РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ТВЁРДОГО ТОПЛИВА
SOLID PROPELLANT ROCKET ENGINE

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при создании ракетного двигателя твердого топлива (РДТТ) летательного аппарата, имеющего габаритные ограничения в исходном состоянии, с полезным грузом, разгоняемым РДТТ (капсулой с приборами или снарядом, или РДТТ последующей ступени), причем длина полезного груза сопоставима с длиной корпуса РДТТ.
Известен летательный аппарат, содержащий РДТТ, в полости передней крышки которого, выполненной в виде стакана, для уменьшения габаритов РДТТ и летательного аппарата в целом частично (по длине) размещен полезный груз, разгоняемый РДТТ (патент RU 2222771 C1, F42B 15/00, опубл. 27.01.2004, бюл. №3). Недостатком указанного устройства является то, что полезный груз размещен по длине в полости стакана не полностью, а лишь своей кормовой частью, что не позволяет в полной мере сократить длину летательного аппарата.
В ракетном двигателе твердого топлива (патент US 6647889), содержащем корпус, во внутренней полости которого размещен заряд, сопло, переднюю крышку, выполненную в виде стакана, с внутренней цилиндрической поверхностью которого контактирует поршень, установленный с возможностью продольного перемещения, на поршне посредством узлов фиксации закреплен полезный груз, причем между поршнем и дном стакана установлен аккумулятор давления, а на открытом торце стакана установлен упорный буртик, проблема уменьшения длины решена. Однако недостатком данного летательного аппарата является повышенная масса стакана, цилиндрическая обечайка которого предназначена для работы не только под действием давления изнутри, но и под действием на нее наружного (относительно стакана) внутрикамерного давления, возникающего в корпусе при работе РДТТ.
Уменьшение массы стакана достигается в ракетном двигателе твердого топлива, содержащем корпус, во внутренней полости которого размещен заряд, сопло, переднюю крышку, выполненную в виде стакана, с внутренней цилиндрической поверхностью которого контактирует поршень, установленный с возможностью продольного перемещения, на поршне посредством узлов фиксации закреплен полезный груз, причем между поршнем и дном стакана установлен аккумулятор давления, а на открытом торце стакана установлен упорный буртик, при этом аккумулятор давления рассчитан на создание давления в стакане, которое превышает давление, на которое рассчитан корпус (патент RU 2558488 C2, F02K 9/08, опубл. 10.08.2015, бюл. №22). Однако недостатком данного ракетного двигателя твердого топлива является низкая надежность, связанная с возможностью разрушения корпуса в связи с отсутствием ограничения максимального значения давления в стакане, создаваемого аккумулятором давления.
Указанный ракетный двигатель твердого топлива в техническом отношении является наиболее близким предлагаемому изобретению и принят за прототип.
Перед изобретением была поставлена задача снижения массы и повышения надежности летательного аппарата.
Технический результат - снижение массы и повышение надежности ракетного двигателя твердого топлива.
Технический результат достигается за счет того, что в ракетном двигателе твердого топлива, содержащем корпус, во внутренней полости которого размещен заряд, сопло, переднюю крышку, выполненную в виде стакана, с внутренней цилиндрической поверхностью которого контактирует поршень, установленный с возможностью продольного перемещения, на поршне посредством узлов фиксации закреплен полезный груз, причем между поршнем и дном стакана установлен аккумулятор давления, а на открытом торце стакана установлен упорный буртик, аккумулятор давления рассчитан на создание давления в стакане, превышающего давление, на которое рассчитана обечайка стакана, на величину, равную или меньшую давления, создаваемого во внутренней полости корпуса за счет горения заряда.
На фиг. 1 показан продольный разрез РДТТ в исходном состоянии; на фиг. 2 - продольный разрез РДТТ в летной (рабочей) конфигурации с выдвинутым полезным грузом.
Ракетный двигатель твердого топлива содержит корпус 1, во внутренней полости 2 которого размещен заряд 3, сопло 4 и переднюю крышку 5. Передняя крышка 5 выполнена в виде стакана 6, размещенного внутри канала заряда 3. Стакан 6 содержит цилиндрическую обечайку 7, дно 8 и открытый торец 9. В стакане 6 установлен с возможностью продольного перемещения поршень 10, контактирующий с внутренней цилиндрической поверхностью 11 стакана 6. На поршне 10 выполнены узлы 12 фиксации полезного груза 13. Между поршнем 10 и дном 8 стакана 6 установлен аккумулятор 14 давления. Аккумулятор 14 давления рассчитан на создание давления в стакане 6, которое превышает давление, на которое рассчитана обечайка стакана, на величину, равную или меньшую давлению, создаваемому во внутренней полости корпуса за счет горения заряда.
Устройство работает следующим образом.
Перед запуском РДТТ подается команда на срабатывание аккумулятора 14 давления. Под действием аккумулятора 14 давления внутри стакана 6 давление возрастает, воздействуя на поршень 10. Поршень 10 вместе с полезным грузом 13 перемещается до упора в упорный буртик 15. Таким образом, летательный аппарат переводится из исходного положения в летную конфигурацию. Дальнейшая работа аккумулятора 14 давления обеспечивает внутри стакана 6 наддув давлением, которое превышает давление во внутренней полости 2 корпуса 1 при работе РДТТ не более чем на величину давления в стакане, на которое рассчитана обечайка стакана.
Затем подается команда на запуск РДТТ. Во внутренней полости 2 корпуса 1 повышается давление за счет горения заряда 3. РДТТ начинает работу, разгоняя полезный груз 13. Совместное действие давления, создаваемого аккумулятором 14 давления и наружного (относительно стакана) внутрикамерного давления, возникающего в корпусе при работе РДТТ, обеспечивает прочностную разгрузку стакана 6.