заряд ракетного твердого топлива
Классы МПК: | F02K9/18 с внутренней поверхностью горения звездообразной или подобной формы |
Автор(ы): | Макаровец Н.А., Денежкин Г.А., Семилет В.В., Подчуфаров В.И., Обозов Л.И., Каширкин А.А., Петуркин Д.М., Филатов В.Г., Куксенко А.Ф., Кузьмицкий Г.Э., Федченко Н.Н., Вронский Н.М., Макаров Л.Б., Гринберг С.И., Талалаев А.П., Колесников В.И., Амарантов Г.Н., Колач П.К., Некрасов В.И. |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное унитарное предприятие Пермский завод им. С.М. Кирова |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-10-14 публикация патента:
10.06.2000 |
Заряд ракетного твердого топлива, содержащий корпус, защитно-крепящий слой, звездообразный канал в донной части заряда, переходной и цилиндрический участки. Цилиндрический участок канала выполнен с диаметром, равным наружному диаметру лучей звездообразного канала у конца переходного участка. Минимальная площадь проходного сечения звездообразного канала в области переходного участка составляет 0,004 - 0,005 площади горящего участка звездообразного канала до указанного сечения. Начальная толщина горящего свода заряда в области звездообразного канала у донного торца составляет 0,85 - 0,95 e2, где e2 - начальная толщина горящего свода в области звездообразного канала у начала переходного участка. Изобретение позволяет создать заряд, обеспечивающий повышение коэффициента объемного заполнения при уменьшении разброса энергетических характеристик. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
Заряд ракетного твердого топлива, содержащий корпус, защитно-крепящий слой, звездообразный канал в донной части заряда, переходной и цилиндрический участки, отличающийся тем, что цилиндрический участок канал выполнен с диаметром, равным наружному диаметру лучей звездообразного канала у конца переходного участка, минимальная площадь проходного сечения звездообразного канала в области переходного участка составляет 0,004 - 0,005 площади горящего участка звездообразного канала до указанного сечения, начальная толщина горящего свода заряда в области звездообразного канала у донного торца составляет 0,85 - 0,95 е2, где е2 - начальная толщина горящего свода заряда в области звездообразного канала у начала переходного участка.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области военной техники, а именно к зарядам ракетного твердого топлива двигателей ракет реактивных систем залпового огня (РСЗО). Основной тенденцией совершенствования двигателей ракет РСЗО является увеличение энергетических характеристик, что обеспечивается, главным образом, за счет применения зарядов с высоким коэффициентом заполнения камеры сгорания. Известен заряд для двигателей ракет по патенту 2125175 F 02 K 9/28, содержащий скрепленный с корпусом двигателя головной полузаряд со звездообразным каналом и хвостовой полузаряд с цилиндрическим каналом, принятый за аналог. Задачей данного технического решения являлось достижение достаточно высокого коэффициента поперечного заполнения камеры. Однако наличие межзарядного объема между головным и хвостовым полузарядами, характерное для данной конструкции заряда, не обеспечивает требуемого объемного заполнения. Общими признаками с предлагаемыми авторами зарядом является наличие в составе заряда-аналога звездообразного цилиндрического канала. Наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату к заявляемому изобретению является заряд с высоким коэффициентом объемного заполнения (см RU 2135806 C1, Мпк. F 02 K 9/18, 27.08.1999 г.), принятый авторами за прототип. Он содержит скрепленный с корпусом заряд со звездообразным каналом в донной части заряда с постоянной толщиной горящего свода по длине канала, переходный и цилиндрический участок. Заряд, принятый за прототип, функционирует следующим образом. После зажжения заряда происходит его горение по переднему торцу, звездообразному каналу, переходному участку канала, цилиндрическому участку канала и сопловому торцу. Однако заряду подобной конструкции присущ ряд недостатков, основным из которых являются существенный разброс энергетических характеристик и возникновение высокочастотных неустойчивых акустических колебаний в канале заряда при повышении плотности заряжания. Задачей известного технического решения (прототипа) явилось повышение объемного заполнения без учета возможности его модернизации в направлении повышения объемного заполнения и снижения разброса энергетических характеристик за счет сокращения массы остатков заряда, догорающих при пониженном давлении. В отличие от прототипа в предлагаемом заряде цилиндрический участок канала выполнен с диаметром, равным наружному диаметру лучей звездообразного канала у конца переходного участка, минимальная площадь проходного сечения звездообразного канала в области переходного участка составляет 0,004... 0,005 площади горящего участка звездообразного канала до указанного сечения, начальная толщина горящего свода заряда в области звездообразного канала у донного торца e1 составляет 0,85...0,95e2, где e2 -начальная толщина горящего свода заряда в области звездообразного канала у начала переходного участка. Это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом. Указанные признаки, отличительные от прототипа и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой защиты, во всех случаях достаточны. Задачей предлагаемого изобретения является повышение объемного заполнения, повышение надежности функционирования и снижение разбросов энергетических характеристик заряда. Указанный технический результат достигается тем, что в заряде цилиндрический участок канала выполнен с диаметром, равным наружному диаметру лучей звездообразного канала у конца переходного участка, минимальная площадь проходного сечения звездообразного канала в области переходного участка составляет 0,004. ..0,005 площади горящего участка звездообразного канала до указанного сечения, начальная толщина горящего свода заряда в области звездообразного канала у донного торца e1 составляет 0,85...0,95e2, где e2 -начальная толщина горящего свода заряда в области звездообразного канала у начала переходного участка. Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между узлами заряда позволяют, в частности, за счет выполнения:- цилиндрического участка канала с диаметром d, равным наружному диаметру лучей D звездообразного канала у конца переходного участка, обеспечить оптимальные условия входа "жгутов" конденсированной фазы продуктов сгорания, образующихся при движении продуктов сгорания в "лучах" звездообразного канала и являющихся эффективным средством для демпфирования акустических колебаний в цилиндрический участок заряда. При уменьшении диаметра d цилиндрического участка канала менее наружного диаметра лучей D звездообразного канала у конца переходного участка происходит соударение "жгутов" с элементами поверхности цилиндрического участка канала, что снижает кинетическую энергию "жгутов" и эффект демпфирования колебаний, следствием чего является нерасчетное повышение давления в двигателе. При увеличении диаметра d более диаметра D при движении продуктов сгорания в области входного участка цилиндрического канала образуются рециркуляционные зоны с обратными токами газа с высоким уровнем турбулентных пульсаций, что вызывает локальное увеличение скорости горения и нерасчетный характер выгорания цилиндрической части канала;
- минимальной площади проходного сечения звездообразного канала в области переходного участка, составляющей 0,004. . .0,005 площади горящего участка звездообразного канала, до указанного сечения обеспечить необходимый уровень скорости продуктов сгорания, а следовательно, и "жгутов" конденсированной фазы на входе в цилиндрический участок канала заряда. С уменьшением минимальной площади проходного сечения звездообразного канала в области переходного участка менее 0,004 площади горящего участка звездообразного канала до указанного сечения возрастает скорость движения продуктов сгорания по звездообразному каналу, переходному и цилиндрическому участкам, следствием чего является повышение скорости горения заряда и недопустимый рост давления. При увеличении указанной площади свыше 0,005 площади горящего участка звездообразного канала до указанного сечения снижается скорость движения продуктов сгорания, а следовательно, "жгутов" конденсированной фазы, что приводит к их интенсивному размыванию и снижению эффекта демпфирования. - начальной толщины горящего свода заряда в области звездообразного канала у донного торца e1 составляющей 0,85...0,95 e2, где e2 - начальная толщина горящего свода заряда в области звездообразного канала у начала переходного участка, обеспечить равномерное выгорание свода заряда и снизить разброс энергетических характеристик заряда. За счет эффекта эрозионного горения скорость горения свода заряда возрастает по его длине, поэтому при увеличении начальной толщины горящего свода свыше 0,95e2 выгорание заряда у конца переходного участка происходит значительно интенсивнее, чем у донного торца, что приводит к образованию существенного объема остатков у донного торца заряда, догорающих при пониженном давлении, а следовательно, к недопустимому разбросу выходных характеристик. При уменьшении начальной толщины горящего свода менее 0,85e2 выгорание свода заряда у донного торца заканчивается быстрее, чем у начала переходного участка, защитно-крепящий слой на этом участке длительное время находится в контакте с высокотемпературными продуктами сгорания, что может привести к локальному перегреву корпуса и его разрушению. Сущность предложенного изобретения поясняется чертежом, где изображен общий вид предложенного заряда с частичным поперечным разрезом. Предлагаемый заряд содержит корпус 1, защитно-крепящий слой 2, звездообразный канал 3, переходный участок 4, цилиндрический участок 5. Предложенное выполнение заряда позволило на 5...8% увеличить коэффициент объемного заполнения при уменьшении разброса энергетических характеристик на 15...20%. Функционирование предложенного заряда происходит следующим образом. После зажжения заряда продукты сгорания движутся по звездообразному каналу 3, переходному участку 4 и цилиндрическому участку 5 и истекают через срез цилиндрического участка 5. Полученный положительный эффект подтвержден в ходе стендовых испытаний зарядов, выполненных в соответствии с предлагаемым изобретением, а также при летных испытаниях ракет РСЗО с предлагаемым зарядом.
Класс F02K9/18 с внутренней поверхностью горения звездообразной или подобной формы