ракетный двигатель твердого топлива
Классы МПК: | F02K9/95 отличающиеся способами и устройствами для пуска и зажигания |
Автор(ы): | Акельев Александр Иванович (RU), Белобрагин Борис Андреевич (RU), Калюжный Геннадий Васильевич (RU), Каширкин Александр Александрович (RU), Королева Наталья Борисовна (RU), Семилет Виктор Васильевич (RU), Денежкин Геннадий Алексеевич (RU), Макаровец Николай Александрович (RU), Трегубов Виктор Иванович (RU) |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственное научно-производственное предприятие "Сплав" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2005-06-23 публикация патента:
10.07.2006 |
Изобретение относится к области ракетной техники и предназначено для использования в реактивных снарядах, в том числе в реактивных снарядах систем залпового огня. Ракетный двигатель твердого топлива содержит корпус, сопловой блок, воспламенитель и электровоспламенитель. Воспламенитель и электровоспламенитель размещены в осевой трубке, расположенной в сверхзвуковой части соплового блока. На концах осевой трубки закреплены тарель и втулка, соединенные с сопловым блоком. Втулка соединена с сопловым блоком стопором с фиксированным усилием срыва, выполненным в виде кольцевого соединения. В сверхзвуковой части соплового блока установлено соосно с осевой трубкой с помощью легкоразъемного соединения, например клеевого, кольцо с осевым отверстием. Диаметр осевого отверстия кольца составляет 1,1...1,2 наружного диаметра осевой трубки. Изобретение позволяет снизить разброс характеристик ракетного двигателя твердого топлива в течении воспламенительного периода. 1 ил.
Формула изобретения
Ракетный двигатель твердого топлива, содержащий корпус, сопловой блок, воспламенитель и электровоспламенитель, отличающийся тем, что воспламенитель и электровоспламенитель размещены в осевой трубке, расположенной в сверхзвуковой части соплового блока, на концах которой закреплены тарель и втулка, соединенные с сопловым блоком, причем втулка соединена с сопловым блоком стопором с фиксированным усилием срыва, выполненным в виде кольцевого соединения, а на сверхзвуковой части соплового блока установлено соосно с осевой трубкой с помощью легкоразъемного соединения, например клеевого, кольцо с осевым отверстием, диаметр которого составляет 1,1÷1,2 наружного диаметра осевой трубки.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области ракетной техники и предназначено для использования в реактивных системах залпового огня.
К числу основных факторов, обусловливающих техническое рассеивание, в том числе кучность стрельбы реактивными снарядами залпового огня, относится разброс скоростей схода с направляющих реактивных снарядов при залповой стрельбе, величина которой определяется разбросом импульса тяги при движении реактивного снаряда по направляющей. Опыт отработки реактивных снарядов показывает, что, в основном, разброс скоростей схода вызван разбросом внутрибаллистических характеристик двигателей снарядов в течение воспламенительного периода. Поэтому при создании современных образцов реактивных снарядов одной из главных задач является разработка ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ), обеспечивающих стабильность и воспроизводимость внутрибаллистических и энергетических характеристик РДТТ в течение воспламенительного периода РДТТ.
Известна конструкция РДТТ, содержащая корпус, сопловой блок, воспламенитель и электровоспламенитель (пиропатрон) расположеные у переднего дна двигателя (см. книгу Шишкова А.А. и др. "Рабочие процессы в РДТТ", М., Машиностроение, 1989, стр.10, рис.1.2).
Задачей данного технического решения явилась разработка ракетного двигателя твердого топлива.
Общими признаками с предлагаемым РДТТ является наличие в нем корпуса, соплового блока, воспламенителя и электровоспламенителя (пиропатрон).
Однако данная конструкция РДТТ имеет недостатки, состоящие в том, что при срабатывании пиропатрона под действием газовой струи, истекающей из пиропатрона, значительная часть зерен воспламенителя выбрасывается через сопловой блок, что вызывает незакономерный разброс давления и тяги, а следовательно, - и скорости схода с направляющих.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату является РДТТ, корпус, сопловой блок, воспламенитель с электровоспламенителем (см. книгу Шунков В.Н. "Ракетное оружие", Минск, "Попурри", 2001, с.242), принятый авторами за прототип.
Как видно из этого технического решения, воспламенитель и электровоспламенитель размещены в средней части РДТТ, что позволяет при срабатывании воспламенителя обеспечить движение продуктов сгорания и горящих зерен воспламенителя в сторону переднего дна и соплового блока и несколько снизить тем самым незакономерный выброс несгоревших частиц воспламенителя через сопловой блок, а следовательно, и разбросы параметров РДТТ и скоростей схода реактивных снарядов с направляющих.
Функционирование известного РДТТ в начальный период работы происходит следующим образом. В результате срабатывания электровоспламенителя происходит зажжение частиц воспламенителя, движение частиц воспламенителя к переднему дну и сопловому блоку, осаждение частиц воспламенителя на поверхностях заряда, воспламенение поверхности заряда, рост давления и тяги двигателя реактивного снаряда, вследствие чего реактивный снаряд движется по направляющей. Поскольку величина давления и тяги обусловлена совместным горением частиц воспламенителя и заряда твердого топлива, наличие незакономерного выброса частиц воспламенителя через сопловой блок приводит к незакономерному разбросу скоростей схода реактивных снарядов с направляющих, что резко снижает характеристики точности и кучности стрельбы.
Таким образом, задачей данного технического решения (прототипа) являлось создание конструкции РДТТ с уменьшенным разбросом тяги в начальный период работы.
Общими признаками с предлагаемым авторами устройством является наличие в РДТТ корпуса, соплового блока, воспламенителя и электровоспламенителя.
В отличие от прототипа в предлагаемом РДТТ воспламенитель и электровоспламенитель размещены в осевой трубке, расположенной в сверхзвуковой части соплового блока, на концах которой закреплены та-рель и втулка, соединенные с сопловым блоком, причем втулка соединена с сопловым блоком стопором с фиксированным усилием срыва, выполненным в виде кольцевого соединения, а на сверхзвуковой части соплового блока установлено соосно с осевой трубкой с помощью легкоразъемного соединения, например, клеевого, кольцо с осевым отверстием, диаметр которого составляет 1,1...1,2 наружного диаметра осевой трубки.
Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом.
Указанные признаки, в отличие от прототипа и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны, во всех случаях достаточны.
Задачей предполагаемого изобретения является снижение разбросов характеристик РДТТ в течение воспламенительного периода.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном РДТТ, содержащем корпус, сопловой блок, воспламенитель и электровоспламенитель, особенность заключается в том, что воспламенитель и электровоспламенитель размещены в осевой трубке, расположенной в сверхзвуковой части соплового блока, на концах которой закреплены тарель и втулка, соединенные с сопловым блоком, причем втулка соединена с сопловым блоком стопором с фиксированным усилием срыва, выполненным в виде кольцевого соединения, а на сверхзвуковой части соплового блока установлено соосно с осевой трубкой с помощью легкоразъемного соединения, например клеевого, кольцо с осевым отверстием, диаметр которого составляет 1,1...1,2 наружного диаметра осевой трубки.
Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между ними позволяют, в частности, за счет:
- размещения воспламенителя и электровоспламенителя в осевой трубке, расположенной в сверхзвуковой части соплового блока, на концах которой закреплены тарель и втулка, соединенные с сопловым блоком, обеспечить истечение гетерогенной смеси продуктов сгорания и частиц воспламенителя вдоль оси заряда в период работы до начала движения осевой трубки, симметричность обтекания заряда струей продуктов сгорания и резко снизить тем самым разброс времени воспламенения участков заряда, а следовательно, - разбросы тяги;
- соединения втулки с сопловым блоком стопором с фиксированным усилием срыва, выполненным в виде кольцевого соединения, обеспечить начало истечения продуктов сгорания из двигателя при заданном значении давления в двигателе после воспламенения заряда, что также позволяет снизить разбросы тяги;
- установки на сверхзвуковой части соплового блока соосно с осевой трубкой с осевым отверстием, диаметр которого составляет 1,1...1,2 наружного диаметра осевой трубки, обеспечить соосность струи продуктов сгорания воспламенителя и заряда после начала движения осевой трубки с тарелью и втулкой, что также позволяет снизить разбросы тяги;
- установки кольца с помощью легкоразъемного соединения, например клеевого, обеспечить после завершения процесса воспламенения заряда за счет воздействия продуктов сгорания заряда и втулки на кольцо вылет кольца из соплового блока и создание расчетного режима тяги, что также позволяет снизить разбросы тяги.
Признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях и не известны из уровня техники в процессе проведения патентных исследований, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизны".
Исследуя уровень техники в ходе проведения патентного поиска по всем видам сведений, доступных в странах бывшего СССР и зарубежных странах, обнаружено, что предлагаемое техническое решение явным образом не следует из известного уровня техники, а следовательно, можно сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".
Сущность изобретения заключается в том, что в РДТТ, содержащем корпус, сопловой блок, воспламенитель и электровоспламенитель, согласно изобретению воспламенитель и электровоспламенитель размещены в осевой трубке, расположенной в сверхзвуковой части соплового блока, на концах которой закреплены тарель и втулка, соединенные с сопловым блоком, причем втулка соединена с сопловым блоком стопором с фиксированным усилием срыва, выполненным в виде кольцевого соединения, а на сверхзвуковой части соплового блока установлено соосно с осевой трубкой с помощью легкоразъемного соединения, например, клеевого, кольцо с осевым отверстием, диаметр которого составляет 1,1...1,2 наружного диаметра осевой трубки.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен предлагаемый РДТТ с частичным разрезом.
Предлагаемый РДТТ содержит корпус 1, сопловой блок 2 с воспламенителем 3 и электровоспламенителем 4, установленным в осевой трубке 5, на конце которой закреплена тарель 6. На сверхзвуковой части соплового блока 2 закреплено с помощью легкоразъемного соединения кольцо 7. Втулка 8 соединена с сопловым блоком 2 с помощью стопора 9 и закреплена на осевой трубке 5.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. После подачи электрического импульса на электровоспламенитель 4 струя продуктов сгорания электровоспламенителя 4 зажигает воспламенитель 3. Гетерогенная смесь продуктов сгорания воспламенителя 3 и горящих частиц воспламенителя 3 истекает через канал осевой трубки 5. При достижении давления, превышающего давление срыва стопора 19, осевая трубка 5 совместно с тарелью 6 и втулкой 8 перемещается в осевом направлении. При этом наличие кольца 7 исключает перекосы осевой трубки 5 при ее движении, что обеспечивает симметричность движения продуктов сгорания воспламенителя 3 в корпусе 1 тем самым минимизирует разбросы давления, а следовательно, - тяги РДТТ. После завершения процесса воспламенения при воздействии продуктов сгорания РДТТ на кольцо 7 и втулку 8 кольцо 7 вылетает из соплового блока 2, и РДТТ выходит на расчетный режим тяги.
Выполнение РДТТ в соответствии с изобретением позволило снизить разброс параметров РДТТ и, в первую очередь, тяги.
Изобретение может быть использовано при разработке РДТТ различного назначения, в том числе РДТТ реактивных снарядов систем залпового огня.
Указанный положительный эффект подтвержден испытаниями опытных образцов РДТТ, выполненных в соответствии с изобретением.
В настоящее время разработана конструкторская документация, проведены государственные испытания, намечено серийное производство РДТТ.
Класс F02K9/95 отличающиеся способами и устройствами для пуска и зажигания