Ракетный двигатель артиллерийского снаряда

 

Изобретение относится к обороной технике и касается конструкции ракетного двигателя для артиллерийского снаряда, а также конструкций стержневых устройств, подвергаемых кратковременному сжатию. Технической задачей изобретения является обеспечение размещения стабилизаторов в корпусе ракетного двигателя снаряда, выстреливаемого из артиллерийского снаряда, при повышении надежности его работы после воздействия значительных нагрузок давлением ствольных пороховых газов при выстреле. Поставленная задача решается за счет выполнения ракетного двигателя в виде секторов с пазами между ними, скрепленных передней и сопловой кршками. Внутри секторов установлены пороховые канальные шапки. наружная периферийная поверхность секторов выполнена по диаметру калибра снаряда, а площадь сечения стенок секторов выполнена увеличивается в сторону сопла. Воспламенитель размещен в сопловом отверстии крышки за заглушкой, в которой закреплен лучевой пиротехнический инициатор замедленного действия, срабатывающий от газов метательного заряда. Герметизации секторов с крышками осуществляется "плавающими" кольцами с уплотнителями. Выход газов из секторов в сопло поисходит через сопловую диафрагму с полостью прямоугольного сечения. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано в конструкциях ракетных двигателей на твердом топливе для снарядов, выстреливаемых из артиллерийских орудий.

Известен ракетный двигатель снаряда [1] , выстреливаемого из ствола артиллерийского орудия, являющийся аналогом предложенной конструкции. Этот ракетный двигатель содержит корпус, где размещены пороховой заряд и воспламенитель, инициатор для зажжения воспламенителя. Стабилизатор ножевого типа размещен в выемке, образованной за соплом. Корпус имеет переднюю и сопловую крышки.

Однако такая конструкция не решает поставленную задачу обеспечения потребной поперечной (управляющей) перегрузки при необходимой устойчивости снаряда при открытых рулях, так как для управляемого снаряда при открытых рулях необходимы лопасти стабилизаторов с большой аэродинамической хордой и большим удлинением. Кроме того, не обеспечивается надежная герметизация двигателя при воздействии на него давления пороховых газов в стволе.

Наиболее близким к предлагаемому является ракетный двигатель артиллерийского снаряда, содержащий сопло с воспламенителем и блок стабилизаторов ножевого типа [2].

Однако конструкция ракетного двигателя также не позволяет обеспечить размещение стабилизаторов в корпусе ракетного двигателя снаряда, выстреливаемого из артиллерийского орудия, что обусловлено необходимой потребной площадью стабилизаторов.

Техническим результатом изобретения является обеспечение размещения стабилизаторов в корпусе ракетного двигателя снаряда, выстреливаемого из артиллерийского орудия, при повышении надежности его работы после воздействия значительных нагрузок давлением ствольных пороховых газов.

Это достигается тем, что в ракетном двигателе, содержащем корпус, пороховой заряд, воспламенитель, размещенный со стороны порохового заряда, переднюю опору и сопловую крышку, стабилизаторы ножевого типа, корпус выполнен в виде секторов, между которыми уложены лопасти стабилизаторов, а пороховой заряд - в виде канальных шашек, размещенных в полостях секторов, скрепленных между собой передней опорой и сопловой крышкой, при этом периферийная поверхность секторов выполнена по диаметру калибра снаряда. При этом площадь сечения стенок секторов выполнена увеличивающейся в сторону сопла, а передняя опора снабжена взаимодействующими с крышками резьбовыми втулками с кольцевыми опорными буртами и сухарями, причем на секторах со стороны передней опоры выполнены кольцевые проточки, в которых размещены сухари, контактирующие с резьбовыми втулками и опорными торцами крышек. При этом двигатель снабжен сопловой диафрагмой, выполненной в виде втулок, каждая из которых установлена в полости сектора с зазором относительно его внутренней поверхности, а на секторах и втулках со стороны сопловой крышки образованы проточки с размещенными в них плавающими кольцами с уплотнением. Во втулке со стороны сопловой крышки выполнена полость прямоугольного сечения, соединенная центральными и радиальными каналами с полостью сектора, при этом большая сторона прямоугольной полости ориентирована вдоль газоходного канала, а часть радиальных каналов - в зазор между втулкой и сектором.

На фиг. 1 показан предлагаемый двигатель, разрез; на фиг. 2 дано сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 1; на фиг. 5 - узел I на фиг. 1; на фиг. 6 - узел II на фиг. 1; на фиг. 7 - тонкостенное кольцо.

Ракетный двигатель содержит корпус в виде секторов 1 с цилиндрическими камерами 2, заполненными пороховым зарядом 3. Между секторами уложены лопасти стабилизаторов 4. Наружный диаметр двигателя равен калибру снаряда. При этом толщина стенки каждого сектора (см. фиг. 3) выполнена увеличивающейся в сторону сопла 5. Пороховые шашки опираются на диафрагму 6. Сектора скреплены передней опорой 7 и сопловой крышкой 8. Передняя опора 7 снабжена резьбовыми втулками 9 с кольцевыми опорными буртами 10. В проточках 11 секторов размещены сухари 12, контактирующие с резьбовыми втулками 9 и опорными торцами крышек 13. В проточке диафрагмы 6 размещены плавающие кольца 14 с уплотнениями.

Сопловая диафрагма 6 выполнена в виде ступенчатой втулки. Большая ступень по диаметру выполнена с отверстием 15 и образует с внутренней стенкой сектора зазор 16, в который ориентированы наклонные расширяющиеся каналы 17, выходящие другой стороной в прямоугольную полость 18, сопряженную с газоходным каналом 19. В сопле установлена заглушка 20, снабженная стаканом 21 с отверстием 22 в дне, где размещен лучевой пиротехнический инициатор 23 замедленного действия, поджатый втулкой. Инициатор загерметизирован съемным колпачком 24. В сопле установлен воспламенитель 25, закрепленный в лапках 26 тонкостенного кольца 27, обжатых разрезным пружинным кольцом 28.

Ракетный двигатель работает следующим образом.

Перед выстрелом при стрельбе на максимальную дальность снимается герметизирующий колпачок 24. При выстреле пороховыми газами метательного заряда поджигается лучевой пиротехнический инициатор 23 замедленного действия, который на траектории через отверстие 22 поджигает воспламенитель 25. От воспламенителя пороховые газы по газоходному каналу 19 направляются в прямоугольную полость 18, где за счет расширяющихся наклонных каналов 17 направляются через зазор 16 на боковую поверхность шашки. Через центральное отверстие 15 пороховые газы воспламенителя направляются в канал шашки. При этом обеспечивается надежное единообразное зажжение шашек порохового заряда на разных температурах использования. Выполнение наклонных каналов для прохода газов воспламенителя позволяет обеспечить максимально возможную площадь опоры под заряд, что необходимо для ракетных двигателей, работающих в условиях высоких ствольных перегрузок.

Давление пороховых газов воздействует на сопловую заглушку 20 и вытягивает тонкостенное кольцо 27, обжимая его по критическому диаметру сопла. За счет симметрично расположенных лапок 26 с отбортовками при втягивании кольца в сопло происходит захват остатков коробочки воспламенителя и выброс их вместе с соплом строго по оси сопла. Такое устройство обеспечивает стабильное давление в момент воспламенения, повышая надежность выхода двигателя на рабочий режим. При выстреле из артиллерийского орудия, когда еще ракетный двигатель не работает, головная часть снаряда до двигателя и сам двигатель под действием ствольной перегрузки, достигающей нескольких тысяч единиц, создают "наседающую массу", ведущую к возникновению в материале двигателя значительных внутренних напряжений. Так как эти напряжения в соответствии с действующим в канале ствола орудия давлением пороховых газов кратковременны, то и воздействию их подвергаются только участки двигателя, непосредственно контактирующие с "наседающей массой". По этой причине наружная стенка секторов делается наиболее прочной, так как головная часть воздействует своим корпусом в основном на периферийную часть секторов (см. фиг. 3). Размещение лопастей стабилизатора в полостях, образованных сечением диаметра сектора плоскостями, параллельными лопастям стабилизатора, не приводит к уменьшению устойчивости по той причине, что эти сечения выполнены на ближайших к центру двигателя поверхностях, не несущих больших нагрузок при выстреле.

Герметизация внутренней полости двигателя при выстреле от проникновения горячих пороховых газов метательного заряда и от прорыва пороховых газов из камеры сгорания при работе двигателя обеспечивается следующим образом.

Воздействующие на двигатель перегрузки в стволе как в осевом направлении, так и в диаметральном за счет закрутки снаряда распирают сектора. Усилия при этом достигают нескольких тысяч килограммов. Передняя опора 7 соединяет передние торцы двигателей в единый торец и через резьбовые втулки 9 и сухари 12 исключает смещение крышек 13, обеспечивая единообразное воздействие перегрузок на все сектора равномерно и исключая их перекос и расстыковку с секторами.

Сопловая крышка 8 также связывает все сектора в единый торец. Стык сопловой крышки и секторов является наиболее теплонапряженным местом, поэтому для исключения подгорания уплотнителей плавающие кольца 14 установлены с зазором относительно диафрагмы 6, образуя этим промежуточную холодную зону. Кроме того, плавающее кольцо с уплотнителями при ударе в стволе самоустанавливается в секторе, при этом исключается их перекос и разгерметизация стыка сопловой крышки и секторов.

Формула изобретения

1. РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ АРТИЛЛЕРИЙСКОГО СНАРЯДА, содержащий корпус, пороховой заряд, воспламенитель, размещенный со стороны порохового заряда, переднюю опору, сопловую крышку, стабилизаторы ножевого типа, отличающийся тем, что в нем выполнены корпус в виде секторов, между которыми уложены лопасти стабилизаторов, а пороховой заряд - в виде канальных шашек, размещенных в полостях секторов, скрепленных между собой передней опорой и сопловой крышкой, при этом периферийная поверхность секторов выполнена по диаметру калибра снаряда.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что в нем площадь сечения стенок секторов выполнена увеличивающейся в сторону сопла.

3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что в нем передняя опора снабжена взаимодействующими с крышками резьбовыми втулками с кольцевыми опорными буртами и сухарями, а на секторах со стороны передней опоры выполнены кольцевые проточки, в которых размещены сухари, контактирующие с резьбовыми втулками и опорными торцами крышек.

4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен сопловой диафрагмой, выполненной в виде втулок, каждая из которых установлена в полости сектора с зазором относительно его внутренней поверхности, при этом на секторах и втулках со стороны сопловой крышки образованы проточки с размещенными в них плавающими кольцами с уплотнениями, а во втулке со стороны сопловой крышки выполнена полость прямоугольного сечения, соединенная центральными и радиальными каналами с полостью сектора, при этом большая сторона прямоугольной полости ориентирована вдоль газоходного канала сопловой крышки, а часть радиальных каналов направлена в зазор между втулкой и полостью сектора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7