Устройство подачи воды в секции камеры локализации и охлаждения продуктов сгорания при ликвидации заряда ракетного двигателя на твердом топливе

Устройство подачи воды в секции камеры локализации и охлаждения продуктов сгорания при ликвидации заряда ракетного двигателя на твердом топливе содержит распределительный водовод и распыливающие насадки. Распыливающие насадки выполнены дуговыми с возможностью формирования распыленного потока воды в виде крупнодисперсного, конусообразного экрана. Дуговые экранообразующие распыливающие насадки установлены на распределительный водовод внутри секций камеры локализации и охлаждения продуктов сгорания в количестве от 4 до 16 штук для одной секции камеры локализации и охлаждения продуктов сгорания. Каждая дуговая экранообразующая распыливающая насадка содержит входные патрубки диаметром от 20 до 40 мм в количестве от 3 до 6 штук, дугообразный отражатель диаметром от 40 до 70 мм, включающий щелевидное отверстие шириной от 5 до 20 мм с углом раскрытия 45°, и внутренний распределительный цилиндр диаметром от 20 до 40 мм с отверстиями для выхода воды в камеру смешения и отражения в количестве от 8 до 20 штук. Изобретение позволяет повысить эффективность охлаждения продуктов сгорания распыленным крупнодисперсным потоком воды. 5 ил.

 

Изобретение относится к ракетной технике, а именно - к устройству при ликвидации заряда ракетного двигателя на твердом топливе методом сжигания на стенде, оборудованном камерой локализации и охлаждения продуктов сгорания.

Современный стендовый комплекс для отработки и ликвидации ракетных двигателей на твердом топливе является сложным инженерно-техническим сооружением с уникальным, дорогостоящим оборудованием, системами обеспечения, управления, а также комплексом систем для локализации, охлаждения и нейтрализации продуктов сгорания.

Стендовый комплекс используется для проведения работ с различными ракетными двигателями на твердом топливе, отличающимися габаритами, массой (от 4…50 т), твердым топливом и временем горения. Соответственно при ликвидации таких ракетных двигателей на твердом топливе требуются условия, исключающие прожиг стенок секций камеры локализации и охлаждения высокоскоростным, высокотемпературным газовым потоком продуктов сгорания при его истечении.

При этом необходимо обеспечение оптимальных условий истечения продуктов сгорания в полузамкнутом пространстве секций камеры локализации и охлаждения продуктов сгорания, исключающих создания давлений, превышающих прочностные характеристики конструкций в целом.

Известен «Способ контроля и управления тепловыми режимами истечения продуктов сгорания в камере локализации и охлаждения продуктов сгорания при ликвидации заряда ракетного двигателя на твердом топливе и устройство для его осуществления»: Патент РФ №2309280, oп. 27.10.07, МПК F02K 9/24.

Известен «Способ ликвидации заряда крупногабаритного ракетного двигателя на твердом топливе без соплового блока методом сжигания»: Патент РФ №2301959, oп. 27.06.07.

В качестве прототипа авторами принят патент РФ №2309280, oп. 27.10.07, МПК F02K 9/24, заявл. 05.09.2005.

К общим недостаткам в указанных устройствах и способах необходимо отнести следующее.

1. Во всех секциях камеры локализации и охлаждения продуктов сгорания в качестве распыливающих устройств используют цилиндрические насадки, образующие компактную струю, при этом регулировка таких насадков невозможна из-за того, что они прочно скреплены с распределительным водоводом подачи воды в секции.

2. Малая площадь контакта охлаждающей жидкости (компактной струи) с продуктами сгорания не позволяет достичь более низких температур внутри секций камеры локализации и охлаждения продуктов сгорания в течение всего процесса горения ракетного двигателя на твердом топливе.

3. Затруднена возможность ликвидации заряда ракетного двигателя на твердом топливе с низким газоприходом ввиду торможения и запирания продуктов сгорания внутри секций камеры локализации и охлаждения продуктов сгорания.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение технологической и экологической безопасности при ликвидации заряда ракетного двигателя на твердом топливе на стенде, оборудованном камерой локализации и охлаждения продуктов сгорания, путем повышения эффективности охлаждения продуктов сгорания распыленным крупнодисперсным потоком воды.

Поставленные задачи в предлагаемом изобретении решаются путем:

- замены цилиндрических насадков (в прототипе) на дуговые экранообразующие распыливающие насадки (ДЭРН) по всей окружности и длине секции камеры локализации и охлаждения продуктов сгорания;

- создания внутри секции крупнодисперсных, конусообразных, водяных экранов, обеспечивающих эффективность охлаждения за счет повышения площади контакта и пробивной способности продуктов сгорания ликвидируемого ракетного двигателя на твердом топливе;

- повышения эффективности охлаждения продуктов сгорания за счет изменения угла подачи распыленного потока воды через ДЭРН относительно движения продуктов сгорания внутри секций и их количества;

Технический результат устройства, содержащего распределительный водовод и распыливающие насадки, достигается за счет того, что распыливающие насадки выполнены дуговыми с возможностью формирования распыленного потока воды в виде крупнодисперсного, конусообразного экрана, причем дуговые экранообразующие распыливающие насадки установлены на распределительный водовод внутри секций камеры локализации и охлаждения продуктов сгорания в количестве от 4 до 16 штук для одной секции камеры локализации и охлаждения продуктов сгорания, а каждая дуговая экранообразующая распыливающая насадка содержит входные патрубки диаметром от 20 до 40 мм в количестве от 3 до 6 штук, дугообразный отражатель диаметром от 40 до 70 мм, включающий щелевидное отверстие шириной от 5 до 20 мм с углом раскрытия 45°, и внутренний распределительный цилиндр диаметром от 20 до 40 мм с отверстиями для выхода воды в камеру смешения и отражения в количестве от 8 до 20 штук.

Предложенные размеры ДЭРН получены в результате экспериментальных исследований по отработке распыливающей насадки.

Предлагаемое изобретение поясняется схемами.

На фиг.1 показана условная схема дуговой экранообразующей распыливающей насадки (ДЭРН), где:

1 - дугообразный отражатель, 2 - патрубки, 3 - щелевое отверстие.

На Фиг.2 показан внутренний распределительный цилиндр ДЭРН, где:

4 - распределительный цилиндр; 5 - подача воды из накопительной системы; 6 - выход воды из распределительного цилиндра; 7 - отверстия для выхода воды из распределительного цилиндра.

На Фиг.3 показан дугообразный отражатель ДЭРН, где:

8 - камера смешения и отражения воды от внутренней стенки дугообразного отражателя; 9 - выход водяного потока и формирование крупнодисперсного, конусообразного водяного экрана.

На Фиг.4 показана схема размещения ДЭРН на распределительном водоводе секции камеры локализации и охлаждения продуктов сгорания, где:

10 - патрубки для входа воды в распределительный водовод; 11 - распределительный водовод; 12 - ДЭРН; 13 - корпус секции камеры локализации и охлаждения продуктов сгорания; 14 - узел стыковки и регулировки угла подачи распыленного потока воды из ДЭРН относительно движения потока продуктов сгорания; 15 - вход воды из системы накопления с заданными параметрами по давлению.

На Фиг.5 показана схема регулировки ДЭРН и угол подачи распыленного потока воды относительно движения продуктов сгорания внутри секции камеры локализации и охлаждения продуктов сгорания, где:

16 - направление движения продуктов сгорания; 17 - угол подачи распыленного потока воды относительно движения продуктов сгорания, при этом 0° - начальная точка отсчета поворота ДЭРН, а 110° - конечная точка отсчета поворота ДЭРН.

Охлаждение продуктов сгорания с помощью ДЭРН осуществляется следующим образом.

1. Проводят подготовительные работы по накоплению и подаче воды с заданными параметрами по давлению через патрубки (10) в распределительные водоводы секций камеры локализации и охлаждения продуктов сгорания (11).

2. Далее вода (5) под давлением поступает в ДЭРН (12) через узел стыковки (14) и входные патрубки (2), далее в распределительный цилиндр (4) и далее вода (6) через отверстия (7) поступает в камеру смешения и отражения (8) где, отражаясь от дугообразного отражателя (1), выходит через щелевое отверстие (3), формируя крупнодисперсный, конусообразный водяной экран (9) под заданным углом орошения (17).

3. Угол подачи распыленного потока воды (17) выбирается из условий истечения продуктов сгорания (16).

Использование крупнодисперсных, конусообразных водяных экранов позволяет повысить эффективность охлаждения продуктов сгорания ракетного двигателя за счет повышения пробивной способности и увеличения площади контакта воды и продуктов сгорания.

Эффективность охлаждения продуктов сгорания и условия их истечения в полузамкнутом пространстве секций локализации и охлаждения осуществляют путем изменения угла подачи распыленного потока и количества используемых ДЭРН. Например, при высоких скоростях истечения продуктов сгорания до 300 м/с и относительно невысокой температуре - используют наибольший угол подачи распыленного потока воды (110°) и наименьшее количество ДЭРН для исключения условий торможения потока продуктов сгорания и создания повышенного давления внутри секций, а при малых скоростях истечения или высокой температуре продуктов сгорания внутри секций - используют наименьший угол подачи распыленного потока воды или большее количество ДЭРН.

Количество устанавливаемых дугообразных экранообразующих, распыливающих насадков (от 4 до 16 штук), а также их конструктивные и геометрические размеры (диаметры входных патрубков от 20 до 40 мм и их количество от 3 до 6 штук, диаметр дугообразного отражателя от 40 до 70 мм, диаметр внутреннего распределительного цилиндра от 20 до 40 мм) определяют исходя из следующих показателей:

- геометрических размеров: длины, внутреннего диаметра секций камеры локализации и охлаждения продуктов сгорания, например, при диаметре секции 3 м и длине 5 м - количество водоводов (11) составляет от 1 до 4 шт., установку ДЭРН в секциях осуществляют с интервалом от 1 до 2 м между ними, на каждом водоводе по 4 шт. ДЭРН (не менее);

- расстояния расположения секции от ликвидируемого заряда ракетного двигателя на твердом топливе, то есть, чем дальше секция, тем ниже температура продуктов сгорания (в начальных секциях температура колеблется в пределах от 2500 до 3000°С, а в концевых секциях температура снижается до 100°С), следовательно, нет необходимости устанавливать максимальное количество насадков в концевых секциях камеры локализации и охлаждения продуктов сгорания;

- характеристик ликвидируемого заряда ракетного двигателя на твердом топливе (скорости истечения, расхода топлива и температуры продуктов сгорания).

Указанные геометрические размеры дуговых экранообразующих распыливающих насадков отработаны для зарядов ракетных двигателей на твердом топливе с расходом при горении без сопла от 100 до 300 кг/с и температурой от 100 до 3000°С, при которых осуществляется эффективное охлаждение продуктов сгорания за счет повышения пробивной способности крупнодисперсного распыленного потока воды. Например, при диаметре входного патрубка 40 мм и диаметре дугообразного отражателя 70 мм расход воды (в зависимости от начального давления в системе) составляет: при начальном давлении 0,2 МПа - расход 21 л/с, а при начальном давлении 0,6 МПа - расход составляет 39 л/с от одного ДЭРН.

При диаметрах входных патрубков менее 20 мм и диаметре дугообразного отражателя 40 мм условия охлаждения продуктов сгорания неэффективны из-за того, что не формируется крупнодисперсный распыливающейся поток воды, а при диаметрах входного патрубка более 40 мм и диаметре дугообразного отражателя 70 мм по техническим и экономическим показателям нецелесообразно, так как для формирования требуемого потока воды необходимы высокие начальные давления в системе (более 0,6 МПа).

Устройство подачи воды в секции камеры локализации и охлаждения продуктов сгорания при ликвидации заряда ракетного двигателя на твердом топливе, содержащее распределительный водовод и распыливающие насадки, отличающееся тем, что распиливающие насадки выполнены дуговыми с возможностью формирования распыленного потока воды в виде крупнодисперсного конусообразного экрана, причем дуговые экранообразующие распыливающие насадки установлены на распределительный водовод внутри секций камеры локализации и охлаждения продуктов сгорания в количестве от 4 до 16 штук для одной секции камеры локализации и охлаждения продуктов сгорания, а каждая дуговая экранообразующая распыливающая насадка содержит входные патрубки диаметром от 20 до 40 мм в количестве от 3 до 6 штук, дугообразный отражатель диаметром от 40 до 70 мм, включающий щелевидное отверстие шириной от 5 до 20 мм с углом раскрытия 45°, и внутренний распределительный цилиндр диаметром от 20 до 40 мм с отверстиями для выхода воды в камеру смешения и отражения в количестве от 8 до 20 штук.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ракетной технике. .

Изобретение относится к области разработки ракетных двигателей с зарядами из твердого ракетного топлива, работающих в широком диапазоне температур, в частности к области скрепления твердого ракетного топлива с корпусом ракетного двигателя.

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к способу ликвидации заряда ракетного двигателя на твердом топливе методом сжигания, и предназначено для защиты корпуса секций камеры локализации и охлаждения продуктов сгорания от прожига при истечении и воздействии высокотемпературного, высокоскоростного газового потока продуктов сгорания ракетного двигателя на твердом топливе.

Изобретение относится к ракетной технике. .

Изобретение относится к ракетной технике и используется при сжигании заряда твердого ракетного топлива. .

Изобретение относится к области изготовления зарядов твердого ракетного топлива и может быть использовано как непосредственно в ракетной технике, так и в других отраслях промышленности (для газогенераторов наддува нефтяных скважин, в сейсморазведке, в средствах аварийного спасения: наддув подушек безопасности в автомобильном транспорте, экстренное торможение транспортных средств, в средствах пожаротушения и др.), преимущественно при изготовлении тонкосводных зарядов малого диаметра из твердых ракетных топлив баллиститного типа, в том числе высокопластифицированных.
Изобретение относится к технологии уничтожения крупногабаритных твердотопливных ракетных двигателей. .

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к устройству при ликвидации заряда ракетного двигателя на твердом топливе методом сжигания на стенде, оборудованном камерой локализации и охлаждения продуктов сгорания

Изобретение относится к области изготовления твердотопливных зарядов торцевого и канального горения, получаемых методом заливки топливной массы в корпус

Изобретение относится к области уничтожения и утилизации ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ) путем сжигания зарядов твердого ракетного топлива (ТРТ), и в частности к способам утилизации зарядов ТРТ на стационарных стендовых установках

Изобретение относится к способу бронирования заряда баллиститного твердого ракетного топлива (БТРТ) торцевыми бронировками и может быть использовано при изготовлении заряда к различным ракетным системам (ракетным двигателям твердого топлива (РДТТ), газогенераторам (ГТ), катапультным устройствам (КУ), системам разделения ступеней ракет, пороховым аккумуляторам давления и др.)

Изобретение относится к области ракетной техники, способу изготовления заряда из смесевого твердого ракетного топлива (СТРТ) методом литья под давлением
Предлагаемый способ относится к ракетной технике и предназначен для подготовки внутренней поверхности корпуса твердотопливного ракетного двигателя перед заливкой в корпус смесевого топлива. При подготовке внутренней поверхности корпуса перед заливкой смесевого топлива наносят на внутреннюю поверхность корпуса двигателя теплозащитное покрытие, выполненное с защитно-крепящим слоем, состоящим из герметизирующего слоя резины и слоя объемной эластичной ткани с развитой поверхностью. Непосредственно перед заливкой в корпус смесевого топлива удаляют объемную ткань с развитой поверхностью защитно-крепящего слоя. Изобретение позволяет упростить подготовку корпуса двигателя перед заливкой в него смесевого топлива без снижения прочности скрепления топлива с корпусом, а также уменьшить пассивную массу двигателя.

При изготовлении зарядов смесевого твердого топлива формообразующий сердечник разделяют по длине на ступицы и иглу. Через переднее дно сквозь весь корпус вводят штангу, к которой крепят первую ступицу и нижнюю часть формообразующих элементов. Вводят штангу со ступицей и формообразующими элементами в корпус, монтируют на ней внутри корпуса оставшиеся части формообразующих элементов. Затем штангу выводят из корпуса через переднее дно, а ступицу с формообразующими элементами закрепляют на горловине. Штангу снова вводят в корпус, монтируют на ней очередную ступицу с формообразующими элементами, выводят штангу из корпуса, а ступицы скрепляют между собой. Операцию повторяют в соответствии с заданным количеством ступиц. После монтажа последней ступицы корпус накатывают задним дном на консольно закрепленную иглу, телескопически стыкуют последнюю ступицу с иглой подвижным образом и закрепляют иглу на заднем дне. Формуют и отверждают заряд твердого топлива. Отделяют формообразующие элементы от ступиц, скрепляют ступицы с иглой и извлекают их из заряда. Формообразующие элементы оставляют в теле заряда. В канал заряда через переднее дно вставляют стакан с продольными пазами, через которые, поворачивая заряд под каждый формообразующий элемент в горизонтальное положение последнего, расстыковывают их по высоте и выпрессовывают из тела заряда с последующим извлечением стакана из канала заряда. Другое изобретение группы относится к формообразующей оснастке, включающей центральный сердечник, размещенные на нем съемные формообразующие элементы и цилиндрический стакан. Сердечник выполнен разборным по длине и состоит из одной или нескольких скрепляемых между собой ступиц и иглы, телескопически сочлененных через размещенный в игле подвижный уплотненный по боковой поверхности стакан. Формообразующие элементы закреплены на ступицах разборным способом и выполнены составными по высоте. Ступицы и игла имеют узлы жесткого скрепления по длине. Цилиндрический стакан выполнен с возможностью установки в канал заряда напротив формообразующих элементов и имеет продольные пазы, размерами и расположением соответствующие формообразующим элементам. Группа изобретений позволяет упростить изготовление заряда смесевого твердого топлива, имеющего полости, размер которых превышает диаметр горловины корпуса. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Твердотопливный заряд ракетного двигателя авиационной ракеты включает канальную шашку, обеспечивает форсированную тягу при стартовом режиме, последующий спад и прогрессивное нарастание тяги на маршевом режиме. Заряд выполнен из смесевого твердого топлива и прочно скреплен с корпусом ракетного двигателя. По периметру канала заряда выполнены шлицы трапецеидального профиля, средняя ширина которых определяется соотношением, защищаемым настоящим изобретением. Глубина шлицев составляет 1,0-2,5 средней ширины, а радиусы скругления профиля шлицев составляют 1-2 мм у вершины и 1,5-4 мм у основания. Другое изобретение группы относится к устройству для группового формования твердотопливных зарядов ракетных двигателей, содержащему кассету с несколькими вертикально заполняемыми пресс-формами и отсекателями, массопровод с распределителем подачи топливного состава к пресс-формам, механизм поджима нижних крышек пресс-форм к распределителю и управления отсекателями, скрепленными с подвижной траверсой кассеты. Пресс-формы выполнены в виде корпусов ракетных двигателей с верхними и нижними крышками. Нижние крышки корпусов контактируют с общей опорной плоскостью плиты кассеты и, через эластичные втулки, закрепленные в горловинах нижних крышек, контактируют с общей опорной плоскостью плиты распределителя. Плита распределителя имеет соосные с крышками отверстия для подачи топливного состава. Стравливающее воздух устройство в каждой верхней крышке корпуса выполнено в виде эластичной манжеты, перекрывающей каналы для выхода воздуха. Группа изобретений позволяет снизить влияние на авиационный двигатель факела истекающих струй ракетного двигателя, стартующих из-под фюзеляжа самолета ракет, а также повысить производительность формования зарядов. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к изготовлению бронированных твердотопливных зарядов, покрытие которых исключает горение забронированных поверхностей. Бронирование термостойкого заряда топлива осуществляется в две стадии. На первой стадии на поверхность топливной шашки кистью наносят клей ЭЛ-20 на основе эпоксидиановой смолы марки ЭД-20 и низкомолекулярного полиамида Л-20 в качестве адгезионного подслоя, на который сверху в два слоя накладывают стеклоткань или бязь, пропитанную клеем ЭЛ-20. Сушат с одновременной полимеризацией при температуре 20-25°C в течение 24-25 ч или при 50-70°C в течение 3-5 ч. На второй стадии шашку устанавливают в пресс-форму в виде металлического стакана и в зазор между стаканом и шашкой заливают клей ЭЛ-20, полимеризацию которого осуществляют аналогично первой стадии. Способ обеспечивает простой и безопасный способ нанесения бронепокрытия на малогабаритные твердотопливные заряды. 3 ил., 1 табл., 5 пр.
Изобретение относится к изготовлению зарядов смесевого ракетного топлива, а именно к технологии формования зарядов методом свободного литья. Формование заряда осуществляют методом свободного литья топливной массы в корпус, установленный в барокамере. При этом барокамеру или каналообразующую оснастку, или барокамеру и каналообразующую оснастку одновременно подвергают обогреву. Способ обеспечивает эффективный обогрев системы формообразующая оснастка - корпус и получение стабильной среднеобъемной температуры топливной смеси на конец формования зарядов и может быть применен при изготовлении крупногабаритных зарядов твердого топлива 3 пр.
Наверх