ЗАРЯД ТВЕРДОГО ТОПЛИВА ДЛЯ РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ С ДВУМЯ ИЛИ БОЛЕЕ СТУПЕНЯМИ ТЯГИ Российский патент 1999 года по МПК F02K9/12 

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к конструкциям твердотопливных зарядов, предназначенных для обеспечения ступенчатого изменения тяги ракетного двигателя, и может быть использовано для твердотопливных изделий различного назначения.

Поиск, проведенный по отечественным и зарубежным источникам информации, показал, что в технике известны различные конструкции твердотопливных зарядов с двумя и более режимами работы (ступенями тяги). Ступенчатое изменение тяги можно обеспечить в двигателе двумя способами. Первый способ основан на том, что заряд изготавливается в виде моноблока из одной марки топлива, но разные его части обеспечивают разные время и поверхность горения (см. А.М. Винницкий. Ракетные двигатели на твердом топливе, стр.277). Чаще применяют второй способ - так называемые комбинированные заряды, состоящие из нескольких отдельных частей, различающихся по конструкции и (или) составу топлива (см. И.Х.Фахрутдинов, А.В.Котельников. Конструкция и проектирование ракетных двигателей твердого топлива, стр.60).

В случаях, когда возникает необходимость прекращения действия тяги между режимами (отсечки тяги) применяют гашение заряда с повторным запуском. Недостатком конструкций зарядов с повторным запуском является необходимость введения дополнительных элементов конструкции (емкости с гасящим веществом, системы его подачи в камеру сгорания, системы повторного воспламенения заряда) и, как следствие, ухудшение весовых характеристик двигательной установки в целом.

Наиболее близкой по функциональному назначению и совокупности существенных признаков к заявляемой является конструкция заряда твердого топлива, описанная в заявке ФРГ N 2458180 под названием "Разделительная стенка для ракетного двигателя (с двумя или несколькими независимыми фазами тяги)". Заряд в данной конструкции выполнен из двух блоков, между которыми расположена разделительная стенка двигателя, изолирующая блоки друг от друга, для обеспечения возможности отсечки тяги между двумя режимами. Запуск блоков осуществляется отдельно при помощи нескольких (по количеству блоков) воспламенителей. Таким образом отсечка тяги достигается интервалом времени между запусками.

Недостатком конструкции прототипа является применение разделительной стенки двигателя для обеспечения отсечки тяги и, как следствие, необходимость использования нескольких воспламенителей с соответствующими элементами командной системы, что в конечном счете усложняет конструкцию двигательной установки и ухудшает ее весовые характеристики.

Задачей настоящего изобретения является разработка конструкции заряда твердого топлива для ракетного двигателя с двумя или более ступенями тяги с промежуточной отсечкой тяги, которая позволяет упростить конструкцию двигателя и улучшить его весовые характеристики.

Поставленная задача решается тем, что разделительная перегородка между частями заряда твердого топлива для ракетного двигателя с двумя или более ступенями тяги выполнена в виде шашки безгазового горения.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором приняты следующие обозначения: 1 - корпус двигателя; 2 - сопловый блок; 3 - воспламенитель; 4 - части заряда; 5 - шашка безгазового горения (разделительная перегородка).

Заряд работает следующим образом. Посредством воспламенителя 3 зажигается часть заряда 4, расположенная ближе к сопловому блоку 2. Эта часть заряда в большинстве случаев служит для обеспечения стартового режима работы двигателя. Одновременно (или после сгорания указанной части заряда) происходит воспламенение шашки безгазового горения 5, в результате чего после сгорания стартового заряда определенный промежуток времени газоприход в камере сгорания, а следовательно, и расход через сопло, практически равны нулю, т.е. происходит отсечка тяги. Это важно, например, при необходимости обеспечения отсутствия потока горячих газов из сопла в момент выхода ракеты из ствола гранатомета. После того, как отработала шашка безгазового горения, последняя воспламеняет головную часть заряда 4, под давлением вновь образующихся газов твердая фаза продуктов горения шашки безгазового горения уносится через сопло. Головная часть заряда обеспечивает, как правило, маршевый режим работы двигателя. Таким образом данный заряд позволяет обеспечить две или более ступени двигателя с возможностью отсечки тяги между режимами без применения каких-либо дополнительных конструктивных элементов. Разделительная перегородка в этом случае становится элементом заряда и несет дополнительные функции воспламенителя и командного устройства.

Предложенная конструкция заряда отличается от прототипа выполнением разделительной перегородки в виде шашки безгазового горения, расположенной между частями заряда. Конструкции заряда такого исполнения в технике неизвестны, следовательно предложение обладает новизной.

Чем надежнее у прототипа обеспечивается функция отсечки тяги между режимами работы двигателя, тем более сложные и громоздкие элементы необходимы вводить в конструкцию двигателя. Предлагаемая конструкция заряда устраняет это противоречие путем введения между частями заряда шашки безгазового горения, что существенно не усложняет конструкцию заряда и одновременно позволяет надежно отсекать тягу на заданный промежуток времени без введения в конструкцию двигателя специальных конструктивных элементов. Данное техническое решение не было очевидным для специалистов, так как при многообразии конструкций зарядов аналогичного назначения, конструкция в данном виде предложено впервые. Таким образом, сказанное дает основание считать данное техническое решение обладающим изобретательским уровнем.

Предложенная конструкция заряда не вызовет затруднений при изготовлении. Части заряда можно формовать последовательно, непосредственно в корпус двигателя. Необходимость в применении зарядов, способных обеспечивать различные работы двигателя с возможностью отсечки тяги между режимами, конструкция которых одновременно позволяет упростить двигатель и улучшить его весовые характеристики, не вызывает сомнений. Таким образом предложение обладает промышленной применимостью.

Заряд предназначен для обеспечения ступенчатого изменения тяги ракетного двигателя. Заряд содержит разделительную перегородку между его частями, которая выполнена в виде шашки безгазового горения. Такое решение существенно не усложняет конструкцию заряда и одновременно позволяет надежно отсекать тягу, на заданный промежуток времени, без введения в конструкцию двигателя специальных конструктивных элементов. 1 ил.

Заряд твердого топлива для ракетного двигателя с двумя или более ступенями тяги и разделительной перегородкой, состоящий по меньшей мере из двух газогенерирующих частей, отличающийся тем, что разделительная перегородка между его частями, обеспечивающая отсечку тяги после сгорания стартового заряда, выполнена в виде шашки безгазового горения.