КОРПУС РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА Российский патент 2008 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 реакторных снарядов, в том числе, в качестве корпусов РДТТ снарядов систем залпового огня.

Известны корпуса РДТТ реактивных снарядов, содержащие цилиндрическую обечайку и концевые части с резьбовыми участками (см. Фархутдинов И.Х., Котельников А.В. Конструкции и проектирование РДТТ. - М., Машиностроение, 1987 г., стр.8, рис.1.4).

Такое техническое решение позволяет обеспечить работоспособность корпуса РДТТ, в том числе, при приемлемом значении толщины цилиндрической обечайки, а следовательно, пассивной массы корпуса.

Таким образом, задача данного технического решения заключалась в достижении работоспособности корпуса с требуемым уровнем пассивной массы.

Общими признаками с предлагаемым корпусом является наличие цилиндрической обечайки с концевыми частями.

Вместе с тем, известно, что при работе РДТТ с высокой плотностью заряжания возникают интенсивные акустические колебания, распространяющиеся по корпусу, что обусловливает колебательный режим лопастей стабилизаторов, жестко связанных с корпусом. Подобный режим функционирования лопастей, как показывают экспериментальные пуски, приводит к появлению аномальных углов атаки при полете снаряда на траектории и разрушению корпуса из-за превышения аэродинамических нагрузок на корпус свыше допустимых значений. К числу эффективных средств снижения уровня акустических колебаний относится применение механических устройств для устранения акустических колебаний (вибрационного горения).

Наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату является корпус РДТТ, содержащий цилиндрическую обечайку и устройство для подавления акустических колебаний, выполненное в виде радиальных перегородок, принятое авторами за прототип (см. Шапиро Я.М., Мазинг Г.Ю., Прудников Н.Е. Теория ракетного двигателя на твердом топливе. - М. Воен. изд. МО, 1966 г., с.150, рис.4.16).

Такая конструкция корпуса позволяет обеспечить работоспособность корпуса с допустимым значением пассивной массы за счет снижения уровня акустических колебаний.

Однако, применение данного технического решения в РДТТ с зарядами из современных высокоэнергетических топлив оказывается неэффективным, в основном, из-за интенсивного разгара перегородок при воздействии высокотемпературных продуктов сгорания, что приводит к ослаблению демпфирования колебаний, а также перекрытия перегородками проходных сечений канала заряда, вызывающему резкое повышение давления в РДТТ, что в совокупности снижает надежность его работы.

Таким образом, задачей данного технического решения (прототипа) являлось создание конструкции корпуса РДТТ с устройством для демпфирования акустических колебаний.

Общими признаками с предлагаемым корпусом является наличие цилиндрической обечайки и устройства для демпфирования акустических колебаний.

В отличие от прототипа, в предлагаемом корпусе устройство для демпфирования выполнено в виде кольцевого уступа на внутренней поверхности корпуса, размещенного на расстоянии (0,2...0,4)D от донного торца корпуса, с внутренним диаметром (0,90...0,93)D, наружным диаметром (0,96...0,98)D и шириной (0,1...0,2)D, где D - калибр снаряда.

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 РДТТ с малой пассивной массой.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном корпусе, содержащем цилиндрическую обечайку и устройство для демпфирования акустических колебаний, устройство для демпфирования выполнено в виде кольцевого уступа на внутренней поверхности корпуса, размещенного на расстоянии (0,2...0,4)D от донного торца корпуса, с внутренним диаметром (0,90...0,93)D, наружным диаметром (0,96...0,98)D и шириной (0,1...0,2)D, где D - калибр снаряда.

Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между ними позволяют, в частности, за счет выполнения устройства для демпфирования в виде кольцевого уступа на внутренней поверхности корпуса, размещенного на расстоянии (0,2...0,4)D от донного торца корпуса, с внутренним диаметром (0,90...0,93)D, наружным диаметром (0,96...0,98)D и шириной (0,1...0,2)D, где D - калибр снаряда, обеспечить эффективное демпфирование колебаний и исключить тем самым влияние акустических колебаний на надежность функционирования корпуса РДТТ с малой пассивной массой. При удалении кольцевого уступа на расстояние свыше 0,4D и менее 0,2D от донного торца корпуса снижается эффект демпфирования колебаний. При уменьшении внутреннего диаметра кольцевого уступа менее 0,9D и ширины уступа менее 0,1D также снижается эффект демпфирования колебаний. При увеличении ширины уступа более 0,2D и наружного диаметра уступа свыше 0,98D нерационально возрастает пассивная масса двигателя. При увеличении внутреннего диаметра уступа свыше 0,93D и уменьшении наружного диаметра уступа менее 0,96D снижается прочность корпуса в области кольцевого уступа.

Сущность изобретения заключается в том, что в корпусе ракетного двигателя твердого топлива, содержащем цилиндрическую обечайку и устройство для демпфирования акустических колебаний, согласно изобретению устройство для демпфирования выполнено в виде кольцевого уступа на внутренней поверхности корпуса, размещенного на расстоянии (0,2...0,4)D от донного торца корпуса, с внутренним диаметром (0,90...0,93)D, наружным диаметром (0,96...0,98)D и шириной (0,1...0,2)D, где D - калибр снаряда.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен предлагаемый корпус РДТТ.

Предлагаемый корпус РДТТ содержит донный концевой участок 1, кольцевой уступ 2 и цилиндрическую обечайку 3 и концевой участок 4. Кольцевой уступ 2 размещен на расстоянии (L₁), равном (0,2...0,4)D от донного торца корпуса, внутренний диаметр кольцевого уступа 2 (D_вн) равен (0,90...0,93)D, а наружный диаметр (D_нар) - (0,96...0,98)D, ширина уступа 2 (L₂) составляет (0,1...0,2)D.

Функционирование предлагаемого корпуса происходит следующим образом.

При работе РДТТ возникающие акустические колебания распространяются по внутренней полости цилиндрической обечайки 3 и через концевой участок 4 распространяются в направлении блока стабилизаторов. При прохождении колебаниями кольцевого уступа 2 за счет выбранной оптимальной геометрии кольцевого уступа 2 и его предложенного удаления от донного торца корпуса 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 РДТТ с малой пассивной массой под действием аэродинамических сил и моментов.

Выполнение корпуса РДТТ в соответствии с изобретением позволило повысить надежность функционирования при малой пассивной массе.

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.

Изобретение относится к военной технике, а именно к корпусам ракетных двигателей твердого топлива, и предназначено для использования в двигателях ракет и реактивных снарядов, в том числе снарядов систем залпового огня. Корпус ракетного двигателя твердого топлива содержит цилиндрическую обечайку и устройство для демпфирования акустических колебаний, выполненное в виде кольцевого уступа на внутренней поверхности корпуса. Кольцевой уступ размещен на расстоянии (0,2...0,4)D от донного торца корпуса, имеет внутренний диаметр (0,90...0,93)D, наружный диаметр (0,96...0,98)D и ширину (0,1...0,2)D, где D - калибр снаряда. Изобретение позволяет повысить надежность корпуса ракетного двигателя за счет демпфирования акустических колебаний, возникающих при его работе. 1 ил.

Корпус ракетного двигателя твердого топлива, содержащий цилиндрическую обечайку и устройство для демпфирования акустических колебаний, отличающийся тем, что в нем устройство для демпфирования выполнено в виде кольцевого уступа на внутренней поверхности корпуса, размещенного на расстоянии (0,2...0,4)D от донного торца корпуса, с внутренним диаметром (0,90...0,93)D, наружным диаметром (0,96...0,98)D и шириной (0,1...0,2)D, где D - калибр снаряда.