Ракетний двигун на твердому паливі

Реферат: Винахід належить до області імпульсних ракетних двигунів на твердому паливі, час роботи яких визначається сотими та тисячними частками секунди. Імпульсний ракетний двигун твердого палива складається з циліндричного корпусу і перфорованої трубки, навколо якої укладені порохові елементи, сопловий блок і запальник, передня та передсоплова діафрагми. Діафрагми обмежують переміщення порохового заряду, а порохові елементи розміщуються в циліндричному коробі із дрібноклітинної металевої сітки, який складається з двох кришок, обичайки та трубки, з'єднаних між собою. Технічним результатом запропонованого винаходу є виключення закидання тиску в камеру згоряння, а також забезпечення повноти згоряння заряду за рахунок виключення передчасного викидання частин порохових елементів, які не згоріли, і зменшити втрати повного імпульсу тяги. UA 115719 C2 (12) UA 115719 C2 UA 115719 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до області імпульсних ракетних двигунів на твердому паливі (імпульсних РДТП), час роботи яких визначається сотими та тисячними частками секунди і можуть бути використані в ракетобудуванні при проектуванні імпульсних РДТП різноманітного призначення. Відомий імпульсний РДТП (див. Голубев И.С., Светлов В.Г. Проектирование зенитных управляемых ракет. - М.: Издательство МАИ, 2001. - с. 213, рис. 4.34), в якому малий час роботи (23 мс) досягається за рахунок того, що РДТП має в корпусі циліндричної форми, який виготовляється методом намотки із високоміцного композиційного пластику на тонкостінну камеру з алюмінієвого сплаву, моноблочний заряд з сумішевого твердого палива з надвисокою швидкістю горіння, що скріплений з її стінками. Швидкість горіння палива рівна 160-170 мм/с при 2 тиску в камері до 1000 кгс/см . Недоліком конструкції даного двигуна є використання сумішевого твердого палива з надвисокою швидкістю горіння, для виготовлення якого необхідне створення спеціального виробництва підвищеної небезпеки, що також призводить до підвищення класу небезпеки 2 самого двигуна. Окрім того, при такому тиску в камері згоряння (до 1000 кгс/см ) виникає необхідність збільшувати міцність корпуса двигуна, що призводить до збільшення його маси чи використання матеріалів, які дорого коштують. Також відомий імпульсний РДТП (патент US 8.242.422 В2, Pub. Date Jan. 13, 2011), який складається з камери згоряння і газового тракту, що з'єднаний з сопловим блоком, а навколо газового тракту розташовано безліч індивідуальних гранульованих зарядів. Недоліком конструкції даного імпульсного РДТП є значний викид частин заряду, що не згоріли, та низька повнота згоряння заряду, що призводить до значних втрат повного імпульсу тяги, які за оцінкою можуть складати величину більше 20 %. Найбільш близьким по технічній суті, до запропонованого винаходу, є імпульсний РДТП (прототип - патент RU 2268386, МПК F02K 9/28), який включає в себе обичайку та газовий тракт, що являє собою перфоровану трубку, навколо якої укладені порохові елементи, профільоване сопло, демпфіруючу лінзу, що розміщується біля переднього днища двигуна і виготовляється з пористого матеріалу, камеру догоряння вихрового типу, яка розміщена у передсопловому об'ємі, і запальник. Недоліком конструкції даного імпульсного РДТП є: - значне закидання тиску в камеру згоряння; - значні матеріальні витрати на відпрацювання імпульсного РДТП; - збільшення габаритів двигуна за рахунок застосування камери догоряння; - втрати повного імпульсу тяги (до 10 %). Технічною задачею запропонованого двигуна є виключення закидання тиску в камері згоряння та забезпечення повноти згоряння порохових елементів (зменшення втрат повного імпульсу тяги), що отримується шляхом вводу в конструкцію передньої та передсоплової діафрагм, які обмежують переміщення заряду, а також дрібноклітинної сітки, яка усуває передчасний виліт частин порохових елементів, що не згоріли, що, в свою чергу, дозволяє зменшити габарити імпульсного РДТП. Технічна задача вирішується за рахунок використання наступних відомих суттєвих ознак: імпульсний ракетний двигун твердого палива складається з циліндричного корпусу та перфорованої трубки, навколо якої укладені порохові елементи, сопловий блок та запальник, а також наступних відмінних суттєвих ознак: в конструкцію імпульсного РДТП вводиться передня та передсоплова діафрагми, які обмежують переміщення порохового заряду, а порохові елементи розміщуються в циліндричному коробі з дрібноклітинної сітки, який складається з двох кришок, обичайки і трубки, що скріплюються між собою, наприклад, дротом з нержавіючої сталі. Використання запропонованої сукупності ознак дозволяє виключити руйнування порохових елементів та закидання тиску в камері згоряння, а також забезпечити повноту згоряння заряду за рахунок виключення передчасного вильоту частин порохових елементів, що не згоріли, та виключити втрати повного імпульсу тяги. Для пояснення роботи запропонованого імпульсного РДТП наведені креслення: на фігурі 1 наведений імпульсний РДТП, на фігурі 2 наведене складальне креслення порохового заряду. Запропонований імпульсний РДТП складається з циліндричного корпусу 1, запальника 2, передньої і передсоплової діафрагм 3 і 6, перфорованої трубки 4, порохового заряду 5 і соплового блока 7. Порохові елементи 10 розміщуються в циліндричному коробі із дрібноклітинної сітки, який складається з двох кришок 8, обичайки 9 і трубки 11. Робота запропонованого імпульсного РДТП здійснюється наступним чином: після спрацьовування запальника 2 відбувається запалення порохових елементів 10, які розміщуються в циліндричному корпусі 1 навколо перфорованої трубки 4. Передня діафрагма 3 забезпечує рівномірне запалювання порохових елементів. Продукти згоряння через 1 UA 115719 C2 5 10 15 передсоплову діафрагму 6 і перфоровану трубку 4 витікають в навколишнє середовище через сопловий блок 7, створюючи тягу. Циліндричний короб із металічної сітки запобігає вильоту частин пороху, що не згоріли та забезпечує повноту згоряння порохового заряду. Технічним результатом запропонованого винаходу є виключення закидання тиску в камері згоряння, а також забезпечення повноти згоряння заряду за рахунок виключення передчасного вильоту частин порохових елементів, що не згоріли та зменшення втрат повного імпульсу тяги. Таким чином запропонований імпульсний РДТП дозволить виключити руйнування порохових елементів і закидання тиску в камері згоряння, а також забезпечити повноту згоряння заряду за рахунок виключення передчасного вильоту частин порохових елементів, що не згоріли та зменшити втрати повного імпульсу тяги. Експериментальні дослідження запропонованого імпульсного РДТП, які проводились авторами, показали, що ввід в конструкцію короба и діафрагм дозволяє повністю усунути виліт частин порохових елементів, які не згоріли, що в порівнянні з прототипом дозволяє збільшити повний імпульс тяги на 10 %, що свідчить про вирішення задачі винаходом. Використання запропонованого винаходу можливе при проектуванні переважно імпульсних РДТП, час роботи яких визначається сотими і тисячними частками секунди, наприклад, забезпечення управління по каналах тангажу, рискання і крену для ракет різного призначення. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 25 Ракетний двигун на твердому паливі, що містить циліндричний корпус і перфоровану трубку, навколо якої укладені порохові елементи, сопловий блок та запальник, який відрізняється тим, що на корпус перфорованої трубки встановлені передня та передсоплова діафрагми, порохові елементи розміщені в циліндричному коробі, який виготовлений із дрібноклітинної металічної сітки і складається з обичайки, трубки та двох кришок, що з'єднанні між собою. 2 UA 115719 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак 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