×
20.02.2019
219.016.c4d3

Результат интеллектуальной деятельности: ЗАРЯД ТВЕРДОГО РАКЕТНОГО ТОПЛИВА

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Заряд твердого ракетного топлива, прочно скрепленного с корпусом ракетного двигателя, имеет центральный цилиндрический канал, переходящий в щелевой участок с равномерно увеличивающимися по высоте щелями. Профиль щели в поперечном сечении на расстоянии не менее 1/3 ее высоты от поверхности канала выполнен равномерно расширяющимся с максимальным расширением основания при выходе на канал, определяемым по формуле ρ = 2π•R/N•exp(1,5•(0,28-K)), где R - радиус канала; N - число щелей; К - коэффициент торцевой разгрузки, учитывающий наружный радиус заряда по топливу, радиус канала и длину цилиндрической части заряда без учета щелей. Угол наклона основания щелей к оси канала должен находиться в пределах 35 - 60. Изобретение повышает массу, прочность и надежность заряда твердого топлива. 3 ил.

Изобретение относится к военной технике, а именно к зарядам твердого топлива для ракетных двигателей, и может быть использовано в ракетах (ракетных снарядах) с твердотопливным двигателем.

Объект изобретения представляет собой заряд твердого ракетного топлива (ТРТ), прочно скрепленного с корпусом двигателя и раскрепленного по торцам с днищами корпуса, имеющий внутреннюю камеру горения, образованную центральным каналом и щелевыми вырезами.

Конструкции зарядов с каналом и щелевыми вырезами (канально-щелевые) широко используются в ракетных двигателях твердого топлива, поскольку обеспечивают за счет варьирования геометрических размеров щелей и их количества требуемые характеристики двигателя (тяга, расход, давление и др.).

Одно из основных направлений по обеспечению совершенства зарядов - размещение в корпусе двигателя большего количества топлива. Это достигается только за счет минимизации объема внутренней камеры горения заряда, т.е. за счет уменьшения диаметра канала, оптимизации формы щелевых вырезов и уменьшения числа этих вырезов.

Недостатком канально-щелевого заряда является неравнопрочность его по длине из-за наличия концентрации деформаций в районе выхода щелей на цилиндрический канал при воздействии эксплуатационных нагрузок, что снижает эксплуатационную надежность двигателя в целом (А.И. Мишичев. "Расчетные модели при определении напряжений и напряжений жестко скрепленных зарядов РДТТ", Москва, 1976).

Кроме того, неравномерная конструкция заряда по длине канала ограничивает возможности по размещению в камере сгорания ракетного двигателя максимального количества топлива, поскольку геометрия внутренней камеры горения заряда всецело определяется размерами участка заряда, на который приходится максимальное напряжение, т.е. участка, содержащего концентратор деформаций.

Величина коэффициента концентрации деформаций зависит от длины и количества щелей, радиуса округления и формы основания щелей.

Основная задача проектировщика - создание равнопрочной конструкции, в которой были бы исключены места концентрации деформаций или концентрация деформаций была бы максимально снижена.

Равнопрочная конструкция заряда по выходным параметрам, в том числе и по объему размещенного в нем топлива, будет определяться как оптимальная, а также характеризоваться как обеспечивающая высокую степень надежности работы ракетного двигателя.

Из известных конструкций зарядов наиболее близок к предлагаемой конструкции по всем ограничительным признакам заряд, представленный в патенте США 4936092, F 02 K 9/28, предлагаемый авторами за прототип.

В конструкции-прототипе, содержащем центральный канал, цилиндрический участок переходит в участок с наличием щелевых вырезов, выходящих на канал.

Недостатком прототипа является необеспеченность равнопрочности щелевого и цилиндрического участков, поскольку:
1. Не определен профиль щели в продольном сечении (т.е. отсутствуют рекомендации по выбору угла наклона основания щели к оси канала).

Определение профиля щели в продольном сечении важно, поскольку от него зависит напряженно-деформированное состояние (НДС) основания щели, при этом точка максимума напряжения находится на основании щели на расстоянии (0-0,4)•Е от цилиндрического канала (здесь Е - свод заряда, см. фиг.1).

2. Не определен профиль щели в поперечном сечении (отсутствуют рекомендации по выбору ширины щели и высоты расширяющегося участка щели).

3. Не учитывается изменение НДС на цилиндрической части канала в зависимости от длины цилиндрического участка заряда (Lцил).

Известно, что при уменьшении длины Lцил деформации на канале уменьшаются и тогда для обеспечения равнопрочности необходимо менять профиль щели.

Задачей предлагаемого технического решения является установление требований к выбору конструкции щелевых вырезов в заряде, обеспечивающих равнопрочность щелевого и цилиндрического участков и исключающих, тем самым, разнородные требования к механической прочности топлива на этих участках, что позволяет:
1. Повысить массу заряда при использовании конкретного твердого топлива (с присущим ему уровнем механических характеристик) за счет выбора конфигурации щелевых вырезов.

2. Понизить требования к прочности твердого ракетного топлива.

3. Повысить надежность работы заряда твердого топлива в составе ракетного двигателя.

Указанный технический результат достигается тем, что профиль щели на участке, прилегающем к каналу, на расстоянии не менее 1/3 высоты щели H от поверхности канала выполняется в поперечном сечении равномерно расширяющимся с максимальным расширением (максимальным радиусом) основания щели при выходе на канал ρ (в дальнейшем - параметр щели ρ), определяемым по формуле
ρ = 2π•Rк/N•exp(1,5•(0,28-Kт)), [1]
где Rк - радиус канала;
N - число щелей;
Кт - коэффициент торцевой разгрузки,
при этом угол наклона основания щели к каналу на этом участке должен находиться в пределах 35°≤ α ≤ 60°, что является оптимальным с точки зрения прочности заряда.

Для достаточно длинных зарядов, характеризующихся отношением Lцил/R3≥8 при коэффициенте торцевой разгрузки Кт=1, величина максимального расширения (максимального радиуса) основания щели при выходе на канал выбирается из условия
ρ = 2,1•Rк/N. [2]
Профиль щели (в поперечном сечении) и угол на остальном участке (т.е. на оставшихся 2/3 высоты щели Н) не является лимитирующим с точки зрения прочности и в этой связи он может быть минимизирован в размерах с целью повышения коэффициента объемного заполнения камеры топливом (например, может быть выбран меньший угол наклона основания щели).

Но при этом радиус в вершине щели r должен выбираться из условия
ρ/r≤3, [3]
иначе в месте сопряжения возникает концентратор деформаций.

Рекомендации по выбору профиля щели даны по результатам исследований НДС в вершине и в основании щели на объемных моделях зарядов поляризационно-оптическим методом.

Сущность изобретения поясняется чертежом, представленным на фиг.1, на котором изображена предлагаемая конструкция заряда ТРТ, и на фиг.2, 3 - варианты использования предлагаемого заряда.

Предлагаемый заряд состоит из корпуса 1, в котором размещено топливо 2, прочно скрепленное с корпусом, имеющее центральный сквозной цилиндрический канал и щелевые вырезы в качестве компенсатора поверхности горения.

На фиг.1 показаны:
Lз - длина заряда;
Lцил - длина цилиндрической части заряда;
Lщ - длина щели;
Н - высота щели;
1/3Н - высота участка с расширением щели;
Rк - радиус канала;
Rз - радиус заряда по топливу;
R - радиус щели в вершине (в поперечном сечении);
ρ - максимальное расширение (максимальный радиус) основания щели при выходе в канал;
α - угол наклона основания щели (фиг.1, 2);
γ - угол наклона участка основания щели (фиг.2);
Е - высота свода заряда;
εθ - окружные деформации;
а - в - вершина щели (фиг.1, 2);
в - с - д - основание щели (фиг.1, 2).

В предлагаемом заряде (в качестве примера) выполнено 6 щелей, и он имеет следующие параметры:
Rк=140 мм, Rз=420 мм, Lз=3000 мм, Lщ=800 мм, Кт=0,8.

Основания щелей расположены под углом α = 45° к оси заряда, в поперечном сечении плоский профиль щели переходит в равномерно расширяющийся к каналу на прилегающем к этому каналу участке, участок расположен на расстоянии не менее 1/3 высоты щели Н от поверхности канала. С учетом принятых параметров, используя выражение [1] и [3], найдены значения
ρ = 67 мм, r = 22,3 мм.

На объемной модели поляризационно-оптическим методом рассчитано НДС заряда с выбранным в данном примере профилем щели.

На фиг. 1 показана эпюра распределения окружных деформаций εθ по длине заряда, из которой видно, что максимальные величины окружных деформаций εθ и в щелевой части заряда, и на цилиндрическом участке канала равны.

Равенство величин деформаций εθ свидетельствует о равнопрочности заряда.

При изменении заданных параметров Lз, Lцил, Rз для обеспечения равнопрочности необходимо выбирать новый профиль щели, изменяя параметр ρ, радиус в вершине щели r или изменяя число щелей N.

На фиг. 2 показан вариант профиля щели, у которого в продольном сечении основание щели выполнено сопряжением двух участков, расположенных:
- под углом α = 35° (участок, прилегающий к каналу, расположенный на расстоянии, равном 1/3 высоты щели Н);
- под углом γ = 10° (участок, расположенный на расстоянии, равном оставшимся 2/3 высоты щели Н).

Профиль щели в поперечном сечении остается неизменным, т.е. таким же, как и в варианте на фиг.1.

На фиг.2 приведена эпюра распределения деформаций εθ для данного варианта щелей.

Как видно из эпюр в обоих вариантах (фиг.1, 2), деформации εθ в основании щелевых вырезов при выходе на канал одинаковы.

На участке, расположенном на расстоянии, равном по высоте оставшимся 2/3 высоты щели Н, деформации не превысили уровень деформаций в основании щели, и к вершине щели уровень деформаций снижается.

В этой связи конструкция, приведенная на фиг.2, является предпочтительной, т.к. для нее коэффициент объемного заполнения камеры топливом выше примерно на 4% в сравнении с конструкций, представленной на фиг.1.

На фиг.3 показан вариант конструкции заряда, у которого щель в основании (при выходе на канал) представляет собой часть овала, образованного сопряжением трех окружностей:
- двух окружностей малого радиуса;
- одной окружности большого радиуса при соотношении радиусов большого и малого, как 5:1.

Для этого случая вычисленный по формуле [1] параметр щели ρ должен быть больше или равен большему радиусу из радиусов, аппроксимирующих овал, а соотношение радиусов большого и малого должно быть равным, как 5:1.

В качестве примера рассчитан вариант заряда (фиг.3) с параметрами: Rк=60 мм, Rз=153 мм, Lз=1207 мм, Lщ=290 мм, К=0,8.

Параметр щели ρ, рассчитанный по формуле [1] и обеспечивающий равнопрочность, равен для данного варианта 25 мм.

Таким образом, при аппроксимации основания щели в виде овала в рассмотренном варианте заряда большой радиус овала принят 25 мм, а малый радиус - 5 мм.

Конструкция (фиг. 3) предпочтительнее конструкции (фиг.1, 2), поскольку позволяет принять ширину щели h меньше, чем h=2ρ, как это имеет место в вариантах (фиг.1, 2) ввиду того, что в них конфигурация основания щели аппроксимирована окружностью.

Обеспечение равнопрочности цилиндрического и щелевого участков канально-щелевого заряда позволяет увеличить массу топлива в габаритах заряда за счет оптимизации конфигурации щелевых вырезов в заряде, более полно использовать прочностные характеристики топлива и повысить тем самым выходные параметры двигателя с сохранением заданной надежности.

Отработка двигателя с предлагаемой конфигурацией заряда подтвердила его высокую надежность в экстремальных по действующим нагрузкам условиях.

Зарядтвердогоракетноготоплива,прочноскрепленногоскорпусомракетногодвигателя,имеющийцентральныйцилиндрическийканал,переходящийвщелевойучастоксравномерноувеличивающимисяповысотещелями,отличающийсятем,чтопрофильщеливпоперечномсечениинарасстояниинеменее1/3еевысотыотповерхностиканалавыполненравномернорасширяющимсясмаксимальнымрасширениемоснованияпривыходенаканал,определяемымпоформулеρ=2π•R/N•exp(1,5•(0,28-K)),гдеR-радиусканала;N-числощелей;K-коэффициентторцевойразгрузки,учитывающийнаружныйрадиусзарядапотопливу,радиусканалаидлинуцилиндрическойчастизарядабезучетащелей,приэтомуголнаклонаоснованиящелейкосиканаладолженнаходитьсявпределах35-60.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 141-150 of 157 items.
29.06.2019
№219.017.9c38

Способ определения текучести гидрофобизированной фракции перхлората аммония

Изобретение относится к области определения физико-механических свойств порошкообразных материалов. Предлагаемый способ может быть использован в отраслях промышленности, на предприятиях которых проводится переработка порошкообразных материалов. Способ определения текучести гидрофобизированной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002390756
Дата охранного документа: 27.05.2010
29.06.2019
№219.017.9f3f

Способ транспортирования порошкообразного окислителя

Изобретение относится к области транспортирования порошкообразного окислителя, который используется в производстве смесевого твердого ракетного топлива (СТРТ). Способ может применяться и в других отраслях промышленности, где необходимо транспортировать порошкообразные смеси. Способ включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002421389
Дата охранного документа: 20.06.2011
29.06.2019
№219.017.9fd8

Устройство для определения текучести порошкообразных материалов

Устройство для определения текучести порошкообразных материалов относится к области создания лабораторного оборудования и приборов, используемых для определения физико-механических характеристик порошкообразных материалов. Устройство для определения текучести порошкообразных материалов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002457462
Дата охранного документа: 27.07.2012
06.07.2019
№219.017.a7a5

Способ получения окисленного графита

Изобретение предназначено для химической промышленности и может быть использовано при получении теплоизоляционного наполнителя огнезащитных композиций, конструкционных материалов, катализаторов и сорбентов. В реактор с мешалкой загружают 2-28% раствор серного ангидрида в серной кислоте,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02206501
Дата охранного документа: 20.06.2003
06.07.2019
№219.017.a7c7

Льдообразующее топливо

Изобретение относится к льдообразующим топливам для активного воздействия на переохлажденные облака и туманы и предназначено для применения в зарядах маршевых двигателей противоградовых ракет. Льдообразующее топливо необходимо для изготовления унитарных зарядов по технологии свободного литья...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02226340
Дата охранного документа: 10.04.2004
06.07.2019
№219.017.a7d8

Бронирующий состав для термопластичного покрытия вкладного заряда баллиститного твёрдого топлива

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к вкладным зарядам баллиститного твердого топлива, в частности к области создания бронирующих составов. Задачей изобретения является создание бронесостава, обладающего низкими миграционными свойствами химически не связанных компонентов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02217458
Дата охранного документа: 27.11.2003
06.07.2019
№219.017.a7ea

Способ утилизации ракетного двигателя твердого топлива

Изобретение касается переработки отработавшего ракетного топлива. Способ утилизации ракетного двигателя твердого топлива (РДТТ) в полевых условиях включает выжигание топлива из корпуса двигателя. В переднем днище утилизируемого двигателя выполняют кольцевую проточку - ослабление из условия...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002345283
Дата охранного документа: 27.01.2009
06.07.2019
№219.017.a814

Установка для приготовления порошкообразной смеси на основе перхлората аммония (пха), используемой в качестве окислителя для заряда ракетного двигателя на твердом топливе

Изобретение относится к технологии ракетных топлив. Предложена установка для приготовления порошкообразной смеси на основе перхлората аммония (ПХА), используемой в качестве окислителя для заряда ракетного двигателя на твердом топливе. Установка содержит емкость для исходного ПХА, устройство для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002317280
Дата охранного документа: 20.02.2008
06.07.2019
№219.017.a900

Способ изготовления баллиститного пороха непрерывным методом

Предлагаемое изобретение относится к области взрывчатых веществ, а именно к способу изготовления баллиститного пороха непрерывным методом. Способ изготовления баллиститного пороха непрерывным методом включает в себя "варку" пороховой массы, отжим, уплотнение и пластификацию, гранулирование и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002442765
Дата охранного документа: 20.02.2012
06.07.2019
№219.017.a928

Способ изготовления зарядов из твердого ракетного топлива

Изобретение относится к области ракетной техники и касается способа изготовления зарядов твердого топлива "щеточного" типа, скрепленных с дном камеры двигателя. Необходимость такого скрепления вызвана высокими перегрузками, воздействующими на заряд. Согласно изобретению способ изготовления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02183606
Дата охранного документа: 20.06.2002
Showing 71-79 of 79 items.
06.07.2019
№219.017.a7a5

Способ получения окисленного графита

Изобретение предназначено для химической промышленности и может быть использовано при получении теплоизоляционного наполнителя огнезащитных композиций, конструкционных материалов, катализаторов и сорбентов. В реактор с мешалкой загружают 2-28% раствор серного ангидрида в серной кислоте,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02206501
Дата охранного документа: 20.06.2003
06.07.2019
№219.017.a7c7

Льдообразующее топливо

Изобретение относится к льдообразующим топливам для активного воздействия на переохлажденные облака и туманы и предназначено для применения в зарядах маршевых двигателей противоградовых ракет. Льдообразующее топливо необходимо для изготовления унитарных зарядов по технологии свободного литья...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02226340
Дата охранного документа: 10.04.2004
06.07.2019
№219.017.a7d8

Бронирующий состав для термопластичного покрытия вкладного заряда баллиститного твёрдого топлива

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к вкладным зарядам баллиститного твердого топлива, в частности к области создания бронирующих составов. Задачей изобретения является создание бронесостава, обладающего низкими миграционными свойствами химически не связанных компонентов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02217458
Дата охранного документа: 27.11.2003
06.07.2019
№219.017.a928

Способ изготовления зарядов из твердого ракетного топлива

Изобретение относится к области ракетной техники и касается способа изготовления зарядов твердого топлива "щеточного" типа, скрепленных с дном камеры двигателя. Необходимость такого скрепления вызвана высокими перегрузками, воздействующими на заряд. Согласно изобретению способ изготовления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02183606
Дата охранного документа: 20.06.2002
10.07.2019
№219.017.aad9

Водно-дисперсионная клеевая композиция

Изобретение относится к клеевым композициям на основе водной дисперсии акрилового сополимера и может использоваться для склеивания бумаги, фанеры, шпона, древесины, картона между собой и в любом сочетании, а также для их приклеивания к различным подложкам: бетонным, оштукатуренным, деревянным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02240335
Дата охранного документа: 20.11.2004
10.07.2019
№219.017.abac

Способ изготовления заряда смесевого ракетного твердого топлива

Изобретение относится к области изготовления заряда ракетного двигателя из смесевого ракетного твердого топлива, а именно к технологии формования и отверждения заряда под давлением. Предложенный способ включает формование заряда при температуре топливной массы на 10-20°С ниже температуры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02239621
Дата охранного документа: 10.11.2004
10.07.2019
№219.017.abb2

Способ изготовления зарядов смесевого твердого топлива

Изобретение относится к области производства ракетной техники, а именно к изготовлению зарядов смесевого твердого топлива. Способ включает подготовку окислителя, приготовление смеси связующего с металлическим горючим и добавками, а также смеси отвердителя, подготовку корпусов двигателей,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02230052
Дата охранного документа: 10.06.2004
10.07.2019
№219.017.abe5

Ракетный двигатель смесевого твёрдого топлива

Ракетный двигатель смесевого твердого топлива содержит корпус с размещенными в нем зарядом твердого топлива и воспламенительным устройством, закрепленным на переднем днище корпуса, и сверхзвуковое сопло. Заряд топлива имеет нависающий передний торец. Воспламенительное устройство расположено в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02211351
Дата охранного документа: 27.08.2003
10.07.2019
№219.017.abeb

Способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива

Изобретение относится к ракетной технике, в частности к ракетным двигателям твердого топлива, и может найти применение при испытаниях скрепленных зарядов ракетных в системах различных классов. Сущность способа испытаний скрепленных зарядов ракетных двигателей твердого топлива заключается в том,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02217746
Дата охранного документа: 27.11.2003
+ добавить свой РИД