РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

Полезная модель относится к области ракетостроения, а именно, к ракетным двигателям твердого топлива.
Известны различные конструкции зарядов твердого топлива (Липанов A.M., Алиев А.В. «Проектирование ракетных двигателей твердого топлива», М.: Машиностроение, 1995, стр.78-140, рис.3.4, рис.3.9, рис.3.16-3.19). Для обеспечения требуемых характеристик ракетного двигателя твердого топлива заряду твердого топлива придают определенную конфигурацию. Посредством технологических приспособлений в заряде твердого топлива изготавливают конструктивные элементы. Конструктивными элементами заряда твердого топлива являются различные по глубине и форме сечения каналы, осевые, наклонные и радиальные проточки.
К недостаткам вышеуказанных конструктивных элементов относятся технологическая сложность изготовления и снижение коэффициента объемного заполнения камеры сгорания ракетного двигателя твердого топлива, что в конечном итоге снижает энергобаллистические характеристики двигателя.
Известно также техническое решение (патент США №3300549 от 24.01.1967 г, кл. 264-3), которое предполагает установку в заряд твердого топлива шашек также из твердого топлива, но горящих быстрее топлива заряда, что позволяет улучшить энергобаллистические характеристики ракеты.
Недостатком известной конструкции являются ограниченные возможности использования - только в зарядах торцевого типа и зарядах с «глухим» каналом. Так же недостатком является то, что шашка быстро горящего твердого топлива, устанавливаемая в заряд твердого топлива, имеет только цилиндрическую форму, что ограничивает степень изменения горящей поверхности и снижает возможность регулировать тягу ракеты в процессе работы.
Задачей полезной модели является расширение номенклатуры зарядов твердого топлива, увеличение коэффициента объемного заполнения камеры сгорания ракетного двигателя твердого топлива.
Поставленная задача достигается тем, что ракетный двигатель твердого топлива состоит из корпуса с зарядом твердого топлива с установленным неизвлекаемым формообразующим элементом, выполненным в виде пластины с нанесенным на нее быстросгораемым твердым топливом. В заряд твердого топлива может быть установлен неизвлекаемый формообразующий элемент, состоящий из попарно соединенных между собой пластин, имеющих внутри полость. В заряд твердого топлива может быть установлен неизвлекаемый формообразующий элемент, состоящий из попарно соединенных между собой пластин, имеющих внутри полость, заполненную быстросгораемым твердым топливом. Неизвлекаемый формообразующий элемент может иметь криволинейную форму. Неизвлекаемый формообразующий элемент может быть изготовлен из материала с ортотропными теплофизическими свойствами или из материала с высокой температуропроводностью.
Для решения поставленной задачи предлагается использовать три типа неизвлекаемых формообразующих элементов.
На фиг.1 изображены неизвлекаемые формообразующие элементы, представляющие собой пластины, покрытые с одной или нескольких сторон быстросгораемым твердым топливом.
На фиг.2 изображен ракетный двигатель твердого топлива, в заряде которого установлены неизвлекаемые формообразующие элементы, состоящие из пластин и быстросгораемого твердого топлива.
На фиг.3 изображен ракетный двигатель твердого топлива в процессе горения заряда, в котором установлен неизвлекаемый формообразующий элемент, состоящий из пластины быстросгораемого твердого топлива.
На фиг.4 изображены неизвлекаемые формообразующие элементы, представляющие собой попарно соединенные пластины, имеющие полость между собой.
На фиг.5 изображен ракетный двигатель твердого топлива, в заряде которого установлены неизвлекаемые формообразующие элементы, состоящие из парных пластин.
На фиг.6 изображен ракетный двигатель твердого топлива в процессе горения заряда, в котором установлен неизвлекаемый формообразующий элемент, состоящий из попарно соединенных пластин.
На фиг.7 изображены неизвлекаемые формообразующие элементы, представляющие собой попарно соединенные пластины, имеющие полость между собой, заполненную быстросгораемым твердым топливом.
На фиг.8 изображен ракетный двигатель твердого топлива, в заряде которого установлены неизвлекаемые формообразующие элементы, состоящие из двух попарно соединенных пластин и быстросгораемого твердого топлива.
На фиг.9 изображен ракетный двигатель твердого топлива в процессе горения заряда, в котором установлен неизвлекаемый формообразующий элемент, состоящий из попарно соединенных пластин и быстросгораемого твердого топлива.
Ракетный двигатель твердого топлива представляет собой заряд 1 твердого ракетного топлива, установленный в корпус 2. Заряд 1 может быть как вкладного типа, так и прочно скрепленного с корпусом. Один или несколько неизвлекаемых формообразующих элементов, показанных на фиг.1, устанавливают в заряд 1 твердого топлива (фиг.2). Твердое топливо 3, применяемое в неизвлекаемом формообразующем элементе (фиг.3), должно гореть быстрее твердого топлива заряда 1. Благодаря разнице скоростей горения твердых топлив заряда 1 и неизвлекаемого формообразующего элемента, будет образовываться полость и появится дополнительная площадь горения в заряде 1 твердого топлива.
Один или несколько неизвлекаемых формообразующих элементов, показанных на фиг.4, устанавливают в заряд 1 твердого топлива (фиг.5). Пластины 8, 9, 10, 11 неизвлекаемого формообразующего элемента изготавливаются из материалов с высокой температуропроводностью, много большей температуропроводности твердого топлива заряд 1. Полости между пластинами 8, 9, 10, 11 неизвлекаемых формообразующих элементов сообщаются со свободным объемом камеры сгорания ракетного двигателя твердого топлива. Продукты сгорания заряда 1 твердого топлива (фиг.6) путем теплоотдачи прогревают пластины 9. В свою очередь тепло, полученное пластиной путем теплопроводности, передается в заряд 1 твердого топлива. При достижении в зоне контакта пластины 9 и заряда 1 твердого топлива критической температуры происходит воспламенение твердого топлива заряда 1 ракетного двигателя твердого топлива.
Один или несколько неизвлекаемых формообразующих элементов, показанных на фиг.7, устанавливают в заряд 1 твердого топлива (фиг.8). Пластины 12, 13, 14, 15 неизвлекаемого формообразующего элемента изготавливаются из материалов с высокой температуропроводностью, много большей температуропроводности твердого топлива заряда 1. Твердое топливо 2, применяемое в неизвлекаемом формообразующем элементе, должно гореть быстрее твердого топлива заряда 1. Полости, образующиеся между пластинами 12, 13, 14, 15 неизвлекаемых формообразующих элементов после сгорания твердого топлива 2, сообщаются со свободным объемом камеры сгорания ракетного двигателя твердого топлива. Продукты сгорания твердого топлива 2 (фиг.9) путем теплоотдачи прогревают пластины 13. В свою очередь тепло, полученное пластиной путем теплопроводности, передается в заряд 1 твердого топлива. При достижении в зоне контакта пластины 13 и заряда 1 твердого топлива критической температуры происходит воспламенение твердого топлива заряда 1 ракетного двигателя твердого топлива.
Пластины могут изготавливаться как:
- диски 4, 8, 12 (фиг.1, 4, 7);
- усеченные полые конусы с прямолинейными 5, 9, 13 или криволинейными 6, 10, 14 образующими (фиг.1, 4, 7);
- параллелепипеды 7, 11, 15 (фиг.2, 5, 8).
Представленные типы неизвлекаемых формообразующих элементов применимы во всех типах зарядов твердого топлива, а также позволяют добиться увеличения степени изменения горящей поверхности заряда твердого топлива, нереализуемого при традиционных методах производства. Замена проточек неизвлекаемым формообразующим элементом позволяет повысить коэффициент объемного заполнения камеры сгорания ракетного двигателя твердого топлива. Кроме того, установка неизвлекаемого формообразующего элемента позволит повысить технологичность изготовления заряда твердого топлива, что снизит трудоемкость производства.