2, производя при этом зрелищный эффект от формирующегося яркого цветного форсового следа при звуковом сопровождении, дополняющем фейерверочный эффект.
Положительные результаты испытания опытных образцов предложенной конструкции, подтвердившие достижение требуемого технического результата эксплуатации, дали основание для внесения изменений в техническую документацию на изготовление товарной продукции.
Пиротехническое летающее изделие с реактивной тягой, содержащее средства продольной аэродинамической стабилизации и двигатель, в котором на переходной обечайке, несущей головной контейнер с пиротехническим снаряжением, закреплена пороховая шашка, сообщающаяся с огнепроводным шнуром, при этом пороховая шашка смонтирована с кольцевым зазором относительно реактивного двигателя на части его высоты со стороны выходного сопла, отличающееся тем, что на открытом торце пороховой шашки реактивного двигателя выполнен центральный глухой канал, где соосно закреплен конец огнепроводного шнура посредством клеящего отверждающегося состава, представляющего собой, преимущественно, смесь пороховой мякоти с нитролаком.
