Двигатель кумулятивно-фугасного заряда

Изобретение относится к ракетным двигателям твердого топлива, используемым для работы в составе кумулятивно-фугасного заряда. Двигатель кумулятивно-фугасного заряда содержит корпус, сопло, заряд, размещенный между решеткой и переходным дном, воспламенитель и мембрану в виде крышки. Решетка установлена со стороны сопла и представляет собой ряд концентрических колец, между которыми выполнены отверстия и пазы. Мембрана установлена на сопле и имеет форсажную трубку с внутренней стороны двигателя, а с внешней стороны на мембране выполнено резьбовое гнездо под электровоспламенитель или пусковое устройство. Воспламенитель размещен между решеткой и фиксатором, который закреплен в зазоре между соплом и решеткой. Фиксатор представляет собой выпуклую тонкостенную листовую деталь, в центре которой имеется отверстие, а на фланце фиксатора формовкой выполнены локальные выступы. Высота выступов больше зазора между соплом и решеткой, а отношение площади проходного сечения отверстий в решетке к площади отверстия фиксатора больше, чем отношение свободного объема камеры размещения заряда к величине предсоплового объема. Изобретение позволяет повысить эффективность двигателя и обеспечить надежное воспламенение заряда. 5 ил.

 

Изобретение относится к ракетным двигателям твердого топлива (РДТТ), используемым для работы в составе кумулятивно-фугасного заряда (КФЗ). Двигатель КФЗ (далее по тексту - двигатель) обеспечивает взведение взрывательного устройства (ВУ) фугасного заряда и создание реактивной тяги для подачи в образовавшийся от взрыва кумулятивного заряда (КЗ) шурп фугасного заряда. Дополнительно он может использоваться для подачи изделия к разрушаемой преграде.

Заряды для этого класса двигателей представляют собой несколько тонкостенных шашек с развитой поверхностью горения. Исходя из особенностей применения, воспламенение таких двигателей осуществляется со стороны сопла с размещением воспламенителя в донной части двигателя.

Для передачи форса пламени от пиропатрона к воспламенителю может использоваться форсажная трубка, усиливающая его воздействие на воспламенитель, или ограничивающая воздействие форса пламени с целью предохранения воспламенителя от нерасчетного разрушения (Конструкции ракетных двигателей на твердом топливе / Л.Н. Лавров, А.А. Болотов, В.И. Гапаненко и др. М.: Машиностроение, 1993, с. 166).

Ракетная часть реактивного снаряда 9М27, используемого в РСЗО «Ураган», состоит из неснаряженной ракетной части, порохового заряда, воспламенителя и защищенного пиропатрона (Реактивные снаряды системы залпового огня 9К57. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. - М.: Военное издательство Министерства Обороны СССР, 1981, с. 7-9). Пороховой заряд состоит из двух полузарядов. Полузаряд, размещенный в хвостовой камере, со стороны сопла опирается на диафрагму, к ребрам которой крепится воспламенитель с помощью трех скоб и винтов. Пиропатрон размещен в корпусе, который с помощью тарели крепится к выходному раструбу сопла. Снаружи корпус закрыт герметичной крышкой. С внутренней стороны в корпус в месте установки пиропатрона вкручена трубка, являющаяся газоходом передачи форса пламени к воспламенителю. С помощью гайки трубка фиксируется на конусе, опирающемся на входной конус сопла, одновременно прижимая всю конструкцию, состоящую из корпуса, крышки и тарели к выходному раструбу сопла. Герметичность стыковки обеспечивается резиновым уплотнительным кольцом. Провода от пиропатрона крепятся к контактным втулкам с внутренней стороны входного конуса сопла.

При срабатывании пиропатрона форс пламени проходит через трубку, зажигая дымный порох воспламенителя, который в свою очередь обеспечивает воспламенение порохового заряда. Под действием давления образующихся пороховых газов детали, расположенные во входном конусе и раструбе сопла выбрасываются из двигателя. Начинается истечение пороховых газов через сопло.

Такая схема воспламенения может использоваться при сравнительно больших габаритах снаряда, так как содержит много относительно больших конструктивных элементов, и не может быть использована в двигателе КФЗ в связи с малыми габаритами (диаметр корпуса составляет ~70 мм, диаметр корпуса снаряда 9М27 составляет 220 мм).

Конструкция ракетной части неуправляемого реактивного снаряда М-210Ф (9М22У) состоит из корпуса, порохового заряда в виде двух шашек твердого ракетного топлива и соплового блока. (Боевая машина БМ-21. Техническое описание. Книга 1. - М.: Военное издательство Министерства Обороны СССР, 1971, с. 92-94; Боевая машина БМ-21. Альбом рисунков к техническому описанию и инструкции по эксплуатации. - М.: Военное издательство Министерства обороны СССР, 1971, с. 84-89). Сопловой блок представляет собой крышку - сопло, установленную посредством резьбового соединения в задней части корпуса снаряда. Крышка - сопло содержит семь сопловых отверстий. На выходной части соплового блока установлена контактная крышка, которая перекрывает выходное сечение сопла. На боковой поверхности контактной крышки расположен контактный сектор. Воспламенитель в виде герметичного футляра установлен между шашками заряда в полости, образованной промежуточной диафрагмой и решеткой. Воспламенитель имеет два электрозапала, которые проводами подключены к контактным винтам на контактной крышке и корпусе снаряда.

Воспламенение заряда в данной конструкции осуществляется при его запуске только из цилиндрической пусковой установки

Наиболее близким по совокупности существенных признаков с заявляемым изобретением является реактивный двигатель окопного заряда ОЗ-l (Инженерные боеприпасы. Руководство по материальной части и применению. Книга вторая. - М.: Военное издательство Министерства Обороны СССР, 1977, с. 63-70), создающий реактивную тягу для продвижения окопного заряда с последующим задействованием кумулятивного и фугасного зарядов. Данная конструкция реактивного двигателя была использована в качестве прототипа.

Отечественный окопный заряд ОЗ-1 предназначен для устройства взрывным способом одиночного стрелкового окопа в мерзлых и твердых грунтах, рыхления мерзлого и твердого грунтов при устройстве групповых стрелковых окопов на два-три человека, отрывке окопов для танков и боевых машин.

Окопный заряд ОЗ-l состоит из четырех узлов, собираемых в одно целое перед применением:

- кумулятивного заряда;

- фугасного заряда с реактивным двигателем;

- взрывателя;

- пускового устройства УП-60.

В верхней части корпуса размещения фугасного заряда, выполненного в виде трубы, установлен реактивный двигатель, который состоит из стального корпуса, сопловой крышки, порохового заряда, расширительной камеры, пиротехнического замедлителя и вышибного порохового заряда. В сопловой крышке выполнены шесть сопловых отверстий и центральное резьбовое гнездо для ввинчивания пускового устройства. Гнездо закрыто пробкой. Вышибной заряд с замедлителем предназначен для выбрасывания корпуса отработавшего реактивного двигателя перед взрывом фугасного заряда, что уменьшает осколочное воздействие взрыва.

Пусковое устройство УП-60 состоит из отрезка огнепроводного шнура и закрепленного на его концах терочного воспламенителя и воспламенительного заряда. Сердцевина огнепроводного шнура состоит из медленногорящего состава, время замедления 50-83 с. Воспламенительный заряд помещен в гильзе, обжатой на конце огнепроводного шнура. На гильзу надета резьбовая втулка для ввинчивания пускового устройства в резьбовое гнездо реактивного двигателя.

Недостатком прототипа является многосопловая конструкция крышки, так как с увеличением количества сопел увеличиваются термодинамические потери и, как следствие, эффективность сопел двигателя.

Шнур пускового устройства, ввинченного в центральное резьбовое гнездо, частично перекрывает одно или несколько сопловых отверстий и при горении порохового заряда создаст эксцентриситет тяги, что может повлиять на прямолинейность движения изделия.

Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение эффективности и улучшение эксплуатационных характеристик двигателя кумулятивно - фугасного заряда.

Указанная цель достигается тем, что в двигателе, содержащим корпус, сопло, заряд, размещенный между решеткой и переходным дном, решетка представляет собой ряд концентрических колец, между которыми выполнены отверстия и пазы, а воспламенитель размещен между решеткой, установленной со стороны сопла, и фиксатором. Фиксатор представляет собой выпуклую тонкостенную алюминиевую пластину, в центре которой имеется отверстие для прохода форса пламени от электровоспламенителя или пускового устройства к воспламенителю. Фиксатор фланцем крепится в зазоре между соплом и решеткой. На фланце фиксатора формовкой выполнены локальные выступы, причем высота выступов больше зазора между соплом и решеткой. Для обеспечения подпора давления в камере двигателя, обеспечивающего надежное воспламенение заряда, отношение площади проходного сечения отверстий в решетке к площади отверстия фиксатора больше, чем отношение свободного объема камеры размещения заряда к величине предсоплового объема.

При горении навески пороха воспламенителя, газ истекает как через проходные отверстия в решетке, обеспечивая зажжение заряда, так и через отверстие в фиксаторе в сторону сопла.

Расход газа можно оценить по формуле

- для расхода через решетку на воспламенение заряда;

Gc1⋅р⋅σф - для расхода через отверстие в фиксаторе в сторону сопла,

где , Gc - расход через решетку и фиксатор соответственно;

σp, σф - площадь отверстий в решетке и фиксаторе соответственно;

А1, А2 - коэффициенты расхода.

Для оценочных расчетов можно принять А12.

Тогда, учитывая уравнение состояния идеального газа, соотношение площадей проходных сечений решетки и фиксатора можно приблизительно определить по формуле

где , mс - масса газа в свободном объеме камеры размещения заряда и в предсопловом объеме к началу воспламенения заряда;

, Wc - свободный объем камеры размещения заряда и пред сопловой объем соответственно, разделителем этих объемов является фиксатор.

Данное соотношение обеспечивает примерное равенство давлений в объемах и Wc до момента воспламенения заряда. Повышение надежности воспламенения может быть достигнуто дополнительным подпором давления в камере размещения заряда, достигаемом при соотношении

Для реального прототипа двигателя

м3 Wc=2,2⋅10-5 м3, dp=9,7⋅10-4 м2, аф=2,5⋅10-4 м2;

Таким образом, приблизительная оценка показывает, что надежное воспламенение заряда будет происходить при отношении площади проходного сечения отверстий в решетке к площади отверстия фиксатора большей, чем отношение свободного объема камеры размещения заряда к величине предсоплового объема.

На иллюстрациях представлена конструктивная схема двигателя, поясняющая сущность изобретения, где:

- на фиг. 1 представлена конструктивная схема двигателя;

- на фиг. 2 - поперечное сечение;

- на фиг. 3 - узел крепления воспламенителя;

- на фиг. 4 - фиксатор воспламенителя;

- на фиг. 5 - сечение фиксатора.

Силовая оболочка двигателя образована корпусом 1 и соплом 2, которые соединены между собой резьбовым соединением. Герметизация стыка обеспечивается резиновым уплотнительным кольцом 3. Материалом корпуса 1 и сопла 2 может служить термообработанная легированная сталь типа 30ХГСА. Применение стали 30ХГСА в конструкции сопла 2 обусловлено малым временем горения заряда и, как следствие, сниженными требованиями к теплостойкости используемого материала.

Заряд твердого топлива 4 выполнен в виде семи шашек, каждая из которых представляет собой многолучевой моноблок типа «ромашка». Фиксация заряда в осевом направлении осуществляется решеткой 5 и переходным дном 6. Решетка представляет собой ряд концентрических колец, между которыми выполнены отверстия и пазы для прохода газов при горении заряда 4. Материалом решетки служит низкоуглеродистая сталь.

В передней части корпуса 1 имеется резьбовое отверстие, предназначенное для крепления двигателя к кумулятивно-фугасному заряду 7. При хранении и транспортировании отверстие закрыто заглушкой. Герметичность этого соединения обеспечивается резиновым кольцом 8.

В переходном дне 6, со смещением от оси корпуса, выполнено дроссельное отверстие 9, обеспечивающее падение давления и температуры в свободном объеме переходного дна до значений, удовлетворяющих требованиям, предъявляемым к взведению взрывательного устройства фугасного заряда. Смещение отверстия от продольной оси предотвращает прямое воздействие форса пламени на фугасный заряд. Герметичность стыка корпуса 1 и переходного дна обеспечивается резиновым кольцом 10.

Воспламенитель 11, представляющий собой перкалевый картуз с навеской дымного пороха, размещен между решеткой 5 и фиксатором 12, который фланцем крепится в зазоре между соплом 2 и решеткой 5. Фиксатор представляет собой выпуклую деталь из тонкой алюминиевой ленты. В центре фиксатора выполнено отверстие, обеспечивающее беспрепятственное попадание струи газа от электровоспламенителя или пускового устройства непосредственно на воспламенитель. Для обеспечения подпора давления в камере двигателя, обеспечивающего надежное воспламенение заряда, конструкция решетки и фиксатора выполнены таким образом, что отношение площади проходного сечения отверстий в решетке к площади отверстия фиксатора больше, чем отношение свободного объема камеры размещения заряда к величине предсоплового объема. Одновременно фиксатор предохраняет воспламенитель от перемещений.

На плоском фланце фиксатора методом формовки выполнены несколько локальных выступов 13, таким образом, что высота каждого выступа больше зазора между соплом 2 и решеткой 5. Для работоспособности уплотнения 3 необходимо обеспечить нулевой осевой зазор в стыке между соплом 2 и корпусом 1. Одновременно требуется установка фиксатора 12 между соплом 2 и решеткой 5 без осевого люфта, что обеспечивается гарантированной пластической деформацией выступов 13 на фиксаторе.

Герметичность внутреннего объема двигателя обеспечивается мембраной 14, выполненной в виде крышки, установленной посредством резьбового соединения на сопле 2. Герметичность соединения обеспечивается герметиком. С внешней стороны в мембране выполнено резьбовое гнездо для установки электровоспламенителя 15 или пускового устройства. С наружной стороны имеется кольцевая проточка, диаметром равным диаметру среза соплового отверстия. В мембране 14 с внутренней стороны установлена форсажная трубка 16, обеспечивающая формирование и направление струи газов от электровоспламенителя или пускового устройства непосредственно на воспламенитель.

Конструкция двигателя с одним коническим соплом обеспечивает снижение газодинамических потерь и улучшение эффективности работы двигателя.

Схема размещения воспламенителя между решеткой и фиксатором, при которой отношении площади проходного сечения отверстий в решетке к площади отверстия фиксатора больше, чем отношение свободного объема камеры размещения заряда к величине предсоплового объема, обеспечивает подпор давления в камере и надежное воспламенение заряда.

В начале работы двигателя пусковое устройство, ввинченное в резьбовое гнездо мембраны, удаляется вместе с разрушенной по кольцевой проточке частью мембраны и не создает помех для работы двигателя.

Двигатель кумулятивно-фугасного заряда, содержащий корпус, сопло, заряд, размещенный между решеткой и переходным дном, причем решетка установлена со стороны сопла и представляет собой ряд концентрических колец, между которыми выполнены отверстия и пазы, воспламенитель, мембрану в виде крышки, установленную на сопле и закрепленную на ней форсажную трубку с внутренней стороны двигателя, а с внешней стороны на мембране выполнено резьбовое гнездо под электровоспламенитель или пусковое устройство, отличающийся тем, что воспламенитель размещен между решеткой и фиксатором, который закреплен в зазоре между соплом и решеткой, причем фиксатор представляет собой выпуклую тонкостенную листовую деталь, в центре которой имеется отверстие, а на фланце фиксатора формовкой выполнены локальные выступы, причем высота выступов больше зазора между соплом и решеткой, а отношение площади проходного сечения отверстий в решетке к площади отверстия фиксатора больше, чем отношение свободного объема камеры размещения заряда к величине предсоплового объема.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области ракетного двигателестроения и, в частности, к двухзонным газогенераторам с лазерным зажиганием компонентов топлива. Двухзонный газогенератор с лазерным зажиганием компонентов топлива содержит силовую оболочку с патрубками подвода окислителя и горючего и патрубок для вывода генераторного газа, внутри которой и коаксиально с ней установлена камера сгорания.

Изобретение относится к области ракетной техники, в частности к устройствам химического зажигания компонентов топлива ЖРД. Ампула с пусковым горючим для зажигания компонентов топлива ЖРД, содержащая силовой цилиндр, заполненный пусковым горючим, два мембранных узла с входным и выходным каналами, мембраны которых выполнены с кольцевой утоненной перемычкой и которые закреплены герметично со стороны входа и выхода силового цилиндра, кроме того, ампула имеет средства для разрыва мембран, для заправки силового цилиндра пусковым горючим и средства для фиксации подвижных элементов мембран после их разрыва, причем каждый из мембранных узлов включает в себя корпус, с одной стороны которого закреплена мембрана, а с другой стороны установлена заглушка, внутри корпуса установлен пиропривод, состоящий из цилиндрической направляющей и поршня со штоком, а с тыльной стороны мембраны прикреплен цилиндрический хвостовик, который соединен со штоком, кроме того, надпоршневая полость через отверстие в корпусе соединена с полостью штуцера, в которой установлен пиротехнический заряд, причем диаметр поршня больше диаметра срезываемой части мембраны, а соединение полости силового цилиндра с входным и выходным каналами осуществляется через кольцевой зазор, образующийся при разрыве мембраны и ее последующем перемещении.

Изобретение относится к двигательным ракетным системам для малоразмерных космических аппаратов и предназначено для использования в качестве маневрового двигателя при выполнении линейных и угловых перемещений.

Изобретение относится к области ракетной техники, в частности к ракетным двигателям активно-реактивных снарядов, запускаемых из ствола артиллерийского орудия, и заключается в способе повышения дальности полета активно-реактивного снаряда.

Изобретения относятся к области ракетных двигателей на твердом топливе. Твердотопливный ракетный двигатель в первом варианте содержит корпус с размещенным в нем твердым топливом, сопловой блок, установленный на заднем днище корпуса, и запальник, включающий воспламенитель твердого топлива, вмонтированный в переднее и/или в заднее днище корпуса.

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям многократного включения. Камера сгорания жидкостного ракетного двигателя, работающая на компонентах топлива жидкий кислород и жидкий водород или жидкий кислород и сжиженный природный газ, содержит запальное устройство, корпус камеры с магистралями подвода горючего на охлаждение, смесительную головку с магистралями подвода горючего, газовод с магистралью подвода окислительного генераторного газа, согласно изобретению подвод генераторного газа через газовод смесительной головки осуществляется по оси камеры сгорания, а запальные устройства, закрепленные на фасонном газоводе между магистралями подводов генераторного газа и горючего, устанавливаются во втулки, расположенные между рядами смесительных элементов от периферии огневого днища на местах смесительных элементов.

Изобретение относится к двухрежимному воспламенителю и к двухрежимному способу впрыска в воспламенитель для запуска ракетного двигателя как при условиях низкого давления, так и при условиях высокого давления.

Изобретение относится к области вооружения, в частности к малогабаритным управляемым реактивным снарядам. При запуске маршевого двигателя управляемого реактивного снаряда замыкание электрической цепи электровоспламенителя маршевого двигателя производят двумя инерционными замыкателями под действием стартового ускорения.

Изобретение относится к артиллерийской технике, в частности к ракетным двигателям снарядов, запускаемых из ствола орудия или миномета. Ракетный двигатель активно-реактивного снаряда содержит камеру сгорания с зарядом твердого топлива, сопло, инициатор и сопловую заглушку.

Изобретение относится к автономным источникам сжатого газа, а именно к низкотемпературным генераторам чистого азота при сжигании пиротехнических зарядов. Аккумулятор давления содержит сферический корпус, внутри которого на опоре цилиндрической перфорированной гильзы, закрытой запальной крышкой, установлен с гарантированным кольцевым зазором функциональный заряд в форме канальной пиротехнической шашки, а также соосный инициирующий пиропатрон и выпускное сопло, перекрытое мембраной и фильтром.

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при разработках ракетных двигателей твердого топлива, преимущественно для управляемых снарядов, выстреливаемых из ствола артиллерийского орудия.

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при создании твердотопливных импульсных двигателей, к которым предъявляются повышенные требования разноимпульсности при работе в паре или в целой связке.

Изобретение относится к ракетным двигателям на твердом топливе и предназначено для применения при проектировании, отработке и изготовлении крупногабаритных ракетных двигателей на твердом топливе.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к снаряженным корпусам ракетных двигателей твердого топлива, и может быть использовано при их проектировании и отработке.

Изобретение относится к вкладному заряду торцевого горения ракетного двигателя и может быть использовано при проектировании, отработке и изготовлении зарядов из твердого топлива к ракетным двигателям.

Изобретение относится к области ракетной техники, конкретно к зарядам твердого ракетного топлива вкладного типа, состоящим из пучка топливных трубок или элементов другого профиля, скрепленных с дном камеры двигателя с помощью крепящего состава с образованием полимерного диска или шайбы.

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при проектировании, отработке и изготовлении ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ), преимущественно с канальными вкладными зарядами твердого ракетного топлива (ТРТ).

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в ракетно-космической промышленности для защиты твердотопливного заряда. .

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при проектировании, отработке и изготовлении ракетных двигателей твердого топлива, газогенераторов и вкладных зарядов твердого ракетного топлива.

Изобретение относится к области военной техники, а именно к реактивным двигателям с малым временем работы для боеприпасов, предназначенных для стрельбы из морских гранатометных систем.

Изобретение относится к ракетным двигателям твердого топлива, используемым для работы в составе кумулятивно-фугасного заряда. Двигатель кумулятивно-фугасного заряда содержит корпус, сопло, заряд, размещенный между решеткой и переходным дном, воспламенитель и мембрану в виде крышки. Решетка установлена со стороны сопла и представляет собой ряд концентрических колец, между которыми выполнены отверстия и пазы. Мембрана установлена на сопле и имеет форсажную трубку с внутренней стороны двигателя, а с внешней стороны на мембране выполнено резьбовое гнездо под электровоспламенитель или пусковое устройство. Воспламенитель размещен между решеткой и фиксатором, который закреплен в зазоре между соплом и решеткой. Фиксатор представляет собой выпуклую тонкостенную листовую деталь, в центре которой имеется отверстие, а на фланце фиксатора формовкой выполнены локальные выступы. Высота выступов больше зазора между соплом и решеткой, а отношение площади проходного сечения отверстий в решетке к площади отверстия фиксатора больше, чем отношение свободного объема камеры размещения заряда к величине предсоплового объема. Изобретение позволяет повысить эффективность двигателя и обеспечить надежное воспламенение заряда. 5 ил.

Наверх