Киснева реактивно-імпульсна система

Реферат: Винахід належить до ракетно-космічної техніки, а саме до кисневих реактивно-імпульсних систем. В основу винаходу кисневої реактивно-імпульсної системи покладено використання енергії кисневого вибуху, який збуджується, як детонатор, мікродозою вуглеводню. Система включає ємність із стиснутим газом і облаштування управління імпульсами тяги стиснутого газу, забезпечена вибуховою камерою і пов'язаним з нею реактивним соплом, а також регулятором імпульсів тяги, розміщеним усередині вибухової камери, функціонування якого здійснюється UA 112503 C2 (12) UA 112503 C2 варіюванням критичного перерізу реактивного сопла. Винахід може бути використаним в реактивних системах управління космічних літальних апаратів для істотного зниження ваги систем управління. UA 112503 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується ракетно-космічної техніки і може бути використаним в реактивних системах управління космічних літальних апаратів. Відомі роботи з безпечного застосування матеріалів у контакті з киснем [1], в яких визначено умови та характер виникнення вибуху. Вибухи кисню або повітря, збагаченого киснем до концентрації не нижче 45 %, проводилися наступним чином. На внутрішню поверхню вибухової камери трубчастої форми наносилася мікродоза вуглеводню або мастила. Потім внутрішню порожнину вибухової камери заповнювали киснем або повітрям, збагаченим киснем до концентрації не нижче 45 %. У цих випадках кисень виконував роль вибухової речовини, а мікродоза вуглеводню або мастила - роль детонатора. Основним недоліком [1], що ускладнює оцінку ефективності кисневого вибуху, є прийнята послідовність введення компонентів вибуху - спочатку детонатор (мікродоза вуглеводню або мастила), а потім кисень або повітря, збагачене киснем до концентрації не нижче 45 %. Найбільш близькою до пропонованого винаходу "Киснева реактивно-імпульсна система" за технічною суттю і результатом, що досягається, є реактивна система управління космічними літальними апаратами [2], яка містить балон зі стисненим газом, заправно-дренажний клапан, пуско-відсічний клапан, регулятор тиску газу, датчик тиску газу в балоні і реактивні мікродвигуни. Недоліком системи [2] є низька ефективність використання енергії газу (бо використовується тільки механічна енергія стиснутого газу), що обумовлює низьку питому тягу мікродвигунів і обмежує застосування цієї системи в управлінні сучасними космічними літальними апаратами. Крім того, величина запасу стиснутого газу в системі управління пов'язана з вимогою обмеження ваги останньої. В основу винаходу "Киснева реактивно-імпульсна система" поставлено задачу збільшення питомої тяги мікродвигунів системи управління космічними літальними апаратами за рахунок використання енергії кисневого вибуху, який збуджується детонатором - мікродозою вуглеводню, що істотно знижує вагу системи управління. Поставлена задача вирішена так, що у винаході "Киснева реактивно-імпульсна система", яка включає ємність із стиснутим газом і облаштування управління імпульсами тяги стиснутого газу, новим є те, що вона забезпечена вибуховою камерою і пов'язаним з нею реактивним соплом, а також регулятором імпульсів тяги, розміщеним усередині вибухової камери, функціонування якого здійснюється варіюванням критичного перерізу реактивного сопла. Крім того, новими ознаками винаходу є: - вибухова камера функціонально пов'язана з ємністю, заповненою, як вибухова речовина, газоподібним киснем (О2) або повітрям, збагаченим киснем до концентрації не нижче 45 %, для цього вона забезпечена витратною магістраллю з розміщеними на ній витратним електроклапаном, регулятором витрати вибухової речовини і зворотним клапаном; - вибухова камера функціонально пов'язана з ємністю, заповненою, як детонатор, газоподібним вуглеводнем, наприклад ацетиленом (С 2Н2), для цього вона забезпечена витратною магістраллю з розміщеними на ній витратним електроклапаном, зворотним клапаном і дозатором уприскування оптимальної мікродози зазначеного газоподібного вуглеводню, наприклад ацетилену (С2Н2), у вибухову камеру; - усередині вибухової камери в зоні уприскування мікродози зазначеного газоподібного вуглеводню, наприклад ацетилену (С2Н2), розміщені високовольтні електроди для утворення плазми. Виконана таким чином "Киснева реактивно-імпульсна система" забезпечує: - кращі параметри питомої тяги систем управління космічними літальними апаратами; - зниження ваги систем управління космічними літальними апаратами. Облаштування "Кисневої реактивно-імпульсної системи" зображено на кресленні. У пристрій входить теплоізольована вибухова камера 1 з регулятором 2 імпульсів тяги від продуктів реакції вибуху, що витікають через реактивне сопло 3. Всередину вибухової камери введено дозатор 4 подання мікродози вуглеводню, наприклад, ацетилену (С 2Н2). На виході конічного патрубка дозатора встановлено високовольтні електроди 5 для здійснення плазмового розряду. Температура продуктів вибуху контролюється датчиком 6. Газоподібний кисень (О 2) або повітря, збагачене киснем до концентрації не нижче 45 %, розміщують в ємності 7, забезпеченій заправним електроклапаном 8. Тиск газоподібного кисню (О 2) або повітря, збагаченого киснем не нижче 45 %, контролюють мановакуумметром 9, а температуру - датчиком 10. Газоподібний кисень (О2) або повітря, збагачене киснем не нижче 45 %, подають у вибухову камеру 1 через магістраль 11 з використанням електроклапана 12, регулятора 13 витрати і зворотного клапана 14. Газоподібний вуглеводень, наприклад ацетилен (С 2Н2), розміщують в ємності 15. Ємність 15 заправляють за допомогою електроклапана 16, при цьому тиск контролюють 1 UA 112503 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 мановакуумметром 17. Газоподібний вуглеводень, наприклад ацетилен (С2Н2), подають у вибухову камеру 1 через магістраль 18 з використанням електроклапана 19, зворотного клапана 20 і дозатора 4. Заправлення газоподібним киснем (О 2) або повітрям, збагаченим киснем до концентрації не нижче 45 %, контроль параметрів заправлення і робочого процесу здійснюють пультом 21; контроль параметрів газоподібного вуглеводню, наприклад ацетилену (С2Н2), - пультом 22. Характеристики імпульсів тяги "Кисневої реактивно-імпульсної системи" управління космічними літальними апаратами забезпечуються спеціально спрофільованим кінцем стержня 23, введеного в критичний переріз 24 сопла 3. "Киснева реактивно-імпульсна система" працює таким чином. Перед пуском "Кисневої реактивно-імпульсної системи" необхідно: - перевірити готовність вузлів і елементів 1, 2, 3, 4, 5, 6; - провести вакуумування ємностей 7, 15 перед заправленням компонентами (на кресленні не вказано); - відкриттям електроклапана 8 заправити ємність 7 газоподібним киснем (О 2) або повітрям, збагаченим киснем до концентрації не нижче 45 %, при цьому тиск контролюють мановакуумметром 9, а температуру - датчиком 10; - закрити електроклапан 8; - відкриттям електроклапана 16 заправити ємність 15 газоподібним вуглеводнем, наприклад, ацетиленом (С2Н2), при цьому тиск контролюють мановакуумметром 17; - закрити електроклапан 16. Для пуску "Кисневої реактивно-імпульсної системи" спочатку заповнюють вибухову камеру 1 газоподібним киснем (О2) або повітрям, збагаченим киснем до концентрації не нижче 45 %, через заздалегідь налагоджений регулятор 13 витрати і зворотний клапан 14 включенням електроклапана 12. Потім включенням електроклапана 19 подають вуглеводень, наприклад ацетилен (С2Н2), через зворотний клапан 20 на вхід дозатора 4, при включенні якого відбувається уприскування вуглеводню в порожнину вибухової камери 1, і одночасно з включенням дозатора 4 включають високовольтні електроди 5, що викликає в камері 1 вибух детонаційного характеру. Продукти вибуху використовують для створення імпульсу тяги, який регулюється за допомогою регулятора 2 шляхом відкриття критичного перерізу 24 сопла 3 стержнем 23. Процес створення імпульсів тяги системи і їх структурна характеристика робиться в автоматизованому режимі за допомогою пультів 21 і 22. Виконана таким чином "Киснева реактивно-імпульсна система" відповідає поставленому завданню розробки нового покоління систем управління космічними літальними апаратами. Джерела інформації: 1. Иванов Б.А. Безопасность применения материалов в контакте с кислородом - М.: Химия, 1984, с. 180-184. 2. Беляев Н.М., Велик Н.П., Уваров Е.И. Реактивные системы управления космических летательных аппаратов. - М.: Машиностроение, 1979, с. 45, рис. 2.5. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Киснева реактивно-імпульсна система, що включає ємність із стиснутим газом і облаштування управління імпульсами тяги стиснутого газу, яка відрізняється тим, що вона забезпечена вибуховою камерою і пов'язаним з нею реактивним соплом, а також регулятором імпульсів тяги, розміщеним усередині вибухової камери, функціонування якого здійснюється варіюванням критичного перерізу реактивного сопла. 2. Киснева реактивно-імпульсна система за п. 1, яка відрізняється тим, що вибухова камера функціонально пов'язана з ємністю, заповненою, як вибухова речовина, газоподібним киснем О 2 або повітрям, збагаченим киснем до концентрації не нижче 45 %, для цього вона забезпечена витратною магістраллю з розміщеними на ній витратним електроклапаном, регулятором витрати вибухової речовини і зворотним клапаном. 3. Киснева реактивно-імпульсна система за будь-яким з пп. 1-2, яка відрізняється тим, що вибухова камера функціонально пов'язана з ємністю, заповненою, як детонатор, газоподібним вуглеводнем, наприклад ацетиленом С2Н2, для цього вона забезпечена витратною магістраллю з розміщеними на ній витратним електроклапаном, зворотним клапаном і дозатором уприскування оптимальної мікродози зазначеного газоподібного вуглеводню, наприклад ацетилену С2Н2, у вибухову камеру. 4. Киснева реактивно-імпульсна система за будь-яким з пп. 1-3, яка відрізняється тим, що усередині вибухової камери в зоні уприскування мікродози зазначеного газоподібного 2 UA 112503 C2 вуглеводню, наприклад ацетилену С2Н2, розміщені високовольтні електроди для утворення плазми. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3