РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА Российский патент 2007 года по МПК F02K9/32 

Изобретение относится к ракетной технике, в частности к ракетным двигателям твердого топлива (РДТТ) с вкладным пороховым зарядом, преимущественно многошашечным.

Известна конструкция РДТТ, содержащего камеру, сопловой блок и многошашечный пороховой заряд [1]. Для удержания заряда в камере используется сопловая диафрагма, перекрывающая проходное сечение сопла и препятствующая выбросу шашек из камеры.

Недостатком конструкции является принципиальная невозможность полного исключения выброса пороха из камеры двигателя. При выстреле на заряд в камере действуют силы, прижимающие шашки к сопловой диафрагме - перегрузка и перепад давления по длине камеры. Величина суммарной прижимающей вилы может быть значительной. Так, при массе 1 кг, перегрузке 300 единиц, площади торца шашки 12 см² и перепаде давления по длине 8 кгс/см² суммарная прижимающая сила достигает 400 кгс. В этом случае шашка может разрушаться на сопловой диафрагме от чрезмерных контактных напряжений. Кроме того, по мере сгорания толщина горящего свода шашки, а следовательно, и ее прочность уменьшаются, и по достижении ими критической величины обязательно происходит разрушение заряда и выброс остатков его из камеры несгоревшими. При этом потери единичного импульса двигателя могут достигать 25-30% при значительной нестабильности внутрибаллистических характеристик.

Указанные недостатки устранены в конструкции РДТТ с газодинамически вывешенным пороховым зарядом [2]. РДТТ содержит камеру сгорания с вкладным пороховым зарядом и устройство удержания его в камере. Устройство удержания заряда выполнено в виде дополнительной камеры с донной и сопловой диафрагмами. Между донной диафрагмой и дном камеры сгорания образована придонная полость, связанная выполненным в виде кольцевой щели каналом с предсопловым объемом. При этом площадь сечения канала выполнена большей, чем суммарная площадь отверстий донной диафрагмы.

Продукты сгорания заряда истекают из дополнительной камеры в основную в обе стороны через отверстия в донной и сопловой диафрагмах. Соотношение между проходными сечениями отверстий в диафрагмах подбирается таким образом, чтобы силы, действующие на заряд, уравновешивали друг друга. В этом случае заряд оказывается газодинамически вывешенным в камере, что исключает разрушение его на диафрагмах. К недостатку указанной конструкции можно отнести сложности расчета и экспериментальной отработки требуемого соотношения расходов газа через донную и сопловую диафрагмы, т.к. на практике расход газа через донную диафрагму определяется не только площадью ее отверстий, но и конфигурацией и сечением канала, связывающего придонную полость с предсопловым объемом. Практически это может приводить к снижению эффективности конструкции, т.е. к неполному уравновешиванию заряда и частичному разрушению его на диафрагме. Кроме того, дополнительная камера увеличивает массу двигателя и уменьшает плотность заряжания.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности удержания вкладного заряда в камере сгорания.

Указанная задача решается тем, что в РДТТ, содержащем камеру сгорания с вкладным пороховым зарядом и многосопловым блоком, донную и сопловую диафрагмы и придонную полость с каналом для истечения газа из придонной полости, одно из сопел двигателя выполнено по центру соплового блока, а канал для истечения газа из придонной полости выполнен в виде трубки, соединяющей придонную полость с центральным соплом.

На чертеже показана конструкция предложенного двигателя в разрезе. Двигатель включает камеру сгорания 1 с вкладным пороховым зарядом 2 и многосопловым блоком 3. У переднего дна 4 камеры 1 установлена донная диафрагма 5, у сопел 6 - сопловая диафрагма 7. По центру соплового блока 3 выполнено сопло 8, которое соединено с придонной полостью 9 трубкой 10. В придонной полости 9 установлен воспламенитель 11, на переднем дне 4 - электровоспламенитель 12.

Работает двигатель следующим образом.

При срабатывании электровоспламенителя 12 воспламенитель 11 зажигает заряд 2. Продукты сгорания заряда 2 истекают из объема камеры в обе стороны - через сопловую диафрагму 7 непосредственно в сопла 6 и через донную диафрагму 5 в придонную полость 9 и оттуда через трубку 10 в центральное сопло 8. В случае необходимости изменения соотношения расхода газа через центральное и периферийные сопла корректируются их критические сечения.

Таким образом, выполнение канала для истечения газа из придонной полости в виде трубки, выходящей в центральное сопло, упрощает расчет и экспериментальную отработку РДТТ и в конечном счете повышает эффективность удержания порохового заряда в камере сгорания, а также снижает массу двигателя и повышает плотность заряжания.

Источники информации

1. Б.В.Орлов, Г.Ю.Мазинг "Термодинамические и баллистические основы проектирования ракетных двигателей на твердом топливе: Изд. "Машиностроение", 1968 г, стр.293.

2. Патент России №2133371 от 20.07.99 г, МПК 602К 9/24.

Изобретение относится к ракетной технике, в частности к ракетным двигателям твердого топлива с вкладным пороховым зарядом, преимущественно многошашечным. Ракетный двигатель твердого топлива содержит камеру сгорания с вкладным пороховым зарядом и многосопловым блоком, донную и сопловую диафрагмы и придонную полость с каналом для истечения газа из придонной полости. Одно из сопел выполнено по центру соплового блока. Канал для истечения газа из придонной полости выполнен в виде трубки, соединяющей придонную полость с центральным соплом. Изобретение позволяет повысить эффективность удержания вкладного заряда в камере сгорания, а также снизить массу двигателя и повысить плотность заряжания. 1 ил.

Ракетный двигатель твердого топлива, содержащий камеру сгорания с вкладным пороховым зарядом и многосопловым блоком, донную и сопловую диафрагмы и придонную полость с каналом для истечения газа из придонной полости, отличающийся тем, что одно из сопел выполнено по центру соплового блока, а канал для истечения газа из придонной полости выполнен в виде трубки, соединяющей придонную полость с центральным соплом.