Ракетний двигун твердого палива

1. Ракетний двигун твердого палива, що містить циліндричний корпус із півсферичними днищами, сопловий блок, вкладний багатошашковий заряд твердого палива, діафрагму і компенсатор, який відрізняється тим, що зовнішній діаметр, як мінімум однієї шашки, виконаний більшим у порівнянні з іншими, а початковий параметр заповнення двигуна знаходиться у діапазоні від 0,25 до 0,7. 2. Ракетний двигун твердого палива за п.1, який відрізняє ться тим, що кут нахилу осі соплового блока встановлено 15° до осі корпусу. (19) (21) a200507692 (22) 01.08.2005 (24) 15.03.2007 (46) 15.03.2007, Бюл. № 3, 2007 р. (72) Калашніков Микола Олександрович, Корольов Володимир Георгійович, Красніков Олексій Іванович, Баліцький Іван Петрович, Кублік Володимир Федорович, Мамонтов Володимир Георгійович (73) ДЕРЖАВНЕ КОНСТРУКТОРСЬКЕ БЮРО "ПІВДЕННЕ" ІМ. М.К. ЯНГЕЛЯ (56) RU 2151317, 20.06.2000 FR 1265327, 23.05.1961 3 78427 горіння ( eo ), також призводить до збільшення початкового параметра заповнення. Дійсно, поверхня горіння трубчастого заряду змінюється в широкому діапазоні застосуванням багатошашкового заряду. Проте суттєве збільшення кількості шашок в заряді призводить до зменшення зводу горіння. А це в свою чергу призводить до зниження міцності заряду наприкінці горіння, тому що не виконується вимога по забезпеченню міцності 4 é êæ 2mêç K u × u1 × r × êç êè ë E= 1 ù гор ú æ f fпов ö 1- n 1ö ÷ + l × r × nx ú × ç к - ÷ fкр ÷ ú ç fкр jn ÷ ø ø ú è û , 1 1 jn j де m - коефіцієнт Пуассона; K u - коефіцієнт ерозійного горіння заряду; u1 , n - параметри степінно e eo= o £ 0,33 , де eo - початковий звід горіння; e o d - кінцевий звід горіння; d - внутрішній діаметр ша го закону горіння (u = u1pn ) , r - щільність палива; шки. Тому доцільне збільшення поверхні горіння заряду за рахунок збільшення зовнішнього діаметру шашки. По-третє, встановлення кута нахилу вісі соплового блоку за 15° до вісі корпусу, забезпечує бокову складову сили, яка в свою чергу забезпечує крім гальмування ще і відведення відпрацьованих ступенів ракети-носія на безпечну відстань від працюючої ступені і виключає падіння відпрацьованої ступені на об'єкти інфраструктури стартового комплексу, що в свою чергу розширює функціональні можливості РДТП. Для пояснення суті винаходу, що заявляється і доказу можливості конкретного використання, подаються креслення, на яких наводиться приклад конкретного виконання. На Фіг.1 зображений загальний вигляд РДТП, який містить циліндричний корпус з напівсферичними днищами 1, розміщений в ньому багатошашковий заряд твердого палива 2, сопловий блок 3, діафрагму 4 і компенсатор 5. Суть винаходу полягає у наступному. Під час роботи двигуна заряд, що спирається на діафрагму, виявляється стислим в осьовому напрямі осьовою силою, що виникає від перепаду тиску між переднім і заднім торцями заряду і інерційними силами від подовжнього прискорення ракети у польоті. Під дією осьового напруження стиснення, поперечні розміри заряду збільшуються і відповідно зменшують поперечну площу вільної протоки газів ( fв.п. ). Осьове напруження ( s ) має максимальне значення на початку горіння заряду, коли деформації заряду максимальна, а поперечна площа вільної протоки газів мінімальна. Деформація заряду залежить від модуля пружності палива ( E ), а його мінімальне допустиме значення ( Emin ) залежить від початкового параметра заповнення двигуна ( jn ). Коли модуль пружності палива ( E ) високий, деформація заряду нехтуємо мала і величина параметра заповнення двигуна у процесі роботи ( j ) мало відрізняється від початкового ( jn ). Із зменшенням модуля пружності палива ( E ) величина параметра ( j ) підвищується. При високих параметрах ( j ) двигун в початковий момент працює в режимі ерозійного горіння заряду. Отже при розрахунках ( Emin ) необхідно враховувати ерозійне горіння заряду. Модуль пружності палива з урахуванням ерозійного горіння заряду може бути знайдено за рівнянням чного перетину сопла; fк - площа вн утрішнього поперечного перетину корпусу РДТП = fв.п. = const) ; l - довжина шашки заряду; nx ( fk + fз гор fпов - поверхня горіння заряду; fкр - площа крити - осьове перевантажання; jn = fкр поч fв.п. параметр заповнення двигуна; j = - початковий fкр fв.п. - параметр заповнення двигуна у процесі горіння. Рівняння дає дійсне значення параметра ( j ), з урахуванням можливого ерозійного горіння заряду і дозволяє визначить залежність параметра ( j ) від модуля пружності палива ( E ), а також мінімальне допустиме значення модуля пружності палива ( Emin ) в залежності від початкового параметра заповнення двигуна ( jn ). На Фіг.2 наведена розрахункова залежність початкового параметра заповнення ( jn ), двигуна відмінімально допустимої величини модуля пруж ності ( Emin ) заряда палива при температуре 50°С. Верхня крива одержана при урахуванні впливу ерозійного горіння палива, нижня - без урахуванні ерозійного горіння палива. При малих значеннях параметра заповнення ( jn ) до 0,25, ерозійне горіння відсутнє, криві відповідно співпадають. При підвищенні параметра заповнення ( jn ), відмінність мінімально допустимої величини модуля пружності ( Emin ) палива, одержаного при урахуванні впливу ерозійного горіння палива і без урахування зростає і наприклад, при jn = 0,585 (відповідно до нашого двигуна) складає приблизно 59%. Результати розрахунків залежності мінімально допустимої величини модуля пружності ( Emin ) від початкового параметра заповнення ( jn ) палива свідчать, що оптимальні значення початкового параметра заповнення двигуна ( jn ) з урахуванням можливого ерозійного горіння заряду знаходяться у діапазоні від 0,25 до 0,7. Визначення початкового параметра заповнення двигуна jn у діапазоні від 0,25 до 0,7 і виконання зовнішнього діаметру як мінімум однієї шашки більшим у порівнянні з іншими, дозволяє оптимізувати початковий параметр заповнення двигуна і за рахунок цього удосконалює конструкцію РДТП, а встановлення кута нахилу вісі соплового блоку за 15° ще й суттєво розширює функціональні можливості РДТП. 5 Комп’ютерна в ерстка Т.Чепелева 78427 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601