Заряд твердого ракетного топлива
Предлагаемая полезная модель относится к области ракетной техники, а именно к канально-щелевым зарядам ракетного двигателя твердого топлива скрепленным с корпусом защитно-крепящим слоем. Щелевые вырезы выполнены ступенчато, причем длина верхней ступени составляет 0,4÷0,7 длины щелевого выреза [L 2=(0,4÷0,7)L1], а высота нижней ступени составляет 0,4÷0,7 высоты щелевого выреза [H2 =(0,4÷0,7)H1]. Предлагаемое решение позволяет понизить уровень напряженно-деформированного состояния в щелевом вырезе, получить закон изменения поверхности горения близкий к нейтральному, снизить разбросы ВБХ, а также обеспечить высокий уровень надежности.
Предлагаемая полезная модель относится к области ракетной техники, а именно к канально-щелевым зарядам ракетного двигателя твердого топлива (РДТТ) скрепленным с корпусом защитно-крепящим слоем.
Известны конструкции канально-щелевых зарядов РДТТ.
Известна конструкция заряда РДТТ по патенту RU 2298110 МПК F02K 9/18 от 03.05.2005 г. Недостатком указанной конструкции является наличие конусного участка канала с переменной толщиной горящего свода, что приводит к образованию дегрессивно-догорающих остатков, т.е. к остаткам несгорающего топлива.
Из литературы известна близкая по технической сущности конструкция заряда РДТТ, представленная в обзоре А.И.Мишичева «Расчетные модели при определении напряжений и деформации жестко-скрепленных зарядов РДТТ», Москва, 1976 г., и представляющая собой прочно-скрепленный с корпусом ракетного двигателя заряд, имеющий щели, выходящие на канал, вершина и основание которой сопряжены по скосу.
Известна конструкция заряда РДТТ по патенту RU 2274757 МПК F02K 9/18 от 09.11.2004 г. Недостатком указанной конструкции является наличие высокоразвитой начальной поверхности горения, не обеспечивающей стабильную работу в течение длительного времени, например, для маршевых двигателей. Данная конструкция принята за прототип.
Недостатками прототипа является:
1 Дегрессивность кривой поверхности горения из-за наличия скоса между вершиной и основанием щели;
2 Большой разброс поверхности горения, а следовательно и внутрибаллистических характеристик (ВБХ);
3 Высокий уровень напряженно-деформированного состояния в основании и в вершине щелевых вырезов.
Задачей настоящей полезной модели является снижение разбросов внутрибаллистических характеристик (ВБХ), а также снижение уровня напряженно-деформированного состояния заряда, следовательно, повышение надежности РДТТ.
Технический результат достигается за счет выполнения каждого щелевого выреза в заряде РДТТ ступенчатым (фиг.2), причем длина верхней ступени щелевого выреза L2 составляет 0,4÷0,7 длины щелевого выреза L1 [L2=(0,4÷0,7)L1], а высота нижней ступени щелевого выреза Н2 составляет 0,4÷0,7 высоты щелевого выреза H1[H2 =(0,4÷0,7)H1].
Причем данное техническое решение позволяет понизить уровень напряженно-деформированного состояния в щелевом вырезе. В классическом исполнении щелевого выреза (фиг.1) точка А является концентратором напряжений, в предлагаемом решении (фиг.2) концентраторами напряжения являются точки В и С, но значения напряжения в этих точках значительно меньше по сравнению с классическим исполнением.
Также предлагаемое решение позволяет получить закон изменения поверхности горения близкий к нейтральному, что показано на фиг.4. На фиг.3 при классическом исполнении щелевого выреза отклонение от нейтрального закона изменения поверхности горения значительно выше.
Такое конструктивное выполнение щелевых вырезов обеспечивает высокую эффективность РДТТ, что поясняется графиком на фиг.5, где:
m - количество отказов работы заряда РДТТ;
n - общее количество испытания заряда РДТТ;
Согласно ГОСТ 13377-75 «Надежность в технике. Термины и определения», под отказом понимают событие, заключающееся в нарушении работоспособности объекта. Применительно к рассматриваемому классу изделий таким событием является невыполнение изделием заданных функций из-за несоответствия ВБХ установленным требованиям, либо из-за нарушения целостности заряда РДТТ.
Поскольку количественной характеристикой надежности заряда РДТТ является вероятность безотказной работы, то определяя взаимосвязь выбранной формы щели с вероятностью безотказной работы, а не с отдельными отказами, которые при ограниченном количестве испытаний РДТТ на этапе отработки не могут быть выявлены эксперементами, получаем более полную информацию о причинах отказа.
Поэтому конкретные величины n и m получены методом статистических испытаний на ЭВМ для изделий с нейтральным законом горения.
Большое количество отказов при L 2/L1, H2/H1>0,7 определяется разбросом поверхности горения заряда РДТТ в течение работы, а увеличение отказов при L2/L1, H2 /H1<0,4 объясняется воздействующим уровнем напряженно-деформированного состояния заряда РДТТ в вершине щелевого выреза (концентратор напряжения).
Таким образом предлагаемое решение позволяет снизить разбросы поверхности горения (ВБХ), а также обеспечить высокий уровень надежности.
Заряд твердого ракетного топлива, содержащий корпус, защитно-крепящий слой, цилиндрический канал с щелевыми вырезами, отличающийся тем, что щелевые вырезы выполнены ступенчато, причем длина верхней ступени щелевого выреза L2 составляет 0,4÷0,7 длины щелевого выреза L1, а высота нижней ступени щелевого выреза Н2 составляет 0,4÷0,7 высоты щелевого выреза H1.
