ТВЕРДОТОПЛИВНЫЙ ГАЗОГЕНЕРАТОР
SOLID FUEL GAS GENERATOR

Изобретение относится к области ракетно-космической техники и может применяться в конструкции твердотопливных газогенераторов (либо ракетных двигателей твердого топлива).
Известна конструкция твердотопливного газогенератора в составе ракетного двигателя, содержащего цилиндрический корпус с расходным узлом, вкладной заряд твердого топлива (ТТ), съемную соосную с корпусом цилиндрическую оболочку, установленную между корпусом и зарядом, с сообщающимися между собой зазорами (см. патент РФ №2211356).
Недостатком указанной конструкции является высокий уровень теплового нагружения незащищенного переднего днища корпуса (при такой конструктивной схеме переднее и заднее днища имеют одинаковую теплонапряженность), обусловленный высоким уровнем скорости газового потока и высоким уровнем излучения со стороны продуктов сгорания и цилиндрической оболочки, разогретой до температуры среды. Кроме того, высокая скорость обтекания заряда может приводить к его эрозионному горению, приводя к нерасчетному газообразованию.
Технической задачей настоящего изобретения являться повышение эффективности и надежности газогенератора с вкладным зарядом всестороннего горения за счет снижения уровня теплового воздействия на силовые элементы корпуса и снижения уровня эрозионного воздействия продуктов сгорания на поверхность заряда, тем самым обеспечивая возможность многократного использования элементов конструкции.
Сущность изобретения состоит в том, что твердотопливный газогенератор, содержащий цилиндрический корпус с расходным узлом, вкладной заряд твердого топлива, съемную соосную с корпусом цилиндрическую оболочку, установленную между корпусом и зарядом, с сообщающимися между собой зазорами, снабжен расходным узлом, образованным соплами, размещенными на цилиндрической части корпуса в одной радиальной плоскости, торцы цилиндрической оболочки соединены с передним и задним днищами соответственно, сообщение зазоров выполнено с помощью отверстий в цилиндрической оболочке, расположенных напротив расходных отверстий на корпусе, при этом на переднем и заднем днищах установлены съемные защитные экраны с перепускными отверстиями с образованием полостей между ними и внутренними поверхностями днищ, не сообщающихся с полостью между корпусом и цилиндрической оболочкой.
Технический результат достигается:
- наличием защитного экрана, позволяющего снизить суммарный уровень теплового воздействия на переднее и заднее днище (лучистый и конвективный);
- наличием перепускных отверстий в защитном экране, позволяющих исключить перепад давления между объемами камеры сгорания и полостей у днищ, что исключает силовую нагрузку на элементы теплозащиты;
- отсутствием прямого сообщения между объемами, образованными экраном с передним (или заднем) днищем и цилиндрической оболочкой с корпусом, где установлены расходные узлы, минуя камеру сгорания, что обеспечивает низкий уровень скорости обтекания поверхности днища продуктами сгорания, т.е. наличие застойной зоны;
- отверстиями в цилиндрической оболочке, которые снижают скорость обтекания заряда и соответственно уровень эрозионного воздействия продуктов сгорания на него.
На чертеже представлен эскиз газогенератора, содержащего цилиндрический корпус 1 с расходным узлом с соплами 2, заднее днище 3 и переднее днище 4, вкладной заряд ТТ 5, цилиндрическую оболочку 6 с расходными отверстиями d1, защитный экран 7 с перепускными отверстиями d2.
Схема работы газогенератора: после подачи команды на запуск, срабатывания системы воспламенения, воспламенения заряда твердого топлива 5, поток продуктов сгорания истекает из камеры сгорания в полость между цилиндрической оболочкой 6 и цилиндрическим корпусом 1 через расходные щели d1, далее через расходные узлы 2 во внешнюю среду. Поскольку область между передним днищем 4 (или задним днищем 3) и защитным экраном 7 с ообщается с камерой сгорания через перепускные отверстия d2, но не сообщается с полостью, образованной цилиндрической оболочкой 6 и корпусом 1, из которой происходит истечение во внешнюю среду, в ней не возникает организованного течения, т.е. образуется застойная зона. В застойной зоне, характеризующейся сравнительно более низким уровнем скорости обтекания поверхности потоком продуктов сгорания и сравнительно более низким уровнем температуры среды вследствие остывания за счет теплоотдачи в ограждения и отсутствием активного массообмена, значительно ниже уровень конвективного и лучистого теплообмена.
Разработка позволяет повысить эффективность и надежность ТТ газогенератора с вкладным зарядом всестороннего горения за счет снижения уровня теплового воздействия на силовые элементы корпуса и снижения уровня эрозионного воздействия продуктов сгорания на поверхность заряда, тем самым обеспечивая возможность многократного использования элементов конструкции. В случае многократного использования (например, для отработки вкладных зарядов твердого топлива) значительно упрощается подготовка газогенератора к повторному использованию и снижаются затраты на материальную часть.