СНАРЯЖЕННЫЙ КОРПУС РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА Российский патент 2013 года по МПК F02K9/36 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к ракетной технике, и может быть использовано при проектировании и отработке снаряженных корпусов ракетных двигателей твердого топлива (РДП).

Известны конструкции снаряженного корпуса РДП, содержащего заряд, раскрепленный от днища корпуса манжетой (см. «Конструкции ракетных двигателей на твердом топливе», под общей редакцией чл.-корр. Российской академии наук, д-ра технических наук, проф. Л.Н. Лаврова. - М.: Машиностроение, 1993. рис.2.19 на стр.62).

Как показывает опыт отработки, таким конструкциям присуща возможность попадания частиц и даже кусков топливной массы в полость между манжетой и днищем корпуса в процессе заполнения корпуса твердым топливом при его снаряжении.

Наличие частиц и кусков топливной массы в полости между манжетой и днищем недопустимо, так как их возгорание при запуске двигателя приводит к нерасчетному выходу двигателя на режим, снижению работоспособности РДП и в ряде случаев может привести к разрушению корпуса двигателя.

Для исключения попадания топливной массы в полость между манжетой и днищем концевая часть манжеты до заполнения корпуса может скрепляться со снаряжательной оснасткой, перекрывая вход в указанную полость.

Однако это невозможно в нашедшей в последнее время широкое применение конструкции снаряженного корпуса, имеющей заряд с частично горящим торцом, поверхность которого может составлять значительную часть начальной поверхности горения заряда, а длина образующей манжеты существенно уменьшается.

Такая конструкция снаряженного корпуса (см., например, RU 2313685) наиболее эффективна для РДТТ малого удлинения с зарядом, имеющим глухой канал.

В этой конструкции полностью исключить возможность попадания частиц топливной массы в полость между манжетой и днищем корпуса в процессе заполнения корпуса твердым топливом при его снаряжении практически невозможно без внесения существенных изменений в конструкцию.

Удаление топливной массы из полости между манжетой и днищем корпуса крайне затруднено из-за малой ширины зазора при больших габаритах корпуса, и в ряде случаев вообще неосуществимо.

Известен также снаряженный корпус ракетного двигателя твердого топлива, содержащий заряд, раскрепленный от днища корпуса манжетой, и экран, расположенный в полости между днищем корпуса и манжетой и скрепленный с последней эластичным кольцом, выполненным в виде двух сопряженных по большему диаметру кольцевых оболочек (см. FR 2466627 А1, фиг.2-5), являющийся наиболее близким аналогом.

В этой конструкции вход в полость между манжетой и днищем корпуса перекрыт эластичным кольцом, что позволяет исключить попадание в эту полость частиц (кусков) топливной массы в процессе заполнения корпуса топливом при его снаряжении и тем самым обеспечить работоспособность РДТТ.

При выходе двигателя на режим эластичное кольцо разрушается под действием перепада давления, обеспечивая проход продуктов сгорания твердого топлива заряда в полость между манжетой и днищем корпуса, что необходимо из условия обеспечения прочности заряда.

Однако в известной конструкции разрушение кольца под действием продуктов сгорания при выходе РДТТ на режим происходит хаотично, в непредусмотренных зонах, так как оболочки эластичного кольца в зоне сопряжения скреплены по отдельности своими торцами с торцами кольцевого тканевого усиления, в котором закреплены жесткие трубки.

В известной конструкции невозможно запрограммировать процесс разрушения эластичного кольца, в частности обеспечить равномерное разрушение по периметру за требуемое время, одинаковое для всех изготовленных двигателей, что обусловлено неизбежными различиями в прочностных характеристиках материала оболочек эластичного кольца, в их толщинах и т.п.

Хаотичное разрушение эластичного кольца приводит к неравномерному по периметру заполнению полости между манжетой и днищем корпуса продуктами сгорания твердого топлива, появлению «пиков» давления и, как следствие, к нестабильности выхода двигателя на режим, при этом разброс по времени между двигателями может быть недопустимо большим.

Кроме того, в процессе изготовления корпуса практически невозможно определить предполагаемые зоны разрушения эластичного кольца.

При этом контроль качества скрепления оболочек перед заполнением корпуса твердым топливом затруднен, а наличие участков частичного нарушения склейки оболочек визуально определить, практически, невозможно, что приводит к нерасчетному процессу разрушения эластичного кольца, в частности к разбросам по времени его раскрытия.

Таким образом, существенным недостатком известного технического решения является нестабильность выхода РДТТ на режим, связанная с возможностью нерасчетного разрушения эластичного кольца, раскрытие которого обеспечивает проход продуктов сгорания твердого топлива заряда в полость между манжетой и днищем корпуса.

Технической задачей данного изобретения является повышение надежности работы снаряженного корпуса РДТТ при обеспечении стабильного выхода РДТТ на режим.

Технический результат достигается тем, что в снаряженном корпусе ракетного двигателя твердого топлива, содержащем заряд, раскрепленный от днища корпуса манжетой, и экран, расположенный в полости между днищем корпуса и манжетой и скрепленный с последней эластичным кольцом, выполненным в виде двух сопряженных по большему диаметру кольцевых оболочек, оболочки эластичного кольца в зоне сопряжения скреплены между собой на кольцевом участке через кольцевую прокладку, отличающуюся по цвету от оболочек.

Конструктивное выполнение эластичного кольца, оболочки которого скреплены в зоне сопряжения между собой на кольцевом участке, позволяет обеспечить запрограммированный процесс раскрытия эластичного кольца под воздействием перепада давления при выходе двигателя на режим, при этом обеспечивается равномерное раскрытие эластичного кольца по его периметру.

Такое выполнение эластичного кольца позволяет обеспечить его раскрытие по одной и той же поверхности при постепенном отслаивании оболочек друг от друга на кольцевом участке скрепления, одинаковой для всех изготовленных двигателей ширины.

Наличие кольцевой прокладки, отличающейся по цвету от оболочек, позволяет визуально контролировать ширину участка скрепления оболочек, облегчить и упростить процесс обнаружения участков частичного нарушения склейки, что позволяет своевременно их устранить.

Совокупность существенных признаков технического решения позволяет обеспечить стабильный выход РДТТ на режим.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется рисунками.

На фиг.1 показано сечение снаряженного корпуса РДТТ в районе заднего днища: днище 1 с ТЗП, канальный заряд твердого топлива 2, частично скрепленный с корпусом, бронирующая манжета 3, экран 4.

На фиг.2 показана зона эластичного кольца 5, скрепляющего бронирующую манжету 3 с экраном 4.

Эластичное кольцо 5 состоит из двух сопряженных по большему диаметру кольцевых оболочек 6, 7, которые скреплены между собой по внутренней поверхности на кольцевом участке ширины l.

Оболочка 6 скреплена по меньшему диаметру с экраном 4.

Оболочка 7 скреплена по меньшему диаметру с бронирующей манжетой 3.

На фиг.3 показано скрепление оболочек 6, 7 через кольцевую прокладку 8.

На фиг.4, 5 показано эластичное кольцо 5 в начале работы РДТТ.

В процессе заполнения корпуса твердым топливом при его снаряжении наличие в корпусе предварительно отформованного эластичного кольца 5 (фиг.1, 2) позволяет перекрыть вход в полость между манжетой 3 и днищем 1 корпуса и тем самым исключить попадание в эту полость частиц (кусков) топливной массы.

При этом экран 4, который по малому диаметру скрепляется со снаряжательной оснасткой, позволяет через установленные в нем фильтры (на фиг. не показано) создать вакуум в полости между манжетой 3 и днищем 1 перед заполнением корпуса топливной массой.

После заполнения корпуса твердым топливом проводится контроль качества склейки оболочек 6 и 7 на ширине l участка скрепления, так как склейка при проведении регламентных работ, связанных с изготовлением заряда, может быть частично нарушена.

Наличие прокладки 8, отличающейся по цвету от оболочек 6 и 7, позволяет существенно упростить контроль качества склейки на участке шириной l и провести доработку в случае частичного нарушения склейки до заполнения корпуса твердым топливом.

О необходимости доработки корпуса будет свидетельствовать появление цветного участка в районе скрепления оболочек 6, 7 эластичного кольца 5 на фоне их поверхностей.

В начале работы РДТТ продукты сгорания воспламенителя и поверхности открытого торца заряда создают перепад давлений на эластичном кольце 5, в результате чего происходит процесс постепенного отслаивания оболочек 6, 7 друг от друга (фиг.4).

После полного отслаивания происходит раскрытие эластичного кольца 5 на две части (фиг.5) и продукты сгорания твердого топлива заполняют полость между манжетой 3 и днищем 1.

Скрепление оболочек 6, 7 на кольцевом участке одинаковой для всех двигателей ширины l обеспечивает разрыв эластичного кольца 5 за одно и то же время и при одном и том же перепаде давления, что необходимо для обеспечения стабильности выхода двигателя на режим и уменьшения разброса по времени работы между изготовленными двигателями.

Предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить расчетный режим работы РДТТ на начальном участке, уменьшить разброс по времени выхода двигателя на режим и повысить надежность его работы.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к снаряженным корпусам ракетных двигателей твердого топлива, и может быть использовано при их проектировании и отработке. Снаряженный корпус ракетного двигателя твердого топлива содержит заряд, раскрепленный от днища корпуса манжетой, и экран. Экран расположен в полости между днищем корпуса и манжетой и скреплен с последней эластичным кольцом, выполненным в виде двух сопряженных по большему диаметру кольцевых оболочек. Оболочки эластичного кольца в зоне сопряжения скреплены между собой на кольцевом участке через кольцевую прокладку, отличающуюся по цвету от оболочек. Изобретение позволяет обеспечить расчетный режим работы ракетного двигателя на начальном участке, уменьшить разброс по времени выхода двигателя на режим, а также повысить надежность его работы. 5 ил.

Снаряженный корпус ракетного двигателя твердого топлива, содержащий заряд, раскрепленный от днища корпуса манжетой, и экран, расположенный в полости между днищем корпуса и манжетой и скрепленный с последней эластичным кольцом, выполненным в виде двух сопряженных по большему диаметру кольцевых оболочек, отличающийся тем, что оболочки эластичного кольца в зоне сопряжения скреплены между собой на кольцевом участке через кольцевую прокладку, отличающуюся по цвету от оболочек.