Результат интеллектуальной деятельности: РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

Изобретение относится к области ракетной техники и предназначено для использования в реактивных системах залпового огня.

К числу основных факторов, обусловливающих техническое рассеивание, в том числе кучность стрельбы реактивными снарядами залпового огня, относится разброс скоростей схода с направляющих реактивных снарядов при залповой стрельбе, величина которой определяется разбросом импульса тяги при движении реактивного снаряда по направляющей. Опыт отработки реактивных снарядов показывает, что, в основном, разброс скоростей схода вызван разбросом внутрибаллистических характеристик двигателей снарядов в течение воспламенительного периода. Поэтому при создании современных образцов реактивных снарядов одной из главных задач является разработка ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ), обеспечивающих стабильность и воспроизводимость внутрибаллистических и энергетических характеристик РДТТ в течение воспламенительного периода РДТТ.

Известна конструкция РДТТ, содержащая корпус, сопловой блок, воспламенитель и электровоспламенитель (пиропатрон) расположеные у переднего дна двигателя (см. книгу Шишкова А.А. и др. "Рабочие процессы в РДТТ", М., Машиностроение, 1989, стр.10, рис.1.2).

Задачей данного технического решения явилась разработка ракетного двигателя твердого топлива.

Общими признаками с предлагаемым РДТТ является наличие в нем корпуса, соплового блока, воспламенителя и электровоспламенителя (пиропатрон).

Однако данная конструкция РДТТ имеет недостатки, состоящие в том, что при срабатывании пиропатрона под действием газовой струи, истекающей из пиропатрона, значительная часть зерен воспламенителя выбрасывается через сопловой блок, что вызывает незакономерный разброс давления и тяги, а следовательно, - и скорости схода с направляющих.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату является РДТТ, корпус, сопловой блок, воспламенитель с электровоспламенителем (см. книгу Шунков В.Н. "Ракетное оружие", Минск, "Попурри", 2001, с.242), принятый авторами за прототип.

Как видно из этого технического решения, воспламенитель и электровоспламенитель размещены в средней части РДТТ, что позволяет при срабатывании воспламенителя обеспечить движение продуктов сгорания и горящих зерен воспламенителя в сторону переднего дна и соплового блока и несколько снизить тем самым незакономерный выброс несгоревших частиц воспламенителя через сопловой блок, а следовательно, и разбросы параметров РДТТ и скоростей схода реактивных снарядов с направляющих.

Функционирование известного РДТТ в начальный период работы происходит следующим образом. В результате срабатывания электровоспламенителя происходит зажжение частиц воспламенителя, движение частиц воспламенителя к переднему дну и сопловому блоку, осаждение частиц воспламенителя на поверхностях заряда, воспламенение поверхности заряда, рост давления и тяги двигателя реактивного снаряда, вследствие чего реактивный снаряд движется по направляющей. Поскольку величина давления и тяги обусловлена совместным горением частиц воспламенителя и заряда твердого топлива, наличие незакономерного выброса частиц воспламенителя через сопловой блок приводит к незакономерному разбросу скоростей схода реактивных снарядов с направляющих, что резко снижает характеристики точности и кучности стрельбы.

Таким образом, задачей данного технического решения (прототипа) являлось создание конструкции РДТТ с уменьшенным разбросом тяги в начальный период работы.

Общими признаками с предлагаемым авторами устройством является наличие в РДТТ корпуса, соплового блока, воспламенителя и электровоспламенителя.

В отличие от прототипа в предлагаемом РДТТ воспламенитель и электровоспламенитель размещены в осевой трубке, расположенной в сверхзвуковой части соплового блока, на концах которой закреплены та-рель и втулка, соединенные с сопловым блоком, причем втулка соединена с сопловым блоком стопором с фиксированным усилием срыва, выполненным в виде кольцевого соединения, а на сверхзвуковой части соплового блока установлено соосно с осевой трубкой с помощью легкоразъемного соединения, например, клеевого, кольцо с осевым отверстием, диаметр которого составляет 1,1...1,2 наружного диаметра осевой трубки.

Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом.

Указанные признаки, в отличие от прототипа и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны, во всех случаях достаточны.

Задачей предполагаемого изобретения является снижение разбросов характеристик РДТТ в течение воспламенительного периода.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном РДТТ, содержащем корпус, сопловой блок, воспламенитель и электровоспламенитель, особенность заключается в том, что воспламенитель и электровоспламенитель размещены в осевой трубке, расположенной в сверхзвуковой части соплового блока, на концах которой закреплены тарель и втулка, соединенные с сопловым блоком, причем втулка соединена с сопловым блоком стопором с фиксированным усилием срыва, выполненным в виде кольцевого соединения, а на сверхзвуковой части соплового блока установлено соосно с осевой трубкой с помощью легкоразъемного соединения, например клеевого, кольцо с осевым отверстием, диаметр которого составляет 1,1...1,2 наружного диаметра осевой трубки.

Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между ними позволяют, в частности, за счет:

- размещения воспламенителя и электровоспламенителя в осевой трубке, расположенной в сверхзвуковой части соплового блока, на концах которой закреплены тарель и втулка, соединенные с сопловым блоком, обеспечить истечение гетерогенной смеси продуктов сгорания и частиц воспламенителя вдоль оси заряда в период работы до начала движения осевой трубки, симметричность обтекания заряда струей продуктов сгорания и резко снизить тем самым разброс времени воспламенения участков заряда, а следовательно, - разбросы тяги;

- соединения втулки с сопловым блоком стопором с фиксированным усилием срыва, выполненным в виде кольцевого соединения, обеспечить начало истечения продуктов сгорания из двигателя при заданном значении давления в двигателе после воспламенения заряда, что также позволяет снизить разбросы тяги;

- установки на сверхзвуковой части соплового блока соосно с осевой трубкой с осевым отверстием, диаметр которого составляет 1,1...1,2 наружного диаметра осевой трубки, обеспечить соосность струи продуктов сгорания воспламенителя и заряда после начала движения осевой трубки с тарелью и втулкой, что также позволяет снизить разбросы тяги;

- установки кольца с помощью легкоразъемного соединения, например клеевого, обеспечить после завершения процесса воспламенения заряда за счет воздействия продуктов сгорания заряда и втулки на кольцо вылет кольца из соплового блока и создание расчетного режима тяги, что также позволяет снизить разбросы тяги.

Признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях и не известны из уровня техники в процессе проведения патентных исследований, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизны".

Исследуя уровень техники в ходе проведения патентного поиска по всем видам сведений, доступных в странах бывшего СССР и зарубежных странах, обнаружено, что предлагаемое техническое решение явным образом не следует из известного уровня техники, а следовательно, можно сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения заключается в том, что в РДТТ, содержащем корпус, сопловой блок, воспламенитель и электровоспламенитель, согласно изобретению воспламенитель и электровоспламенитель размещены в осевой трубке, расположенной в сверхзвуковой части соплового блока, на концах которой закреплены тарель и втулка, соединенные с сопловым блоком, причем втулка соединена с сопловым блоком стопором с фиксированным усилием срыва, выполненным в виде кольцевого соединения, а на сверхзвуковой части соплового блока установлено соосно с осевой трубкой с помощью легкоразъемного соединения, например, клеевого, кольцо с осевым отверстием, диаметр которого составляет 1,1...1,2 наружного диаметра осевой трубки.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен предлагаемый РДТТ с частичным разрезом.

Предлагаемый РДТТ содержит корпус 1, сопловой блок 2 с воспламенителем 3 и электровоспламенителем 4, установленным в осевой трубке 5, на конце которой закреплена тарель 6. На сверхзвуковой части соплового блока 2 закреплено с помощью легкоразъемного соединения кольцо 7. Втулка 8 соединена с сопловым блоком 2 с помощью стопора 9 и закреплена на осевой трубке 5.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. После подачи электрического импульса на электровоспламенитель 4 струя продуктов сгорания электровоспламенителя 4 зажигает воспламенитель 3. Гетерогенная смесь продуктов сгорания воспламенителя 3 и горящих частиц воспламенителя 3 истекает через канал осевой трубки 5. При достижении давления, превышающего давление срыва стопора 19, осевая трубка 5 совместно с тарелью 6 и втулкой 8 перемещается в осевом направлении. При этом наличие кольца 7 исключает перекосы осевой трубки 5 при ее движении, что обеспечивает симметричность движения продуктов сгорания воспламенителя 3 в корпусе 1 тем самым минимизирует разбросы давления, а следовательно, - тяги РДТТ. После завершения процесса воспламенения при воздействии продуктов сгорания РДТТ на кольцо 7 и втулку 8 кольцо 7 вылетает из соплового блока 2, и РДТТ выходит на расчетный режим тяги.

Выполнение РДТТ в соответствии с изобретением позволило снизить разброс параметров РДТТ и, в первую очередь, тяги.

Изобретение может быть использовано при разработке РДТТ различного назначения, в том числе РДТТ реактивных снарядов систем залпового огня.

Указанный положительный эффект подтвержден испытаниями опытных образцов РДТТ, выполненных в соответствии с изобретением.

В настоящее время разработана конструкторская документация, проведены государственные испытания, намечено серийное производство РДТТ.