ЗАГЛУШКА СОПЛА РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2002 года по МПК F02K9/97 

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при разработке заглушек сопел ракетных двигателей, стартующих из-под воды.

Известно надувное устройство для предохранения ракетного двигателя от морской воды (патент США 5125318, 1991).

Известно устройство для ракет, запускаемых из такого положения, когда сопло находится под водой и имеет из водонепроницаемого материала заглушку. Заглушка имеет клапан, предназначенный для регулирования давления (см. патент США 3166979 от 26.01.1965 - прототип).

Особенностями подводного старта ракет является применение катапультирующего на парогазогенераторе или на пороховом аккамуляторе давления способа старта (см. книгу: Баллистические ракеты подводных лодок России. Избранные статьи. Под общей редакцией доктора технических наук И.И.Величко. Государственный ракетный центр "КБ им. академика В.П.Макеева". Миасс, 1994, с.145, 146, рис.3).

Недостатком прототипа является то, что он не в полной мере отвечает требованиям, которые должна обеспечить заглушка ракетного двигателя, стартующего из-под воды, а именно:
1. Заглушка должна выдерживать давление опрессовки воздухом.

2. Заглушка должна выдерживать давление газов газогенератора при катапультировании.

3. При несостоявшемся старте и при аварийном погружении подводной лодки в заглушке должен открыться клапан и впустить в двигатель забортную воду, чтобы не произошло самопроизвольное разрушение двигателя от внешнего избыточного давления, что может привести к взрыву двигателя.

В большинстве случаев открытие клапанов в заглушках, отсечках тяги и других элементах ракетной техники обеспечивается электропиротехническими средствами по специальной команде (см. книгу: Конструкции ракетных двигателей на твердом топливе. Под общей редакцией чл.-коpp. Российской академии наук, доктора технических наук, проф. Л.Н.Лаврова. М.: Машиностроение, 1993, с.170, рис.4.7, с.171, рис. 4.9, с.172, рис.4.10).

Основным недостатком всех вышеперечисленных изобретений является то, что клапан заглушки может срабатывать только по команде, которая в момент аварийного погружения подводной лодки может не пройти вследствие либо обесточивания всех электроцепей, либо отказа средств инициирования.

Технической задачей данного изобретения является устранение вышеперечисленных недостатков заглушек сопел и создание такой заглушки сопла ракетного двигателя, стартующего из-под воды при помощи газогенератора, которая при аварийном затоплении пусковой установки обеспечивала бы поступление забортной воды в двигатель без внешних команд, предотвращая его разрушение от внешнего избыточного давления.

Технический результат достигается тем, что известная заглушка, помещенная в сопло ракетного двигателя, имеет клапан для регулирования давления, который кинематически связан, например, шариковым замком с поршнем, установленным в цилиндре, причем один из элементов поршневой пары выполнен газопроницаемым.

На чертеже изображена конструкция предлагаемой заглушки. Внутри сопла 1 установлена заглушка 2 с клапаном 3, шток которого при помощи шариков 4 установлен в заглушке 2.

От выпадания наружу шарики 4 удерживаются цилиндрической втулкой поршня 5, который установлен в цилиндре 6 с дном, причем в верхней части цилиндра имеются окна 7. В заглушке 2 выполнены окна 8. Диск 10 ограничивает движение клапана 3 внутрь двигателя. Вся заглушка крепится к соплу, например, при помощи болтов 11 с калиброванной шейкой. Дренаж воздуха из сопла при затоплении обеспечивается трубкой 13. На спицах поршня 5 закреплена газопроницаемая диафрагма 12 из материала, который гарантированно пропускает газ, но не пропускает воду. В качестве такого материала могут быть использованы, например, брезент от пожарного рукава, а также различные мелкие металлические сетки, пенокерамики и пенометаллы.

Работает заглушка следующим образом.

В режиме опрессовки двигателя клапан 3 опирается на буртик в заглушке 2, которая сама удерживается в сопле 1 болтами 11 с калиброванной шейкой, расчитанными на давление вылета заглушки.

При запуске парогазогенератора или порохового аккамулятора давления (ПАДа) газы давят на заглушку 2, которая опирается на сопло 1. При этом через окна 7 газы проникают и воздействуют на клапан 3, вталкивая его внутрь двигателя, но он удерживается на месте шариковым замком 4. Одновременно газы действуют и на поршень 5 с газопроницаемой диафрагмой 12. Учитывая, что вязкость газа в 1000 раз меньше вязкости воды, при заполнении газом подпоршневой полости цилиндра 6 на диафрагме 12 устанавливается незначительный перепад давления (0,4-1,5) атм, действующий на поршень 5. Но перемещение поршня 5 под действием этого перепада вниз, в крайнее положение, не происходит благодаря установке винта 9 с калиброванной шейкой.

Одновременно шарики 4, взаимодействуя с канавкой штока клапана 3, препятствуют его перемещению внутрь двигателя. Все части заглушки неподвижны, газы внутрь двигателя не попадают, происходит катапультирование двигателя, а затем и его запуск. При достижении в двигателе расчетного давления вылета заглушки 2 болты 11 рвутся и заглушка 2 вылетает из сопла 1. Далее начинается нормальная работа двигателя.

При аварийном погружении подводной лодки и затоплении пусковой установки морская вода может проникнуть в сопло только со стороны среза сопла. Для того чтобы в сопле не образовался пузырь из сжатого воздуха, установлена дренажная трубка 13, которая выпускает наружу воздух из самой верхней части сопла, находящейся непосредственно перед заглушкой 2 и клапаном 3.

При воздействии воды на диафрагму 12 последняя не пропускает воду внутрь цилиндра 6 (точно так же, как пожарный рукав держит воду под давлением). На поршне 5 возникает перепад давления, соответствующий глубине погружения.

При достижении расчетной глубины винт 9 с калиброванной шейкой рвется и поршень 5 перемещается в крайнее нижнее положение. При этом освобождаются шарики 4 и они выскакивают из канавки штока клапана 3. Под действием гидростатического давления забортной воды клапан 3 перемещается внутрь двигателя и удерживается в нужном положении диском 10. Происходит расчетное заполнение двигателя водой через окна 8 и, таким образом, исключается наличие внешнего перепада давления и тем самым предохраняется разрушение двигателя от внешнего давления воды, что исключает возможность возгорания и взрыв двигателя в пусковой установке подводной лодки.

Таким образом, предлагаемая заглушка сопла отвечает всем требованиям, предъявляемым к заглушке при штатной ситуации, а при аварийном затоплении двигателя позволяет исключить применение командных средств электропиротехники, является более простой, надежной и более дешевой.

Заглушка сопла ракетного двигателя содержит клапан регулирования давления, который кинематически связан, например, шариковым замком с поршнем, установленным в цилиндре, и один из элементов поршневой пары выполнен газопроницаемым. Изобретение обеспечивает все требования, предъявляемые к заглушке сопла ракетного двигателя при штатной ситуации, а при аварийном затоплении двигателя позволяет исключить применение командных средств электропиротехники. Таким образом, предложенная заглушка является более простой, надежной и более дешевой. 1 ил.

Заглушка сопла ракетного двигателя, содержащая клапан регулирования давления, отличающаяся тем, что клапан регулирования давления кинематически связан, например, шариковым замком с поршнем, установленным в цилиндре, причем один из элементов поршневой пары выполнен газопроницаемым.