РАКЕТНАЯ ТВЕРДОТОПЛИВНАЯ ДВИГАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2002 года по МПК F02K9/28 

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при создании твердотопливных двигательных установок, работающих на двух режимах тяги.

Известен двухрежимный твердотопливный ракетный двигатель, в котором камеры сгорания расположены концентрично в одном цилиндрическом корпусе и разделены с помощью цилиндрической перегородки. В перегородке выполнены отверстия с установленными в них мембранами, которые вскрываются тогда, когда во второй (периферийной) камере давление существенно выше, чем в первой (патент США 4866930, МКИ F 02 K 9/28).

Известен двухрежимный ракетный двигатель на твердом топливе, имеющий две соосные камеры сгорания, размещенные в одном цилиндрическом корпусе. Камеры сгорания с зарядами разделены поперечной перегородкой, которая под действием давления после срабатывания заднерасположенного заряда освобождает проход для потока газов от переднерасположенного заряда (заявка Франции 2177880, МКИ F 02 K 9/04).

В заявке ЕПВ 0142246 двухступенчатый (двухрежимный) твердотопливный ракетный двигатель имеет основной заряд и бустерный заряд, расположенные соосно один за другим, причем бустерный заряд находится сзади от основного заряда непосредственно перед главным соплом двигателя. Заряды разделены промежуточным соплом, необходимым для предотвращения резкого падения давления в камере сгорания основного заряда после полного сгорания бустерного заряда и, следовательно, предотвращения загасания основною заряда.

В качестве ближайшего аналога выбран двухрежимный твердотопливный двигатель по заявке ФРГ 2458180. Двигатель имеет две соосные камеры сгорания, размещенные в одном цилиндрическом корпусе. Камеры разделены перегородкой, вскрываемой после срабатывания заднерасположенного заряда.

Все перечисленные двигатели, в том числе ближайший аналог, имеют одинаковые недостатки: сложность изоляции камер сгорания, размещенных в одном корпусе, и обеспечения программированного вскрытия герметизирующих элементов, приводящие к снижению надежности работы конструкции.

Технической задачей настоящего изобретения является создание двухрежимной двигательной установки, устраняющей указанные выше недостатки двигателей и имеющей высокую надежность работы.

Технический результат достигается тем, что в двигательной установке, содержащей раздельные камеры сгорания, снаряженные твердым топливом, одна камера сгорания выполнена в удлиненном корпусе, снабженном центральным соплом, а вторая - в кольцевом корпусе, охватывающем центральное сопло корпуса первой камеры сгорания с зазором.

Для повышения технологичности, снижения металлоемкости кольцевой корпус разделен на две части, например, на наружную часть, состоящую из наружной цилиндрической обечайки и переднего днища, и внутреннюю часть, состоящую из внутренней конической обечайки и заднего днища, двумя разъемными соединениями, одно из которых размещено у переднего днища, например, в передней части внутренней обечайки, а второе - у заднего днища, например, в задней части наружной обечайки, причем переднее днище является одновременно днищем корпуса первой камеры сгорания. Также для повышения технологичности конструкции заряд имеет центральный канал и прочно скреплен с наружной цилиндрической обечайкой и передним днищем корпуса.

Отличительные признаки в конструкции являются существенными, так как позволяют камеру сгорания для осуществления одного из режимов тяги вынести из зоны рабочего процесса в другой камере.

Кроме того, компоновка двигательной установки позволяет использовать свободный объем вокруг ее центрального сопла.

Кроме того, обе камеры сгорания двигательной установки могут работать одновременно, что расширяет ее эксплуатационные возможности.

На фиг.1, 2 представлена заявляемая двигательная установка.

Она содержит корпус 1, в котором расположена камера сгорания для осуществления одного из режимов тяги. В камере размещен заряд твердого топлива 2, прочноскрепленный с корпусом 1, воспламенитель 3, установленный на переднем днище 4 корпуса 1. Корпус снабжен центральным соплом 5. Камера сгорания для осуществления другого режима тяги размещена в кольцевом корпусе 6, охватывающем центральное сопло 5 корпуса 1. Корпус 6 состоит из наружной цилиндрической обечайки 7 и внутренней конической обечайки 8 с днищами А и В соответственно. В передней части внутренней обечайки и задней части наружной обечайки размещены разъемные соединения С и D.

В камере сгорания размещен канальный заряд 9, прочноскрепленный с наружной цилиндрической обечайкой 7 корпуса 6.

В двух взаимно перпендикулярных плоскостях заднего днища В расположены сопла 10, на заднем днище размещен также воспламенитель. Днище А является общим для корпусов 1 и 6. Два корпуса соединены с помощью стыковочного узла 11.

Использование в конструкции корпуса двух разъемных частей обеспечивает свободный доступ как для проведения сварки элементов каждой части, так и для нанесения на них термоизоляции.

После сварки элементов каждой части корпуса (обечаек и днищ) и механической обработки стыковочных шпангоутов производится нанесение термоизоляции, после чего в наружной части формуется и прочно скрепляется с ним твердотопливный заряд и затем производится сборка корпуса. Собранный кольцевой корпус 6 соединяется с корпусом 1 с помощью стыковочного узла 11.

Особенность работы заявляемой двигательной установки, в отличие от аналогов, заключается в том, что каждая камера сгорания может работать в любой последовательности, в том числе они могут работать одновременно.

Таким образом, разработка позволяет создать двухрежимную двигательную установку с высокой надежностью работы с широким диапазоном эксплуатационных возможностей.

Ракетная твердотопливная двигательная установка содержит раздельные камеры сгорания с размещенными в них зарядами, причем одна камера сгорания размещена в одном корпусе с установленным на нем центральным соплом, а другая камера сгорания выполнена в кольцевом корпусе, охватывающем центральное сопло с зазором. Изобретение позволяет создать двухрежимную двигательную установку с высокой надежностью работы, с широким диапазоном эксплуатационных возможностей. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Ракетная твердотопливная двигательная установка, содержащая раздельные камеры сгорания с размещенными в них зарядами, причем одна камера сгорания размещена в одном корпусе с установленным на нем центральным соплом, отличающаяся тем, что другая камера сгорания выполнена в кольцевом корпусе, охватывающем центральное сопло с зазором. 2. Ракетная твердотопливная двигательная установка по п. 1, отличающаяся тем, что кольцевой корпус разделен на две части, например, на наружную часть, состоящую из наружной цилиндрической обечайки и переднего днища, и внутреннюю часть, состоящую из внутренней конической обечайки и заднего днища, двумя разъемными соединениями, одно из которых размещено у переднего днища, например, в передней части внутренней обечайки, а второе - у заднего днища, например, в задней части наружной обечайки, причем переднее днище является одновременно задним днищем первой камеры сгорания. 3. Ракетная твердотопливная двигательная установка по п. 2, отличающаяся тем, что в кольцевом корпусе заряд, выполненный с центральным каналом, прочно скреплен с наружной цилиндрической обечайкой и передним днищем корпуса.