ЗАРЯД ЩЕТОЧНОГО ТИПА ИЗ БАЛЛИСТИТНОГО ТВЕРДОГО РАКЕТНОГО ТОПЛИВА С ВОСПЛАМЕНИТЕЛЕМ Российский патент 2007 года по МПК C06C9/00 F02K9/08 

Изобретение относится к устройствам ракетной техники - зарядам твердого ракетного топлива и их воспламенителей, в частности вкладным щеточным зарядам из топлив баллиститного типа с воспламенителями соплового расположения.

Использование зарядов щеточного типа характерно для импульсных РДТТ короткого (0,01-0,02 с) времени работы, применяемых в системах ближнего боя (двигателях противотанковых гранатометов, ПТУРС, огнеметов и т.п.). Заряды выполняются в виде пучка тонкосводных топливных трубок (или элементов другого профиля), скрепленных с переднем дном камеры РДТТ крепящим составом.

Топливом зарядов служат кордитные (пироксилиновые) или двухосновные (баллиститные) пороха, перерабатываемые экструзией. Применению баллиститных топлив отдается предпочтение. Производство их ведется с использованием высокоэнергетичных добавок, ВВ, модификаторов скорости горения, что обеспечивает высокие баллистические качества применяемых топлив и зарядов из них.

Воспламенение щеточных зарядов осуществляется воспламенителями, размещаемыми в присопловом объеме РДТТ - входной части сопла, либо в центральной полости межсоплового пространства днища.

В качестве воспламенительного состава в большинстве своем используют зернистый дымный ружейный порох в виде механической смеси калиевой селитры, серы и угля.

Из известных устройств, выполненных вышеуказанным образом, можно отметить устройства щеточных зарядов пироксилинового и баллиститного топлив и их воспламенителей для РПГ США ХМ-235 (патент США №3278356, кл. 156-294), Франции LRAC-ACL-89F1 («Военная техника и экономика", сер. С, 1976, 6; пат. 1351422, F42B), APILAS ("Зарубежная военная техника», сер. I, 1981, 12 (60), 16), взятых за аналоги настоящего изобретения.

В вышеперечисленных аналогах воспламенения зарядов осуществляется воспламенителями дымного ружейного пороха в полимерном корпусе или корпусе из алюминиевой фольги, установленном в критическом сечение сопла и выполняющим роль форсирующего устройства (заглушки).

Известно устройство РДТТ с зарядом и вкладышем на сопловом днище, поджатым со стороны заряда лепестковым прижимом и содержащим навеску воспламенительного состава - дымного ружейного пороха (пат. РФ №2062344, F02K 9/08, 1993).

Данное устройство взято за прототип настоящего изобретения.

Недостатки аналогов и прототипа сводятся к следующему.

Срабатывание воспламенителя, решая задачу надежного воспламенения поверхности щеточного заряда, сопряжено со значительным силовым воздействием на топливные элементы ударной волны продуктов сгорания воспламенителя по схеме ударных сил сжатия топливных стержней, заделанных концами в крепящий состав.

Силовое воздействие продуктов сгорания воспламенителя в значительной степени усугубляется кумулятивным эффектом входной части сопла либо полости, выполняемой в сопловом днище для размещения корпуса воспламенителя.

При использовании в качестве воспламенительных составов мелкозернистых дымных порохов (например, ДРП-2, ДРП-1 по ГОСТ 1028-79, как это практикуется в массовом порядке) силовое воздействие газов воспламенителя на топливные элементы щеточного заряда еще более возрастает, поскольку с уменьшением размеров зерна воспламенительного состава возрастает скорость газообразования и мощность ударной волны образующихся газов.

Снижение навески воспламенительного состава для снижения ударного воздействия на топливные элементы заряда может привести к задержке их воспламенения из-за снижения величины удельной тепловой энергии на единицу поверхности заряда.

Воздействие ударной волны продуктов сгорания воспламенителя приводит к возникновению в элементах заряда напряжений, превышающих уровень, допускаемый прочностью топлива. Последний обычно характеризуется способностью материала заряда (топлива) без разрушения принимать на себя ударную нагрузку, а именно его удельной ударной вязкостью а_к.

Величина удельной ударной вязкости неодинакова для разных типов топлив, в особенности на крайних отрицательных температурах (минус 40÷50°С), находящихся за пределами механического стеклования топлива.

И если для пироксилиновых (кордитных) топлив величина удельной ударной вязкости сохраняется при отрицательных температурах на достаточно высоком уровне (10-14 кгс·см/см²), то для нитроглицериновых баллиститных топлив, получивших к настоящему времени широкое применение для щеточных зарядов, величина удельной ударной вязкости гораздо ниже (5-6 кгс·см/см²).

Недостаточная ударная вязкость топливных элементов при воспламенении щеточного заряда приводит к их механическим повреждениям и далее их разрушению с выбросом несгоревших фрагментов топлива, приводящему к снижению баллистических качеств заряда и выстрела в целом, в первую очередь - уровня и разброса основного параметра - величины дульной скорости выстрела.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в разработке устройства системы «щеточный заряд - воспламенитель» с повышенной надежностью работы на крайних отрицательных температурах боевого применения.

Решение этой задачи тем более актуально, что системы отечественных образцов имеют нижнюю температурную границу боевого применения минус 50°С, а зарубежные - минус 31-32°С.

Поставленная задача решена применительно к воспламенительным устройствам щеточных зарядов с навеской дымного ружейного пороха.

Решение этой задачи предложено осуществлять комбинированием (смешением) крупной (например, КЗДП-2, КЗДП-1) и мелкой (ДРП-2, ДРП-1) фракций дымного пороха в навеске воспламенителя щеточного заряда.

При этом массовую долю крупной фракции в навеске предложено назначать из соотношения

где α - массовая доля крупнозернистой фракции (КЗДП) в навеске дымного пороха;

m - навеска дымного пороха воспламенителя, г;

W - свободный объем корпуса воспламенителя, см³;

0,8÷0,9 - насыпная плотность дымного пороха, г/см³.

Например, в воспламенителе заряда со свободным объемом W корпуса воспламенителя 4,33 см³ предлагаемые соотношением (1) комбинации навесок крупнозернистой (m_кздп) и мелкозернистой (m_дрп) фракций дымного пороха будут иметь вид: (Таблица 1).

Таблица 1αm_кздпm_дрпm0*03,53,50,41,21,83,00,51,451,452,90,61,71,12,80,82,10,552,651,0*2,502,5

Об эффективности предлагаемого технического решения свидетельствуют экспериментальные данные дульной скорости V, м/с выстрела «Метис-2» с одной и той же партией щеточных зарядов 9Х979 баллиститного твердого ракетного топлива при температуре минус 50°С с воспламенителем в полиэтиленовом корпусе полусферической формы, размещенном в аналогичной выемке межсоплового пространства днища РДТТ, полученные на предельных (*) вариантах исполнения навески дымного пороха (α=0 и α=1).

Таблица 2αНавескаV₀, м/сV₀ ^ТУ, м/с не менееV_cp., м/сВероятностное отклонение r_v, м/с0ДРП, 3,5 г53,3; 50.5; 44,8; 49,9; 44,65048,62,561КЗДП, 2,5 г53,3; 52,1; 54,4; 53,3; 53.5; 53,65053,50,52

Изобретение относится к зарядам щеточного типа из баллиститного твердого ракетного топлива с воспламенителем. Воспламенитель содержит навеску дымного ружейного пороха в корпусе, размещенном в центральной полости межсоплового пространства заднего днища двигателя. Навеска воспламенителя содержит крупнозернистую фракцию дымного ружейного пороха, массовая доля которой в навеске определяется заданным соотношением. Изобретение повышает надежность работы заряда при отрицательной температуре окружающей среды. 2 табл.

Заряд щеточного типа из баллиститного твердого ракетного топлива с воспламенителем, размещаемым в центральной полости соплового днища и содержащим навеску дымного ружейного пороха, отличающийся тем, что массовая доля крупнозернистой фракции в навеске (КЗДП) составляет величину, определяемую соотношением

где α - массовая доля КЗДП;

m - навеска дымного пороха воспламенителя, г;

W - свободный объем корпуса воспламенителя, см³;

0,8...0,9 - насыпная плотность дымного пороха, г/см³.