Стартовый реактивный двигатель с радиально-вихревым диспергированием реакционной инертной массы

Изобретение относится к области стартовых реактивных двигателей, применяемых в безоткатных средствах ближнего боя, в которых происходит процесс преобразования химической энергии порохового заряда в тепловую энергию пороховых газов, а затем в кинетическую энергию истекающей газовой струи. Стартовый реактивный двигатель с радиально-вихревым диспергированием реакционной инертной массы состоит из переходного дна, корпуса, соплового насадка, узла форсирования с запалом и порохового заряда с воспламенителем. Переходное дно выполнено с центральным резьбовым отверстием для крепления порохового заряда, а сопловой насадок соединен с помощью резьбы с корпусом. Корпус имеет сужающуюся часть, выполненную в виде вихревого устройства, представляющего собой двухкамерный тангенциально-щелевой стакан с центральным отверстием. Сопловой насадок имеет удлиненную цилиндрическую часть, в которой размещена реакционная инертная масса, представляющая собой мелкодисперсный железный порошок. Изобретение позволяет увеличить полный импульс силы тяги и снизить импульсное избыточное давление при функционировании стартового реактивного двигателя в условиях многостороннего экранирования огневой позиции и при стрельбе из помещений ограниченного объема. 3 ил.

 

Изобретение относится к области стартовых реактивных двигателей (СРД) безоткатных средств ближнего боя, в которых происходит процесс преобразования химической энергии порохового заряда в тепловую энергию пороховых газов, а затем в кинетическую энергию истекающей газовой струи.

Недостатком существующих СРД к безоткатным средствам ближнего боя является значительный выброс несгоревших частиц порохового заряда по причине разрушения пороховых элементов из-за перепада давлений по длине заряда, а также высокий уровень импульсного избыточного давления, действующего на стрелка при выстреле, особенно при стрельбе в условиях многостороннего экранирования огневой позиции, а также из помещений ограниченного объема. Выброс топлива обусловливает соответствующую потерю полного теплосодержания и приводит к существенному снижению (более 20%) комплексной внутрибаллистической характеристики СРД - полного импульса силы тяги I_п, значительному разбросу времени работы τ_р (до 10%) и высоким значениям импульсного избыточного давления в местах расположения расчета L_Δр.

Известны СРД, состоящие из переходного дна с центральным резьбовым отверстием для крепления порохового заряда, корпуса, сужающегося в донной части, соплового насадка, соединенного с помощью резьбы с корпусом, узла форсирования с запалом и порохового заряда с воспламенителем, получившее название реактивных двигателей [1].

Задачей изобретения является улучшение внутрибаллистических (увеличение полного импульса силы тяги (I_п)) и эргономических (снижение импульсного избыточного давления (L_Δp)) характеристик при функционировании СРД в условиях многостороннего экранирования огневой позиции и при стрельбе из помещений ограниченного объема.

Указанная задача достигается за счет стартового реактивного двигателя с радиально-вихревым диспергированием реакционной инертной массы, состоящего из переходного дна с центральным резьбовым отверстием для крепления порохового заряда, корпуса, соплового насадка, соединенного с помощью резьбы с корпусом, узла форсирования с запалом и порохового заряда с воспламенителем, отличающегося тем, что корпус имеет сужающуюся часть, выполненную в виде вихревого устройства, представляющего собой двухкамерный тангенциально-щелевой стакан с центральным отверстием, а сопловой насадок имеет удлиненную цилиндрическую часть в которой размещена реакционная инертная масса (РИМ), представляющая собой мелкодисперсный железный порошок.

На фиг.1 приведена предлагаемая конструкция СРД с радиально-вихревым диспергированием реакционной инертной массы, где

1 - пусковое устройство;

2 - головная часть гранаты;

3 - переходное дно;

4 - пороховой заряд;

5 - корпус камеры сгорания;

6 - воспламенитель;

7 - вихревое устройство;

8 - узел форсирования;

9 - сопловой насадок;

10 - реакционная инертная масса

На фиг.2 приведен внешний вид вихревого устройства, а на фиг.3 схема двухкамерного тангенциально-щелевого стакана с центральным отверстием, составляющего основу конструкции вихревого устройства.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в организации газодинамического тракта, заявляемого СРД, который обеспечивает более полное сгорание порохового заряда за счет вихревого истечения продуктов сгорания по дозвуковой части сопла и соответственно радиально-вихревое диспергирование реакционной инертной массы. Конструктивно предлагаемый СРД вместе с головной частью входит в состав реактивной гранаты и предназначен для ее разгона по длине пускового устройства. СРД с радиально-вихревым диспергированием РИМ состоит из порохового заряда, скрепленного с переходным дном, корпуса и воспламенителя. Дозвуковая часть сопла в заявляемой схеме СРД представляет собой вихревое устройство, выполненное в виде двухкамерного тангенциально-щелевого стакана с центральным отверстием. Сопловой насадок имеет цилиндрическое удлинение, в котором размещена РИМ, представляющая собой мелкодисперсный железный порошок. Узел форсирования размещается в задней камере вихревого устройства.

Предлагаемый СРД с радиально-вихревым диспергированием РИМ функционирует следующим образом. При срабатывании воспламенителя его пороховые газы воспламеняют пороховой заряд по его наружной и внутренней поверхностям. Пороховые газы при достижении давления форсирования выталкивают узел форсирования и РИМ и через тангенциальные щели вихревого устройства, закручиваясь коаксиально в двух взаимопротивоположных направлениях, истекают через сопловой насадок.

При выходе РИМ за казенный срез соплового насадка под действием осевой, радиальной и тангенциальной составляющей истекающей газовой струи происходит ее диспергирование в засопловом пространстве. При этом энергия отката при выстреле компенсируется метаемой в противоположную сторону движению гранаты РИМ и за счет функционирования СРД, после выхода РИМ из газодинамического тракта.

Разрушенные частицы порохового заряда вместе с пороховыми газами попадают в вихревое устройство, где происходит процесс их дожигания, обусловленный одновременным увеличением пути пребывания частиц в камере сгорания и интенсификацией скорости их горения в турбулентном потоке пороховых газов. Стадия дожигания частиц пороха в вихревом устройстве обеспечивает повышение полноты сгорания порохового заряда, за счет чего обеспечивается увеличение I_п.

Снижение импульсного избыточного давления при работе заявляемого СРД обусловлено уменьшением массы порохового заряда и радиально-вихревым диспергированием РИМ в засопловом пространстве. Часть энергии реактивной газовой струи затрачивается на разгон частиц РИМ в засопловом пространстве гранатомета, а поскольку ударная волна имеет большую скорость, чем частицы, то и отражается она от преград раньше, чем частицы РИМ их достигают. При отражении ударной волны от преград она меняет свое направление и двигается навстречу частицам РИМ, затрачивая часть энергии на их торможение. При этом при радиально-вихревом диспергировании РИМ увеличивается конус ее диспергирования, с увеличением которого увеличивается площадь перекрытия стрелка, обеспечивающая поглощение части энергии, отраженной от экранирующих поверхностей огневой позиции ударной волны. Таким образом, при подходе ударной волны к стрелку она становится более ослабленной, чем и объясняется уменьшение импульсного избыточного давления, действующего на стрелка.

Экспериментальные исследования заявляемого СРД с радиально-вихревым диспергированием РИМ, проведенные авторами, показали, что по сравнению с прототипом полный импульс силы тяги I_п увеличился на 10%, а уровень импульсного избыточного давления L_Δр уменьшился на 47%, при стрельбе на открытой местности и на 61% при стрельбе из помещений ограниченного объема. При этом разброс величин I_п снизился более чем в 2 раза, что свидетельствует о достигнутой цели изобретения.

Источник информации

1. Дмитриев НА., Мешков В.А., Скляренко Л.А. Конструкция и расчет противотанковых средств ближнего боя. Учебник. - Пенза: ПВАИУ, 1986, с.108.

Стартовый реактивный двигатель с радиально-вихревым диспергированием реакционной инертной массы, состоящий из переходного дна с центральным резьбовым отверстием для крепления порохового заряда, корпуса, соплового насадка, соединенного с помощью резьбы с корпусом, узла форсирования с запалом и порохового заряда с воспламенителем, отличающийся тем, что корпус имеет сужающуюся часть, выполненную в виде вихревого устройства, представляющего собой двухкамерный тангенциально-щелевой стакан с центральным отверстием, а сопловой насадок имеет удлиненную цилиндрическую часть, в которой размещена реакционная инертная масса, представляющая собой мелкодисперсный железный порошок.