Детонаційний ракетний двигун твердого палива з роз’ємним з’єднанням між його секціями

Реферат: Винахід належить до детонаційного ракетного двигуна твердого палива та може бути використаний як ступені ракет, розгінні блоки і космічні апарати. Детонаційний ракетний двигун твердого палива, що виготовлений з декількох з'єднаних між собою циліндричних ступенівсекцій, які після вигоряння палива в них розкладаються в конічну оболонку. Циліндричні ступені-секції з'єднуються між собою за допомогою роз'ємного з'єднання, до складу якого входить дистанційний керований заряд для програмованого відділення відпрацьованих секцій. Перевагою винаходу є підвищення ефективності практичного використання двигунної установки. UA 115371 C2 (12) UA 115371 C2 UA 115371 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до ракетно-космічної техніки та може бути використаний як ступені ракет, розгінні блоки і космічні апарати. На сьогоднішній день відомо цілий ряд детонаційних ракетних двигунів (далі - ДРД). Відомі, наприклад, двигунні установки (далі - ДУ) з детонаційною швидкістю згоряння газоподібних, рідких і твердих палив [1-2], а також двигуни, що працюють у циклічному режимі, у яких конструкція заряду виконана у вигляді стрічки або шнура великої довжини, розміщених у камері згоряння та ініційованих з одного кінця, у цьому випадку детонація відбувається не по всьому об'єму вибухової речовини, а протікає по шнуру зі швидкістю детонаційної хвилі [2]. Однак ефективність детонаційних ДУ не обмежується дослідженням і застосуванням різних типів зарядів, їхніх форм і способів ініціації. Одним з перспективних напрямків підвищення ефективності ДРД є дослідження механізмів у частині застосування багатосекційних корпусів. Виникає необхідність у дослідженні та визначенні конкретних механізмів з'єднання секцій і відділення їх один від одної в процесі польоту літального апарата (ЛА), а також розкладки відпрацьованих секцій у сопла, розтруби та різні насадки. Найбільш близьким аналогом (прототипом винаходу) вибрано схему детонаційного ракетного двигуна, що працює на твердому паливі (далі -ДРДТТ), яка представлена в роботі [3]. У схемі роботи такого двигуна передбачається, що ДРДТТ виконано багатосекційним. Це спрощує проблему створення багатоступінчастих двигунів з масами, що відкидаються послідовно. До загальних істотних ознак прототипу та двигуна, що заявляється, є те, що ДРДТТ виготовлений з декількох з'єднаних між собою циліндричних ступенів-секцій, що складаються з безлічі повздовжніх панелей, які з однієї сторони закріплені на жорсткому циліндричному кільці, що перебуває на наступній ступені-секції (з різними або однаковими ступенями свободи при розкритті), а з іншої сторони закріплені на такому ж циліндричному кільці попередньої ступенісекції, які після вигоряння палива в них розкладаються в конічну оболонку, що згодом відкидається. До істотних відмінностей рішення, що заявляється, від прототипу ставиться: - ступінь-секція може бути як циліндричної, так і конічної форми; - введений новий елемент роз'ємне з'єднання (далі РЗ), за допомогою якого ступені-секції з'єднуються при складанні ДУ та послідовно роз'єднуються при польоті ЛА. Недоліком прототипу є те, що в ДУ не визначені механізми з'єднання секцій між собою та відділення відпрацьованих секцій у вигляді конічної оболонки (розтруба, сопла) від ЛА. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення ДРДТТ за рахунок визначення конструкції РЗ між секціями з метою конкретизації механізмів роз'єднання та дослідження надійності і функціональних можливостей у частині практичного використання. Поставлена задача вирішується тим, що циліндричні ступені-секції з'єднуються між собою за допомогою РЗ, що знаходиться на жорсткому кільці, і яке являє собою вилкоподібний елемент по всій окружності секції таким чином, що кінці панелей наступних секцій, що розкладаються, входять у внутрішній паз вилкоподібного елемента та зверху затискаються гвинтами по всій окружності секції, а під кінцями панелей, що зайшли в паз, тобто на внутрішній нижній поверхні вилкоподібного елемента, розташована стисна пружина або інший гнучкий конструктивний елемент, що підтискає панель до верхньої внутрішньої поверхні вилкоподібного елемента, а в основі верхнього кільця вилкоподібного елемента, у якому розташовані затискні гвинти, по всій окружності секції та у декількох місцях поперек її розміщений дистанційний керований заряд (далі -- ДКЗ) таким чином, що при спрацьовуванні його верхнє кільце вилкоподібного елемента разом із затискними гвинтами руйнується та відкидається. З метою підвищення надійності з'єднання верхня внутрішня поверхня вилкоподібного елемента має вигляд конуса з вершиною, спрямованою усередину вилкоподібного елемента. З метою підвищення надійності з'єднання затискний гвинт угвинчується під кутом від 0-45° до вертикалі в напрямі до внутрішньої частини вилкоподібного елемента. З метою підвищення надійності з'єднання в зоні з'єднання затискного гвинта з кінцевою частиною панелі по всій окружності виготовлений напівкруглий паз. З метою підвищення надійності з'єднання кінцева частина гвинта має шароподібний профіль, що забезпечує щільне прилягання її до напівкруглого паза. З метою підвищення функціональної можливості і розширення меж практичного застосування ступені секції можуть бути як циліндричної, так і конічної форми. Суть винаходу пояснюється кресленнями (Фіг. 1, 2). На Фіг. 1 представлений ДРДТТ, що складається із трьох ступенів-секцій А, В, С. Всі ступені або секції з'єднуються між собою за допомогою РЗ 1. На Фіг. 2 зображено РЗ, що монтується на жорсткому циліндричному кільці 2 та складається з вилкоподібного елемента 3, у який входить до упору кінцевою частиною 1 UA 115371 C2 5 10 15 20 панель 4 (наступної ступені-секції) і затискається гвинтом 5. Під затискною частиною панелі перебуває стисна пружина 6, що підтискає панель 4 до верхнього кільця або частини вилкоподібного елемента 3. Біля основи верхнього кільця по всій окружності ступені-секції і у декількох місцях поперек її розміщений ДКЗ 7. Пропонований ДРДТТ працює наступним чином. Після подачі команди на роз'єднання секцій від командного пристрою (на кресленнях його не вказано) спрацьовує ДКЗ 7. Вилкоподібний елемент 3 руйнується та гвинт 5 відкидається разом із залишками елемента 3. У цей же момент спрацьовує пружина 6, підштовхуючи панелі 4, що звільнилися від затиску, до розкриття та утворення розтруба або сопла. Жорстке кільце 2 віддаляється від панелі 4, таким чином, відбувається роз'єднання ступенів-секцій, при цьому наступна секція розкривається в конічну оболонку (розтруб, сопло). Таким чином, перевага запропонованого винаходу над прототипом полягає в тому, що запропоновано конкретний механізм роз'єднання ступенів-секцій за допомогою роз'ємного з'єднання, що підвищує ефективність практичного використання двигунної установки. Список використаних джерел 1. Кукушкин В. И. Состояние и перспективы разработки РДТТ / В.И.Кукушкин // АІАА Рар. 1992. - № 3872. - С. 9. 2. Коваленко Н. Д. О состоянии разработок и перспективах применения реактивных двигателей с детонационной газификацией топлива / Н. Д. Коваленко, А. Е. Золотько, А. О. Кириченко / Техническая механика. -Днепропетровск. - 2011. - №2. - С. 30-48. 3. Пат. на винахід 101762 Україна, МПК F02K 9/08. Детонаційний ракетний двигун твердого палива / М.Д.Коваленко, М.П.Кузьменко, О.О.Кіріченко; заявник і патентоволодар Інститут технічної механіки НАНУ і ДКАУ. а201200282; заявл. 10.01.2012, опубл. 25.04.2013. Бюл. №86 с. 25 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 35 40 45 50 55 1. Детонаційний ракетний двигун твердого палива, що виготовлений з декількох з'єднаних між собою циліндричних ступенів-секцій, що складаються з безлічі повздовжніх панелей, які з однієї сторони закріплені на жорсткому циліндричному кільці, що перебуває на наступній ступені-секції (з різними або однаковими ступенями свободи при розкритті), а з іншої сторони закріплені на такому ж циліндричному кільці попередньої ступені-секції, які виконані з властивістю розкладання в конічну оболонку, що згодом відкидається, після вигоряння палива в них, який відрізняється тим, що циліндричні ступені-секції з'єднуються між собою за допомогою роз'ємного з'єднання, що знаходиться на жорсткому кільці, і яке являє собою вилкоподібний елемент по всій окружності секції таким чином, що кінці панелей наступних секцій, що розкладаються, входять у внутрішній паз вилкоподібного елемента та зверху затискаються гвинтами по всій окружності секції, а під кінцями панелей, що зайшли в паз, тобто на внутрішній нижній поверхні вилкоподібного елемента, розташована стисна пружина, що підтискає панель до верхньої внутрішньої поверхні вилкоподібного елемента, а в основі верхнього кільця вилкоподібного елемента, у якому розташовані затискні гвинти, по всій окружності секції та у декількох місцях поперек її розміщений дистанційний керований заряд таким чином, щоб, при спрацьовуванні його, забезпечити руйнування та відкидання верхнього кільця вилкоподібного елемента разом із затискними гвинтами. 2. Детонаційний ракетний двигун твердого палива за п. 1, який відрізняється тим, що верхня внутрішня поверхня вилкоподібного елемента має вигляд конуса з вершиною, спрямованою усередину вилкоподібного елемента. 3. Детонаційний ракетний двигун твердого палива за п. 1, який відрізняється тим, що затискний гвинт угвинчується під кутом від 0-45° до вертикалі в напрямі до внутрішньої частини вилкоподібного елемента. 4. Детонаційний ракетний двигун твердого палива за п. 1, який відрізняється тим, що в зоні з'єднання затискного гвинта з кінцевою частиною панелі по всій окружності виготовлений напівкруглий паз. 5. Детонаційний ракетний двигун твердого палива за п. 1, який відрізняється тим, що кінцева частина гвинта має шароподібний профіль, що забезпечує щільне прилягання її до напівкруглого паза. 6. Детонаційний ракетний двигун твердого палива за п. 1, який відрізняється тим, що ступені секції виконано конічної форми. 2 UA 115371 C2 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3