ПИРОТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ВОСПЛАМЕНЕНИЯ СОПРОВОЖДЕНИЯ Российский патент 2002 года по МПК F02K9/95 

Предлагаемое изобретение относится к специальным элементам конструкции ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ), а именно к устройствам для зажигания заряда твердого топлива РДТТ. Оно может быть использовано, главным образом, в качестве системы воспламенения как в крупногабаритных, так и в малогабаритных РДТТ, имеющих большое удлинение.

Известен газогенератор на твердом топливе [1] , который может применяться в качестве системы воспламенения РДТТ и устанавливаться, например, в переднем объеме двигателя. По классификации, предложенной в работе [2] , известная система воспламенения имеет последовательную схему размещения воспламенительных зарядов. Система воспламенения имеет прочный корпус с фланцевой заглушкой, в которую установлено запальное устройство, снаряженное быстрогорящим составом (дополнительным воспламенительным зарядом) и имеющее средство инициирования - пиропатрон с электрозапалом. В корпусе размещен основной воспламенительный заряд, выполненный в виде набора таблеток, отпрессованных из пиротехнического состава. В цилиндрической части корпуса системы воспламенения имеется перфорация. Часть корпуса, где имеется перфорация, снаружи герметизирована тонкой пластиковой пленкой или фольгой. В корпусе также предусмотрена установка цилиндрической винтовой пружины сжатия, шаг которой меньше, чем минимальный размер таблеток. Одной из своих опорных плоскостей пружина прижата к фланцевой заглушке, а другой - к заглушке в форме подвижного поршня из мягкого пористого материала (типа сетки). Сжимающее действие пружины через поршень обеспечивает плотную упаковку таблеток в корпусе и предотвращает взаимное перемещение и разрушение таблеток при сборке, транспортировке, а также запуске двигателя.

После подачи сигнала на электрозапал происходит воспламенение навески пиропатрона. Продукты сгорания навески пиропатрона разрушают заглушку и поступают в полость запального устройства, заполненную быстрогорящим составом (дополнительным воспламенительным зарядом). Протекая по порам между гранулами быстрогорящего состава, продукты сгорания постепенно прогревают и воспламеняют их. При горении гранул быстрогорящего состава происходит образование продуктов сгорания, что приводит к резкому подъему уровня давления в полости запального устройства и сопровождается истечением продуктов сгорания в корпус системы воспламенения. При этом происходят прогрев и последующее воспламенение основного воспламенительного заряда. В тот момент, когда давление продуктов сгорания в корпусе системы воспламенения достигает значения давления разрушения герметизирующей оболочки, происходит ее разрушение, и продукты сгорания основного воспламенительного заряда начинают истекать через отверстия в корпусе системы воспламенения.

Известная конструкция системы воспламенения обладает рядом следующих недостатков.

Многоступенчатость системы инициирования основного воспламенительного заряда снижает надежность срабатывания системы воспламенения, а значит, и надежность воспламенения заряда РДТТ. Указанная многоступенчатость вызывает и нестабильность рабочих характеристик системы воспламенения, выражающуюся, в частности, в значительном разбросе интервалов времени, проходящих от момента подачи электрического сигнала на электрозапал и до начала горения основного воспламенительного заряда.

Кроме того, в процессе горения дополнительного или основного гранулированных зарядов возможна реализация ситуации, когда перед фронтом воспламенения образуется узкая зона уплотнения [3] . Плотность гранулированного заряда увеличивается из-за сжатия порового объема. С течением времени процесс уплотнения достигает стадии, когда в зоне уплотнения поры схлапываются и перед фронтом воспламенения образуется газонепроницаемая пробка. Кроме того, схлопывание сопровождается интенсивным ростом межгранулярных напряжений. В результате дальнейшее распространение процесса в форме конвективного горения становится невозможным и горение дополнительного или основного гранулированных зарядов переходит в детонацию. В результате давление в запальном устройстве или в корпусе системы воспламенения может превысить максимально допустимый уровень. При этом возможны механические повреждения элементов конструкции системы воспламенения и, как следствие, появление неблагоприятных режимов ее функционирования. Описанный выше эффект [3] делает работу системы воспламенения нестабильной и ведет к снижению надежности воспламенения заряда РДТТ. Более того, неустойчивость процесса горения основного воспламенительного заряда, как правило, порождает поступление акустической энергии в полость корпуса системы воспламенения. Наиболее опасными и часто встречающимися на практике являются продольные колебания в полости корпуса системы воспламенения, частота которых может совпадать с частотой резонансных колебаний, характерных для данной конструкции системы воспламенения.

Также использование известной системы воспламенения не обеспечивает требуемой эксплуатационной безопасности. В ряде случаев в электрозапале могут наводиться блуждающие токи, появление которых, как правило, ведет к спонтанному инициированию пиропатрона и срабатыванию всей системы воспламенения в момент, когда того не требуется.

Как правило, РДТТ межконтинентальных баллистических ракет (первые ступени) характеризуются большим удлинением. Длина канала заряда такого РДТТ обычно составляет от 7.2 до 11.0 метров. При использовании известной системы воспламенения в РДТТ, имеющем заряд с каналом большого удлинения, не будет обеспечиваться подвод требуемого количества энергии для надежного воспламенения наиболее удаленных от системы воспламенения участков поверхности канала заряда твердого топлива. При этом система воспламенения не будет обеспечивать требуемый минимальный разброс задержек воспламенения различных участков поверхности горения твердотопливного заряда и соответственно не будет обеспечиваться устойчивое, надежное воспламенение заряда. Попытки улучшить ситуацию, не изменяя традиционной конструктивной схемы, путем дополнительного увеличения массы заряда и расходных характеристик системы воспламенения приводят к развитию интенсивных волновых газодинамических процессов в камере сгорания РДТТ. В результате этого еще до вскрытия сопловой заглушки заряд твердого топлива и корпус РДТТ подвергаются высоким динамическим нагрузкам, что приводит к потере работоспособности РДТТ большой длины, систем управления и ракеты в целом [4] . Характерная опытная зависимость градиентов давления от времени для РДТТ большой длины приведена в работе [4, рис. 2 (кривая 1)] . Эта зависимость имеет характер периодических колебаний переменной амплитуды. С другой стороны, в работе [4] для снижения интенсивности динамических нагрузок на заряд при выходе РДТТ большой длины на стационарный режим работы предлагается уменьшить массу заряда и расходные характеристики штатной системы воспламенения, а также уменьшить давление вскрытия сопловой заглушки РДТТ. Но при этом неизбежно будет уменьшена надежность воспламенения поверхности канала заряда РДТТ большого удлинения, особенно в условиях низких температур окружающей среды.

Также известна конструкция пиротехнической системы воспламенения сопровождения направленного действия, выполненной в виде газогенератора [5, рис. 4.6] - прототип. Системами воспламенения сопровождения принято называть системы воспламенения, имеющие большое время срабатывания - от десятых долей секунды до нескольких секунд. По классификации, предложенной в работе [2] , известная система воспламенения имеет последовательную схему размещения воспламенительных зарядов. Рассматриваемая система воспламенения содержит прочный корпус, имеющий внутреннее и наружное теплозащитные покрытия, входные (для задействования) и расходные отверстия. Расходные отверстия имеются как в боковой поверхности корпуса, так и в его правом торце. Поперечные сечения расходных отверстий рассчитывают с учетом требуемого режима работы системы воспламенения. В полости корпуса последовательно установлены перфорированная заглушка, предвоспламенитель, выполненный в виде замкнутого корпуса, снаряженного дополнительным воспламенительным зарядом, и основной воспламенительный заряд, выполненный в виде набора из шашек баллиститного топлива. Перфорированная заглушка установлена в полости корпуса, со стороны его входной части, посредством резьбового соединения и одной из своих плоскостей обеспечивает плотную упаковку предвоспламенителя и основного воспламенительного заряда в корпусе.

Рассмотренная конструкция пиротехнической системы воспламенения сопровождения направленного действия обладает рядом недостатков, перечисленных выше при описании аналога. К числу их относятся: многоступенчатость системы инициирования основного воспламенительного заряда; возможный переход процесса горения дополнительного гранулированного заряда в детонацию; невысокий уровень эксплуатационной безопасности; пониженная надежность воспламенения поверхности канала заряда крупногабаритного РДТТ большого удлинения, особенно в условиях низких температур окружающей среды.

Кроме того, в полости корпуса известной системы воспламенения возможно возникновение аномального режима горения основного воспламенительного заряда, а именно неакустической (низкочастотной) неустойчивости горения. Этот режим горения [6, 7] характеризуется самопроизвольным прекращением горения основного воспламенительного заряда с последующим его самовоспламенением (так называемое "чихание"). Диаграмма давление - время в этом случае имеет прерывистый характер. Заряд гаснет, происходит локальное самовоспламенение, через отверстия перфорации истекают непрореагировавшие продукты сгорания, затем основной воспламенительный заряд снова гаснет, и после нескольких "чиханий" система воспламенения может полностью прекратить функционирование. Низкочастотная неустойчивость связана с тепловой инерционностью волны горения, распространяющейся по твердому топливу, а также с расходной характеристикой системы воспламенения. Неустойчивость возникает, когда характерное время тепловой релаксации волны горения становится сравнимо с характерным временем релаксации давления в полости корпуса системы воспламенения. При этом все факторы, способствующие уменьшению подвода теплового потока к непрореагировавшему твердому топливу, способствуют возникновению аномального горения. В случае реализации в корпусе системы воспламенения описанного выше аномального режима горения функционирование РДТТ с большой степенью вероятности также будет происходить в аномальном режиме. Твердотопливный заряд РДТТ либо вообще не воспламенится, либо будет гореть в прерывистом режиме [7] . Особенности проявления на практике описанного выше аномального режима горения - прерывистого горения твердотопливных зарядов в модельной камере сгорания - описаны в работе [8] . В частности, в экспериментах использовались твердые топлива различных составов и многократно фиксировались случаи сгорания канальных многошашечных зарядов различной длины в аномальном режиме.

Помимо вышеизложенного неустойчивость процесса горения основного воспламенительного заряда, как правило, порождает поступление акустической энергии в полость корпуса системы воспламенения [9] . Наиболее опасными и часто встречающимися на практике являются продольные колебания продуктов сгорания в корпусе системы воспламенения, частота которых может совпадать с частотой резонансных колебаний, характерных для данной конструкции системы воспламенения.

В случае реализации описанных выше аномальных процессов система воспламенения может стать источником интенсивных непрогнозируемых воздействий на физико-химические процессы в камере сгорания РДТТ, вызвать аномальные режимы работы РДТТ (например, прерывистое горение, заряда [7] ) или привести к потере работоспособности как двигателя, так и межконтинентальной баллистической ракеты в целом. Ударные и вибрационные нагрузки, сопровождающие запуск РДТТ, как правило, негативно влияют и на точность системы управления ракетой. В этой связи важнейшим направлением совершенствования твердотопливных двигателей с каналом большого удлинения является разработка способов оптимальной организации развития внутрикамерных процессов в начальный период работы с целью снижения ударных и вибрационных воздействий на ракету и ее системы.

Задача изобретения - существенное повышение надежности воспламенения твердотопливного заряда ракетного двигателя с каналом большого удлинения, стабильности характеристик, надежности функционирования и безопасности эксплуатации системы воспламенения, обеспечение монотонности процесса выхода ракетного двигателя на стационарный режим работы за счет увеличения скорости и температуры продуктов сгорания, поступающих от системы воспламенения при использовании эффекта рекомбинации атомов водорода на поверхности твердотопливного заряда, подавления режимов неустойчивого горения и поглощения энергии акустических колебаний продуктов сгорания основного воспламенительного заряда в широкой полосе частот в полости корпуса системы воспламенения.

Поставленная задача решается за счет того, что в конструкцию системы воспламенения введена насадочная секция-ускоритель, скрепленная с выходным торцом корпуса и выполненная в виде стакана, имеющего перфорацию по выходной торцовой поверхности, в стакане насадочной секции установлена шашка расчетных размеров из экзотермического водородобразующего состава с одним осевым или несколькими каналами, совпадающими с перфорацией на выходном торце стакана насадочной секции-ускорителя, при этом в заглушке установлены дополнительный воспламенительный заряд, выполненный в виде шашки расчетных размеров из экзотермического водородобразующего состава с одним осевым или несколькими каналами, средство инициирования, а внутренние поверхности стакана насадочной секции-ускорителя и заглушки выполнены с облицовкой из эластичного теплозащитного покрытия.

Заглушка может быть выполнена в виде цилиндрического полузамкнутого корпуса.

Средство инициирования может быть выполнено в виде одного или нескольких источников короткого теплового импульса, которые установлены в одном или в нескольких каналах шашки дополнительного воспламенительного заряда.

Возможен конструктивный вариант, когда в заглушке последовательно размещены средство инициирования, выполненное в виде набора гранул, отпрессованных из пиротехнического состава, баллиститного или смесевого твердого ракетного топлива, и дополнительный воспламенительный заряд. При этом входной торец заглушки имеет перфорацию.

В качестве экзотермического водородобразующего состава используется механическая смесь порошков твердого горючего - карбид- или нитридобразующих металлов IV-V групп периодической системы Д. И. Менделеева и твердого окислителя - водородсодержащих соединений углерода или азота.

Один осевой или несколько каналов в шашке из экзотермического водородобразующего состава, размещенной в стакане насадочной секции-ускорителя, могут быть выполнены в виде сопел расчетных размеров.

Основной воспламенительный заряд может быть выполнен в виде одного или набора нескольких параллельно уложенных в корпусе системы воспламенения цилиндрических твердотопливных элементов из пиротехнического состава, баллиститного или смесевого твердого ракетного топлива, имеющих один или несколько продольных каналов.

Кроме того, основной воспламенительный заряд может быть выполнен в виде набора из нескольких последовательно уложенных в корпусе системы воспламенения цилиндрических твердотопливных элементов из пиротехнического состава, баллиститного или смесевого твердого ракетного топлива, имеющих один или несколько продольных каналов.

Помимо этого основной воспламенительный заряд может быть выполнен в виде набора тонкосводных трубчатых цилиндрических твердотопливных элементов расчетных размеров из пиротехнического состава, баллиститного или смесевого твердого ракетного топлива, параллельно уложенных в корпусе системы воспламенения.

Все цилиндрические твердотопливные элементы, имеющие продольные каналы, могут быть облицованы по боковой поверхности бронирующим покрытием расчетной толщины, выполненным из медленно горящего твердого ракетного топлива.

Также основной воспламенительный заряд может быть выполнен в виде набора гранул расчетных размеров, отпрессованных из пиротехнического состава, баллиститного или смесевого твердого ракетного топлива.

Кроме того, топливные элементы, образующие основной воспламенительный заряд, могут быть выполнены из экзотермического водородобразующего состава.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 представлено схематически продольное сечение предложенной пиротехнической системы воспламенения сопровождения. На фиг. 2 представлено схематически продольное сечение конструктивного варианта предложенной пиротехнической системы воспламенения сопровождения, отличающегося конструкцией заглушки, а также последовательным размещением средства инициирования и дополнительного воспламенительного заряда. На фиг. 3 представлено схематически продольное сечение конструктивного варианта предложенной пиротехнической системы воспламенения сопровождения, отличающегося последовательным размещением твердотопливных элементов основного воспламентельного заряда. На фиг. 4 представлено схематически продольное сечение конструктивного варианта предложенной пиротехнической системы воспламенения сопровождения, отличающегося выполнением основного воспламенительного заряда в виде набора тонкосводных трубчатых твердотопливных элементов. На фиг. 5 представлено схематически продольное сечение конструктивного варианта предложенной пиротехнической системы воспламенения сопровождения, отличающегося выполнением основного воспламенительного заряда в виде набора гранул.

Согласно предлагаемому изобретению пиротехническая система воспламенения сопровождения (фиг. 1) содержит средство инициирования 1, силовой корпус 2, имеющий перфорацию 3 по боковой поверхности, заглушку 4 и последовательно размещенные дополнительный 5 и основной 6 воспламенительные заряды. Силовой корпус 2 имеет внутреннее 7 и наружное 8 теплозащитные покрытия. Со стороны выходного торца силового корпуса 2 установлена насадочная секция-ускоритель, выполненная в виде стакана 9, имеющего перфорацию 10 по выходной торцовой поверхности. В стакане 9 насадочной секции установлена шашка 11 расчетных размеров из экзотермического водородобразующего состава с одним осевым или несколькими каналами 12, выполненными, например, в виде сопел расчетных размеров, и совпадающими с перфорацией 10 на выходном торце стакана 9. Со стороны выходного торца стакан 9 имеет наружное теплозащитное покрытие 13. Поперечные сечения отверстий перфорации 3 и 10 выбираются с учетом требуемого режима работы системы воспламенения. Заглушка 4 может быть выполнена в виде цилиндрического полузамкнутого корпуса. В заглушке 4 установлен дополнительный воспламенительный заряд 5, выполненный в виде шашки расчетных размеров из экзотермического водородобразующего состава с одним осевым или несколькими каналами 14. В каждом из каналов 14 шашки 5 установлено средство инициирования 1, выполненное в виде одного или нескольких источников короткого теплового импульса. Внутренние поверхности стакана 9 насадочной секции-ускорителя и заглушки 4 выполнены с облицовкой из эластичного теплозащитного покрытия 15 и 16 соответственно.

В качестве экзотермического водородобразующего состава возможно использование механической смеси порошков твердого горючего - карбид- или нитридобразующих металлов IV-V групп периодической системы Д. И. Менделеева и твердого окислителя - водородсодержащих соединений углерода или азота.

Основной воспламенительный заряд 6 (фиг. 1) может быть выполнен в виде одного или набора нескольких параллельно уложенных в корпусе системы воспламенения цилиндрических твердотопливных элементов из пиротехнического состава, баллиститного или смесевого твердого ракетного топлива, имеющих один или несколько продольных каналов 17.

Все цилиндрические твердотопливные элементы 6, имеющие продольные каналы 17, могут быть облицованы по боковой поверхности бронирующим покрытием расчетной толщины, выполненным из медленно горящего твердого ракетного топлива.

Кроме того, топливные элементы, образующие основной воспламенительный заряд 6, могут быть выполнены из экзотермического водородобразующего состава.

Скрепление заглушки 4 и стакана 9 насадочной секции-ускорителя с торцами силового корпуса 2 (фиг. 1) может осуществляться, например, посредством резьбовых соединений. В местах сопряжения силового корпуса 2 с заглушкой 4 и стаканом 9 насадочной секции-ускорителя предусмотрены уплотняющие элементы 19.

Для герметизации системы воспламенения часть внешней поверхности ее корпуса, где имеется перфорация 3, 10, покрыта герметизирующей пластиковой, резиновой или металлической оболочкой 20, которая также служит для предохранения средства инициирования 1 (источников короткого теплового импульса), дополнительного 5 и основного 6 зарядов, а также шашки 11 от воздействия влаги при хранении и монтажных работах, а кроме того, для обеспечения начального повышения давления и, следовательно, ускорения воспламенения основного воспламенительного заряда 6.

Согласно предлагаемому изобретению конструктивный вариант описанной выше пиротехнической системы воспламенения сопровождения, отличающийся конструкцией заглушки, а также последовательным размещением средства инициирования и дополнительного воспламенительного заряда, представлен на фиг. 2. Конструкция предлагаемой системы воспламенения сопровождения содержит силовой корпус 2, имеющий перфорацию 3 по боковой поверхности, основной воспламенительный заряд 6 и заглушку 4. Заглушка 4 может быть выполнена в виде цилиндрического полузамкнутого корпуса. Входной торец заглушки 4 выполнен с перфорацией 21. В заглушке 4 последовательно размещены средство инициирования, выполненное в виде набора гранул 22, отпрессованных из пиротехнического состава, баллиститного или смесевого твердого ракетного топлива, и дополнительный воспламенительный заряд 23. Указанный заряд 23 выполнен в виде шашки расчетных размеров из экзотермического водородобразующего состава с одним осевым или несколькими каналами 24. Силовой корпус 2 имеет внутреннее 7 и наружное 8 теплозащитные покрытия. Со стороны выходного торца силового корпуса 2 установлена насадочная секция-ускоритель, выполненная в виде стакана 9, имеющего перфорацию 10 по выходной торцовой поверхности. В стакане 9 насадочной секции установлена шашка 11 расчетных размеров из экзотермического водородобразующего состава с одним осевым или несколькими каналами 12, выполненными, например, в виде сопел расчетных размеров и совпадающими с перфорацией 10 на выходном торце стакана 9. Со стороны выходного торца стакан 9 имеет наружное теплозащитное покрытие 13. Поперечные сечения отверстий перфорации 3 и 10 выбираются с учетом требуемого режима работы системы воспламенения. Внутренние поверхности стакана 9 насадочной секции-ускорителя и заглушки 4 выполнены с облицовкой из эластичного теплозащитного покрытия 15 и 16 соответственно.

В качестве экзотермического водородобразующего состава возможно использование механической смеси порошков твердого горючего - карбид- или нитридобразующих металлов IV-V групп периодической системы Д. И. Менделеева и твердого окислителя - водородсодержащих соединений углерода или азота.

Основной воспламенительный заряд 6 (фиг. 2) может быть выполнен в виде одного или набора нескольких параллельно уложенных в корпусе системы воспламенения цилиндрических твердотопливных элементов из пиротехнического состава, баллиститного или смесевого твердого ракетного топлива, имеющих один или несколько продольных каналов 17.

Все цилиндрические твердотопливные элементы 6, имеющие продольные каналы 17, могут быть облицованы по боковой поверхности бронирующим покрытием расчетной толщины, выполненным из медленно горящего твердого ракетного топлива.

Кроме того, топливные элементы, образующие основной воспламенительный заряд 6, могут быть выполнены из экзотермического водородобразующего состава.

Скрепление заглушки 4 и стакана 9 насадочной секции-ускорителя с торцами силового корпуса 2 (фиг. 2) может осуществляться, например, посредством резьбовых соединений. В местах сопряжения силового корпуса 2 с заглушкой 4 и стаканом 9 насадочной секции-ускорителя предусмотрены уплотняющие элементы 19.

Для герметизации системы воспламенения часть внешней поверхности ее корпуса 2, где имеется перфорация 3, 10, покрыта герметизирующей пластиковой, резиновой или металлической оболочкой 20, которая также служит для предохранения гранулированного заряда 22, дополнительного 23 и основного 6 зарядов, а также шашки 11 от воздействия влаги при хранении и монтажных работах, а кроме того, для обеспечения начального повышения давления и, следовательно, ускорения воспламенения основного воспламенительного заряда 6.

Согласно предлагаемому изобретению конструктивный вариант описанной выше пиротехнической системы воспламенения сопровождения, отличающийся последовательным размещением твердотопливных элементов основного воспламенительного заряда, представлен на фиг. 3. Конструкция предлагаемой системы воспламенения сопровождения (фиг. 3) содержит средство инициирования 1, силовой корпус 2, имеющий перфорацию 3 по боковой поверхности, заглушку 4 и последовательно размещенные дополнительный 5 и основной 25 воспламенительные заряды. Силовой корпус 2 имеет внутреннее 7 и наружное 8 теплозащитные покрытия. Со стороны выходного торца силового корпуса 2 установлена насадочная секция-ускоритель, выполненная в виде стакана 9, имеющего перфорацию 10 по выходной торцовой поверхности. В стакане 9 насадочной секции установлена шашка 11 расчетных размеров из экзотермического водородобразующего состава с одним осевым или несколькими каналами 12, выполненными, например, в виде сопел расчетных размеров и совпадающими с перфорацией 10 на выходном торце стакана 9. Со стороны выходного торца стакан 9 имеет наружное теплозащитное покрытие 13. Поперечные сечения отверстий перфорации 3 и 10 выбираются с учетом требуемого режима работы системы воспламенения. Заглушка 4 может быть выполнена в виде цилиндрического полузамкнутого корпуса. В заглушке 4 установлен дополнительный воспламенительный заряд 5, выполненный в виде шашки расчетных размеров из экзотермического водородобразующего состава с одним осевым или несколькими каналами 14. В каждом из каналов 14 шашки 5 установлено средство инициирования 1, выполненное в виде одного или нескольких источников короткого теплового импульса. Внутренние поверхности стакана 9 насадочной секции-ускорителя и заглушки 4 выполнены с облицовкой из эластичного теплозащитного покрытия 15 и 16 соответственно.

В качестве экзотермического водородобразующего состава возможно использование механической смеси порошков твердого горючего - карбид- или нитридобразующих металлов IV-V групп периодической системы Д. И. Менделеева и твердого окислителя - водородсодержащих соединений углерода или азота.

Основной воспламенительный заряд (фиг. 3) может быть выполнен в виде набора из нескольких последовательно уложенных в корпусе 2 системы воспламенения цилиндрических твердотопливных элементов 25 из пиротехнического состава, баллиститного или смесевого твердого ракетного топлива, имеющих один или несколько продольных каналов 26.

Все цилиндрические твердотопливные элементы 25, имеющие продольные каналы 26, могут быть облицованы по боковой поверхности бронирующим покрытием расчетной толщины, выполненным из медленно горящего твердого ракетного топлива.

Кроме того, топливные элементы 25, образующие основной воспламенительный заряд, могут быть выполнены из экзотермического водородобразующего состава.

Скрепление заглушки 4 и стакана 9 насадочной секции-ускорителя с торцами силового корпуса 2 (фиг. 3) может осуществляться, например, посредством резьбовых соединений. В местах сопряжения силового корпуса 2 с заглушкой 4 и стаканом 9 насадочной секции-ускорителя предусмотрены уплотняющие элементы 19.

Для герметизации системы воспламенения часть внешней поверхности ее корпуса, где имеется перфорация 3, 10, покрыта герметизирующей пластиковой, резиновой или металлической оболочкой 20, которая также служит для предохранения источников короткого теплового импульса 1, дополнительного 5 и основного 25 зарядов, а также шашки 11 от воздействия влаги при хранении и монтажных работах, а кроме того, для обеспечения начального повышения давления и, следовательно, ускорения воспламенения основного воспламенительного заряда 25.

Согласно предлагаемому изобретению конструктивный вариант описанной выше пиротехнической системы воспламенения сопровождения, отличающийся выполнением основного воспламенительного заряда в виде набора тонкосводных трубчатых твердотопливных элементов, представлен на фиг. 4. Конструкция предлагаемой системы воспламенения сопровождения (фиг. 4) содержит средство инициирования 1, силовой корпус 2, имеющий перфорацию 3 по боковой поверхности, заглушку 4 и последовательно размещенные дополнительный 5 и основной 27 воспламенительные заряды. Силовой корпус 2 имеет внутреннее 7 и наружное 8 теплозащитные покрытия. Со стороны выходного торца силового корпуса 2 установлена насадочная секция-ускоритель, выполненная в виде стакана 9, имеющего перфорацию 10 по выходной торцовой поверхности. В стакане 9 насадочной секции установлена шашка 11 расчетных размеров из экзотермического водородобразующего состава с одним осевым или несколькими каналами 12, выполненными, например, в виде сопел расчетных размеров, и совпадающими с перфорацией 10 на выходном торце стакана 9. Со стороны выходного торца стакан 9 имеет наружное теплозащитное покрытие 13. Поперечные сечения отверстий перфорации 3 и 10 выбираются с учетом требуемого режима работы системы воспламенения. Заглушка 4 может быть выполнена в виде цилиндрического полузамкнутого корпуса. В заглушке 4 установлен дополнительный воспламенительный заряд 5, выполненный в виде шашки расчетных размеров из экзотермического водородобразующего состава с одним осевым или несколькими каналами 14. В каждом из каналов 14 шашки 5 установлено средство инициирования 1, выполненное в виде одного или нескольких источников короткого теплового импульса. Внутренние поверхности стакана 9 насадочной секции-ускорителя и заглушки 4 выполнены с облицовкой из эластичного теплозащитного покрытия 15 и 16 соответственно.

В качестве экзотермического водородобразующего состава возможно использование механической смеси порошков твердого горючего - карбид- или нитридобразующих металлов IV-V групп периодической системы Д. И. Менделеева и твердого окислителя - водородсодержащих соединений углерода или азота.

Основной воспламенительный заряд (фиг. 4) может быть выполнен в виде набора тонкосводных трубчатых цилиндрических твердотопливных элементов 27 расчетных размеров из пиротехнического состава, баллиститного или смесевого твердого ракетного топлива, параллельно уложенных в корпусе 2 системы воспламенения.

Все тонкосводные трубчатые цилиндрические твердотопливные элементы 27 могут быть облицованы по боковой поверхности бронирующим покрытием расчетной толщины, выполненным из медленно горящего твердого ракетного топлива.

Кроме того, топливные элементы 27, образующие основной воспламенительный заряд, могут быть выполнены из экзотермического водородобразующего состава.

Скрепление заглушки 4 и стакана 9 насадочной секции-ускорителя с торцами силового корпуса 2 (фиг. 4) может осуществляться, например, посредством резьбовых соединений. В местах сопряжения силового корпуса 2 с заглушкой 4 и стаканом 9 насадочной секции-ускорителя предусмотрены уплотняющие элементы 19.

Для герметизации системы воспламенения часть внешней поверхности ее корпуса, где имеется перфорация 3, 10, покрыта герметизирующей пластиковой, резиновой или металлической оболочкой 20, которая также служит для предохранения источников короткого теплового импульса 1, дополнительного 5 и основного 27 зарядов, а также шашки 11 от воздействия влаги при хранении и монтажных работах, а кроме того, для обеспечения начального повышения давления и, следовательно, ускорения воспламенения основного воспламенительного заряда 27.

Согласно предлагаемому изобретению конструктивный вариант описанной выше пиротехнической системы воспламенения сопровождения, отличающийся выполнением основного воспламенительного заряда в виде набора гранул, представлен на фиг. 5. Конструкция предлагаемой системы воспламенения сопровождения (фиг. 5) содержит средство инициирования 1, силовой корпус 2, имеющий перфорацию 3 по боковой поверхности, заглушку 4 и последовательно размещенные дополнительный 5 и основной 28 воспламенительные заряды. Силовой корпус 2 имеет внутреннее 7 и наружное 8 теплозащитные покрытия. Со стороны выходного торца силового корпуса 2 установлена насадочная секция-ускоритель, выполненная в виде стакана 9, имеющего перфорацию 10 по выходной торцовой поверхности. В стакане 9 насадочной секции установлена шашка 11 расчетных размеров из экзотермического водородобразующего состава с одним осевым или несколькими каналами 12, выполненными, например, в виде сопел расчетных размеров, и совпадающими с перфорацией 10 на выходном торце стакана 9. Со стороны выходного торца стакан 9 имеет наружное теплозащитное покрытие 13. Поперечные сечения отверстий перфорации 3 и 10 выбираются с учетом требуемого режима работы системы воспламенения. Заглушка 4 может быть выполнена в виде цилиндрического полузамкнутого корпуса. В заглушке 4 установлен дополнительный воспламенительный заряд 5, выполненный в виде шашки расчетных размеров из экзотермического водородобразующего состава с одним осевым или несколькими каналами 14. В каждом из каналов 14 шашки 5 установлено средство инициирования 1, выполненное в виде одного или нескольких источников короткого теплового импульса. Внутренние поверхности стакана 9 насадочной секции-ускорителя и заглушки 4 выполнены с облицовкой из эластичного теплозащитного покрытия 15 и 16 соответственно.

В качестве экзотермического водородобразующего состава возможно использование механической смеси порошков твердого горючего - карбид- или нитридобразующих металлов IV-V групп периодической системы Д. И. Менделеева и твердого окислителя - водородсодержащих соединений углерода или азота.

Основной воспламенительный заряд (фиг. 5) может быть выполнен в виде набора гранул 28 расчетных размеров, отпрессованных из пиротехнического состава, баллиститного или смесевого твердого ракетного топлива.

Кроме того, топливные элементы 28, образующие основной воспламенительный заряд, могут быть выполнены из экзотермического водородобразующего состава.

Скрепление заглушки 4 и стакана 9 насадочной секции-ускорителя с торцами силового корпуса 2 (фиг. 5) может осуществляться, например, посредством резьбовых соединений. В местах сопряжения силового корпуса 2 с заглушкой 4 и стаканом 9 насадочной секции-ускорителя предусмотрены уплотняющие элементы 19.

Для герметизации системы воспламенения часть внешней поверхности ее корпуса, где имеется перфорация 3, 10, покрыта герметизирующей пластиковой, резиновой или металлической оболочкой 20, которая также служит для предохранения источников короткого теплового импульса 1, дополнительного 5 и основного 28 зарядов, а также шашки 11 от воздействия влаги при хранении и монтажных работах, а кроме того, для обеспечения начального повышения давления и, следовательно, ускорения воспламенения основного воспламенительного заряда 28.

Предлагаемая пиротехническая система воспламенения сопровождения действует следующим образом. После подачи электрического сигнала на средство инициирования 1 - источник (источники) короткого теплового импульса (фиг. 1, 3 - 5) -происходит быстрый разогрев последнего. Возбужденный таким образом тепловой импульс (температура ~ 2300 К) инициирует в шашке 5 из экзотермического водородобразующего состава реакцию самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Последняя самостоятельно и с высокой скоростью распространяется по всему объему шашки 5 за счет внутренней химической энергии.

Отличие начального этапа работы конструктивного варианта системы воспламенения, приведенного на фиг. 2, состоит в следующем. Функционирование рассматриваемой системы воспламенения (фиг. 2) начинается с подачи высокотемпературных продуктов сгорания от источника первичного инициирования, например, от пиропатронов, в полость заглушки 4, через входные отверстия 21. Протекая по порам между гранулами средства инициирования 22, продукты сгорания прогревают и воспламеняют их. Одновременно продукты сгорания гранулированного заряда 22, протекая через каналы 24, в дополнительном воспламенительном заряде 23 инициируют реакцию СВС на поверхностях каналов 24 и на торцах указанного заряда 23.

Далее образующийся в процессе реакции СВС высокотемпературный поток атомарного водорода (фиг. 1) или его смесь с продуктами сгорания гранулированного заряда 22 (фиг. 2) омывает и воспламеняет поверхность основного воспламенительного заряда 6 (фиг. 1 и 2), 25 (фиг. 3), 27 (фиг. 4), 28 (фиг. 5), а также инициирует реакцию СВС на торцовой поверхности и на поверхностях каналов шашки 11 из экзотермического водородобразующего состава, установленной в стакане 9 насадочной секции-ускорителя. В тот момент, когда давление продуктов сгорания в корпусе 2 системы воспламенения достигает значения давления разрыва герметизирующей оболочки 20, происходит разрушение последней. Продукты сгорания основного воспламенительного заряда 6 (фиг. 1 и 2), 25 (фиг. 3), 27 (фиг. 4), 28 (фиг. 5) в смеси с, атомарным водородом начинают истекать через отверстия перфорации 3 в боковой поверхности силового корпуса 2 и через сквозные каналы 12 в шашке 11 из экзотермического водородобразующего состава, установленной в стакане 9 насадочной секции-ускорителя, в канал топливного заряда РДТТ, имеющего большое удлинение. При этом каждый из сквозных каналов 12 в насадочной секции, выполненный в виде соплового блока, обеспечивает разгон продуктов сгорания при перетекании последних из докритической в сверхкритическую часть сопла. Также будет осуществляться дополнительный разгон продуктов сгорания за счет эффекта "тепловой трубы". Когда в шашке 11 насадочной секции-ускорителя протекает или уже прошла реакция СВС, к продуктам сгорания, перетекающим через сквозные каналы 12, подводится дополнительное количество тепла. Следует отметить и тот факт, что разгара критических сечений в соплах (каналах) 12 указанной шашки 11 происходить не будет, благодаря тому, что в процессе реакции СВС экзотермический водородобразующий состав шашки 11 превращается в тугоплавкий материал [10-13] .

Основными отличительными особенностями самораспространяющегося высокотемпературного синтеза [10-13] являются высокие температуры в зоне реакции и высокая скорость процесса. Этим и обусловлено применение экзотермического водородобразующего состава, спрессованного в шашки 5 (фиг. 1, 3 - 5), 23 (фиг. 2) и 11 (фиг. 1 - 5), одна из которых установлена в стакане насадочной секции, а другая используется в качестве дополнительного воспламенительного заряда, для получения высокотемпературного и высокоскоростного потока атомарного водорода. Максимально возможная температура продуктов реакции СВС определяется глубиной превращения и температурой кипения конечного продукта и зависит от давления. Возможно получение потока атомарного водорода с температурой свыше 4300 К.

В обычных условиях молекулярный водород сравнительно мало активен. Если сообщить молекуле водорода достаточное количество тепла, что и происходит при реакции СВС, то возможна термическая диссоциация: Н₂ + 435.136 кДж = 2Н. Заметная термическая диссоциация водорода начинается примерно с температуры 2300 К и происходит в тем большей степени, чем выше температура. В этом случае при взаимодействии веществ с атомарным водородом дополнительных затрат энергии на диссоциацию уже не требуется. Поэтому, в этой ситуации, и возможен значительно более широкий круг реакций. Атомарный водород обладает повышенной химической активностью по сравнению с молекулярным [14] . При понижении температуры отдельные атомы вновь соединяются в молекулы, т. е. рекомбинируют. Такое соединение протекает значительно быстрее на поверхности заряда РДТТ, чем в самом газе. Таким образом, атомарный водород, выбрасываемый с большой скоростью в канал заряда РДТТ большого удлинения, будет рекомбинировать на поверхности этого канала с выделением большого количества энергии, которую будет воспринимать поверхность заряда РДТТ, интенсивно прогреваясь [15 -17] . Также могут протекать экзотермические реакции взаимодействия атомарного водорода с начальным газом в камере сгорания РДТТ и с веществом топливного заряда. Указанные факторы повысят надежность воспламенения заряда РДТТ и исключат возможность появления аномальных режимов горения (прерывистого горения) [7] . Отмеченные выше эффекты будут иметь место и в корпусе системы воспламенения, при взаимодействии атомарного водорода с основным воспламенительным зарядом 6 (фиг. 1 и 2), 25 (фиг. 3), 27 (фиг. 4), 28 (фиг. 5). А кроме того, водород, как известно, из всех газов обладает наибольшей теплопроводностью [14] и позволяет достигать наибольшую скорость истечения продуктов сгорания в канал заряда РДТТ большого удлинения.

Сущность получения высокотемпературного водорода заключается в проведении реакции между твердым горючим - карбид- или нитридобразующими элементами (металлами) IV-V групп периодической системы Д. И. Менделеева и твердым окислителем - водородсодержащими соединениями углерода или азота. В общем виде реакция получения водорода может быть записана следующим образом:

где Me - Ti, Zr, Hf, V, Nb, Та;
Э - N, С;
Q - теплота, выделяющаяся в результате реакции.

Выход высокотемпературного атомарного водорода можно регулировать изменением формы и размеров шашек 5, 11 (фиг. 1, 3 - 5), 11, 23 (фиг. 2), и в некоторых пределах - скоростью горения указанных шашек, которая, как известно [10-13] , зависит от давления прессования, размеров частиц, чистоты исходных компонентов, введения различных добавок и т. д. Пример: 0.62 кг экзотермического водородобразующего состава выделяют 0.012 кг водорода

В качестве исходных веществ могут быть использованы металлический титан марки ПТМ-А грануляцией менее 100 мкм и уротропин (сухой спирт). Шашки готовятся тщательным перемешиванием порошков титана и уротропина и последующим прессованием при давлениях порядка ~ 50 МПа.

Таким образом, учитывая все перечисленные выше факторы, предлагаемая система воспламенения позволяет обеспечить подвод необходимого для воспламенения количества тепла ко всем отдаленным участкам поверхности канала заряда РДТТ большого удлинения. А этим и будет обеспечено надежное воспламенение заряда РДТТ с каналом большого удлинения.

Кроме того, предлагаемая система воспламенения позволяет исключить возможность возникновения режима прерывистого горения заряда твердого топлива [7] . После прохождения волны реакции СВС шашки из экзотермического водородобразующего состава 5, 11 (фиг. 1, 3 - 5), 11, 23 (фиг. 2), одна из которых используется в качестве дополнительного воспламенительного заряда, а другая установлена в стакане насадочной секции-ускорителя, приобретают микропористую структуру, представляющую собой пространственную сеть сужающихся и расширяющихся газосвязанных микропор. Причем в процессе реакции СВС экзотермический водородобразующий состав шашек превращается в высокопрочный и тугоплавкий материал, способный выдерживать воздействие продуктов сгорания основного воспламенительного заряда. Такие пористые шашки будут являться высокоэффективными поглотителями акустических колебаний, т. е. диссипативными глушителями [18] . В диссипативном глушителе максимальное поглощение имеет место для достаточно широкой полосы частот. Это является основным достоинством глушителей диссипативного типа. Пространственная сеть газосвязанных микропор может также рассматриваться как совокупность большого числа акустических поглотителей энергии колебаний - резонаторов Гельмгольца [18] , с широкой полосой частот поглощения колебаний, расположенной около резонансной частоты корпуса системы воспламенения. При падении акустических колебаний на торцовые поверхности пористых шашек 5, 11 (фиг. 1, 3 - 5), 11, 23 (фиг. 2) будет происходить вязкая диссипация энергии акустических колебаний и переход кинетической энергии колебаний в тепловую. При этом будет обеспечиваться эффективное гашение продольных и существенное ослабление тангенциальных мод волн давления.

Исключение режима неакустической (низкочастотной) неустойчивости горения (прерывистого горения) [7] основного воспламенительного заряда 6 (фиг. 1 и 2), 25 (фиг. 3), 27 (фиг. 4) в предлагаемой системе воспламенения обеспечивается за счет установки в полости корпуса системы воспламенения двух интенсивных источников тепла - двух шашек 5,11 (фиг. 1, 3 - 5), 11, 23 (фиг. 2) из экзотермического водородобразующего состава, одна из которых используется в качестве дополнительного воспламенительного заряда, а другая установлена в стакане насадочной секции-ускорителя. Даже при значительном уровне расхода продуктов сгорания из корпуса системы воспламенения указанные шашки будут компенсировать снижение теплоподвода к поверхности горения основного воспламенительного заряда.

Надежность срабатывания и стабильность характеристик предлагаемой системы воспламенения обеспечиваются за счет уменьшенного по сравнению с известными системами воспламенения количества звеньев в системе инициирования основного воспламенительного заряда, а также за счет повышенной температуры газообразных продуктов реакции СВС - атомарного водорода. Повышенная эксплуатационная безопасность предлагаемой системы воспламенения обусловлена применением источников короткого теплового импульса 1 (фиг. 1, 3 - 5), инициирующих СВС реакцию, которая затем самостоятельно распространяется по всей смеси за счет внутренней химической энергии. Указанные источники короткого теплового импульса 1 обладают меньшей по сравнению с системой инициирования в известных системах воспламенения восприимчивостью к наводящимся в них блуждающим токам. Пониженная чувствительность рассматриваемого устройства к блуждающим токам обусловлена значительно более высоким, чем в прототипе, уровнем энергии, необходимым для его срабатывания, при котором генерируется тепловой импульс. Кроме того, выполнение дополнительного воспламенительного заряда по предлагаемой схеме позволяет исключить аварийные режимы работы системы воспламенения, возникновение которых возможно в известных системах воспламенения. Указанные режимы работы связаны с возможностью перехода горения навески предвоспламенителя (дополнительного воспламенительного заряда) в детонацию [3] , в результате чего уровень давления может превысить максимально допустимый, а это приводит к механическим повреждениям элементов конструкции системы воспламенения.

Применение варианта конструктивной схемы системы воспламенения, в котором все цилиндрические твердотопливные элементы 6 (фиг. 1 и 2), 25 (фиг. 3), 27 (фиг. 4), имеющие продольные каналы, выполнены с облицовкой по боковой поверхности бронирующим покрытием расчетной толщины, изготовленным из медленно горящего твердого ракетного топлива, необходимо для обеспечения постоянно возрастающего уровня газоприхода на протяжении всего времени работы предлагаемой системы воспламенения. Использование в качестве бронирующего покрытия медленно горящего топлива позволит исключить появление несгоревших фрагментов бронирующего покрытия.

Использование нескольких видов твердотопливных элементов, образующих основной воспламенительный заряд 6 (фиг. 1 и 2), 25 (фиг. 3), 27 (фиг. 4), 28 (фиг. 5) обусловлено необходимостью обеспечения различных режимов работы системы воспламенения.

Применение эластичного теплозащитного покрытия 15, 16 (фиг. 1 - 5) необходимо для компенсации термических деформаций шашек, установленных в стакане 9 насадочной секции-ускорителя и в заглушке 4. Термические деформации шашек возникают в процессе реакции СВС и могут приводить к повреждениям указанных элементов конструкции. Кроме того, указанное теплозащитное покрытие 15, 16 (фиг. 1 - 5) используется для изоляции корпусов заглушки 4 и стакана 9 от воздействия высокотемпературных продуктов реакции СВС.

В случае использования системы воспламенения предлагаемой конструкции существенно повышается надежность воспламенения заряда РДТТ с каналом большого удлинения, что позволяет сократить количество случаев неустойчивого воспламенения и затухания заряда РДТТ. Помимо этого, в случае применения предлагаемой системы воспламенения исключается необходимость каких-либо конструктивных изменений в уже существующих конструкциях двигателей с целью улучшения условий для подвода тепла к наиболее удаленным от системы воспламенения участкам канала большого удлинения. Повышенная эксплуатационная безопасность предлагаемой системы воспламенения позволяет сократить число непреднамеренных запусков двигателей при хранении, транспортировке или монтажных работах, а значит, и уменьшить вероятность нанесения повреждений материальной части и складскому оборудованию.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент США 4 249 673, МКИ В 01 J 7/00, В 60 R 21/08, F 42 В 3/04, НКИ 222-3, Combusting device for generation of a combustion gas [Nissan Motor Co. , Ltd. ] / Katoh, M. , Ishii, T. and Nagaoka, T. , заявл. 21.02.79, опубл. 10.02.81, приор. 02.03.78. - (Фиг. 2).

2. Калинин В. В. , Ковалев Ю. Н. , Липанов А. М. Нестационарные процессы и методы проектирования узлов РДТТ. - М. : Машиностроение, 1986. - 216 с. - (С. 44, рис. 2.6).

3. Ермолаев Б. С. и др. Результаты численного моделирования конвективного горения порошкообразных взрывчатых систем при возрастающем давлении // Физика горения и взрыва. - Т. 21, 5. - 1985. - С. 3-12.

4. Марьяш В. И. , Аверин B. C. , Назаров А. А. , Ильин В. В. Снижение нагрузок при выходе на режим ЭУ большой длины // Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики: Доклады Всероссийской научной конференции, Томск, 2-4 июня 1998 г. - Томск: Изд-во Томского ун-та. - 1998. С. - 72-73.

5. Конструкции ракетных двигателей на твердом топливе / Под ред. Л. Н. Лаврова. - М. : Машиностроение, 1993. - 215 с. - (Глава 4, п. 4.1 "Узлы системы запуска двигателя", с. 169, рис. 4.6) - прототип.

6. Ерохин Б. Т. Теория внутрикамерных процессов и проектирование РДТТ. - М. : Машиностроение, 1991. - 560 с. - (п. 11.5 "Предельные условия работы РДТТ", с. 292-293).

7. Лукин А. Н. Горение пульсирующее (горение прерывистое) // Энергетические конденсированные системы. Краткий энциклопедический словарь / Под ред. Б. П. Жукова. - М. : Янус-К, 1999. - 596 с. - С. 160-161.

8. Истратов А. Г. , Маршаков В. Н. , Мелик-Гайказов Г. В. Аномальное горение длинных пороховых трубок в ракетной камере // Физика горения и взрыва. - Т. 32, 6. - 1996. - С. 90-95.

9. Pivkin N. M. , Pelykh N. M. The High-Frequency Instability of Combustion in Solid Rocket Motor// Journal of Propulsion and Power. - Vol. 11, 4. - 1995. - P. 651-656.

10. Мержанов А. Г. , Боровинская И. П. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез тугоплавких неорганических соединений // Доклады АН СССР, 1972, - Т. 204, N 2. - С. 366-369.

11. Кобяков В. П. , Мальцев В. М. , Мержанов А. Г. "Энергетическая" пиротехника: новые возможности // Труды 21 Международного пиротехнического семинара, Москва, 11-15 сентября 1995 г. - М. : Ин-т хим. физики им. Н. Н. Семенова РАН. - 1995 - С. 432-443.

12. Merzhanov A. G. Self-Propagating High-Temperature Synthesis: Twenty Years of Search and Findings / In: Combustion and Plasma Synthesis of High-Temperature Materials, 4 - New York: VCH Publishers Inc. - 1990. - pp. 1-53.

13. Кобяков В. П. , Мальцев В. М. , Мержанов А. Г. , Чашечкин И. Д. Автономные импульсные источники тепловой и электрической энергии на основе пиротехники // Труды Международной конференции по внутрикамерным процессам и горению: Проблемы конверсии и экологии энергетических материалов (ICOC-96), Санкт-Петербург, Россия, 3-7 июня 1996 года (В 2-х частях). Часть 2 / Составители Липанов А. М. и Алиев А. В. - Ижевск, Институт Прикладной Механики УрО РАН, 1997. - 608 c. - C. 467-474.

14. Вайсберг С. Э. Водород. Большая Советская Энциклопедия, 3-е изд. , т. 5. - М. : Советская энциклопедия, 1971. - С. 194, ст. 568.

15. Седов Л. И. Механика сплошной среды. Том 2. - М. : Наука, 1970. - 568 с. - (С. 126, таблица).

15. Некрасов Б. В. Учебник общей химии. - М. : Госхимиздат, 1963. - 496 с. - (С. 85-86, рис. 61).

16. Ракетные двигатели / Т. М. Мелькумов, Н. И. Мелик-Пашаев, П. Г. Чистяков, А. Г. Шиуков. - М. : Машиностроение, 1968. - 511 с. - (Сс. 56-57, табл. 3.6).

17. Ахмадеев В. Ф. и др. Подавление акустических колебаний в камерах сгорания резонансными звукопоглотителями / В. Ф. Ахмадеев, В. Н. Корляков, Л. Н. Козлов, В. Б. Курзин, С. В. Сухинин, В. А. Юдин. - М. : НПО "ИнформТЭИ". - 1991. - 48 с.

Пиротехническая система воспламенения сопровождения заряда ракетного двигателя твердого топлива содержит перфорированный по боковой и торцевой поверхностям корпус с заглушкой, средство инициирования, последовательно размещенные дополнительный и основной воспламенительный заряды. Насадочная секция-ускоритель скреплена с выходным торцом корпуса и выполнена в виде стакана, имеющего перфорацию по выходной торцевой поверхности. В стакане насадочной секции установлена шашка из экзотермического водородообразующего состава с одним или несколькими каналами, совпадающими с перфорацией на выходном торце стакана. Дополнительный воспламенительный заряд установлен в заглушке, выполнен в виде шашки из экзотермического водородообразующего состава с одним осевым или несколькими каналами и содержит средство инициирования. Внутренние поверхности стакана насадочной секции ускорителя и заглушки выполнены с облицовкой из эластичного теплозащитного покрытия. Изобретение позволяет повысить надежность воспламенения заряда ракетного двигателя твердого топлива с каналами большого удлинения и обеспечить монотонность процесса выхода двигателя на стационарный режим работы. 11 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. Пиротехническая система воспламенения сопровождения, содержащая перфорированный по боковой и торцевой поверхностям корпус с заглушкой, средство инициирования, последовательно размещенные дополнительный и основной воспламенительный заряды, отличающаяся тем, что в ней введена насадочная секция-ускоритель, скрепленная с выходным торцом корпуса и выполненная в виде стакана, имеющего перфорацию по выходной торцевой поверхности, в стакане насадочной секции установлена шашка из экзотермического водородообразующего состава с одним осевым или несколькими каналами, совпадающими с перфорацией на выходном торце стакана, при этом в заглушке установлены дополнительный воспламенительный заряд, выполненный в виде шашки из экзотермического водородообразующего состава с одним осевым или несколькими каналами, и средство инициирования, а внутренние поверхности стакана насадочной секции-ускорителя и заглушки выполнены с облицовкой из эластичного теплозащитного покрытия. 2. Пиротехническая система воспламенения сопровождения по п. 1, отличающаяся тем, что заглушка выполнена в виде цилиндрического полузамкнутого корпуса. 3. Пиротехническая система воспламенения сопровождения по п. 1, отличающаяся тем, что средство инициирования выполнено в виде одного или нескольких источников короткого теплового импульса, которые установлены в одном или в нескольких каналах шашки дополнительного воспламенительного заряда. 4. Пиротехническая система воспламенения сопровождения по п. 1, отличающаяся тем, что в заглушке последовательно размещены средство инициирования, выполненное в виде набора гранул, отпрессованных из пиротехнического состава, баллиститного или смесевого твердого ракетного топлива, и дополнительный воспламенительный заряд, а входной торец заглушки имеет перфорацию. 5. Пиротехническая система воспламенения сопровождения, по п. 1, отличающаяся тем, что экзотермический водородообразующий состав выполнен из механической смеси порошков твердого горючего - карбид- или нитридобразующих металлов IV-V групп Периодической системы Д. И. Менделеева и твердого окислителя - водородсодержащих соединений углерода или азота. 6. Пиротехническая система воспламенения сопровождения по п. 1, отличающаяся тем, что осевой или несколько каналов в шашке из экзотермического водородообразующего состава размещенной в стакане насадочной секции выполнены в виде сопел. 7. Пиротехническая система воспламенения сопровождения по п. 1, отличающаяся тем, что основной воспламенительный заряд выполнен в виде одного или набора нескольких параллельно уложенных в корпусе системы воспламенения цилиндрических твердотопливных элементов из пиротехнического состава, баллиститного или смесевого твердого ракетного топлива, имеющих один или несколько продольных каналов. 8. Пиротехническая система воспламенения сопровождения по п. 1, отличающаяся тем, что основной воспламенительный заряд выполнен в виде набора из нескольких последовательно уложенных в корпусе системы воспламенения цилиндрических твердотопливных элементов из пиротехнического состава, баллиститного или смесевого твердого ракетного топлива, имеющих один или несколько продольных каналов. 9. Пиротехническая система воспламенения сопровождения по п. 1, отличающаяся тем, что основной воспламенительный заряд выполнен в виде набора тонкосводных трубчатых цилиндрических твердотопливных элементов из пиротехнического состава, баллиститного или смесевого твердого ракетного топлива, параллельно уложенных в корпусе системы воспламенения. 10. Пиротехническая система воспламенения сопровождения по п. 7, или 8, или 9, отличающаяся тем, что все цилиндрические твердотопливные элементы, имеющие продольные каналы по боковой поверхности, облицованы бронирующим покрытием, выполненным из медленно горящего твердого ракетного топлива. 11. Пиротехническая система воспламенения сопровождения по п. 1, отличающаяся тем, что основной воспламенительный заряд выполнен в виде набора гранул, отпрессованных из пиротехнического состава, баллиститного или смесевого твердого ракетного топлива. 12. Пиротехническая система воспламенения сопровождения по п. 7, или 8, или 9, или 11, отличающаяся тем, что основной воспламенительный заряд выполнен из экзотермического водородообразующего состава.