Патент на изобретение №2213246
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ВОСПЛАМЕНИТЕЛЬ ТВЕРДОТОПЛИВНОГО ЗАРЯДА РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ
(57) Реферат: Воспламенитель твердотопливного заряда ракетного двигателя содержит корпус с размещенной в нем навеской воспламенительного состава в полимерной оболочке, разделенной поперечными перемычками на секции. Корпус воспламенителя выполнен из материала с высокой теплопроводностью. Воспламенительный состав в полимерной оболочке помещен внутрь оболочки из хлопчатобумажной ткани. Корпус воспламенителя выполнен стальным. В качестве хлопчатобумажной ткани использована перкалевая ткань. В качестве полимерной пленки использована полиэтилентерефталатная пленка, ламинированная полиэтиленом. Изобретение позволит уменьшить начальные пики давления при запуске двигателя, что позволит повысить эффективность и надежность в целом. 1 з.п.ф-лы, 5 ил. Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при проектировании, отработке и изготовлении воспламенителей к твердотопливным зарядам ракетных двигателей (РД), газогенераторов (ГГ) пороховых аккумуляторов давления и т.п. Известна конструкция воспламенителя, содержащего дегрессивно сгорающий заряд в тороидальном корпусе, закрепленном на теплозащитном покрытии сопла, утопленного в двигатель (патент США 3729935). Известны воспламенители для минометного выстрела, навески воспламенительного состава которых размещены в картузах из тканевого материала, выполненных в виде кольца. Широкое распространение получили конструкции воспламенителей в алюминиевых корпусах: патенты США 3151447, Франция 2151495. Общим недостатком указанных конструкций является то, что воспламенение навески в них происходит чрезвычайно быстро по всему объему, что вызывает заброс начального пика давления в двигателе и негативно сказывается при эксплуатации РД (с точки зрения прочности), особенно на крайних плюсовых температурах эксплуатации. Известны конструкции воспламенительных устройств, в которых для устранения забросов давления при высоких температурах применяют два воспламенителя (или воспламенитель, разделенный на два отделения), в которых размещается пиротехнический состав (патенты США 3731629, 3228191). При низких (отрицательных) температурах в этих устройствах срабатывают оба воспламенителя (или навеска воспламенительного состава в обоих отделениях), а при высокой (положительной) температуре срабатывает один электрозапал и соответственно один воспламенитель или одна навеска. Известен авторегулируемый воспламенитель по патенту США 3324656, где подача продуктов сгорания к поверхности заряда регулируется в зависимости от температуры с помощью вращающегося кольца. Некоторые из перечисленных аналогов обеспечивают в определенной степени устранение забросов давления от быстрого сгорания всей навески воспламенителя, но довольно сложны по конструкции и трудоемки по исполнению. Наиболее близкой к патентуемой является конструкция воспламенителя по патенту России 2170842, принятая авторами за прототип. Общими сходными признаками прототипа и заявляемой конструкции являются использование в оболочке воспламенителя полимерной пленки и выполнение воспламенителя многосекционным. Недостатком прототипа является невозможность организации плавного (нормированного) выхода РД на рабочий режим с обеспечением минимального заброса давления в начальный период. Отдельные секции воспламенителя-прототипа легко прожигаются к-фазой электрозапала и продуктами сгорания соседних секций, что приводит практически к одновременному сгоранию всей навески воспламенительного состава. Следствием этого является существенный начальный пик давления, который обуславливает повышенную толщину камеры двигателя и снижение его эффективности (весового совершенства) в составе ракеты, а также возможные случаи загасания заряда из-за резкого, после пика, сброса давления. Уменьшение же навески воспламенительного состава, для исключения забросов давления от воспламенителя при высоких температурах, приводит к снижению надежности воспламенения заряда при низких (отрицательных) температурах. Технический результат изобретения заключается в повышении надежности работы ракетного двигателя за счет уменьшения начального пика давления от воспламенителя и увеличения времени его воздействия на заряд, что позволяет обеспечить стабильное и надежное воспламенение заряда, повысить техническую эффективность ракетного двигателя (газогенератора) и улучшить весогабаритные характеристики ракеты (снаряда, газогенератора) в целом. Указанный технический результат достигается следующим образом. Воспламенитель твердотопливного заряда ракетного двигателя содержит корпус с размещенной в нем навеской воспламенительного состава в полимерной оболочке, разделенной поперечными перемычками на секции. Корпус воспламенителя выполнен в виде тороидального кольца из материала с высокой теплопроводностью. Воспламенительный состав в полимерной оболочке дополнительно помещен внутрь оболочки из хлопчатобумажной ткани. Корпус воспламенителя выполнен стальным. В качестве хлопчатобумажной ткани использована перкалевая ткань. В качестве полимерной пленки использована полиэтилентерефталатная пленка, ламинированная полиэтиленом. Технический результат патентуемого изобретения может быть достигнут и при выполнении корпуса в виде незамкнутого кольца, в т.ч. дугообразной формы, и в виде протяженной трубки, размещенной, например, в канале заряда. При этом профиль поперечного сечения корпуса может быть выполнен произвольной формы (прямоугольной, круговой, эллиптической, трапециевидной и т.д. ), с учетом оптимальной компоновки в конкретном ракетном энергоисточнике (ракетном двигателе, газогенераторе и др.). Сущность изобретения поясняется следующими графическими материалами. Фиг.1 – общий вид конструкции воспламенителя: 1 – корпус; 2 – воспламенительная навеска; 3 – полимерная оболочка; 4 – тканевая (перкалевая) оболочка. Фиг. 2 – диаграмма “давление-время” при использовании перкалевой оболочки. Фиг. 3 – диаграмма “давление-время” при использовании оболочки из полимерной пленки. Фиг.4 – диаграмма “давление-время” при использовании комбинированной оболочки при положительной температуре. Фиг.5 – диаграмма “давление-время” при использовании комбинированной оболочки при отрицательной температуре. На фиг. 2-5 обозначено: р – давление, t – время, Т – начальная температура заряда при испытаниях, рmах – максимальное давление. Воспламенитель содержит корпус (1) в виде тороидального кольца, образованного дном и крышкой, выполненных из термостойкого материала с высокой теплопроводностью, например из стали, навеску (2) воспламенительного состава, заключенную в оболочку (3) из полимерной пленки и оболочку (4) из тканевого материала, разделенную поперечными перемычками (5) на секции. В такой конструкции воспламенителя газы, образовавшиеся от сгорания навески в одной из секций (зажжение которой производится от пиропатрона), проходят между внутренней поверхностью корпуса воспламенителя и наружной поверхностью оболочек последующих секций, в которых расположена остальная часть воспламенительного состава. Так как корпус воспламенителя выполнен из термостойкого материала с высокой теплопроводностью, газы, достигая каждой последующей секции, остывают более интенсивно, отдавая часть тепловой энергии в корпус. Размещение воспламенительной навески по секциям в комбинированной оболочке из слоя тканевого материала и слоя полимерной пленки затрудняет воспламенение ее с наружной поверхности газами, поступающими от предыдущих секций. Тканевый слой предохраняет оболочку из полимерной пленки от преждевременного вскрытия смесью газов и твердых частиц, и, благодаря наличию в комбинированной оболочке слоя из полимерной пленки и более интенсивному охлаждению газов, поступающих к каждой последующей секции, воспламенение состава в секциях происходит последовательно, со сдвигом по времени, что собственно и снижает заброс давления по сравнению с конструкциями воспламенителей, в которых навеска сгорает быстро по всему объему. В то же время, благодаря последовательному срабатыванию секций воспламенителя со сдвигом во времени, воспламеняющие газы в этом случае воздействуют на заряд более длительное время, что способствует надежности воспламенения. Пример конкретного исполнения патентуемой конструкции воспламенителя: – тороидальный кольцевой стальной корпус с габаритным диаметром – 160 мм: – воспламенительная навеска – 150 г дымного ружейного пороха; – материал полимерной оболочки – полиэтилентерефталатная пленка, ламинированная полиэтиленом толщиной 60 мкм; – материал тканевой оболочки – перкаль; – количество секций – 5. В процессе огневых стендовых испытаний в составе двигателя подтверждена работоспособность воспламенителя при зажжении заряда твердого ракетного топлива из баллиститного топлива массой 7,5 кг. Эффективность изобретения оценивалась сравнительными огневыми испытаниями в составе стендового двигателя: – диаграмма “давление-время” при испытаниях РД с воспламенителем в однослойной оболочке из перкалевой ткани (фиг.2); – диаграмма “давление-время” с воспламенителем из полимерной пленки (фиг.3); – диаграмма “давление-время” с воспламенителем, в котором навеска воспламенительного состава заключена в полимерную пленку, размещенную внутри картуза из хлопчатобумажной ткани (перкаля), разделенного на секции (фиг.4). Как видно из приведенных на фиг.2  4 диаграмм, заброс пика давления существенно уменьшается при применении воспламенителя патентуемой конструкции (диаграмма фиг.4).
На фиг. 5 приведена диаграмма “давление-время” при испытаниях двигателя заявляемой конструкции воспламенителя при отрицательной температуре, которая свидетельствует о надежном воспламенении заряда.
Формула изобретения 1. Воспламенитель твердотопливного заряда ракетного двигателя, содержащий корпус с размещенной в нем навеской воспламенительного состава в полимерной оболочке, разделенной поперечными перемычками на секции, отличающийся тем, что в нем корпус воспламенителя выполнен из материала с высокой теплопроводностью, а воспламенительный состав в полимерной оболочке помещен внутрь оболочки из хлопчатобумажной ткани, при этом корпус выполнен стальным, в качестве хлопчатобумажной ткани использована перкалевая ткань, а в качестве полимерной пленки – полиэтилентерефталатная пленка, ламинированная полиэтиленом. 2. Воспламенитель по п. 1, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде тороидального кольца. РИСУНКИ
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 07.05.2008
Извещение опубликовано: 20.06.2010 БИ: 17/2010
|
||||||||||||||||||||||||||
