МОДЕЛЬНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
MODEL ROCKET ENGINE

Изобретение относится к индустрии игрушек, а именно к модельным ракетным двигателям (МРД) для ракетно-космического моделирования в технических видах спорта и творчества.
Общеизвестен МРД (см., например, ТУ 84-795-79 Двигатели ракетные модельные. Технические условия), содержащий трубчатый корпус, размещенные в корпусе сопло, торцевой топливный заряд, замедлитель и вышибной заряд. Для запуска МРД используется электровоспламенитель, устанавливаемый в полость топливного заряда через сопло.
Элементы МРД формируют последовательной засыпкой в корпус и прессованием порошковых смесей различного состава в пресс - оснастке с иглой, при этом глубина глухого канала топливного заряда и диаметр сопла определяется из условий реализации повышенного уровня тяги на стартовом участке полета ракеты и пониженного - на маршевом. По мере разгара канальной части топливного заряда поверхность горения сначала возрастает, а после перехода на горение по торцу - падает, воспламеняя последовательно запрессованные замедлитель срабатывания и вышибной заряд.
Основным недостатком известной конструкции МРД является трудоемкость его изготовления и значительная номенклатура технологического оборудования для дозирования и прессования компонентов. Это обусловлено тем, что по требованиям спортивной классификации каждый МРД, помимо линейки величин суммарного импульса тяги, должен исполняться с несколькими - до трех - четырех временах задержки срабатывания вышибного заряда.
Кроме этого, разгерметизация полости топливного заряда и установка в нее электровоспламенителя, не предусмотренная нормативной и технической документацией на МРД, могут классифицироваться как недопустимая разборка и доработка изделия и нарушение п. 6.3.2 ГОСТ Р 51270-99 «Изделия пиротехнические. Общие требования безопасности».
Известен МРД (см. например, патент на полезную модель №76815 РФ, МПК А63Н 27/26, F42B 15/10), содержащий корпус, сопло, воспламенитель, топливный заряд, замедлитель с предстартовым регулированием времени замедления и вышибной заряд, выбранный в качестве прототипа по количеству совпадающих с заявляемым решением признаков.
Размещение в полости топливного заряда шнурового пиротехнического воспламенителя, проходящего через сопло МРД и поджигаемого снаружи, снимает проблему нарушения нормативных требований по безопасному запуску двигателя, однако трудоемкость изготовления известного МРД с торцевым топливным зарядом, замедлителем и вышибным зарядом с профилированными взаимно перемещаемымыми винтовыми поверхностями, остается высокой, что ограничивает массовость производства МРД.
Целью изобретения является снижение трудоемкости изготовления МРД.
Технический результат в МРД, содержащем корпус с сопловым и передним донышками, топливный заряд, воспламенитель, замедлитель запуска, вышибной заряд и замедлитель срабатывания вышибного заряда с предстартовым регулированием времени замедления, достигается за счет использования топливного заряда телескопической формы и выполнения центрального блока топливного заряда с воспламенителем, замедлителем запуска и замедлителем срабатывания вышибного заряда в виде единого прутка с выступающими за пределы донышек концами. Предложенное решение упрощает конструкцию двигателя, снижает номенклатуру и трудоемкость изготовления входящих в него элементов.
Ступенчатый режим тяги МРД обеспечивается формой - звездообразной, кольцевой и др., - канала телескопического заряда, а также частичным бронированием поверхностей горения.
Концы прутка, выступающие из сопла и переднего донышка, выполняют функции замедлителей запуска МРД и срабатывания вышибного заряда, а их длины и скорости горения определяют времена замедления.
Для контроля качества контакта поверхностей вышибного заряда и замедлителя оба элемента выполнены токопроводящими.
Сущность изобретения поясняется на чертежах, где схематично показаны:
на фиг. 1 - общий вид МРД;
на фиг. 2 - вид А на фиг. 1;
на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.
Приведенный на фиг. 1 МРД 1 содержит корпус 2 с передним 3 и сопловым 4 донышками и телескопический топливный заряд 5, состоящий из внешнего охватывающего блока 6 и центрального блока в виде прутка 7 с концами 8 и 9, выступающими из донышек 3 и 4 корпуса. На конце 8 прутка 7 смонтирован с возможностью перемещения вышибной заряд 10 в форме шайбы с наружной винтовой поверхностью, сопряженной с винтовой поверхностью вставки 11 корпуса 2. При вращении вышибного заряда 10 за прорези на его торце меняется длина L замедлителя и время задержки срабатывания вышибного заряда 10, отображаемое на шкале 12 (фиг. 2). Для производственного контроля качества контакта вышибного заряда 10 и замедлителя 8 оба элемента выполнены токопроводящими, а от преждевременного срабатывания от горящего замедлителя 8 вышибной заряд 10 защищен бронирующим покрытием 13.
Форма канала 14 телескопического заряда 5, варианты которой кольцевой 15 или звездообразной 16 формы приведены на фиг. 3, и длины L1 и L2 с частичной бронировкой 17 поверхностей горения определяются требуемой диаграммой тяги МРД по времени. При повышенных требованиях к скорости выхода двигателя на стартовый режим центральный блок топливного заряда может быть выполнен составным из различных топлив или снабжен дополнительной навеской воспламенительного состава (на фиг. не показан).
Работа МРД. Перед монтажом МРД 1 в ракету (на фиг. не показана) поворотом вышибного заряда 10 за проточки на торце устанавливают по шкале 12 требуемое время замедления и фиксируют угол поворота, например, быстросохнущим клеем. Двигатель 1 монтируют в модель ракеты и открытым пламенем или электронагревом на пусковой установке (на фиг. не показаны) поджигают выступающий из сопла конец 9 замедлителя запуска, за время сгорания которого спортсмен успевает покинуть опасную стартовую зону. После прохождения фронтом горения замедлителя сопла донышка 4 луч огня воспламеняет поверхности горения блоков 6 и 7 топливного заряда 5, и истекающие из сопла продукты сгорания создают тягу, меняющуюся по мере выгорания топливного заряда. После прохождения фронтом горения участков бронирования L1 блока 7, донышка 3 и участка L замедлителя 8 луч огня поджигает по поверхности контакта вышибной заряд 10.
Предложенная конструкция МРД, за исключением сопла, состоит из тел вращения с постоянными поперечными сечениями, что обеспечивает использование для изготовления блоков телескопического топливного заряда, трубчатого корпуса и резьбовой вставки такие высокопроизводительные технологии как экструзия, а для предварительной сборки всех деталей, вклеивания их в корпус и контроля качества сопряжения вышибного заряда с замедлителем - полуавтоматической роторной линии. Отработаны и автоматизированы технологические операции по изготовлению бумажных корпусов и вставок непрерывной намоткой ленты на оправки, нарезке заготовок, прессованию на таблетировочной линии воспламенителей и вышибных зарядов с отверстиями.
Т.о., предложенное решение за счет упрощения конструкции и сокращения номенклатуры технологической оснастки обеспечивает достижение заявленного технического результата - снижение трудоемкости изготовления двигателя.
Основные технические решения подтверждены лабораторными и огневыми стендовыми испытаниями.