ТВЕРДОТОПЛИВНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2012 года по МПК F02K9/12 

Описание патента на изобретение RU2458244C1

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано в конструкциях маршевых ступеней ракетных двигателей на твердом топливе (РДТТ).

В конструкциях прочноскрепленных канальных зарядов цилиндрического типа с эллиптическими днищами современных маршевых РДТТ в качестве компенсатора начальной поверхности горения используют наклонную кольцевую поперечную щель (Ракетная и космическая техника, №35, 1980, с.12).

Использование таких конструкций зарядов позволяет реализовать текущую диаграмму секундного расхода с малыми отклонениями (8-10%) максимального значения от среднего. Однако рассматриваемому классу зарядов присущи определенные недостатки, связанные прежде всего с высоким уровнем напряженно-деформированного состояния (НДС) в вершине кольцевой щели, возникающие при охлаждении снаряженного корпуса из-за температурной усадки и упругих перемещений корпуса и днища при нагружении давлением.

Известен принятый за прототип твердотопливный ракетный двигатель по патенту РФ №2154183 (опубл. 10.08.2000 г.), содержащий корпус с днищами, скрепленный с корпусом канальный заряд, снабженный кольцевой щелью.

Разделение заряда на две части с помощью предусмотренной конструкции манжеты с законцовками, расположение поверхностей, образующих горящую поверхность кольцевой щели, под острым углом друг к другу позволили ликвидировать топливную перемычку между вершиной кольцевой щели и корпусом двигателя и тем самым решить прочностные вопросы, связанные с работоспособностью конструкции заряда и несколько уменьшить ширину щели по всему диаметру.

Однако известное техническое решение обладает рядом недостатков, связанных с технологическими трудностями в процессе изготовления. В частности, применение традиционной схемы изготовления с использованием технологической оснастки для формирования кольцевой щели затруднено в связи с необходимостью извлечения технологической оснастки, высота которой превышает диаметр канала. Кроме того, конструкция оснастки, формирующей кольцевую щель прототипа, сложна из-за большого количества элементов, требующих соединения между собой при сборке оснастки в корпусе и последующего извлечения после изготовления заряда. Это является также существенным препятствием для достижения минимизации допустимого для данной конструкции с точки зрения прочности и газодинамики раскрытия компенсатора начальной поверхности горения в виде кольцевой щели, влияющего на повышение объемного заполнения корпуса топливом и, соответственно, на эффективность работы двигателя.

Задачей заявляемого изобретения является разработка конструкции твердотопливного ракетного двигателя, позволяющей повысить эффективность его работы за счет увеличения коэффициента заполнения камеры двигателя топливом путем создания условий для минимизации допустимого с точки зрения гарантированного раскрытия компенсатора начальной поверхности горения и полного ее воспламенения при одновременном упрощении технологии изготовления и последующей распрессовки заряда и сохранении схемы выгорания заряда и изменения текущих характеристик во времени.

Поставленная задача решается заявляемой конструкцией твердотопливного ракетного двигателя, содержащего корпус с днищами, скрепленный с корпусом канальный заряд, снабженный кольцевой щелью. Особенность заключается в том, что заряд дополнительно оснащен радиальными щелями, прилегающими одной из горящих поверхностей к кольцевой щели, выполненной поперечной и образованной тонкостенным неизвлекаемым элементом, в зеркальном отображении воспроизводящим по форме переднее днище корпуса от места скрепления указанного элемента с передним днищем до канала заряда.

Проведенный анализ уровня техники показывает, что заявляемый твердотопливный ракетный двигатель отличается от прототипа наличием радиальных щелей, прилегающих к горящей поверхности кольцевой щели и улучшающих ее воспламеняемость; иной формой горящей поверхности; созданием совмещенных поверхностей горения радиальных щелей и кольцевой щели; минимизированным раскрытием образованного двумя видами щелей компенсатора начальной поверхности горения.

В уровне техники отсутствует твердотопливный ракетный двигатель, в котором бы имело место предложенное сочетание существенных признаков, но именно такое сочетание обусловило решение поставленной задачи.

Радиальные щели дополнительно соединяют горящую поверхность кольцевой щели с каналом заряда, тем самым способствуют увеличению проходного сечения, через которое продукты сгорания топлива из узкой кольцевой щели поступают в канал, что обусловливает снижение газодинамической напряженности заряда.

При формировании кольцевой щели с помощью тонкостенного неизвлекаемого элемента перья оснастки для радиальных щелей прилегают к нему и являются достаточно надежной поддерживающей опорой, которая обеспечивает требуемое месторасположение элемента в корпусе. Перья оснастки также могут быть использованы в качестве элемента крепления тонкостенного неизвлекаемого элемента по внутреннему диаметру.

Сущность предлагаемой конструкции твердотопливного ракетного двигателя иллюстрируется графическим изображением, на котором приведена часть продольного разреза двигателя.

Двигатель содержит корпус 1 с днищами 2 (заднее днище не показано), скрепленный с корпусом заряд 3, имеющий центральный канал 4, тонкостенный неизвлекаемый элемент 5, формообразующий сквозную кольцевую щель, и радиальные щели 6.

После изготовления и полимеризации заряда 3, последующего извлечения иглы через канал 4 удаляют элементы оснастки, формирующие радиальные щели 6.

Предлагаемая конструкция твердотопливного ракетного двигателя работает следующим образом. После срабатывания воспламенителя (не показан) канал 4 и тонкостенный неизвлекаемый элемент 5, а затем и образованная им сквозная кольцевая щель воспламеняются. Процесс горения происходит параллельными слоями. Следует отметить, что скорость горения тонкостенного неизвлекаемого элемента и, соответственно, его материал (например, фторопласт, алюминий) определяют при проектировании конкретного двигателя исходя из того, что скорость горения указанного элемента должна быть больше или равна скорости горения заряда.

Предлагаемое техническое решение практически реализуемо. Создание таких конструкций актуально и перспективно ввиду повышения эффективности ракетных комплексов.

Похожие патенты RU2458244C1

название год авторы номер документа
РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ НА ТВЕРДОМ ТОПЛИВЕ 2014
  • Жарков Александр Сергеевич
  • Литвинов Андрей Владимирович
  • Вагичев Сергей Николаевич
  • Кривенко Олег Алексеевич
  • Коваленко Геннадий Павлович
  • Макарова Наталья Макаровна
  • Гусев Тимофей Викторович
  • Анисимов Игорь Иванович
RU2576411C1
ТВЕРДОТОПЛИВНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ 2009
  • Жарков Александр Сергеевич
  • Вагичев Сергей Николаевич
  • Кривенко Олег Алексеевич
  • Коваленко Геннадий Павлович
  • Макарова Наталья Макаровна
RU2397354C1
РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА 2012
  • Жарков Александр Сергеевич
  • Литвинов Андрей Владимирович
  • Кривенко Олег Алексеевич
  • Коваленко Геннадий Павлович
  • Вагичев Сергей Николаевич
  • Макарова Наталья Макаровна
  • Гусев Тимофей Викторович
RU2497007C1
ТВЕРДОТОПЛИВНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ 1999
  • Жарков А.С.
  • Жуков А.П.
  • Кривенко О.А.
  • Марьяш В.И.
  • Макарова Н.М.
  • Яскин А.В.
RU2154183C1
Ракетный двигатель на твердом топливе 2016
  • Жарков Александр Сергеевич
  • Литвинов Андрей Владимирович
  • Вагичев Сергей Николаевич
  • Кривенко Олег Алексеевич
  • Коваленко Геннадий Павлович
  • Макарова Наталья Макаровна
RU2635427C1
ЗАРЯД СМЕСЕВОГО РАКЕТНОГО ТОПЛИВА И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ 2008
  • Сакович Геннадий Викторович
  • Певченко Борис Васильевич
  • Нестеров Григорий Николаевич
  • Жарков Александр Сергеевич
  • Сысолятин Сергей Викторович
  • Хайновский Геннадий Константинович
RU2374480C2
ТВЕРДОТОПЛИВНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ 1997
  • Жарков А.С.
  • Анисимов И.И.
  • Штукмастер Б.Я.
  • Марьяш В.И.
  • Кривенко О.А.
  • Налимова Г.М.
RU2139438C1
ДВУХРЕЖИМНАЯ ДВИГАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА 2010
  • Куценко Геннадий Васильевич
  • Амарантов Георгий Николаевич
  • Шамраев Виктор Яковлевич
  • Гусева Галина Николаевна
  • Никитин Вячеслав Валерьевич
  • Самохин Владимир Степанович
  • Сорокин Владимир Алексеевич
  • Граменицкий Михаил Дмитриевич
  • Волков Олег Куприянович
  • Францкевич Владимир Платонович
  • Шувалов Вячеслав Васильевич
  • Семенов Андрей Владимирович
RU2445492C1
Способ изготовления скрепленного с корпусом канального заряда смесевого ракетного твердого топлива 2018
  • Анисимов Игорь Иванович
  • Литвинов Андрей Владимирович
  • Чащихин Евгений Алексеевич
  • Карманов Николай Михайлович
  • Курбатов Андрей Валерьевич
  • Кодолов Владимир Васильевич
RU2673917C1
Двухрежимный ракетный двигатель на твердом топливе 2022
  • Витязев Алексей Витальевич
  • Кабанов Дмитрий Евгеньевич
  • Логинов Андрей Николаевич
  • Наумченко Илья Константинович
  • Сорокин Владимир Алексеевич
RU2783054C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 458 244 C1

Реферат патента 2012 года ТВЕРДОТОПЛИВНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано в конструкциях маршевых ступеней ракетных двигателей на твердом топливе. Твердотопливный ракетный двигатель содержит корпус с днищами и скрепленный с корпусом канальный заряд. Заряд снабжен радиальными щелями и поперечной кольцевой щелью, образованной тонкостенным неизвлекаемым элементом и прилегающей к радиальным щелям. Тонкостенный неизвлекаемый элемент в зеркальном отображении воспроизводит по форме переднее днище корпуса от места скрепления указанного элемента с передним днищем до канала заряда. Изобретение позволяет повысить коэффициент заполнения камеры ракетного двигателя топливом, а также упростить технологию его изготовления. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 458 244 C1

Твердотопливный ракетный двигатель, содержащий корпус с днищами, скрепленный с корпусом канальный заряд, снабженный кольцевой щелью, отличающийся тем, что заряд дополнительно оснащен радиальными щелями, прилегающими одной из горящих поверхностей к кольцевой щели, выполненной поперечной и образованной тонкостенным неизвлекаемым элементом, в зеркальном отображении воспроизводящим по форме переднее днище корпуса от места скрепления указанного элемента с передним днищем до канала заряда.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2012 года RU2458244C1

ТВЕРДОТОПЛИВНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ 1997
  • Жарков А.С.
  • Анисимов И.И.
  • Штукмастер Б.Я.
  • Марьяш В.И.
  • Кривенко О.А.
  • Налимова Г.М.
RU2139438C1
РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА 2003
  • Губертов А.М.
  • Давыденко Н.А.
  • Миронов В.В.
  • Куранов М.Л.
  • Голлендер Р.Г.
  • Трусов Ю.Д.
RU2225524C1
US 3648461 A, 14.03.1972
ТВЕРДОТОПЛИВНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ 1999
  • Жарков А.С.
  • Жуков А.П.
  • Кривенко О.А.
  • Марьяш В.И.
  • Макарова Н.М.
  • Яскин А.В.
RU2154183C1
Приспособление для очистки бутылок от смолки 1929
  • Шеньковяк П.И.
SU18092A1
DE 3637967 A1, 19.05.1988.

RU 2 458 244 C1

Авторы

Жарков Александр Сергеевич

Кривенко Олег Алексеевич

Коваленко Геннадий Павлович

Литвинов Андрей Владимирович

Макарова Наталья Макаровна

Гусев Тимофей Викторович

Даты

2012-08-10Публикация

2011-04-22Подача