РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ АРТИЛЛЕРИЙСКОГО УПРАВЛЯЕМОГО СНАРЯДА Российский патент 2003 года по МПК F02K9/28 

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано в конструкциях ракетных двигателей на твердом топливе для снарядов, выстреливаемых из артиллерийских орудий.

Из литературы [1] известен ракетный двигатель снаряда, выстреливаемого из ствола артиллерийского орудия, являющийся аналогом предлагаемого устройства. Этот ракетный двигатель содержит корпус, в котором размещены: пороховой заряд, воспламенитель и инициатор для зажжения воспламенителя. Стабилизатор ножевого типа размещен в выемке, выполненной за соплом. Корпус имеет переднюю и сопловую крышки.

Однако такая конструкция значительно увеличивает габаритные размеры снаряда, обусловленные необходимостью размещения стабилизаторов ножевого типа последовательно с корпусом ракетного двигателя. Кроме того, не обеспечивается надежное зажжение порохового заряда при минусовых температурах из-за сепарации высокотемпературных твердых частиц при сгорании воспламенителя на периферийные холодные стенки корпуса двигателя при вращении снаряда с угловой скоростью, обусловленной нарезным стволом артиллерийского орудия и ведущим пояском, закрепленным на корпусе снаряда.

Наиболее близким аналогом предлагаемой конструкции ракетного двигателя является известное устройство ракетного двигателя артиллерийского управляемого снаряда [2], которое в значительной мере исключает вышеприведенные недостатки.

Этот ракетный двигатель содержит корпус в виде секторов, в цилиндрических камерах которых установлены канальные пороховые шашки, а сектора скреплены между собой передней крышкой и сопловой крышкой, выполненной с диафрагмой в виде ступенчатой втулки с газоходными радиальными и центральным каналами. Для зажжения порохового заряда установлены воспламенитель с инициатором. Наружный диаметр корпуса двигателя соответствует калибру снаряда. Приведенная конструкция ракетного двигателя обеспечивает возможность размещения лопастей стабилизатора ножевого типа в зазорах корпуса между секторов, что значительно снижает длину снаряда.

Однако описанный ракетный двигатель не обеспечивает надежное зажжение порохового заряда, размещенного в секторах, при минусовых температурах боевого использования.

Объясняется это следующим. При выстреле снаряда из артиллерийского орудия во внутренних полостях ракетного двигателя действуют значительные центробежные силы, вызванные наличием крутящего момента при вращении снаряда за счет винтовых нарезов канала ствола. Так как ракетный двигатель запускается после выхода из ствола, то скорость углового вращения будет максимальной. При срабатывании воспламенителя зажжение порохового заряда во многом зависит от распределения высокотемпературных горячих твердых частиц воспламенителя по поверхности шашек твердотопливного порохового заряда. Из-за значительной центробежной силы практически все твердые частицы воспламенителя будут концентрироваться в зоне, наиболее удаленной от центра двигателя, т. е. на внутренней стенке секторов со стороны наружной поверхности двигателя. При этом теплоотдача в пороховой заряд будет происходить по небольшой ограниченной поверхности, снижая вероятность зажжения заряда, особенно при минусовых температурах запуска.

Технической задачей изобретения является повышение надежности работы ракетного двигателя артиллерийского управляемого снаряда при минусовых температурах боевого использования.

Поставленная техническая задача решается с помощью приведенной ниже конструкции ракетного двигателя.

Предлагаемый ракетный двигатель артиллерийского управляемого снаряда содержит корпус в виде секторов, в цилиндрических камерах которых установлены канальные пороховые шашки, скрепленные передней крышкой и сопловой крышкой с диафрагмой в виде ступенчатой втулки с газоходными радиальными и центральным каналами, воспламенитель и инициатор. При этом двигатель снабжен в каждом секторе рассекателем газового потока, установленным в зазоре между пороховой шашкой и стенкой корпуса сектора и выполненным в виде изогнутой по радиусу пластины. При этом ступенчатая втулка каждого сектора выполнена с прямоугольной полостью и установлена с ориентацией большой стороны прямоугольной полости и радиальных каналов в направлении действия центробежных сил при вращении снаряда, а рассекатель установлен напротив периферийного канала ступенчатой втулки и выполнен толщиной, равной величине зазора между шашкой и стенкой корпуса. При этом радиальные каналы ступенчатой втулки выполнены расширяющимися, а рассекатель установлен от торца ступенчатой втулки на расстоянии 0,2÷0,3 длины шашки, и пластина рассекателя выполнена шириной 0,1÷0,2 ширины выхода радиального канала ступенчатой втулки.

Такое конструктивное решение обеспечивает повышение надежности работы ракетного двигателя при минусовых температурах использования за счет повышения теплового воздействия продуктов сгорания на пороховой заряд.

Предлагаемая конструкция ракетного двигателя артиллерийского управляемого снаряда показана на чертежах, где на фиг.1 изображен общий вид двигателя в разрезе, на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1, где показана ступенчатая втулка с газоходными каналами.

Предложенный ракетный двигатель артиллерийского управляемого снаряда содержит корпус 1 в виде секторов 2, где размещен пороховой заряд 3 в виде канальных шашек и скрепленных передней 4 и сопловой 5 крышками. Заряд опирается на сопловую диафрагму 6, выполненную в виде ступенчатой втулки. Ступень большого диаметра имеет центральное отверстие 7 и образует с внутренней цилиндрической образующей сектора зазор 8, в который ориентированы наклонные радиальные каналы 9. Эти каналы входят с другой стороны в прямоугольную полость 10, ориентированной большой стороной и радиальными каналами по линии действия центробежных сил при вращении снаряда в зазор между пороховой шашкой и стенкой внутренней полости сектора. Против радиального канала размещен рассекатель 11 газового потока в виде изогнутой по радиусу пластины на расстоянии, равном 0,2÷0,3 длины шашки от торца ступенчатой втулки. При этом толщина В пластины равна величине зазора 8, а ширина С составляет 0,1-0,2 ширины D радиального канала 9. В сопле установлен пиротехнический инициатор 12 замедленного действия и воспламенитель 13.

Работа описанного ракетного двигателя заключается в следующем.

При выстреле пороховыми газами метательного устройства поджигается инициатор замедленного действия 12, который в свою очередь поджигает после выхода снаряда из ствола орудия воспламенитель 13. От воспламенителя пороховые газы через газоходный канал направляются в прямоугольную полость 10, где за счет наклонных каналов 9 сепарируются и большинство твердых частиц воспламенителя направляются на наружную поверхность пороховой шашки через зазор 8. Так как прямоугольная полость 10 своей большой стороной и радиальными каналами 9 ориентированы по линии действия центробежной силы при вращении снаряда, то наибольшее количество горячих твердых частиц воспламенителя попадает в периферийный радиальный канал, имея большую скорость. Эта скорость возрастает за счет его расширения и центробежной силы от вращения снаряда. Эти частицы свободно проходят в зазоре 8 расстояние до рассекателя 11, торцем которого разбрасываются по всей поверхности пороховой шашки. Кроме того, рассекатель занимает такое место, в которое стремятся под действием центробежной силы все твердые частицы воспламенителя, и заставляют их занимать более устойчивое положение, а следовательно, обеспечить их большую теплоотдачу. Все это позволяет обеспечить более надежное воспламенение порохового заряда при минусовых температурах.

Размещение рассекателя на расстоянии L, равном 0,2÷0,3 длины пороховой шашки, обеспечивает устойчивое ее положение (без перекосов по длине) под действием центробежных перегрузок при вращении, так как ее центр тяжести по длине лежит на опоре в виде рассекателя, что исключает разрушение заряда при выстреле при перегрузках до 11000 единиц. Толщина рассекателя В равна величине зазора 8 и обеспечивает течение газа из радиального канала до рассекателя без воздействия на него возмущающих факторов, гасящих скорость газового потока.

Ширина рассекателя С подобрана экспериментально, равной 0,1÷0,2 ширины D выхода радиального канала, и обеспечивает наиболее эффективный охват разбрасываемыми частицами поверхности шашки. При меньшей ширине рассекателя твердые частицы "обтекают" рассекатель практически без их разбрасывания, а при большей ширине - появляются зоны, куда твердые частицы воспламенителя не попадают, что значительно влияет на разброс пикового давления в момент воспламенения порохового заряда.

Таким образом, предложенное устройство ракетного двигателя артиллерийского управляемого снаряда обеспечивает повышение надежности его работы при минусовых температурах окружающей среды.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Снаряд США "Copperhed", журнал Nato's Sixteen Nations, August-September, 1983 - аналог.

2. Патент России 2024776 по кл F 02 K 9/08 с приоритетом от 05.05.92 г., опубл. 15.12.94 г. - прототип.

Ракетный двигатель артиллерийского управляемого снаряда содержит корпус в виде секторов, в цилиндрических камерах которых установлены канальные пороховые шашки, переднюю крышку и сопловую крышку с диафрагмой в секторах в виде ступенчатой втулки с газоходными радиальными и центральным каналами, воспламенитель с инициатором. Двигатель снабжен в каждом секторе рассекателем, установленным в зазоре между пороховой шашкой и стенкой корпуса сектора и выполненным в виде изогнутой по радиусу пластины. Ступенчатая втулка каждого сектора выполнена с прямоугольной полостью и установлена с ориентацией большой стороны прямоугольной полости и радиальных каналов в направлении действия центробежных сил при вращении снаряда. Радиальные каналы выполнены расширяющимися, а рассекатель установлен напротив периферийного канала ступенчатой втулки на расстоянии от торца ступенчатой втулки 0,2-0,3 длины пороховой шашки. Пластина рассекателя выполнена шириной 0,1-0,2 ширины выхода радиального канала ступенчатой втулки и толщиной, равной величине зазора между пороховой шашкой и стенкой корпуса. Изобретение позволяет повысить надежность работы двигателя при минусовых температурах окружающей среды. 2 ил.

Ракетный двигатель артиллерийского управляемого снаряда, содержащий корпус в виде секторов, в цилиндрических камерах которых установлены канальные пороховые шашки, переднюю крышку и сопловую крышку с диафрагмой в секторах в виде ступенчатой втулки с газоходными радиальными и центральным каналами, воспламенитель с инициатором, отличающийся тем, что он снабжен в каждом секторе рассекателем, установленным в зазоре между пороховой шашкой и стенкой корпуса сектора и выполненным в виде изогнутой по радиусу пластины, при этом ступенчатая втулка каждого сектора выполнена с прямоугольной полостью и установлена с ориентацией большой стороны прямоугольной полости и радиальных каналов в направлении действия центробежных сил при вращении снаряда, причем радиальные каналы выполнены расширяющимися, а рассекатель установлен напротив периферийного канала ступенчатой втулки на расстоянии от торца ступенчатой втулки 0,2-0,3 длины пороховой шашки, при этом пластина рассекателя выполнена шириной 0,1-0,2 ширины выхода радиального канала ступенчатой втулки и толщиной, равной величине зазора между пороховой шашкой и стенкой корпуса.