[go: up one dir, main page]

RU2263811C2 - Solid-propellant rocket engine - Google Patents

Solid-propellant rocket engine Download PDF

Info

Publication number
RU2263811C2
RU2263811C2 RU2003133362/06A RU2003133362A RU2263811C2 RU 2263811 C2 RU2263811 C2 RU 2263811C2 RU 2003133362/06 A RU2003133362/06 A RU 2003133362/06A RU 2003133362 A RU2003133362 A RU 2003133362A RU 2263811 C2 RU2263811 C2 RU 2263811C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
charge
support
engine
combustion chamber
cylindrical
Prior art date
Application number
RU2003133362/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003133362A (en
Inventor
В.А. Замарахин (RU)
В.А. Замарахин
А.Ф. Сурначев (RU)
А.Ф. Сурначев
В.Д. Морозов (RU)
В.Д. Морозов
Л.А. Родин (RU)
Л.А. Родин
В.А. Коликов (RU)
В.А. Коликов
А.В. Коренной (RU)
А.В. Коренной
А.В. Осокин (RU)
А.В. Осокин
Original Assignee
Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" filed Critical Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения"
Priority to RU2003133362/06A priority Critical patent/RU2263811C2/en
Publication of RU2003133362A publication Critical patent/RU2003133362A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2263811C2 publication Critical patent/RU2263811C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Testing Of Engines (AREA)

Abstract

FIELD: aircraft industry; rocketry.
SUBSTANCE: proposed solid-propellant rocket engine has combustion chamber with nozzle unit, multigrain powder charge, igniter and electroigniter. Cylindrical post is secured on front bottom of combustion chamber of end of which support with central threaded hole is installed coaxially to chamber. Said support is made in form of multiarm star. Cavities of multiarm star are mated with cylindrical surfaces of charge grains. Conical recess is made on other end of support from which cylindrical gas outlet channels are laid getting into cavities of multiarm star. Spherical space with symmetrical projections is formed on inner surface of nozzle unit. Inner surface of projections is mated with outer surface of one of grains of powder charge. Area of one through section between projections with powder charge fitted in exceeds area of charge grain channel. Support in form of multiarm star is made mainly of nonmetal material.
EFFECT: prevention of nondesigned increased of pressure at beginning and end of engine operation, and also vibratory combustion of charge, reduced spread of output characteristics in temperature range of operation, improved reliability if engine.
3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к ракетным двигателям твердого топлива, и может найти применение в стартовых двигателях неуправляемых снарядов и управляемых ракет.The invention relates to the field of rocket technology, namely to rocket engines of solid fuel, and can find application in the starting engines of unguided shells and guided missiles.

Известен ракетный двигатель твердого топлива, принятый авторами за прототип [1], состоящий из камеры сгорания с сопловым блоком порохового заряда воспламенителя и электровоспламенителя, расположенного на продольной оси двигателя. Вкладной многошашечный заряд, применяемый в известном двигателе и состоящий из нескольких цилиндрических канальных шашек, собранных в один пакет, позволяет увеличить кучность попадания неуправляемых снарядов. Повышение кучности связано с увеличением скорости схода снаряда с направляющих пусковой установки, так как многошашечный заряд обеспечивает большой секундный расход и тягу двигателя при заданном уровне предельного давления в камере сгорания при малом времени работы. Кроме того, при использовании вкладного многошашечного заряда возможно реализовать величину коэффициента объемного заполнения камеры до 0,70 (заряд занимает до 70% свободного объема камеры сгорания двигателя) при относительно малом времени работы.Known rocket engine of solid fuel, adopted by the authors for the prototype [1], consisting of a combustion chamber with a nozzle unit of the powder charge of the igniter and electric igniter, located on the longitudinal axis of the engine. Insert multi-cup charge used in the well-known engine and consisting of several cylindrical channel checkers, assembled in one package, allows to increase the accuracy of hit of unguided shells. The increase in accuracy is associated with an increase in the rate of descent of the projectile from the guides of the launcher, since a multi-cup charge provides a large second flow rate and engine thrust at a given level of maximum pressure in the combustion chamber with a short operating time. In addition, when using a plug-in multi-cup charge, it is possible to realize a volumetric coefficient of the chamber filling up to 0.70 (the charge takes up to 70% of the free volume of the engine’s combustion chamber) with a relatively short operating time.

Однако при использовании заряда с относительно большим удлинением (отношение диаметра канала шашки к его длине, превышающем 1:15-20) из ряда баллиститных составов с малым содержанием в продуктах сгорания конденсированных частиц в камере сгорания работающего двигателя, могут возникать нерасчетные колебания давления с большой амплитудой, при этом давление может превысить предельно допустимую величину. Указанное явление вызвано вибрационным горением топлива вследствие тангенциальных колебаний столба газа в полости каналов заряда и камеры сгорания. Последствиями вибрационного горения могут являться: растрескивание заряда и его последующее разрушение, местные прогары корпуса двигателя после вибрационного растрескивания теплозащитных покрытий, вредное воздействие колебательных нагрузок на бортовую аппаратуру управляемого снаряда, усталостное разрушение элементов конструкции двигателя, снижение импульса тяги.However, when using a charge with a relatively large elongation (the ratio of the diameter of the checker channel to its length exceeding 1: 15-20) from a number of ballistic compositions with a low content of condensed particles in the combustion products of the combustion chamber of a working engine, non-calculated pressure fluctuations with a large amplitude can occur , while the pressure may exceed the maximum permissible value. This phenomenon is caused by vibrational combustion of the fuel due to the tangential vibrations of the gas column in the cavity of the charge channels and the combustion chamber. The consequences of vibrational combustion can be: cracking of the charge and its subsequent destruction, local burnouts of the engine housing after vibrational cracking of heat-shielding coatings, the harmful effects of vibrational loads on the onboard equipment of a guided projectile, fatigue failure of engine structural elements, and reduction of traction impulse.

Кроме того, после длительного пребывания при повышенной температуре в процессе хранения и эксплуатации оси шашек заряда могут искривляться. Это ведет к местному увеличению скорости потока в изогнутом канале по большому радиусу и может способствовать более быстрому сгоранию шашки в месте изгиба и разрушению заряда в конце работы двигателя, что может привести, в свою очередь, к нерасчетному повышению давления и снижению полного импульса тяги.In addition, after a long stay at an elevated temperature during storage and operation, the axis of the charge checkers may bend. This leads to a local increase in the flow velocity in the bent channel over a large radius and can contribute to faster combustion of the checkers at the bend and to the destruction of the charge at the end of the engine operation, which can lead, in turn, to an unaccounted increase in pressure and a decrease in the total thrust impulse.

К недостатку прототипа следует отнести также сложность фиксации шашек заряда от вращения относительно продольной оси двигателя при транспортировании. Это приводит к тому, что заряд трется об опорные поверхности решеток, что ведет к образованию пороховой стружки в камере и недопустимому повышению давления при срабатывании двигателя.The disadvantage of the prototype should also include the difficulty of fixing the checkers of the charge from rotation relative to the longitudinal axis of the engine during transportation. This leads to the fact that the charge rubs against the supporting surfaces of the gratings, which leads to the formation of powder chips in the chamber and an unacceptable increase in pressure when the engine is triggered.

Задачей предлагаемого изобретения является недопущение нерасчетного увеличения давления в начале и конце работы двигателя, а также исключение вибрационного горения заряда, что позволит сократить разбросы выходных характеристик в широком температурном диапазоне эксплуатации и повысить тем самым надежность двигателя.The objective of the invention is to prevent an uncalculated increase in pressure at the beginning and end of engine operation, as well as the exclusion of vibrational combustion of the charge, which will reduce the dispersion of output characteristics in a wide temperature range of operation and thereby increase engine reliability.

Поставленная задача достигается тем, что в ракетном двигателе твердого топлива, содержащем камеру сгорания с сопловым блоком, пороховой заряд, воспламенитель и электровоспламенитель, на переднем днище камеры сгорания закреплена цилиндрическая стойка, на конце которой соосно камере установлена опора с центральным сквозным резьбовым отверстием, выполненная в виде многолучевой звезды, впадины которой сопрягаются с цилиндрическими поверхностями шашек заряда, при этом на другом конце опоры выполнено коническое углубление, из которого проведены цилиндрические газоотводящие каналы, выходящие во впадины многолучевой звезды. На внутренней поверхности соплового блока образована сферическая полость с симметрично расположенными выступами, внутренняя поверхность которых сопрягается с наружной поверхностью одной из шашек порохового заряда, при этом площадь одного проходного сечения между выступами при установленном пороховом заряде больше площади канала шашки заряда. Опора в виде многолучевой звезды выполнена преимущественно из неметаллического материала.This object is achieved by the fact that in a rocket engine of solid fuel containing a combustion chamber with a nozzle block, a powder charge, an igniter and an electric igniter, a cylindrical strut is fixed on the front bottom of the combustion chamber, at the end of which a support with a central through threaded hole is installed, made in in the form of a multipath star, the troughs of which mate with the cylindrical surfaces of the charge checkers, while at the other end of the support there is a conical recess, from which vedeny cylindrical hot gas flues that go into depression multibeam stars. A spherical cavity with symmetrically located protrusions is formed on the inner surface of the nozzle block, the inner surface of which is mated with the outer surface of one of the checkers of the powder charge, while the area of one passage section between the protrusions when the powder charge is established is larger than the area of the channel of the charge checker. The support in the form of a multipath star is made mainly of non-metallic material.

Выполнение ракетного двигателя твердого топлива в соответствии с предлагаемым изобретением позволит:The implementation of the rocket engine of solid fuel in accordance with the invention will allow:

- исключить возможность вращения шашек топливного заряда относительно продольной оси благодаря введению в конструкцию двигателя опоры в виде многолучевой звезды, что уменьшит вероятность образования пороховой стружки в камере и позволит исключить недопустимое повышение давления при срабатывании двигателя;- to exclude the possibility of rotation of the fuel charge checkers relative to the longitudinal axis due to the introduction of a support in the form of a multi-beam star into the engine structure, which will reduce the likelihood of the formation of powder chips in the chamber and will exclude an unacceptable pressure increase when the engine is triggered;

- значительно уменьшить искривление оси шашек при длительном пребывании в условиях повышенной температуры в процессе хранения и эксплуатации благодаря введению в конструкцию двигателя опоры в виде многолучевой звезды, закрепленной с помощью стойки в камере сгорания двигателя. Благодаря этому будет исключена возможность местного увеличения скорости потока в изогнутом канале по большому радиусу и разрушения заряда в конце работы двигателя, что позволит, в свою очередь, исключить нерасчетное повышение давления в конце работы двигателя и снижение полного импульса тяги;- significantly reduce the curvature of the axis of the checkers during prolonged exposure to elevated temperatures during storage and operation due to the introduction of a support in the form of a multi-beam star fixed to the engine’s combustion chamber using a strut. This will exclude the possibility of a local increase in the flow velocity in a bent channel over a large radius and destruction of the charge at the end of the engine operation, which will, in turn, eliminate an unaccounted pressure increase at the end of the engine operation and a decrease in the total thrust impulse;

- исключить возможность возникновения вибрационного горения за счет размещения в камере двигателя и проходных сечениях заряда элементов конструкции из несгораемого материала (стойка, опора, выступы, выполненные в сферической полости), что позволит нарушить условия для возникновения упорядоченных акустических колебаний. Кроме того, коническое углубление, выполненное в опоре, из которого проведены цилиндрические газоотводящие каналы, выходящие во впадины многолучевой звезды и выполненная на внутренней поверхности соплового блока сферическая полость с симметрично расположенными выступами, внутренняя поверхность которых сопрягается с наружной поверхностью одной из шашек порохового заряда, образуя проходные сечения между выступами при установленном пороховом заряде с площадью, большей площади канала шашки заряда, обеспечивают турбулизацию потока в центральной и донной части камеры сгорания двигателя, что также способствует гашению акустических колебаний и вибрационного горения.- to exclude the possibility of vibrational combustion due to the placement of structural elements made of non-combustible material in the engine chamber and passage sections of the charge (strut, support, protrusions made in a spherical cavity), which will violate the conditions for the occurrence of ordered acoustic vibrations. In addition, a conical recess made in the support, from which cylindrical gas exhaust channels are made, extending into the hollows of the multi-beam star and made on the inner surface of the nozzle block is a spherical cavity with symmetrically located protrusions, the inner surface of which is mated with the outer surface of one of the powder charge pieces, forming the cross-sections between the protrusions when the powder charge is installed with an area larger than the area of the channel of the charge checkers, provide flow turbulence in ntralnoy and bottom of the engine combustion chamber, which also contributes to the damping of vibrations and acoustic vibration combustion.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, где на фиг.1 представлена схема двигателя со стойкой, опорой и выступами, выполненными в сферической полости, на фиг.2 - поперечное сечение двигателя в районе радиальных отверстий опоры.The invention is illustrated by graphic materials, where Fig. 1 shows a diagram of an engine with a strut, support and protrusions made in a spherical cavity, Fig. 2 is a cross section of the engine in the region of the radial holes of the support.

Предлагаемый двигатель содержит камеру сгорания 1 с сопловым блоком 2, пороховой заряд 3, закрепленный в камере с помощью опорной решетки 11, воспламенитель 4, электровоспламенитель 5. На переднем днище камеры сгорания 1 закреплена цилиндрическая стойка 6, на конце которой соосно камере установлена опора 7 с центральным сквозным резьбовым отверстием из неметаллического материала в виде многолучевой звезды, впадины которой сопрягаются с цилиндрическими поверхностями шашек заряда 3. На незакрепленном конце опоры 7 выполнено коническое углубление, из которого проведены цилиндрические газоотводящие каналы 8, выходящие во впадины многолучевой звезды. На внутренней поверхности соплового блока 2 образована сферическая полость с симметрично расположенными выступами 9, внутренняя поверхность которых сопрягается с наружной поверхностью одной из шашек 10 порохового заряда 3, при этом площадь одного проходного сечения между выступами при установленном пороховом заряде больше площади канала шашки заряда.The proposed engine comprises a combustion chamber 1 with a nozzle block 2, a powder charge 3 fixed in the chamber using a support grill 11, an igniter 4, an electric igniter 5. A cylindrical stand 6 is fixed on the front bottom of the combustion chamber 1, at the end of which a support 7 s is mounted coaxially with the chamber a central through threaded hole of non-metallic material in the form of a multi-beam star, the troughs of which mate with the cylindrical surfaces of the charge checkers 3. A conical recess is made at the loose end of the support 7 of, from which made cylindrical hot gas flues 8, go into depression multibeam stars. A spherical cavity with symmetrically located protrusions 9 is formed on the inner surface of the nozzle block 2, the inner surface of which mates with the outer surface of one of the checkers 10 of the powder charge 3, while the area of one passage section between the protrusions when the powder charge is installed is larger than the area of the channel of the charge checkers.

Функционирование предложенного двигателя осуществляется следующим образом. После подачи команды на запуск происходит срабатывание электровоспламенителя 5. Форс пламени от электровоспламенителя зажигает воспламенитель 4. Образовавшиеся продукты сгорания, распространяясь по объему камеры сгорания, воспламеняют заряд 3. Цилиндрическая стойка 6 с закрепленной на ней опорой 7, в которой выполнены цилиндрические газоотводящие каналы 8, выходящие во впадины многолучевой звезды и сферическая полость соплового блока 2 с симметрично расположенными выступами 9, внутренняя поверхность которых сопрягается с наружной поверхностью одной из шашек 10 порохового заряда 3, обеспечивают в процессе работы двигателя гашение акустических колебаний продуктов сгорания заряда 3. Продукты сгорания порохового заряда 3, истекая через сопловой блок 2 двигателя, создают тягу, обеспечивая тем самым разгон снаряда до заданной скорости.The functioning of the proposed engine is as follows. After giving the start command, the electric igniter is triggered 5. The flame force from the electric igniter ignites the igniter 4. The resulting combustion products, spreading over the volume of the combustion chamber, ignite the charge 3. A cylindrical rack 6 with a support 7 fixed to it, in which cylindrical gas exhaust channels 8 are made, protruding into the hollows of the multipath star and the spherical cavity of the nozzle block 2 with symmetrically located protrusions 9, the inner surface of which is mated with the outer surface ited one of the blocks 10 of gunpowder charge 3 provide during operation of the engine damping acoustic oscillations charge combustion 3. The products of combustion of gunpowder charge 3, bleeding through the nozzle block 2 of the engine, create thrust, thereby providing acceleration of the projectile to the target speed.

Предложенное выполнение ракетного двигателя твердого топлива позволит исключить нерасчетное увеличение давления в начале и конце работы двигателя, а также исключить вибрационного горения заряда, что позволит сократить разбросы выходных характеристик двигателя в широком температурном диапазоне эксплуатации и повысить тем самым надежность двигателя и всего снаряда в целом.The proposed implementation of a solid fuel rocket engine will eliminate the uncalculated increase in pressure at the beginning and end of engine operation, as well as exclude vibrational combustion of the charge, which will reduce the dispersion of the output characteristics of the engine in a wide temperature range of operation and thereby increase the reliability of the engine and the entire projectile.

Источник информацииSourse of information

1. Основы устройства и конструирования летательных аппаратов. В.Н.Новиков, Б.М.Авхимович, В.Е.Вейтин - М.: Машиностроение, 1991, стр.119, 127.1. Fundamentals of the design and construction of aircraft. V.N. Novikov, B.M. Avkhimovich, V.E. Veitin - M.: Mechanical Engineering, 1991, pp. 119, 127.

Claims (3)

1. Ракетный двигатель твердого топлива, содержащий камеру сгорания с сопловым блоком, многошашечный пороховой заряд, воспламенитель и электровоспламенитель, отличающийся тем, что на переднем днище камеры сгорания закреплена цилиндрическая стойка, на конце которой соосно c камерой установлена опора с центральным сквозным резьбовым отверстием, выполненная в виде многолучевой звезды, впадины которой сопрягаются с цилиндрическими поверхностями шашек заряда, при этом на другом конце опоры выполнено коническое углубление, из которого проведены цилиндрические газоотводящие каналы, выходящие во впадины многолучевой звезды.1. A rocket engine of solid fuel containing a combustion chamber with a nozzle block, a multi-cup powder charge, an igniter and an electric igniter, characterized in that a cylindrical strut is mounted on the front bottom of the combustion chamber, at the end of which there is a support with a central through threaded hole made coaxially with the chamber, made in the form of a multipath star, the troughs of which mate with the cylindrical surfaces of the charge checkers, while at the other end of the support there is a conical recess, from which Cylindrical gas outlet channels extending into the troughs of a multipath star are given. 2. Ракетный двигатель по п.1, отличающийся тем, что на внутренней поверхности соплового блока образована сферическая полость с симметрично расположенными выступами, внутренняя поверхность которых сопрягается с наружной поверхностью одной из шашек порохового заряда, при этом площадь одного проходного сечения между выступами при установленном пороховом заряде больше площади канала шашки заряда.2. The rocket engine according to claim 1, characterized in that on the inner surface of the nozzle block a spherical cavity is formed with symmetrically located protrusions, the inner surface of which is mated with the outer surface of one of the checkers of the powder charge, while the area of one passage section between the protrusions when the powder is installed the charge is larger than the area of the channel of the charge checkers. 3. Ракетный двигатель по п.1, отличающийся тем, что опора в виде многолучевой звезды выполнена из неметаллического материала.3. The rocket engine according to claim 1, characterized in that the support in the form of a multipath star is made of non-metallic material.
RU2003133362/06A 2003-11-17 2003-11-17 Solid-propellant rocket engine RU2263811C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003133362/06A RU2263811C2 (en) 2003-11-17 2003-11-17 Solid-propellant rocket engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003133362/06A RU2263811C2 (en) 2003-11-17 2003-11-17 Solid-propellant rocket engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003133362A RU2003133362A (en) 2005-04-20
RU2263811C2 true RU2263811C2 (en) 2005-11-10

Family

ID=35634665

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003133362/06A RU2263811C2 (en) 2003-11-17 2003-11-17 Solid-propellant rocket engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2263811C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2758016C1 (en) * 2020-12-07 2021-10-25 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "СПЛАВ" им. А.Н. Ганичева Rocket part

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2758016C1 (en) * 2020-12-07 2021-10-25 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "СПЛАВ" им. А.Н. Ганичева Rocket part

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003133362A (en) 2005-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2600062A2 (en) Variable initiation location system for pulse detonation combustor
RU2263811C2 (en) Solid-propellant rocket engine
RU2631958C1 (en) Reactive engine, method for shooting with rocket ammunition and rocket ammunition
RU2357197C1 (en) Fuel/air explosive payload of jet missile
RU2604772C1 (en) Pulsed solid-fuel engine
Pelosi-Pinhas et al. Solid-fuel ramjet regulation by means of an air-division valve
RU2647256C1 (en) Method of increasing the distance of the rocket-propelled grenade
US4170875A (en) Caseless rocket design
RU2150599C1 (en) Solid-propellant charge
RU2230288C1 (en) Separating jet projectile
US5189251A (en) Sabot for high dispersion shot shell
RU2229617C1 (en) Solid-propellant rocket engine
RU2174669C1 (en) Rotating rocket
RU2465542C1 (en) Head part of volley fire rocket system
RU2783054C1 (en) Dual-mode solid propellant rocket engine
RU2317433C1 (en) Solid-propellant rocket engine
RU2235281C2 (en) Rocket missile
RU2276768C2 (en) Artillery fixed round
Kentgens et al. Short‐Action Solid Rocket Motors with Double‐Base Propellants
RU2102623C1 (en) Solid-propellant rocket engine
RU2522178C1 (en) Jet projectile warhead
RU2145674C1 (en) Solid propellant charge
RU2125174C1 (en) Solid-propellant rocket engine
RU2152529C1 (en) Solid-propellant rocket engine
RU2298110C2 (en) Solid-propellant rocket engine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20071118