Детонаційний ракетний двигун твердого палива

Реферат: Детонаційний ракетний двигун твердого палива містить циліндричну багатосекційну камеру згоряння і розміщений в ній торцевий заряд детонаційного твердого палива, виготовлений із багатьох прошарків детонаційного шнура, секції камери згоряння з'єднані між собою автоматизованим роз'ємним сполученням з командним пристроєм, який подає керуючу команду на послідовне роз'єднання автоматизованим роз'ємним сполученням спочатку моноблочного сопла від першої секції, потім першої секції від другої секції після вигоряння в першій секції заряду детонаційного палива і далі, секції камери згоряння двигуна виготовлено таким чином, що вони можуть розгортатися із силової (міцної) циліндричної оболонки камери згоряння в конусоподібний або іншої форми розтруб, що розширюється з півкутом (5-15) градусів. Вогнева стінка камери згоряння виготовлена з прошарком теплозахисного покриття, яке газифікують послідовно після вигоряння торцевого шнурового заряду детонаційного палива з утворенням конусоподібної поверхні, що розширюється в сторону вихідної частини камери таким чином, що на всій вогневій стінці циліндричної секції, що підлягає розгортанню у конусоподібний розтруб, товщина стінки теплозахисного покриття досягає нульового значення. UA 99177 U (54) ДЕТОНАЦІЙНИЙ РАКЕТНИЙ ДВИГУН ТВЕРДОГО ПАЛИВА UA 99177 U UA 99177 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до ракетно-космічної техніки і може бути використана як маршовий двигун ступенів ракет, розгінних блоків та космічних апаратів. Відомі детонаційні ракетні двигуни твердого палива (далі - ДРДТП), зокрема [1-3], які в залежності від призначення відрізняються між собою складом, конструктивно-компонувальними схемами основних складових частин, організацією робочого процесу газифікації палива та використання газового потоку. Для визначеного призначення найбільші переваги мають ДРДТП з тривалим процесом газифікації палива, який забезпечується, наприклад, в ДРДТП з шнуровим детонаційним зарядом, який описано в [1-3]. Цей двигун містить в собі камеру згоряння і розміщений в ній заряд у вигляді прошарків детонаційного шнура, розділених прошарками демпфіруючої речовини, яка не допускає розповсюдження детонації за межі детонуючої ділянки шнура на сусідні прошарки шнура і газифікується при проходженні по шнуру детонаційної хвилі. Відомі зазначені ДРДТП з різними зарядами: торцевим, конусоподібним, циліндричним або більш складної форми. В залежності від типу шнурового заряду відомі безсоплові ДРДТП, з соплом Лаваля, надзвуковим соплом циліндричної або конусоподібної форми [2]. Найбільш близьким аналогом (прототипом корисної моделі) вибрано ДРДТП з торцевим шнуровим зарядом та надзвуковим соплом, який описано в [3]. До загальних істотних ознак прототипу та двигуна, що заявляється, належить наявність циліндричної багатосекційної камери згоряння і розміщеного в ній торцевого заряду детонаційного твердого палива, виготовленого із багатьох прошарків детонаційного шнура, секції камери згоряння з'єднані між собою автоматизованим роз'ємним сполученням з командним пристроєм, який подає керуючу команду на послідовне роз'єднання автоматизованим роз'ємним сполученням спочатку моноблочного сопла від першої секції, потім першої секції від другої секції після вигоряння в першій секції заряду детонаційного палива і далі, секції камери згоряння двигуна виготовлено таким чином, що вони можуть розгортатися із силової (міцної) циліндричної оболонки камери згоряння в конусоподібний або іншої форми розтруб, що розширюється з напівкутом (5-15) градусів. Недоліком двигуна-прототипу є недосконалість конструкції корпусу циліндричної камери згоряння та секцій, що відділяються, яка пов'язана з тим, що у міру вигоряння торцевого заряду камери двигуна зростає довжина вільного об'єму камери, оголюється від шнурового заряду вогнева стінка камери згоряння, яку необхідно захистити від високотемпературного швидкісного напору газового потоку в соплі і, як наслідок, забезпечити працездатність конструкції. В роботі [3] відзначено принципові технічні рішення щодо послідовного відділення і відкидання відпрацьованих фрагментів камери ДРДТП з торцевим шнуровим зарядом палива з метою підвищення балістичних характеристик літального апарата, але не визначено технічні рішення забезпечення працездатності конструкції секції. В основу корисної моделі, що заявляється, поставлена задача удосконалення ДРДТП за рахунок використання нових технічних рішень щодо корпусу циліндричної камери згоряння і секцій, що відділяються, з метою забезпечення більш високої працездатності вогневої стінки камери згоряння. Поставлена задача вирішується тим, що вогнева стінка камери згоряння виготовлена з прошарком теплозахисного покриття, яке газифікується послідовно після вигоряння торцевого шнурового заряду детонаційного палива з утворенням конусоподібної поверхні, що розширюється в сторону вихідної частини камери таким чином, що на всій вогневій стінці циліндричної секції, що підлягає розгортанню у конусоподібний розтруб, товщина стінки теплозахисного покриття досягає нульового значення. З метою підвищення надійності, економічності та технологічності складання двигуна теплозахисне покриття виготовлено з еластичного ракетного палива, що повільно згоряє, наприклад, типу Т9БК8, зокрема, ливарним методом, заданої розрахункової товщини таким чином, що утворюється покриття, щільно скріплене з вогневою стінкою камери згоряння. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями (фіг. 1, 2, 3), де зображено ДРДТП з вогневою стінкою камери згоряння, захищеною прошарком теплозахисного покриття. Фіг. 1 загальний вид двигуна до запуску, фіг. 2 - ДРДТП перед завершенням роботи першої секції, фіг. 3 - двигун під час роботи другої секції після відділення моноблочного сопла і розкладання у конусоподібний розтруб першої секції. ДРДТП складається із моноблочного сопла та множини секцій А, В… N, N+1. Кожна секція містить циліндричну камеру згоряння 1 та торцевий шнуровий заряд 2 у вигляді спіральних прошарків детонаційного шнура. Вогнева стінка камери згоряння має прошарок теплозахисного покриття 3, яке газифікується послідовно після проходження фронту детонаційного горіння 4 палива з утворенням конусоподібної поверхні. 1 UA 99177 U 5 10 15 20 25 30 ДРДТП, що пропонується, працює наступним чином. Після подавання команди на запуск двигуна починається запалювання та детонаційне горіння шнурового заряду 2 у циліндричній камері згоряння 1 у секції А на лінії а-а. Під час руху фронту детонаційного горіння 4 в напрямку до лінії b-b вогнева стінка циліндричної камери згоряння 1 секції А за фронтом горіння оголюється від торцевого шнурового заряду 2, але при цьому залишається покритою прошарком теплозахисного покриття 3, яке, контактуючи з високотемпературним потоком продуктів згоряння торцевого шнурового заряду, повільно з розрахунковою швидкістю, рівномірно по периметру і уздовж камери газифікується і витікає в сопло разом з продуктами згоряння шнурового заряду таким чином, що при досягненні фронтом детонаційного горіння 4 лінії b-b, тобто на момент розкриття циліндричної секції А у конусоподібний розтруб, товщина прошарку теплозахисного покриття на всій вогневій стінці в секції А досягає нульового значення, що дозволяє провести процес розкриття та подальшого відділення відпрацьованої секції. Під час подальшого руху фронту детонаційного горіння 4 в напрямку від лінії b-b уздовж циліндричних секцій В… N, N+1 газифікація прошарку теплозахисного покриття 3 в перерізі заряду відповідної секції відбувається таким же чином, як в секції А. Використання теплозахисного покриття вогневої стінки камери згоряння з відділенням секцій збільшує її працездатність при збереженні високих економічності, габаритно-масових характеристик та надійності роботи двигуна. Таким чином, перевагою корисної моделі є удосконалення конструкції камери двигуна та підвищення характеристик двигуна. Джерела інформації: 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 F02K9/08. 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. № 8-6 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 50 1. Детонаційний ракетний двигун твердого палива, що містить циліндричну багатосекційну камеру згоряння і розміщений в ній торцевий заряд детонаційного твердого палива, виготовлений із багатьох прошарків детонаційного шнура, секції камери згоряння з'єднані між собою автоматизованим роз'ємним сполученням з командним пристроєм, який подає керуючу команду на послідовне роз'єднання автоматизованим роз'ємним сполученням спочатку моноблочного сопла від першої секції, потім першої секції від другої секції після вигоряння в першій секції заряду детонаційного палива і далі, секції камери згоряння двигуна виготовлено таким чином, що вони можуть розгортатися із силової (міцної) циліндричної оболонки камери згоряння в конусоподібний або іншої форми розтруб, що розширюється з півкутом (5-15) градусів, який відрізняється тим, що вогнева стінка камери згоряння виготовлена з прошарком теплозахисного покриття, яке газифікують послідовно після вигоряння торцевого шнурового заряду детонаційного палива з утворенням конусоподібної поверхні, що розширюється в сторону вихідної частини камери таким чином, що на всій вогневій стінці циліндричної секції, що підлягає розгортанню у конусоподібний розтруб, товщина стінки теплозахисного покриття досягає нульового значення. 2. Детонаційний ракетний двигун твердого палива за п. 1, який відрізняється тим, що теплозахисне покриття виготовлено з еластичного ракетного палива заданої розрахункової товщини, що повільно згоряє таким чином, що утворюється покриття, щільно скріплене з вогневою стінкою камери згоряння. 2 UA 99177 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3