ТВЕРДОТОПЛИВНЫЙ ЗАРЯД ДЛЯ РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2003 года по МПК F02K9/10 F02K9/30 

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при проектировании и отработке ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ) и вкладных зарядов к ним, в частности для вращающихся в полете ракетных снарядов с двигателями, имеющими утопленные внутрь камеры сгорания сопла.

Подобные конструкции двигателей (с утопленными соплами) используются в реактивных снарядах, запускаемых из пусковой трубы или ствола артиллерийского орудия при расположении самого двигателя, как правило, в средней или передней части снаряда. Система такого пуска (старта) и требует "убрать" в калибр сопловой (расходный) блок, выполняемый в этом случае обычно двухсопловым.

Указанная компоновка снаряда используется применительно к маршевым, разгонным или разгонно-маршевым двигателям малогабаритных тактических ракет. В качестве зарядов твердого ракетного топлива для них применяют как бронированные, так и небронированные твердотопливные шашки. Для устойчивой стабилизации малогабаритных ракет обеспечивают вращение (закрутку) их на траектории.

Наличие вращения отрицательно сказывается на работоспособности обоих видов зарядов: проворот небронированной шашки всестороннего горения по стенкам камеры сгорания может привести к загасанию топлива, а проворачивание бронированного заряда - к разгерметизации застойной зоны, к разрушению образующегося при выгорании топлива остатка бронечехла для зарядов торцевого горения, что приводит к нарушению работоспособности двигателя и повышенному выбросу дыма, отрицательно влияющего на надежность наведения управляемых ракет.

Недостатком подобных двигателей является и пониженный коэффициент объемного заполнения топливом камеры сгорания. Из-за наличия утопленных внутрь камеры сгорания (1) сопловых бобышек (2) заряд (3) выполняют цилиндроконической формы (фиг.1).

Аналоги патентуемой конструкции заряда приведены в источнике: Шапиро Я. М. и др., М., 1966 г., стр.42, 43, рис.2.1, 2.4. Прототипом заявляемого технического решения авторы выбрали конструкцию заряда, изображенного на рис. 2.3, стр.43 указанного источника.

Технической задачей изобретения является создание конструкции вкладного заряда твердого топлива с повышенной надежностью, улучшенными компоновочными возможностями и выходными характеристиками.

Указанная задача решается за счет выполнения в сопловой части твердотопливного вкладного заряда вращающегося ракетного двигателя с утопленными внутрь камеры сгорания сопловыми бобышками, ответных к сопловым бобышкам, пазов. Ответные пазы выполняются в сопловой части заряда со стороны его наружной поверхности, профиль пазов эквидистантно сопряжен в продольном и поперечном сечениях с утопленными внутрь камеры сгорания сопловыми бобышками, позволяющими зафиксировать заряд в камере двигателя (исключить его поворот) и в тоже время увеличить массу заряда без изменения его габаритов.

Отличительными от прототипа признаками заявляемой конструкции заряда являются:
1) выполнение со стороны наружной поверхности заряда пазов (ответных к сопловым бобышкам);
2) эквидистантно сопряженный с профилем сопловых бобышек (в продольном и поперечном сечениях) профиль пазов.

Патентуемая конструкция иллюстрируется следующими графическими материалами.

Фиг.1. Конструкция заряда-прототипа, размещенного в двигателе.

1 - камера сгорания двигателя;
2 - сопловая бобышка;
3 - заряд;
4 - наружная поверхность заряда.

Фиг.2. Предложенная конструкция заряда в составе двигателя.

1 - камера сгорания двигателя;
2 - сопловая бобышка;
3 - заряд;
4 - наружная поверхность заряда;
5 - паз.

Фиг.3. Общий вид предложенной конструкции заряда.

На фиг.2 показана предложенная конструкция заряда в составе двигателя. В теле заряда (3) со стороны наружной поверхности (4) выполнены ответные (по отношению к сопловым бобышкам (2) камеры сгорания двигателя) пазы (5), эквидистантно сопряженные в продольном и поперечном сечениях с утопленными внутрь камеры сгорания сопловыми бобышками.

На фиг.3 показан общий вид предложенной конструкции заряда.

Достигаемый технический результат изобретения: ограничение проворота заряда относительно камеры сгорания двигателя, повышение надежности его работы; повышение весового совершенства двигателя за счет более оптимальной компоновки.

Технико-экономическая эффективность предложенного технического решения характеризуются (помимо повышения надежности) увеличением суммарного импульса тяги (без увеличения габаритов заряда), либо уменьшением габаритов и массы двигателя при заданном уровне энергетических характеристик.

В таблице приведены сравнительные данные по увеличению суммарного импульса тяги для РДТТ с утопленными в калибр снаряда сопловыми бобышками. Оценка выполнена применительно к типовым вариантам использования зарядов в малогабаритных ракетных комплексах.

Как следует из приведенных данных наиболее эффективно использование предложенной конструкции на зарядах малого удлинения.

Твердотопливный вкладной заряд для вращающегося ракетного двигателя выполнен с утопленными внутрь камеры сгорания сопловыми бобышками. В сопловой части заряда со стороны его наружной поверхности выполнены пазы. Профиль пазов эквидистантно сопряжен в продольном и поперечном сечениях с утопленными внутрь камеры сгорания сопловыми бобышками. Изобретение позволит повысить надежность, улучшить компоновочные возможности и выходные характеристики заряда и двигателя в целом. 3 ил., 1 табл.

Твердотопливный вкладной заряд для вращающегося ракетного двигателя с утопленными внутрь камеры сгорания сопловыми бобышками, отличающийся тем, что в сопловой части заряда со стороны его наружной поверхности выполнены ответные пазы, профиль которых эквидистантно сопряжен в продольном и поперечном сечениях с утопленными внутрь камеры сгорания сопловыми бобышками.