Результат интеллектуальной деятельности: Пороховой аккумулятор давления

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к конструкции порохового аккумулятора давления, используемого в качестве источника рабочего тела для питания системы газодинамической коррекции движения оперенного реактивного снаряда, расположенной в носовой части реактивного снаряда на удалении относительно его центра масс.

Пороховой аккумулятор давления по своей конструкции практически соответствует конструкции ракетного двигателя твердого топлива [Пороховой аккумулятор давления, книга В.Е. Алемасова "Теория ракетных двигателей", Оборонгиз, Москва, 1963, с. 424] и обеспечивает постоянство реактивной тяги в течение всего времени его работы.

Пороховой аккумулятор давления содержит корпус, в котором размещен пороховой заряд, воспламенитель и расходное сопло.

Однако в связи с тем, что продукты сгорания порохового аккумулятора давления используются для перемещения подвижных деталей рулевых машин, к ним предъявляются специфические требования по стабильности подаваемого давления газов и их очистке.

Анализ техники в области конструкции порохового аккумулятора давления позволил выявить техническое решение, наиболее близкое к заявляемому. Это конструкция порохового аккумулятора давления (Пороховой аккумулятор давления, книга А.П. Васильева и др., "Основы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей", издательство "Высшая школа", Москва, 1967, с. 567), содержащая камеру сгорания, пороховой заряд, воспламенитель, расходное сопло, газораспределительное устройство.

Однако описанная конструкция порохового аккумулятора давления обладает рядом недостатков при ее применении для реактивного снаряда с системой угловой стабилизации продольной оси в начальной фазе активного участка траектории. Как известно из внешней баллистики, движение продольной оси реактивного снаряда относительно центра масс носит колебательный характер, отражающий изменение угла атаки реактивного снаряда. При этом движение продольной оси реактивного снаряда с системой угловой стабилизации происходит с балансировочным углом атаки α_БАЛ за счет удержания продольной оси реактивного снаряда в положении, заданном перед стартом. Возникновение балансировочного угла атаки вызвано стремлением системы угловой стабилизации сохранить в течение времени ее работы первоначально заданную перед стартом угловую ориентацию продольной оси реактивного снаряда в боковой и продольной плоскостях движения реактивного снаряда с целью парирования ветровых возмущений и начальных возмущений схода реактивного снаряда. В момент прекращения работы системы угловой стабилизации в продольной плоскости возникает колебательный процесс движения продольной оси реактивного снаряда относительно центра масс, в результате которого к концу активного участка траектории балансировочный угол атаки уменьшается под действием стабилизирующего момента оперения реактивного снаряда, однако при этом возникают ошибки стабилизации.

Задачей изобретения является повышение точности стабилизации продольной оси реактивного снаряда за счет реализации дегрессивного закона горения порохового аккумулятора давления.

Для достижения этой цели в пороховом аккумуляторе давления известной конструкции используется пороховой заряд, который в отличие от прототипа реализует дегрессивный закон горения.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен общий вид порохового аккумулятора давления, на фиг. 2 изображен пороховой заряд, на фиг. 3 показан профиль тяги предлагаемой конструкции порохового аккумулятора давления, а на фиг. 4 изображен колебательный процесс реактивного снаряда с системой угловой стабилизации.

Предлагаемый пороховой аккумулятор давления состоит из камеры сгорания 1, в которой размещен пороховой заряд 2, в центре порохового заряда 2 расположен воспламенитель 3. На выходе камеры сгорания 1 расположены расходные сопла 4, а между ними газораспределительное устройство 5.

Пороховой заряд представляет собой одноканальную цилиндрическую шашку диаметром d из баллиститного ракетного твердого топлива. Толщина порохового заряда составляет (0,2…0,4)⋅d, диаметр канала - (0,4…0,6)⋅d. При этом с одного торца порохового заряда выполнена цилиндрическая бронировка 6, а с другого торца порохового заряда выполнена бронировка 7 в форме тела, образованного вращением равнобедренного треугольника с высотой (0,05…0,07)⋅d относительно оси порохового заряда. Цилиндрическая бронировка 6 и бронировка 7 выполнены литьевым составом.

Работа данной конструкции порохового заряда обеспечивает дегрессивный характер текущего расхода продуктов сгорания порохового аккумулятора давления, вследствие чего к моменту окончания работы системы угловой стабилизации значение балансировочного угла атаки снижается до уровня, при котором колебательный процесс движения продольной оси реактивного снаряда относительно центра масс теряет интенсивность и под действием стабилизирующего момента оперения реактивного снаряда к концу активного участка выходит практически с нулевыми углами атаки, за счет чего происходит повышение точности стабилизации.

Предложенная конструкция функционирует следующим образом. При запуске реактивного снаряда подается электрическая команда на воспламенитель 3 порохового аккумулятора давления. В камере сгорания 1 происходит зажжение порохового заряда 2, горение которого идет по наружной и внутренней поверхностям. Цилиндрическая бронировка 6 и бронировка 7 в форме тела, образованного вращением равнобедренного треугольника относительно оси порохового заряда, изменяют площадь горения порохового заряда 2 таким образом, что реализуется дегрессивный закон горения. Газораспределительное устройство 5 регулирует расход продуктов сгорания через расходные сопла 4, в результате чего истекающей газовой струей создается корректирующее усилие для угловой стабилизации реактивного снаряда.

На фиг. 3 показан рекомендуемый профиль тяги для предлагаемой конструкции порохового аккумулятора давления. Как видно к моменту окончания работы системы угловой стабилизации балансировочный угол атаки α_БАЛ не превышает 2°, вследствие чего колебательный процесс имеет меньшую интенсивность по сравнению с исходным вариантом (фиг. 4), а ошибки стабилизации снижаются практически в 5…6 раз.

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

- выполнение порохового заряда толщиной, равной 0,2…0,4 диаметра порохового заряда, и диаметром канала, равным 0,4…0,6 диаметра порохового заряда, обеспечивает необходимую тягу порохового аккумулятора давления для угловой стабилизации реактивного снаряда. Уменьшение толщины порохового заряда менее 0,2⋅d и увеличение диаметра канала свыше 0,6⋅d приведет к уменьшению величины тяги порохового аккумулятора давления и недостаточному корректирующему усилию для осуществления угловой стабилизации реактивного снаряда. Увеличение толщины порохового свыше 0,6⋅d и уменьшение диаметра канала менее 0,4⋅d приведет к нерациональному увеличению размера и массы блока системы угловой стабилизации реактивного снаряда.

- выполнение бронировки порохового заряда в форме тела, образованного вращением равнобедренного треугольника относительно оси порохового заряда с высотой 0,05…0,07 диаметра порохового заряда, обеспечивает оптимальный дегрессивный характер текущего расхода порохового аккумулятора давления. При уменьшении высоты равнобедренного треугольника менее 0,05⋅d закон горения порохового аккумулятора давления имеет недостаточный дегрессивный профиль тяги. При увеличении высоты равнобедренного треугольника свыше 0,07⋅d снижается величина тяги порохового аккумулятора давления, что влияет на эффективность усилия газовой струи при угловой стабилизации.

Данная конструкция порохового аккумулятора давления реализована в реактивном снаряде с системой угловой стабилизации.

Пороховой аккумулятор давления предложенной конструкции формирует истечение продуктов сгорания по дегрессивному закону, что позволяет повысить точность стабилизации продольной оси реактивного снаряда за счет снижения интенсивности колебательного процесса, возникающего после окончания работы системы угловой стабилизации, и обеспечить к окончанию работы системы угловой стабилизации снижение ошибки стабилизации в 5…6 раз по сравнению с исходной конструкцией порохового аккумулятора давления.