Пиропривод

 

Сущность изобретения: в силовом цилиндре размещены поршень со штоком, пирозаряд с выходным насадком и демпфирующее устройство. Ось симметрии устройства совпадает с осью симметрии выходного насадка пирозаряда. Устройство выполнено в виде профилированной выемки в поршне со стороны пирозаряда; при этом ее максимальный диаметр на торце поршня составляет от 0,7 до 2,0 диаметров выходного насада. 3 ил.

Изобретение относится к исполнительным механизмам, использующим высокое давление продуктов сгорания пирозаряда и имеющим ограничение по максимальной величине виброудара при срабатывании.

Известны устройства (см. например, книгу Космические двигатели: состояние и перспективы, авторы Бакингем А. и др. под редакцией Л. Кейвни, Москва Мир, 1988, с. 92, рис.1, 45), содержащие камеру с рабочим телом, насадок и параболоидное сопло, размещенное за насадком. Реализация ударно-волнового процесса в данных устройствах позволяет обеспечить импульсную подачу рабочего тела в сопловой блок.

Использование указанного устройства в пироприводах для уменьшения максимальной величины виброударных нагрузок при срабатывании пирозаряда, во-первых, приведет к увеличению габаритных и массовых параметров привода, во-вторых, не позволит существенно снизить величину виброудара при срабатывании, так как для обеспечения встречного ударно-волнового процесса (дополнительного взрыва требуется дополнительный источник-заряд, создающий собственный виброудар при задействовании.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является пиропривод по заявке Франции N 2534642, кл. F15 В 15/19, 1984 г. включающий силовой цилиндр, размещенные в нем поршень со штоком, пирозаряд с выходным насадком и демпфирующее устройство, ось симметрии которого совпадает с осью симметрии выходного насадка пирозаряда.

Недостатком данного технического решения является низкая эффективность, связанная со сложностью конструкции и увеличенными габаритными размерами из-за наличия демпфирующего устройства, а также возможное наличие ударных нагрузок при полном обжатии демпфирующего устройства.

Техническим результатом, ожидаемым от использования изобретения является повышение эффективности.

Это достигается тем, что в пироприводе, включающем силовой цилиндр, размещенные в нем поршень со штоком, пирозаряд с выходным насадком и демпфирующее устройство, ось симметрии которого совпадает с осью симметрии выходного насадка пирозаряда, демпфирующее устройство выполнено в виде профилированной выемки в поршне со стороны пирозаряда, при этом ее максимальный диаметр на торце поршня составляет от 0,7 до 2,0 диаметров выходного насадка пирозаряда.

На фиг.1 представлено устройство пиропривода с профилированной выемкой в поршне со стороны пирозаряда; на фиг.2 устройство пиропривода после срабатывания пироразряда с выемкой в поршне, выполненной в виде параболоида вращения; на фиг.3 устройство пиропривода с конической выемкой в поршне.

Представленный на фиг.1 пиропривод содержит пирозаряд 1, закрепленный в силовом цилиндре 2, поршень 3 со штоком 4, установленные в силовом цилиндре 2. Поршень содержит профилированную выемку К.

Устройство работает следующим образом.

При подаче электрического импульса срабатывает пирозаряд 1. Струя газообразных продуктов сгорания истекает через выходной насадок пирозряда 1 в профилированную выемку К (см. фиг.2) и взаимодействует со стенкой выемки. В результате отражения набегающего потока от стенки выемки К формируется встречный плотный газовый поток, который взаимодействуя с основным потоком газов (струей), истекающих из выходного насадка пирозаряда, частично запирает переток продуктов сгорания в предпоршневой объем, снижает их скорость а следовательно, величину виброудара.

Процесс носит прерывистый характер и обеспечивает импульсный сброс продуктов сгорания в рабочую полость силового цилиндра, т.к. известно, что сгорание пирозаряда чрезвычайно быстрое и составляет 1,2 мс (см. например, книгу Системы автоматического управления летательными аппаратами, авторы В.б. Дегтярева, Ю.В. Дубков, Москва Машиностроение, 1988, с. 122) и сопровождается истечением продуктов сгорания со звуковыми скоростями с реализацией ударно-волнового процесса (с фазами сжатия и разрежения) при взаимодействии основного и встречного газовых потоков (см. например, книги Пороха и взрывчатые вещества, автор А.Г. Горст, Москва Машиностроение, 1972, с.71-76 и Космические двигатели: состояния и перспективы, авторы Бакингем А. и др. под редакцией Л.Кейвни, Москва Мир, 1988, с. 92, рис.145).

Оптимальная величина диаметра выемки на торце поршня находится в диапазоне, составляющем 0,7-2,0 диаметра выходного насадка пирозаряда, так как при меньших значениях диаметра основания эффективность снижается в 2 и более раза вследствие непосредственного воздействия газовой струи на рабочую площадь торца поршня, размещенную за основанием выемки, и ослабления удельного встречного газового потока.

При достаточно больших величинах основания выемки, когда величина его диаметра более чем в 2 раза превышает диаметр выходного насадка пирозаряда, эффективность снижается из-за увеличения размеров свободной струи, истекающей из выходного насадка пирозаряда, и снижения эффекта уплотнения встречного газового потока.

Объясняется следующим образом: проводя аналогию с кумулятивным взрывом и применяя эмпирическую формулу, предложенную М.А. Садовским где: i удельный импульс, c -масса заряда, a коэффициент, r -расстояние от точки взрыва до преграды, получаем, что увеличение диаметра выемки более двух диаметров выходного насадка пирозаряда по сравнению с номинальным влечет за собой более чем двухкратное увеличение глубины проникновения основного газового потока в выемку поршня и соответствующее снижение удельного импульса встречного газового потока.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет упростить конструкцию, уменьшить ее габаритные размеры, уменьшить величину виброудара, т.е. повысить эффективность.

Формула изобретения

Пиропривод, включающий силовой цилиндр, размещенные в нем поршень со штоком, пирозаряд с выходным насадком и демпфирующее устройство, ось симметрии которого совпадает с осью симметрии выходного насадка пирозаряда, отличающийся тем, что демпфирующее устройство выполнено в виде профилированной выемки в поршне со стороны пирозаряда, при этом ее максимальный диаметр на торце поршня составляет от 0,7 до 2,0 диаметров выходного насадка пирозаряда.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3