ЗАРЯД ТВЕРДОГО РАКЕТНОГО ТОПЛИВА ДЛЯ ГАЗОГЕНЕРАТОРА Российский патент 2009 года по МПК F02K9/10 F02K9/18 

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при проектировании и изготовлении зарядов твердого ракетного топлива (ТРТ) для газогенераторов бортовых источников питания ракет (турбогенераторов), а также для других ракетных устройств различного назначения.

Известны конструкции зарядов ТРТ по патентам RU 2178092, RU 2164616, RU 2211352, RU 2259495, RU 2282741, заявке RU 2005139878 от 20.12.2005 г.

Указанные конструкции зарядов, в основном, создают необходимый уровень газопроизводительности для обеспечения работоспособности ракетных двигателей твердого ракетного топлива (РДТТ) - пат. RU 2178092, RU 2164616, RU 2211352, RU 2259495, RU 2282741 и газогенераторов (ГГ) - заявка RU 2005139878 от 20.12.2005 г.

Однако в связи с жесткими габаритными и весовыми ограничениями в ракетной технике не всегда удается обеспечить требуемый характер зависимости «давление - время р(τ)» и газопроизводительности ГГ (G(t,) где G - секундный весовой расход продуктов сгорания (ПС) ТРТ, t - время) на базе указанных известных технических решений, при соблюдении «традиционного» требования для ГГ - чистоты ПС ТРТ.

Например, затруднительно реализовать зависимость, указанную на Фиг.1.

В то же время реализация такой зависимости позволяет получить технический эффект, заключающийся в существенном повышении технической эффективности заряда ТРТ, а именно повысить надежность его работы и обеспечить улучшенные выходные внутрибаллистические характеристики (ВБХ) газогенератора.

Невозможность реализации указанного эффекта на базе известных конструкций является существенным недостатком конструкции прототипа, в качестве которого выбрано изобретение по пат. RU 2282741.

Технической задачей изобретения является разработка конструкции заряда ТРТ для газогенератора, обеспечивающей оптимальный характер зависимости G(t) в рамках простой и надежной конструкции заряда, бронированного по боковой поверхности и переднему торцу, и обеспечивающей высокую чистоту ПС.

Технический результат изобретения заключается в создании конструкции заряда ТРТ, включающей твердотопливную шашку (Фиг.2), бронированную по боковой поверхности и переднему торцу и оснащенную глухим каналом со стороны заднего небронированного торца. При этом глухой канал смещен относительно продольной оси заряда на величину Δ=(0,12…0,40)D, где D - наружный диаметр твердотопливной шашки, а размеры глухого канала удовлетворяют соотношениям:

0,25D<l<1,00D

0,05D<d<0,10D

где l - глубина канала, d - диаметр канала. Твердотопливную шашку выполняют из медленногорящего баллиститного или смесевого безметального медленногорящего ТРТ на основе аммиачной селитры, а бронепокрытие - из материала на основе ацетилцеллюлозы.

Изобретение поясняется на фигурах.

Фиг.1. Оптимальный характер зависимостей p(τ), G(t)

1 - форсажный участок

2 - переходный "мягкий" участок

3 - рабочий участок

Фиг.2. Патентуемая конструкция заряда

4 - твердотопливная шашка

5 - бронепокрытие

6 - глухой канал

Фиг.3. Зависимости S(e) для патентуемой конструкции (S - поверхность горения заряда, е - текущий свод заряда)

7 - верхнее значение

8 - нижнее значение

Фиг.4. Характер горения патентуемого заряда

9 - эквидистантные поверхности

Сущность изобретения заключается в выполнении твердотопливной шашки, бронированной по боковой поверхности и переднему торцу. При этом со стороны заднего небронированного торца выполняют глухой, смещенный относительно оси заряда, канал (Фиг.2). Смещение глухого канала на величину Δ позволяет реализовать (Фиг.1) с одной стороны, "мягкий" переходный участок (2) с форсированного режима (1) к рабочему (3) (при отсутствии "мягкого" переходного режима медленногорящие ТРТ склонны к затуханию), с другой стороны, увеличить время работы ГГ в целом. При этом выбор нижнего предела по смещению не менее 0,12D обусловлен необходимостью достаточного форсирования процесса горения заряда в начальный период, а верхнего предела - не более 0,40D соображениями обеспечения максимальной продолжительности горения заряда в целом, в заданных габаритах ГГ. Минимальный диаметр глухого канала (нижний предел - 0,05D) способствует обеспечению удовлетворительного (единовременного) воспламенения канала с поверхностью торца заряда, максимальный диаметр 0,10D - ограничивает потери массы заряда в целом. Защищаемые пределы по величине смещения канала, глубине канала и его диаметру обеспечивают потребный характер зависимости S(e) (Фиг.3), что позволяет реализовать оптимальные зависимости р(τ), G(t) газогенератора (Фиг.1). Применение в составе заряда баллиститного ТРТ, или безметального СТТ на основе аммиачной селитры, и бронепокрытия заряда на основе ацетилцеллюлозы обеспечивает повышенную чистоту продуктов сгорания (ПС) - минимум к-фазы, что способствует повышению надежности работы заряда и ГГ в целом.

Патентуемая конструкция заряда, для ГГ системы питания рулевого привода ракеты, реализована в виде заряда из медленногорящего безметального СТТ, бронированного по боковой поверхности и переднему торцу бронематериалом на основе ацетилцеллюлозы. Размеры заряда:

- диаметр твердотопливной шашки - 100 мм

- длина - 120 мм (L)

- диаметр глухого канала - 8 мм

- глубина канала - 74 мм (I)

- смещение (Δ) - 32 мм

Заряд (Фиг.2) включает твердотопливную шашку ТРТ из смесевого медленногорящего топлива (4) с глухим каналом (6) со стороны горящего торца и бронепокрытие (5), скрепленное с передним торцом и наружной поверхностью шашки.

После подачи импульса на пиропатрон (воспламенитель) заряд работает следующим образом. Параллельными слоями выгорают торцевая поверхность и поверхность канала заряда. Характер эквидистантных поверхностей (9) горения указан на Фиг.4. Образующиеся продукты сгорания (ПС) истекают через расходные отверстия ГГ и обеспечивают функционирование рулевого привода ракеты.

Положительный эффект изобретения - повышение эффективности ГГ - обеспечение улучшенных выходных характеристик (время выхода ГГ на режим, продолжительность работы ГГ, чистота ПС).

Изобретение относится к области ракетной техники и предназначено для использования преимущественно в газогенераторах и ракетных двигателях, снаряженных зарядами твердого ракетного топлива. Заряд твердого ракетного топлива для газогенератора включает твердотопливную шашку, бронированную по боковой поверхности и переднему торцу, оснащенную глухим каналом, выполненным со стороны заднего горящего торца. Глухой канал выполнен смещенным относительно продольной оси заряда, параллельно ей, с величиной смещения относительно оси, равной 0,12…0,40 наружного диаметра твердотопливной шашки. Размеры глухого канала удовлетворяют соотношениям, защищаемым настоящим изобретением. Изобретение позволяет повысить эффективность и надежность работы заряда и уровень его выходных внутрибаллистических характеристик. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Заряд твердого ракетного топлива для газогенератора, включающий твердотопливную шашку, бронированную по боковой поверхности и переднему торцу, оснащенную глухим каналом, выполненным со стороны заднего горящего торца, отличающийся тем, что глухой канал выполнен смещенным относительно продольной оси заряда, параллельно ей, с величиной смещения относительно оси Δ=(0,12…0,40)D, где D - наружный диаметр твердотопливной шашки, а размеры глухого канала удовлетворяют соотношениям:
0,25D<l<1,00D
0,05D<d<0,10D,
где l - глубина канала; d - диаметр канала

2. Заряд по п.1, отличающийся тем, что шашка выполнена из смесевого безметального медленногорящего твердого ракетного топлива на основе аммиачной селитры, а бронепокрытие из материала на основе ацетилцеллюлозы.

3. Заряд по п.1, отличающийся тем, что шашка выполнена из баллиститного медленногорящего твердого ракетного топлива, а бронепокрытие - из материала на основе ацетилцеллюлозы.