РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА Российский патент 1998 года по МПК F02K9/08 

Изобретение относится к ракетной технике, в частности ракетным двигателям твердого топлива (РДТТ) с вкладным пороховым зарядом.

Известны ракетные двигатели твердого топлива, содержащие камеру сгорания и вкладной пороховой заряд, в которых фиксация порохового заряда в осевом направлении осуществляется с помощью диафрагмы в предсопловом объеме, на которую опирается заряд [1]. К недостатку конструкции относится нарушение осевой фиксации при понижении температуры окружающей среды относительно температуры сборки. В этом случае вследствие разницы коэффициентов линейной информации материалов и заряда появляется зазор между торцом заряда и опорной поверхностью диафрагмы, что может приводить к ударам заряда по диафрагме при воздействии эксплуатационной и полетной перегрузок. При повышении же температуры окружающей среды, наоборот, происходит сжатие заряда между опорными поверхностями, приводящее к дополнительным контактным напряжениям в заряде в местах соприкосновения с небронированным торцом заряда.

Указанный недостаток частично устранен в разгонно-маршевом двигателе ракеты 9MIII [2]. Двигатель содержит камеру сгорания и вкладной пороховой заряд с бронепокрытием на наружной поверхности. Заряд в камере фиксируется резьбовой передней крышкой через резиновую опору, компенсирующую колебания длины заряда при изменении температуры окружающей среды. Недостатком такой фиксации является трудность подбора оптимальной толщины опоры, которая могла бы полностью выбирать осевой зазор при понижении температуры и максимально компенсировать осевое сжатие заряда при повышении температуры. На практике эту задачу обычно решают исходя из условия создания минимально допустимых напряжений в заряде. В этом случае толщины опоры оказывается недостаточно для полной компенсации выбранного осевого зазора при крайних отрицательных температурах диапазона эксплуатации.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности осевой фиксации порохового заряда в камере РДТТ.

Задачей данного технического предложения является фиксация заряда в камере элементами, работоспособность которых не ухудшается с изменением температуры эксплуатации.

Указанная цель достигается тем, что в двигателе, содержащем камеру сгорания и вкладной пороховой заряд с термопластичным бронепокрытием наружной поверхности, на внутренней поверхности камеры выполнены кольцевые канавки, преимущественно две, в которых установлены кольца из упругодеформируемого материала, преимущественно резины, при этом внутренний диаметр колец меньше наружного диаметра заряда на величину (0,3 - 0,5) диаметра поперечного сечения кольца.

При установке заряда в камеру кольца деформируются в зазор, обеспечивая необходимую силу трения, фиксирующую заряд при воздействии эксплуатационных и рабочих перегрузок. Сразу же после сборки под действием упругих сил кольца, стремясь возвратиться в исходное положение, внедряются в термопластичный материал бронепокрытия. Соотношение для величины натяга колец, равное (0,3 - 0,5) d_кол., является рекомендуемым условием упругой деформации колец из резины [3], как наиболее практически приемлемого материала. При практически одинаковой твердости резины (900 - 1400 кг/см²) и материала бронепокрытия (1000 - 1500 кг/см²) [4] наличие натяга обеспечивает надежное внедрение кольца в поверхность заряда. При этом циклическое изменение температуры, характерное для условий хранения, ускоряет внедрение колец в поверхность бронепокрытия, повышая тем самым надежность осевой и радиальной фиксации заряда в камере.

Отсутствие предварительно выполненных канавок в бронепокрытии упрощает технологию изготовления заряда и процесс установки его в камеру двигателя при более высокой прочности бронепокрытия.

На фиг.1 показан общий вид предлагаемого двигателя в разрезе. Двигатель содержит камеру сгорания 1 и вкладной пороховой заряд 2 с термопластичной бронировкой 3. На внутренней поверхности камеры 1 выполнены две кольцевые канавки 4, в которые установлены резиновые кольца круглого сечения 5. Внутренний диаметр колец в камере без заряда меньше наружного диаметра заряда на величину 0,5 d_кол., где d_кол. - диаметр поперечного сечения кольца.

Работает двигатель следующим образом. При установке заряда 2 в камеру кольца 5 деформируются в зазор, увеличивая силу трения за счет увеличения поверхности контакта и усилия поджатия кольца к поверхности блокировки 3 (фиг. 2). После сборки под действием упругих сил кольца 5, стремясь возвратиться в исходное положение, внедряются в материал бронепокрытия, образуя канавки для фиксации колец (фиг.3). При запуске ракеты, а также в процессе транспортирования ее кольца 5 удерживают заряд от перемещения, демпфируя как осевые, так и радиальные перегрузки.

Таким образом, выполнение узла фиксации заряда в камере в виде упруго демпфируемых колец, установленных в канавках на внутренней поверхности камеры, повышает надежность крепления заряда, делая ее практически независимой от температуры окружающей среды, а также обеспечивает демпфирование осевых и радиальных перегрузок, исключая разрушение порохового заряда. Кроме того, фиксирующие кольца препятствуют свободному течению газа в кольцевом зазоре между зарядом и стеканием камеры, уменьшая прогрев камеры и заряда, что повышает надежность их работы.

Источники информации
1. Я. М. Шапиро и др. "Основы проектирования ракет на твердом топливе". Военное издательство МО СССР, М., 1968, с. 38,39.

2. "Снаряд 9MIII". Техническое описание... Военное издательство МО СССР (прототип), 1975, с. 19 - 22.

3. ОСТ 3-1396-72. "Кольца уплотнительные резиновые круглого сечения (формовые)".

4. "Справочник по пластическим материалам", т. 2, М., издательство "Химия", с.268.

Изобретение предназначено для использования в области ракетной техники. Ракетный двигатель содержит камеру сгорания и вкладной пороховой заряд с термопластической бронировкой. На внутренней поверхности камеры выполнены преимущественно две кольцевые канавки, в которые установлены кольца из упругодеформируемого материала, преимущественно резины. При этом внутренний диаметр колец меньше наружного диаметра заряда на величину (0,3-0,5) диаметра поперечного сечения кольца. Изобретение позволяет повысить надежность осевой фиксации вкладного заряда твердого топлива в камере ракетного двигателя за счет введения фиксации, не ухудшающей своей работоспособности при изменении температуры окружающей среды. 3 ил.

Ракетный двигатель твердого топлива, содержащий камеру сгорания, вкладной пороховой заряд с термопластичной бронировкой и элементы осевой фиксации заряда в камере сгорания, отличающийся тем, что на внутренней поверхности камеры выполнены преимущественно две кольцевые канавки, в которые установлены кольца из упругодеформируемого материала, преимущественно резины, при этом внутренний диаметр колец меньше наружного диаметра заряда на величину (0,3 - 0,5) диаметра поперечного сечения кольца.