РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ НА ТВЕРДОМ ТОПЛИВЕ Российский патент 2001 года по МПК F02K9/30 

Изобретение относится к ракетостроению и учитывает все возрастающие требования по повышению совершенства конструкций ракетных двигателей, надежности и безопасности их работы.

Известна конструкция ракетного двигателя твердого топлива [1], состоящего из камеры сгорания с сопловым блоком в критическом сечении раструба сопла которого установлен сопловой вкладыш с мембраной, перед ним, пороховой заряд, воспламенитель на мембране (Фахрутдинов И.Х. "Ракетные двигатели твердого топлива. - М.: Машиностроение, 1981, стр. 4-5, рис. 1.1).

Однако данная конструкция двигателя при всех своих достоинствах имеет существенный недостаток - это невозможность запуска малогабаритной ракеты оператором с рук, из-за большой ударной звуковой волны в момент старта ракеты, что приведет к выходу из строя оператора - его контузии, кроме того сильный звук демаскирует боевую позицию.

Известна конструкция ракетного двигателя на твердом топливе, состоящего из корпуса с теплозащитным покрытием, соплового днища, переднего днища, заряда твердого топлива, воспламенительного устройства, поворотного сопла с сопловым вкладышем и заглушкой в расширяющейся части сопла (Винницкий А.М. Ракетные двигатели на твердом топливе. - М.: Машиностроение, 1973, стр. 15 - 19, рис. 1.13). Однако и данная конструкция двигателя при всех своих достоинствах обладает теми же недостатками, что и аналог [1], а именно большой ударной звуковой волной при старте ракеты.

Известен ракетный двигатель на твердом топливе, состоящий из корпуса с многосопловым днищем с заглушками в расширяющейся части сопел, заряда твердого топлива и воспламенительного устройства (патент США N 3020710 от 13.02.1962 г.).

Данная конструкция двигателя обладает теми же недостатками, что и приведенные выше аналоги.

Поэтому. учитывая все перечисленные выше недостатки, задачей изобретения является снижение ударной звуковой волны при старте малогабаритной ракеты и возможность ее пуска оператором с рук из специального устройства, без ущерба для здоровья оператора, по сравнению с аналогом и прототипом.

Это достигается тем, что в ракетном двигателе твердого топлива корпус двигателя выполнен за одно целое с сопловым днищем, а днище многосопловым с заглушками в каждом сопле, при этом заглушки выполнены с центральными сквозными отверстиями, закрытыми пробками или мембранами.

Сущность изобретения заключается в том, что данная конструкция ракетного двигателя на твердом топливе обеспечивает снижение мощности ударной звуковой волны, в два этапа, за счет оригинальной конструкции заглушек, установленных в многосопловом днище.

На прилагаемом чертеже приведена предлагаемая конструкция ракетного двигателя на твердом топливе, где:
1 - корпус двигателя,
2 - многосопловое днище,
3 - воспламенительное устройство,
4 - заглушка,
5 - пробка или мембрана,
6 - пороховой заряд,
7 - сопло.

Работа ракетного двигателя на твердом топливе осуществляется следующим образом.

В корпусе двигателя 1 при сбрабатывании воспламенительного устройства 3 происходит воспламенение порохового заряда 6, образующиеся пороховые газы создают давление внутри двигателя, действуя на заглушку 4 с пробками 5, установленные в каждом сопле 7 многосоплового днища 2.

При достижении определенного давления сначала происходит вскрытие пробок, а затем и заглушек и их унос через раструб каждого сопла. Работа двигателя быстротечна, т.е. доли секунды, но если проследить его работу во времени, то снижение ударной звуковой волны происходит в два этапа:
1-й этап - по мере нарастания давления пороховых газов в камере двигателя происходит вскрытие пробок (мембран), установленных в заглушках каждого сопла, при этом сила ударной звуковой волны незначительна, так как расход газа через отверстия в заглушках очень мал.

Горячие пороховые газы, истекая через отверстия в заглушках, разогревают воздух за сопловым объемом, плотность которого уменьшается, из законов физики знаем, чем больше плотность окружающей среды, тем выше мощность и скорость распространения ударной звуковой волны и наоборот;
2-й этап - по мере нарастания давления и достижения расчетной величины происходит вскрытие основных заглушек и истечение пороховых газов в уже разогретую воздушную среду за сопловым объемом, за счет чего снижается вторичная ударная звуковая волна. Вскрытие заглушек в два этапа на основании экспериментальных данных позволяет значительно снизить мощность ударной звуковой волны, а для данной конструкции двигателя примерно в два раза.

Реактивный двигатель на твердом топливе состоит из корпуса с многосопловым днищем с заглушками в расширяющейся части сопел, заряда твердого топлива и воспламенительного устройства. Корпус двигателя выполнен за одно целое с сопловым днищем. Каждая заглушка выполнена с центральным сквозным отверстием, закрытым пробкой или мембраной. Данная конструкция ракетного двигателя обеспечивает снижение уровня мощности ударной звуковой волны в два этапа за счет оригинальной конструкции заглушек, установленных в многосопловом днище. 1 ил.

Ракетный двигатель на твердом топливе, состоящий из корпуса с многосопловым днищем с заглушками в расширяющейся части сопел, заряда твердого топлива и воспламенительного устройства, отличающийся тем, что корпус двигателя выполнен за одно целое с сопловым днищем, при этом каждая заглушка выполнена с центральным сквозным отверстием, закрытым пробкой или мембраной.