РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ АРТИЛЛЕРИЙСКОГО СНАРЯДА Российский патент 1997 года по МПК F02K9/08 F42B15/00 

Изобретение относится к артиллерийской технике, в частности к ракетным двигателям снарядов, запускаемых из ствола орудия или миномета.

Известна конструкция ракетного двигателя артиллерийского снаряда, содержащего корпус с зарядом твердого топлива и соплом, установленная в нем заглушка с кольцевым выступом, контактирующим с наружной поверхностью сопла, фиксирующий ее элемент, воспламенитель и блок стабилизаторов ножевого типа [1]
Данная конструкция позволяет стопорить все устройство в трубе за счет установки выступов стабилизаторов в выемки на внутренней поверхности трубы и за счет контакта кольцевого выступа заглушки с оперением и соплом.

Однако этой конструкции присущи такие недостатки, как нагружение сопловой части, в зоне пристыковки перьев стабилизатора, весом всего снаряда при осевых бросках на носовую часть, продольных вибрациях, с учетом инерционных вибрациях, что снижает надежность работы двигателя, а также требует такой компоновки, когда задние торцы стабилизаторов и заглушка были бы расположены рядом, что не всегда приемлемо.

Задачей изобретение является повышение надежности работы ракетного двигателя.

Указанная задача решается таким образом, что, в ракетном двигателе артиллерийского снаряда, содержащем корпус с зарядом твердого топлива и соплом, перекрытым в выходной части конической заглушкой с воспламенителем и замедлителем, на торце стенки заглушки, обращенном к заряду, выполнен кольцевой выступ, на который, с зазором относительно торца, заполненным герметизирующим составом, установлена мембрана в виде чашки с отбортовкой, а наружный диаметр отбортовки составляет 0,8 0,9 диаметра критического сечения сопла двигателя, при этом расстояние от мембраны до заряда твердого топлива определено соотношением
L (4 6)•d,
а диаметр торца стенки заглушки, обращенного к воспламенителю, определен соотношением
D_В≥1,5•d_отв,
где
L расстояние от мембраны до заряда твердого топлива;
d диаметр критического сечения сопла двигателя;
D_В диаметр торца стенки заглушки, обращенного к воспламенителю;
d_отв диаметр расходного отверстия заглушки.

Выполнение на торце стенки заглушки, обращенном к заряду, кольцевого выступа позволяет образовать посадочное место для мембраны снаружи конуса, что удобно при сборке, и позволяет контролировать положение мембраны.

Выполнение мембраны в виде чашки с отбортовкой, расположенной с зазором относительно торца стенки конуса, а также заполнение зазора герметизирующим составом, позволяет просто и надежно загерметизировать порох воспламенителя, и обеспечить малое давление форсирования при горении его тонкосвободного пороха за счет работы мембраны на отрыв (по месту склеивания), а не на изгиб и срез. Эти меры исключают забросы давления в конусе и его демонтаж.

Выполнение отбортовки мембраны с наружным диаметром, составляющим 0,8 - 0,9 диаметра критического сечения сопла двигателя получено опытным путем и объясняется следующим. При соотношении меньше 0,8 уменьшается площадь поперечного сечения мембраны и, соответственно, ее парусность при полете в сторону заряда после срабатывания воспламенителя. Это приводит к росту скорости мембраны и повреждению заряда (сколы, трещины).

Уменьшение соотношения меньше 0,8 приводит и к ослаблению усилия крепления мембраны герметизирующим составом растут разбросы этого усилия, и надежность работы устройства уменьшается.

При соотношении больше 0,9 возможно касание наружной поверхности отбортовки с поверхностью критического сечения сопла с учетом несоосности при изготовлении деталей. При движении мембраны под действием газов отбортовка будет повреждать (скрести) поверхность сопла в критическом сечении. Это снизит надежность работы двигателя, и особенно, при значительном времени его работы.

Выполнение расстояния от мембраны до заряда твердого топлива равны (4 - 6) диаметрам критического сечения сопла двигателя получено опытным путем. Когда это расстояние меньше 4-х диаметров критического сечения сопла, то мембрана при полете не успевает затормозиться в должной мере и повреждает заряд твердого топлива образуются сколы. При коэффициенте больше 6 передняя часть конуса удаляется от заряда настолько, что газы воспламенителя расширяются и охлаждаются так, что не обеспечивается надежное воспламенение заряда.

Выполнение диаметра торца стенки заглушки, обращенного к воспламенителю, больше или равным 1,5 диаметра расходного отверстия заглушки исключает сплошную коническую поверхность внутри заглушки и, следовательно, заклинивание зерном пороха воспламенителя расходного отверстия. Перпендикулярная площадка с указанным размером способствует смещению зерна пороха от расходного отверстия, и забросов (пиков) давления при воспламенении не происходит.

На фиг. 1 показан ракетный двигатель артиллерийского снаряда в разрезе; на фиг. 2 коническая заглушка с мембраной, сопло и заряд твердого топлива.

Ракетный двигатель содержит корпус 1 с зарядом 2 твердого топлива и соплом 3, перекрытым в выходной части 4 конической заглушкой 5 с воспламенителем 6 и замедлителем 7. На торце 8 стенки 9 заглушки 5 выполнен кольцевой выступ 10. Торец 8 обращен к заряду 2. На выступ 10 установлена мембрана 11 с отбортовкой 12, причем между торцем 8 и отбортовкой 12 образован зазор 13, заполненный герметизирующим составом 14 (например, герметик УТ-34, клеи 192, БФ-4 и др.). Наружный диаметр 15 отбортовки 12 составляет 0,8 0,9 диаметра d (16) критического сечения сопла 3 двигателя. Расстояние L (17) от мембраны 11 до заряда 2 определено соотношением L (4 6)•d.

Диаметр D_В (18) торца 19 стенки 9 заглушки 5, обращенного к воспламенителю 6, больше или равен 1,5 d_отв, где d_отв диаметр 20 расходного отверстия 21 заглушки 5.

Мембрана 11 выполняется металлической (сталь, дюралюминий, медь) для лучшей адгезии состава 14. Кроме того, металлическая мембрана позволяет получать ее высокопроизводительным способом штамповки с надежным получением размеров с малым их разбросом по допускам. Заглушка 5 в сборе крепится к двигателю фиксирующим элементом 22. Воспламенитель 6 закрыт технологической перегородкой 23 для исключения попадания зерен пороха при свинчивании (при сборке) по резьбе конуса 5 с ответной деталью.

Устройство работает следующим образом.

Газы метательного заряда задействуют в стволе орудия замедлитель 7 и выталкивают снаряд из ствола. На траектории замедлитель 7 выдает форс огня (пробивая перегородку 23) и зажигает воспламенитель 6, зерна пороха которого, не перекрывая отверстие 21, ввиду наличия торца 19 с диаметром D_В (18), сгорают, и газы отрывают мембрану 11 от состава (клея) 14 с незначительным давлением форсирования из-за выполнения диаметра 15 отбортовки 12 равным 0,8
0,9 диаметра 16 сопла 3. Мембрана 11, не повреждая механически поверхность диаметра 16, сходит с кольцевого выступа 10 и летит в сторону заряда 2. Надежное зажжение заряда 2 и неповреждение его обеспечивается и выполнением расстояния 17 (от мембраны до заряда 2) равным 4 6 диаметрам 16. Газы воспламенителя 6 зажигают заряд 2. Под действием давления внутри корпуса 1 заглушка 5, преодолевая усилие фиксирующего элемента 22, слетает с сопла 3, из его выходной части 4, и двигателя с открытым соплом начинает работу на траектории, перемещая снаряд.

Таким образом, техническое решение позволяет повысить надежность работы ракетного двигателя артиллерийского снаряда за счет выполнения посадочного места снаружи корпуса заглушки с воспламенителем, размещения на ней мембраны в виде чашки с отбортовкой со стабильным, заданным в узких пределах, диаметром, определяющим давление форсирования воспламенителя, а также расположения мембраны на определенном расстоянии от заряда.

Использование: артиллерийская техника, в частности ракетные двигатели снарядов, запускаемых из ствола орудия или миномета. Сущность изобретения: в ракетном двигателе артиллерийского снаряда, содержащем корпус 1 с зарядом 2 твердого топлива и соплом 3, перекрытым в выходной части 4 конической заглушкой 5 с воспламенителем 6 и замедлителем 7, на торце 8 стенки 9 заглушки 5 выполнен кольцевой выступ 10. Торец 8 обращен к заряду 2. На выступе 10 установлена мембрана 11 с отбортовкой 12, причем между торцем 8 и отбортовкой 12 образован зазор 13, заполненный герметизирующим составом 14. Наружный диаметр 15 отбортовки 12 составляет 0,8 - 0,9 диаметра d (16) критического сечения сопла 3 двигателя. Расстояние L (17) от мембраны 11 до заряда 2 определено соотношением L = (4 - 6)•d. Диаметр D_В (18) торца 19 стенки 9 заглушки 5, обращенного к воспламенителю 6, больше или равен 1,5 d_отв, где d_отв - диаметр 20 расходного отверстия 21 заглушки 5, 22 - фиксирующий элемент заглушки, 23 - перегородка заглушки 5. 2 ил.

Ракетный двигатель артиллерийского снаряда, содержащий корпус с зарядом твердого топлива и соплом, перекрытым в выходной части конической заглушкой с воспламенителем и замедлителем, отличающийся тем, что в нем на торце стенки заглушки, обращенном к заряду, выполнен кольцевой выступ, на который с зазором относительно торца, заполненным герметизирующим составом, установлена мембрана в виде чашки с отбортовкой, а наружный диаметр отбортовки составляет 0,8 0,9 диаметра критического сечения сопла двигателя, при этом расстояние от мембраны до заряда твердого топлива определено соотношением L (4 6)•d, а диаметр торца стенки заглушки, обращенного к воспламенителю, определен соотношением
D_в≥ 1,5 d_отв,
где L расстояние от мебраны до заряда твердого топлива;
d диаметр критического сечения сопла двигателя;
D_в диаметр торца стенки заглушки, обращенного к воспламенителю;
d_отв диаметр расходного отверстия заглушки.