КОРПУС РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА Российский патент 2003 года по МПК F02K9/34 

Изобретение относится к военной технике, а именно к корпусам ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ) и предназначено для использования в РДТТ ракет и реактивных снарядов, в том числе РДТТ снарядов систем залпового огня.

Известны корпуса РДТТ реактивных снарядов, содержащие цилиндрическую обечайку и концевые части в виде резьбовых участков, причем толщина цилиндрической обечайки превышает толщину резьбовых участков (см., например, Куров В.Д., Должанский Ю.М. Основы проектирования пороховых реактивных снарядов. - М.: Оборонгиз, 1961, с.143, фиг.5.1).

Такое техническое решение позволяет обеспечить нераскрытие резьбовых стыков корпуса и герметичность камеры сгорания, однако может быть применено только для РДТТ с большой пассивной массой, не отвечающих современным требованиям.

Таким образом, задача данного технического решения заключалась в достижении работоспособности корпуса без обеспечения требуемого уровня пассивной массы.

Общими признаками с предлагаемым корпусом являются наличие цилиндрической обечайки и концевых частей с резьбовыми участками.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату является корпус РДТТ, содержащий цилиндрическую обечайку и концевые части большей толщины, включающие переходные и резьбовые участки одинаковой толщины, принятый авторами за прототип (см. Фархутдинов И.X., Котельников А. В. Конструкции и проектирование РДТТ. - М.: Машиностроение, 1987, с.8, рис. 1.4).

Такая конструкция корпуса позволяет обеспечить его работоспособность при приемлемом уровне пассивной массы для корпусов с цилиндрической оболочкой большого относительного удлинения.

Вместе с тем известно, что работа РДТТ с высоким заполнением топливом и скоростями газового потока порядка 600 м/с с зарядами из современных топлив сопровождается возникновением и развитием интенсивных акустических колебаний. Распространение колебаний по корпусу и жестко связанному с ним блоку стабилизаторов приводит к возникновению колебательного режима лопастей стабилизаторов, следствием чего является появление недопустимо больших углов атаки при полете снаряда и разрушение корпуса под действием аэродинамических сил и моментов. Конструкция корпуса РДТТ-прототипа не содержит элементов, обеспечивающих эффективное демпфирование акустических колебаний, что значительно снижает надежность его работы.

Таким образом, задачей данного технического решения (прототипа) являлось создание конструкции корпуса РДТТ с минимальной пассивной массой.

Общими признаками с предлагаемым авторами корпусом является наличие в корпусе цилиндрической обечайки большого относительного удлинения, концевых частей, включающих переходные и резьбовые участки.

В отличие от прототипа в предлагаемом авторами корпусе толщина цилиндрической обечайки и толщина резьбового участка составляют соответственно 0,18. ..0,25 и 0,4...0,6 толщины переходного участка, а внутренний диаметр цилиндрической обечайки и внутренний диаметр резьбового участка - соответственно 1,04...1,05 и 1,01...1,05 внутреннего диаметра переходного участка, при этом пределы прочности резьбовых и переходных участков составляют 0,55...0,90 предела прочности цилиндрической обечайки.

Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом.

Указанные признаки, отличительные от прототипа и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны, во всех случаях достаточны.

Задачей предлагаемого изобретения явилось обеспечение надежности функционирования корпуса.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном корпусе, содержащем цилиндрическую обечайку большого относительного удлинения, концевые части, включающие переходные и резьбовые участки, особенность заключается в том, что толщина цилиндрической обечайки и толщина резьбового участка составляют соответственно 0,18...0,25 и 0,4...0,6 толщины переходного участка, а внутренний диаметр цилиндрической обечайки и внутренний диаметр резьбового участка - соответственно 1,04... 1,05 и 1,01...1,05 внутреннего диаметра переходного участка, при этом пределы прочности резьбовых и переходных участков составляют 0,55... 0,90 предела прочности цилиндрической обечайки.

Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между ними позволяют, в частности, за счет выполнения цилиндрической обечайки и резьбового участка с толщинами соответственно 0,18. . .0,25 и 0,4...0,6 толщины переходного участка и внутренним диаметром цилиндрической обечайки и внутренним диаметром резьбового участка - соответственно 1,04...1,05 и 1,01. . .1,05 внутреннего диаметра переходного участка обеспечить эффективное демпфирование колебаний и исключить тем самым влияние акустических колебаний на надежность функционирования корпуса. При увеличении толщины цилиндрической обечайки и резьбового участка свыше 0,25 и 0,6 толщины переходного участка нерационально возрастает пассивная масса двигателя, при уменьшении толщины цилиндрической обечайки и резьбового участка ниже 0,18 и 0,25 снижается эффект демпфирования колебаний. При изменении внутреннего диаметра цилиндрической обечайки свыше 1,05 и ниже 1,04 внутреннего диаметра переходного участка при толщинах цилиндрической обечайки, характерных для современных РДТТ, "средний диаметр" цилиндрической обечайки существенно отличается от "среднего диаметра" переходного участка, что приводит к изменению оптимальной геометрии области корпуса, в которой за счет отражения акустических колебаний от поверхностей переходного участка корпуса происходит затухание колебаний, что резко снижает эффект демпфирования колебаний. По аналогичной причине изменение внутреннего диаметра резьбового участка свыше 1,05 и ниже 1,01 внутреннего диаметра переходного участка также снижает эффективность демпфирования колебаний при прохождении их через переходной участок в направлении к резьбовому участку. При увеличении пределов прочности переходных и резьбовых участков свыше 0,90 снижается эффект демпфирования колебаний при прохождении акустических колебаний границ разнородных сред. При уменьшении указанных пределов ниже 0,55 предела прочности цилиндрической обечайки снижаются прочностные характеристики переходных и резьбовых участков, что вызывает необходимость увеличения их длины и толщины, а следовательно, пассивной массы РДТТ.

Признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях и не известны из уровня техники в процессе проведения патентных исследований, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

Исследуя уровень техники в ходе проведения патентного поиска по всем видам сведений, доступных в странах бывшего СССР и зарубежных странах, обнаружено, что предлагаемое техническое решение явным образом не следует из известного уровня техники, следовательно, можно сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения заключается в том, что в корпусе ракетного двигателя твердого топлива, содержащем цилиндрическую обечайку большого относительного удлинения, концевые части, включающие переходные и резьбовые участки, согласно изобретению толщина цилиндрической обечайки и толщина резьбового участка составляют соответственно 0,18...0,25 и 0,4...0,6 толщины переходного участка, а внутренний диаметр цилиндрической обечайки и внутренний диаметр резьбового участка - соответственно 1,04...1,05 и 1,01...1,05 внутреннего диаметра переходного участка, при этом пределы прочности резьбовых и переходных участков составляют 0,55. . .0,90 предела прочности цилиндрической обечайки.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен продольный разрез предлагаемого корпуса.

Предлагаемый корпус РДТТ содержит цилиндрическую обечайку 1, переходные участки 2 и резьбовые участки 3, причем толщина цилиндрической обечайки (δ₁) и толщина резьбовых участков 3 (δ₃) составляют соответственно 0,18...0,25 и 0,4. . .0,6 толщины переходного участка 2 (δ₂), а внутренний диаметр цилиндрической обечайки 1 (D₁) и внутренний диаметр резьбового участка 3 (D₃) - соответственно 1,04. . .1,05 и 1,01...1,05 внутреннего диаметра переходного участка 2 (D₂), при этом пределы прочности резьбовых 3 и переходных 2 участков составляют 0,55...0,90 предела прочности цилиндрической обечайки 1.

Функционирование предлагаемого корпуса происходит следующим образом.

При работе РДТТ возникающие акустические колебания распространяются по цилиндрической обечайке 1, в том числе, через переходные участки 2 и резьбовые участки 3 в направлении блока стабилизаторов. При прохождении колебаниями переходных участков 2 за счет выбранной оптимальной геометрии области переходного участка 2 и оптимальных прочностных характеристик переходных 2 и резьбовых 3 участков происходит эффективное демпфирование колебаний, что снижает их воздействие на блок стабилизаторов, обеспечивая тем самым отсутствие колебательного режима лопастей стабилизаторов, а следовательно, исключение возникновения больших углов атаки при полете снаряда и разрушение корпуса под действием аэродинамических сил и моментов.

Выполнение корпуса РДТТ в соответствии с изобретением позволило повысить надежность его функционирования и реактивного снаряда в целом.

Изобретение может быть использовано при разработке различных корпусов РДТТ, в том числе реактивных снарядов систем залпового огня.

Указанный положительный эффект подтвержден испытаниями опытных образцов реактивных снарядов с корпусами РДТТ, выполненных в соответствии с изобретением.

В настоящее время разработана конструкторская документация, проведены государственные испытания, намечено серийное производство.

Корпус ракетного двигателя твердого топлива содержит цилиндрическую обечайку, концевые части, включающие переходные и резьбовые участки. Толщина цилиндрической обечайки и толщина резьбового участка составляют соответственно 0,18-0,25 и 0,4-0,6 толщины переходного участка. Внутренний диаметр цилиндрической обечайки и внутренний диаметр резьбового участка составляют соответственно 1,04-1,05 и 1,01-1,05 внутреннего диаметра переходного участка. Пределы прочности резьбовых и переходных участков составляют 0,55-0,90 предела прочности цилиндрической обечайки. Изобретение позволяет за счет выбора рациональных конструктивных параметров корпуса ракетного двигателя твердого топлива обеспечить надежность функционирования реактивного снаряда с данным двигателем. 1 ил.

Корпус ракетного двигателя твердого топлива, содержащий цилиндрическую обечайку, концевые части, включающие переходные и резьбовые участки, отличающийся тем, что в нем толщина цилиндрической обечайки и толщина резьбового участка составляют соответственно 0,18...0,25 и 0,4...0,6 толщины переходного участка, а внутренний диаметр цилиндрической обечайки и внутренний диаметр резьбового участка - соответственно 1,04...1,05 и 1,01...1,05 внутреннего диаметра переходного участка, при этом пределы прочности резьбовых и переходных участков составляют 0,55...0,90 предела прочности цилиндрической обечайки.