4.2 Узлы отсечки тяги
Узлы отсечки тяги предназначены для полного обнуления тяги, создания противотяги или ступенчатого регулирования тяги двигателя. Их обычно располагают на переднем днище двигателя или на цилиндрической части корпуса. Они применяются для коррекции траектории ракеты по дальности полёта, обеспечения полёта по заданной программе, разделения ступеней, аварийного выключения двигателя [16].
Вскрытие узлов отсечки тяги осуществляется путём перерезания стенки камеры сгорания двигателя с помощью детонирующих удлиненных зарядов (ДУЗ) или механических стопорных устройств.
ДУЗ представляет собой медную трубку с кумулятивной выемкой, наполненную бризантным взрывчатым веществом (октогеном, гексогеном и т. д.). В газовой струе после его срабатывания содержится большое количество высокодисперсных частиц металла, образовавшихся при разрушении материала трубки.
Металлизированная газовая струя имеет скорость до 7 км/c и при столкновении с преградой создаёт давление до 15 ГПа [3]. Для обеспечения герметичности и надёжной передачи детонации от заряда к заряду на торцах ДУЗ имеются тонкостенные колпачки с подпрессованным в них взрывчатым веществом. Для защиты от коррозии ДУЗ покрыт специальными эмалями [1].
ДУЗ может быть выполнен в виде прямого отрезка, полукольца, кольца. Возбуждение детонации в заряде осуществляется детонаторами, конструкция которых аналогична конструкции пиропатронов запуска, но вместо основного воспламенительного состава применяют детонирующие составы.
В работе ДУЗ используется принцип разрушающего действия на преграду продуктов взрыва в виде кумулятивной струи, образующейся при срабатывании зарядов.
Для повышения эффективности ДУЗ следует устанавливать на определенном расстоянии от перерезаемой преграды, поверхность которой должна находиться в фокусе кумулятивной струи [1].
Конструктивно ДУЗ может быть выполнен с осевой или радиальной кумулятивной выемкой. В зоне реза эластичные материалы (например, теплозащитные покрытия) следует заменять более хрупкими материалами. Схема узла отсечки с ДУЗ представлена на рисунке 4.7 [1].
1 Дуз; 2 пиродетонатор; 3 раструб отсечки; 4, 6 положение
детонатора при различной схеме задействования; 5 основной ДУЗ;
7 Передающий дуз
Рисунок 4.7 Схема узла отсечки тяги с ДУЗ
В узлах отсечки тяги с механическим стопорением широко используют закладные стопорные элементы: кольца, сухари, пластины. Опорные поверхности стопорных элементов располагают под углом в диапазоне 30–45 градусов, чтобы при снятии блокировки вследствие действия внутрикамерного давления стопорные элементы автоматически выходили из зацепления с корпусом [1].
Для обнуления тяги при возникновении аварийной ситуации в полёте ракеты используют узлы аварийного выключения двигателя (АВД). Они устроены подобно узлам отсечки тяги, но имеют более простую конструкцию, так как требования к стойкости проточной части узла АВД к продуктам сгорания обычно не предъявляются, необходимо лишь обеспечить обратную тягу, большую чем основная. При необходимости узел АВД объединяют с системой увода ступени с траектории. Система увода может быть выполнена в виде отклоняющихся щитков, с помощью которых образуется составляющая обратной тяги, или с помощью периферийного расположения вскрываемого отверстия, в связи с чем при течении продуктов сгорания возникает момент относительно центра масс уводимой ступени [16].