Пневматическое устройство для искусственного схода снежных лавин

Пневматическое устройство для искусственного схода снежных лавин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области профилактических мероприятий, касающихся снежных лавин, для защиты как людей, так и железнодорожных, шоссейных дорог, производственных комплексов, кемпингов и т.п. от заносов снегом. Изобретение можно отнести также к области техники, связанной с экологической безопасностью, и оно может быть использовано для искусственного сброса снежных лавин.

Активные профилактические мероприятия по инициированию схода снежных лавин заключаются в планомерном искусственном обрушении снега с лавиноопасных склонов. Для этих целей используются, как правило, артиллерийские системы и пневматические пушки. В России используются в основном минометы, а также гаубицы и зенитные пушки.

В США и многих других странах применяются пневматические пушки - «аваланчеры», стреляющие сжатым воздухом противолавинные бомбы с очень мощной взрывчаткой. Во Франции разработана система «Gazex», подающая в лавиносбор газовую смесь, взрывающуюся при воспламенении.

Известно пневматическое пусковое устройство с разрушаемым диском, защищенное патентом США №5365913 А с приоритетом от 20.07.93 [1].

Известное устройство содержит накопительный резервуар со сжатым воздухом, поступающим от источника. К резервуару через разрушаемый диск присоединена пусковая труба. При определенной величине давления диск разрушается и пропускает освобождающийся воздух для пуска снаряда. Устройство допускает повторную замену диска после пуска.

Признаками, общими с заявляемым устройством, являются

- использование энергии сжатого воздуха для стрельбы снарядами;

- наличие пусковой трубы.

Однако такое устройство дорого, имеет невысокую точность и небольшой срок службы. Кроме того, к основным недостаткам следует отнести остающиеся после выстрела осколочные элементы снарядов, что всегда представляет потенциальный риск для людей и окружающей среды.

Известно устройство, защищенное патентом США №5370033 А с приоритетом от 30.09.93 под названием: «Пневматическое стреляющее устройство») [2].

Известное устройство содержит ствол, источник сжатого газа, канал, соединяющий источник сжатого газа со стволом, блокиратор и клапан. Блокиратор перекрывает канал, соединяющий источник сжатого газа со стволом. Клапан расположен вне ствола, соединен с источником сжатого газа и управляет блокиратором. При срабатывании клапана блокиратор открывает канал, соединяющий ствол с источником сжатого газа, что обеспечивает подачу сжатого газа в ствол и выстрел.

Признаками, общими с заявляемым устройством, являются

- использование энергии сжатого воздуха или газа для стрельбы снарядами;

- наличие ствола - пусковой трубы.

Недостатком такого устройства является его достаточно высокая стоимость, невысокая точность и срок службы, а также потенциальные риски после каждого выстрела для людей и окружающей среды.

Среди артиллерийских систем выделим минометную как наиболее применяемую.

Общими недостатками всех стандартных артиллерийских систем являются: высокая стоимость боеприпасов, недостаточная точность, большое количество осколков и не всегда разрывающиеся снаряды - число их составляет до 1% от количества выстрелов. К недостатком известных устройств следует также отнести жесткие требования, предъявляемые к условиям хранения снарядов.

По большинству совпадающих существенных признаков с заявляемым изобретением в качестве прототипа выбран минометный снаряд. Это устройство наиболее близко по технической реализации.

Технический результат предлагаемого устройства состоит в повышении безопасности и надежности использования пневматического устройства за счет применения воздуха высокого давления для разрыва тонкостенной оболочки устройства вместо имеющего место в аналогах разрыва корпуса снаряда за счет высокого давления газов от горения взрывчатых веществ.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом устройстве для искусственного схода снежных лавин, содержащем пусковую трубу, внутри которой расположено устройство, состоящее из корпуса и стабилизаторов, корпус камеры выполнен в виде отрезка трубы, а снизу герметично прикреплено дно с отверстием, переходящим в седло обратного клапана, к внешней стороне крепится стабилизатор, состоящий из складных лопастей, верх камеры герметично закрыт крышкой, внутри камеры помещен обратный клапан с затвором и пружиной, к крышке зарядной камеры герметично присоединен разрывной отсек, выполненный в виде цилиндрической тонкостенной оболочки, разрыв которой происходит при определенном давлении воздуха, а между зарядной камерой и разрывным отсеком расположен жиклер.

Такое устройство позволяет повысить безопасность и надежность при искусственном сбрасывании снежных лавин за счет того, что корпус камеры такого устройства выполнен в виде отрезка трубы, снизу герметично прикреплено дно с отверстием, переходящим в седло обратного клапана, к внешней стороне крепится стабилизатор, состоящий из складных лопастей, верх камеры герметично закрыт крышкой, внутри камеры помещен обратный клапан с затвором и пружиной, к крышке зарядной камеры герметично присоединен разрывной отсек, выполненный в виде цилиндрической тонкостенной оболочки, разрыв которой происходит при определенном давлении воздуха, зарядная камера сообщается с разрывным отсеком через жиклер.

Предлагаемое изобретение поясняется фиг.1 - 3.

На фиг.1 представлен общий вид пневматического устройства.

На фиг.2, 3 иллюстрируется стабилизатор, состоящий из складных лопастей.

Представленное на фиг.1 пневматическое устройство для искусственного схода снежных лавин содержит пусковую трубу 1, в нижней части которой по центру имеется отверстие 2. Внутри трубы расположена камера высокого давления 3 и разрывной отсек 4. Камера высокого давления 3 выполнена в виде отрезка трубы 5. К нижней части ее герметично с помощью уплотнения 6 присоединено дно 7, в центре которого имеется сквозное отверстие 8, переходящее в седло 9 обратного клапана. Внутри камеры высокого давления установлен обратный клапан, который состоит из затвора 10 с пружиной 11. Верх камеры высокого давления герметично с помощью уплотнения 6 закрыт крышкой 12, к ней герметично с помощью аналогичного уплотнения присоединен разрывной отсек 4, выполненный в виде тонкостенной цилиндрической оболочки. Верх разрывного отсека выполнен с учетом требований уменьшения аэродинамического сопротивления в форме полусферы.

Между камерой высокого давления и загрузочным отсеком установлен жиклер 13.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом. В начальный момент выстрела к отверстию 2 пусковой трубы 1 от автономного источника поступает импульс воздуха высокого давления. По отверстию 2 воздух поступает под дно 7 пневматического устройства. Здесь часть воздуха через отверстие 8 и быстро открываемый под его действием затвор 10 обратного клапана попадает в камеру высокого давления 3, где происходит его накопление. Другая часть воздуха попадает в объем, ограниченный дном 7 и пусковой трубой 1. Процесс заполнения воздухом высокого давления камеры высокого давления 3 происходит за время движения устройства по стволу пусковой трубы 1. К моменту выхода устройства из ствола объем камеры высокого давления заполнен и под действием внутреннего давления и пружины 11 затвор 10 перекрывает седло 9. При этом раскрываются лопасти стабилизатора 14.

Одновременно с ростом давления в камере высокого давления 3 происходит перетекание воздуха в разрывной отсек 4 через отверстие жиклера 13, установленного в крышке 12. При достижении предельного расчетного давления в разрывном отсеке 4 происходит его разрушение и выброс воздуха высокого давления в окружающую среду. Время перетекания воздуха из камеры высокого давления 3 в разрывной отсек 4, которое соответствует расчетной дальности выброса воздуха, определяется диаметром жиклера 13.

Примеры выполнения изобретения.

В процессе проведения теоретических и экспериментальных исследований разработанной конструкции пневматического устройства были определены его оптимальные параметры, а именно геометрические размеры (калибр устройства, диаметр входного отверстия седла, величина осевого перемещения поршня, масса поршня), величина полного давления подаваемого воздуха. На основе результатов испытаний был изготовлен модельный (работоспособный) образец, который был испытан в лабораторных и полевых условиях.

Модельный образец был испытан в лабораторных (модельных) условиях в Санкт-Петербургском государственном университете.

Как показывают результаты лабораторных и полевых испытаний, предложенное устройство позволяет повысить надежность и безопасность устройства по сравнению с прототипом за счет применения воздуха высокого давления для разрыва оболочки в заданной точке пространства.

Проведенные испытания изобретения показали его высокую надежность - не хуже 95%.

Кроме того, предложенное устройство позволяет повысить точность разрыва оболочки в заданной точке пространства. Можно отметить, что разброс по дальности не превышал 5%.

Предлагаемое изобретение имеет преимущества перед известными аналогами.

Устройство более выгодно и удобно в применении, так как при использовании пневматического устройства для искусственного сброса снежных лавин предлагаемой конструкции не требуются жесткие требования, которые предъявляются для хранения, транспортировки и эксплуатации артиллерийских снарядов. Кроме того, что является особенно существенным достоинством, для стрельбы пневматическим устройством не требуется специально обученный обслуживающий персонал. Предлагаемое устройство имеет, по сравнению с известными аналогами, более высокую точность при искусственном сбросе снежных лавин, а также более низкую стоимость.

Большим достоинством изобретения эксперты, присутствующие на демонстрации лабораторного и полевого модельного образца устройства, отметили, кроме изложенных выше, существенное повышение безопасности труда при использовании данного устройства, а также снижение потенциальных рисков для людей и окружающей среды.

Источники информации

1. Патент США №5365913А от 22.11.94. Заявка №9393158 от 20.07.93 г. МКИ F41В 4/00.

2. Патент США №5370033А от 6.12.94. Заявка №93129726 от 30.09.93 г. МКИ F41F 3/00.

Пневматическое устройство для искусственного схода снежных лавин, содержащее пусковую трубу с размещенным внутри снарядом, отличающееся тем, что снаряд имеет камеру высокого давления, выполненную в виде отрезка трубы, снизу которой герметично прикреплено дно с отверстием, переходящим в седло обратного клапана, на внешней стороне камеры высокого давления закреплены складные стабилизаторы, верх зарядной камеры герметично закрыт крышкой, а внутри размещен обратный клапан с затвором и пружиной, причем к крышке камеры высокого давления герметично присоединен разрывной отсек, выполненный в виде цилиндрической тонкостенной оболочки, разрыв которой происходит при определенном давлении воздуха, а между камерой высокого давления и разрывным отсеком расположен жиклер.