ВОСПЛАМЕНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2002 года по МПК F02K9/95 

Предлагаемое изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при проектировании, отработке и изготовлении ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ) и воспламенительных устройств к ним.

В РДТТ широко применяются конструкции воспламенителей различного конструктивного оформления. Наиболее широко в последнее время используются пленочные пакетные конструкции воспламенителей.

Однако одним из недостатков пленочных конструкций воспламенителей являются затруднения при креплении (фиксации) их в камере двигателя. По сути, для них приходится выделять специальный ограниченный объем, играющий роль жесткого корпуса, ограничивающего их перемещение в камере при срабатывании пиропатрона и ориентирующего их относительно пиропатрона требуемым образом. В определенной степени этот недостаток устраняется в объемных пленочных конструкциях воспламенителей, изготавливаемых методом вакуум-деформирования. Однако они также требуют элементов крепления, что усложняет конструкцию двигателя в целом. Другим недостатком рассмотренных конструкций является наличие некоторого расстояния между воспламенителем и пиропатроном, что создает определенный риск несрабатывания или срабатывания с задержкой воспламенителя. На этапах отработки, как правило, этот момент подтверждается многочисленными испытаниями при предельных условиях и параметрах воспламенительного узла (варьируются толщина стенки воспламенителя, величина навески, расстояние до пиропатрона, взаимное расположение (верх-низ) пиропатрона и воспламенителя и проч.).

В качестве прототипа заявляемой конструкции выбрано воспламенительное устройство, описанное в источнике: И.Х.Фахрутдинов, А.В.Колесников. Конструкция и проектирование ракетных двигателей твердого топлива. М.: Машиностроение, 1987, с. 208-211, рис. 9.4.

Недостатками прототипа являются: сложность и громоздкость конструкции, пониженная надежность срабатывания воспламенителя от пиропатрона, наличие возмущающего импульса при срабатывании пиропатрона.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание компактной конструкции воспламенительного устройства, удобного с точки зрения размещения и крепления в ракетном двигателе, с повышенной надежностью в срабатывании.

Указанная задача в предлагаемой конструкции узла воспламенения достигается за счет выполнения воспламенителя объемным, из полимерной пленки, с углублением в корпусе воспламенителя, а пиропатрон при этом снабжен, выступающим внутрь углубления воспламенителя и контактирующим с ним по боковой поверхности углубления, рассекателем форса пламени с глухим центральным каналом и с боковыми радиальными каналами.

Сущность изобретения также заключается в утапливании пиропатрона с рассекателем в корпус воспламенителя, что, совместно с выполнением контактирующих между собой поверхностей двигателя (крышки двигателя), воспламенителя и рассекателя форса пламени пиропатрона эквидистантными друг относительно друга, позволяет достичь максимального компоновочного эффекта - компактности и одновременно повысить надежность срабатывания воспламенителя, так как форм пламени из отверстий боковых радиальных каналов буквально "упирается" в стенку углубления в корпусе воспламенителя.

Выполнение поперечных размеров углубления равными или несколько меньшими (конструкция объемного пленочного воспламенителя обладает определенной податливостью) поперечных размеров рассекателя форса позволяет обеспечить фиксацию (закрепление) воспламенителя, исключить его перемещения в двигателе и возможные, в связи с этим, механические повреждения.

Для некоторых РДТТ, в частности для разгонных и маршевых РДТТ малогабаритных ракет, весьма существенным является влияние импульса силы срабатывающего пиропатрона на аэродинамическую устойчивость ракеты на начальном участке траектории. Для нейтрализации этого эффекта предлагается боковые радиальные каналы в рассекателе выполнять попарно противоположными с одинаковым размером отверстий.

Помимо достигаемых технических результатов, заявляемая конструкция обладает существенно более высокой технологичностью в изготовлении, простотой конструкции (отсутствие мембран, резьбовых элементов, уплотнений и т.п.), удобством и безопасностью в снаряжении сборке в состав ракетного двигателя.

Таким образом, отличительными признаками заявляемой конструкции являются следующие.

1. Выполнение в корпусе воспламенителя углубления, установка на пиропатрон рассекателя, размещенного внутри углубления воспламенителя.

2. Выполнение поверхностей корпуса воспламенителя эквидистантно посадочной поверхности двигателя, а углубления в корпусе воспламенителя - эквидистантным рассекателю с поперечными размерами, равными или несколько меньшими поперечных размеров рассекателя.

3. Выполнение центрального глухого канала и боковых радиальных каналов в рассекателе. При этом боковые отверстия выполнены попарно противоположными (с равными диаметрами).

Достигаемый технический результат изобретения заключается:
1) в компактности заявляемой конструкции;
2) в простом и надежном способе фиксации (закрепления) воспламенителя в двигателе;
3) в повышении надежности срабатывания воспламенителя;
4) в исключении влияния импульса срабатывания пиропатрона на полет ракеты.

5) в повышении технологичности изготовления, упрощении конструкции.

Сущность изобретения поясняется следующими графическими материалами.

Фиг.1. Конструкция заявляемого воспламенительного устройства (размещение в тороидальной крышке двигателя с кольцевой камерой сгорания).

Фиг.2. Размещение воспламенителя в крышке двигателя (сечение А-А на фиг. 1).

На фигурах обозначены:
1 - корпус двигателя;
2 - заряд твердого топлива;
3 - крышка двигателя;
4 - воспламенитель;
5 - рассекатель форса пламени пиропатрона;
6 - пиропатрон;
7 - каналы рассекателя;
В - поверхность корпуса воспламенителя, сопрягаемая с крышкой двигателя;
К - поверхность крышки двигателя, сопрягаемая с поверхностью корпуса воспламенителя;
У - поверхность углубления в корпусе воспламенителя, сопрягаемая с рассекателем;
Р - поверхность рассекателя, сопрягаемая с поверхностью углубления в воспламенителе;
d - диаметр отверстий каналов рассекателя;
Д₁, Д₂ - поперечный размер рассекателя и углубления соответственно.

Патентуемая конструкция реализуется в следующем конструктивном оформлении.

Воспламенитель (4) - корпус выполнен вакуумдеформированием из полиэтиленовой пленки толщиной 0,5...0,8 мм; форма корпуса (4) полутороидальная, эквидистантная форме передней крышки двигателя (3); в корпусе (1) выполнено углубление сложной формы, эквидистантное конструктивному оформлению рассекателя (5) и элементам его крепления в крышке двигателя (3).

Рассекатель (5) - цилиндрическая металлическая втулка с глухим дном и двумя взаимно противоположными боковыми отверстиями (7).

Пиропатрон (6) - штатный малоразмерный инициатор.

Воспламенительное устройство твердотопливного заряда ракетного двигателя содержит пиропатрон и воспламенитель, корпус которого выполнен эквидистантным поверхности посадочного места в двигателе. Корпус воспламенителя выполнен из полимерной пленки в виде объемного блока с углублением в корпусе. В этом углублении размещен рассекатель пиропатрона, снабженный центральным глухим каналом и боковыми радиальными каналами. Поперечные размеры углубления выполнены равными либо несколько меньшими поперечных размеров рассекателя. Радиальные каналы рассекателя выполнены попарно противоположными. Предложенное изобретение позволяет создать компактную конструкцию воспламенительного устройства, удобного с точки зрения размещения и крепления в ракетном двигателе, с повышенной надежностью в срабатывании. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Воспламенительное устройство твердотопливного заряда ракетного двигателя, содержащее пиропатрон, воспламенитель, корпус которого выполнен эквидистантным поверхности посадочного места в двигателе, отличающееся тем, что корпус воспламенителя выполнен из полимерной пленки в виде объемного блока с углублением в корпусе воспламенителя, в котором размещен рассекатель пиропатрона, снабженный центральным глухим каналом и боковыми радиальными каналами, при этом поперечные размеры углубления выполнены равными либо несколько меньшими поперечных размеров рассекателя. 2. Воспламенительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что радиальные каналы рассекателя выполнены попарно противоположными.