CN115467762A - 一种多脉冲固体火箭发动机药柱储存与供药装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多脉冲固体火箭发动机药柱储存与供药装置，包括：壳体，所述壳体内部具有用于容纳多个药柱的空间；出药口，设置在所述壳体上；药柱供应装置，所述药柱供应装置能够将所述药柱移动至出药口。本发明提供一种可装填的药柱储存与供药装置，为了尽可能的降低药柱所受到的外环境变化的影响，将点火装置与储药装置完全分开。在此基础上实现机构大量装药且轻量化，从而实现火箭发动机的多次脉冲。

Description

一种多脉冲固体火箭发动机药柱储存与供药装置

技术领域

本申请属于航空航天技术领域，具体涉及一种多脉冲固体火箭发动机药柱储存与供药装置。

背景技术

多脉冲固体火箭发动机具有可多次点火、提供不连续推力、可改善固体多脉冲发动机点火过程推进系统的能量可控性等优点。具有多次点火启动能力的脉冲固体火箭发动机通过把连续的推力分配成多段，可按照制导的需要，有序控制推力的间歇式释放，灵活地进行导弹飞行中的能量控制，可解决提供一次推力的常规固体火箭发动机的相关短板问题。具备多次点火能力的脉冲固体火箭发动机对于提高导弹武器系统性能具有重要作用，可望成为今后一段时间固体推进技术发展的又一发展方向。

为此，固体变推力发动机、固体双脉冲发动机、固体姿轨控发动机等典型固体多脉冲发动机技术不断取得突破，目前已经研制出双脉冲发动机、三脉冲发动机乃至六脉冲发动机。这些多脉冲发动基本均采用隔仓式一体结构，主要为在火箭发动机的燃烧室内添加一至两个脉冲单元。但是，这种方案存在如下问题：增加燃烧室的体积与自由容积，增加了实际点火难度，脉冲单元与燃烧室相连使药柱更容易受到周围环境变化所产生的影响，能量分配离散化程度不高，很难实现发动机能量更高级数的分配与管理。

发明内容

结合申请人在该领域的研究和实际经验，在此提出以下改进的技术方案。

一种多脉冲固体火箭发动机药柱储存与供药装置，包括：

壳体，所述壳体内部具有用于容纳多个药柱的空间；

出药口，设置在所述壳体上；

药柱供应装置，所述药柱供应装置能够将所述药柱移动至出药口。

根据一个示例，所述药柱供应装置包括链条传动装置，所述链条传动装置包括多个链轮和两根链条，所述药柱固定设置在所述两根链条之间。

根据一个示例，所述链条传动装置还包括张紧轮。

根据一个示例，所述药柱供应装置还包括主传动装置，所述主传动装置与动力源内连接。

根据一个示例，所述主传动装置包括多个齿轮。

根据一个示例，所述动力源是电机。

根据一个示例，所述壳体内设置有药柱移动通道，所述药柱能够沿着所述药柱移动通道移动。

根据一个示例，所述药柱移动通道为多个同心的弧形通道依次连接而成。

根据一个示例，所述出药口处设置有多个柔性的止退装置，所述药柱供应装置在移动所述药柱时能够通过所述止退装置。

根据一个示例，还包括杆药分离轮，所述杆药分离轮设置在所述出药口处，且能够使所述药柱从所述药柱供应装置上脱离。

由上可知，本发明提供一种多脉冲固体火箭发动机药柱储存与供药装置，将推进剂离散成多个单一药柱，并采用药柱供应装置来提供所需数量的药柱，结合自动机技术实现推进剂药柱的自动装填与点火，从而从而实现更多数量药柱的供应以及更多数量的点火脉冲次数，由此实现发动机能量高级数的分配与管理。由于采用可重复装填的高离散化脉冲式结构，从而提高了固体火箭发动机能量管理水平。

进一步地，为了尽可能的降低药柱所受到的外环境变化的影响，将点火装置与储药装置完全分开。在此基础上实现机构大量装药且轻量化，从而实现火箭发动机的多次脉冲。

本发明还具有如下的有益效果：

药柱和链条在壳体内滚动摩擦，受到的阻力较小；

采用链条和齿轮传动装置，最大可能减轻了重量；

容量大，装药量多；

传动机构采用链条齿轮传动机构，同时只需要一个电机就可完成所有动作，增加了机构的稳定性。

本发明的其它特征和优点将在下文结合附图做进一步描述。

附图说明

参考附图描述本发明的示例性实施例，其中：

图1为本发明的多脉冲固体火箭发动机药柱储存与供药装置的立体图；

图2为本发明的多脉冲固体火箭发动机药柱储存与供药装置的移除外壳后的示意图；

图3为本发明的多脉冲固体火箭发动机药柱储存与供药装置的主传动装置和链轮传动装置的示意图；

图4为本发明的多脉冲固体火箭发动机药柱储存与供药装置的以杆药分离轮为中心的局部放大图；

图5为本发明的多脉冲固体火箭发动机药柱储存与供药装置的链条、推药杆、药柱装配在一起的视图；

图6为本发明的多脉冲固体火箭发动机药柱储存与供药装置的底座示意图。

具体实施方式

下面参照附图描述本发明的实施例。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解和实现本发明。但是，对所属技术领域的技术人员明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本发明并不局限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面所述的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅作说明之用，而不应看作是权利要求的特征或限定，除非在权利要求中明确提出。

在以下描述中可能使用的关于方位的说明，比如“上”、“下”、“内”、“外”、“径向”、“轴向”等，除非具有明确说明，仅为了方便描述，而无欲对发明技术方案形成任何限定。此外，在下文中使用了例如“第一”、“第二”等术语来描述本申请的元件，这些术语仅用于区分各个元件，而无欲限制这些元件的本质、序列、顺序或数目。

参见图1，本发明的多脉冲固体火箭发动机药柱储存与供药装置包括上盖2、底座7以及设置在二者之间的侧板8，三者形成一个空间，在其中容纳有将在下面详细描述的传动装置和药柱。在上盖2的外侧部分设置有用于容纳传动装置的各个部分的多个外壳。

结合图2以及图3，可以看出本发明的多脉冲固体火箭发动机药柱储存与供药装置的传动装置包括主传动装置和链轮传动装置。具体地，主传动装置为包括多个齿轮副在内的齿轮传动装置，其中输入锥齿轮22是整个传动装置的动力输入部件，其与未图示的动力源连接，接收动力源的动力并将其传递。动力源可以采用电机。

输入锥齿轮22与第一锥齿轮21啮合，同时输入锥齿轮22与第一齿轮23同轴设置。第一齿轮23与第二齿轮24啮合，同时，第一齿轮23还与第三齿轮25啮合，第三齿轮25然后又与第四齿轮26啮合，第四齿轮26与第五齿轮27啮合，第五齿轮27与第六齿轮28啮合。

第一锥齿轮21设置于第一传动杆20的一端。在第一传动杆20的另一端设置有第二锥齿轮19。第二锥齿轮19又通过连接锥齿轮18与设置在第二传动杆16的一端的第三锥齿轮17啮合。在第二传动杆16的另一端设置有第四锥齿轮15，第四锥齿轮15与第五锥齿轮14啮合。与第五锥齿轮14同轴地设置有第七齿轮13。第七齿轮13、第八齿轮12、第九齿轮11、第十齿轮10、第十一齿轮9依次啮合。

以上是本发明的多脉冲固体火箭发动机药柱储存与供药装置的传动装置的主传动装置的主要部件。下面对本发明的多脉冲固体火箭发动机药柱储存与供药装置的传动装置的链轮传动装置的结构进行说明。

从图3可以看出，输入锥齿轮22与第一齿轮23同轴设置，二者设置在第一传动轴35上，在第一传动轴35上设置有间隔一定距离设置的两个链轮。第二齿轮24设置在第二传动轴36上，在第二传动轴36上设置有间隔一定距离设置的两个链轮。第三齿轮25设置在第三传动轴34上，在第三传动轴34上设置有间隔一定距离设置的两个链轮。第四齿轮26设置在第四传动轴上，在第四传动轴上设置有间隔一定距离设置的两个链轮。第五齿轮27设置在第五传动轴33上，在第五传动轴33上设置有间隔一定距离设置的两个链轮。第六齿轮28设置在第六传动轴31上，在第六传动轴31上设置有间隔一定距离设置的两个链轮。

与第五锥齿轮14同轴地设置的第七齿轮13设置在第七传动轴37上，在第七传动轴37上设置有间隔一定距离设置的两个链轮。第八齿轮12、第九齿轮11、第十齿轮10、第十一齿轮9依次设置在第八传动轴、第九传动轴38、第十传动轴、第十一传动轴39上。在第九传动轴38上设置有间隔一定距离设置的两个链轮，在第十一传动轴39上设置有间隔一定距离设置的两个链轮。

在每个传动轴上的两个链轮之间的距离都相同。在安装后，每个传动轴上的两个链轮分别处于平行的两个平面内。在每个平面内分别设置一条链条，用于与每个传动轴上的相应的链轮接合。图2中示出了其中一条链条。图5则示出了位于上方的一条链条以及位于下方的一条链条44。

以上是本发明的火箭发动机药柱储存与供药装置的传动装置的链轮传动装置的结构。

优选地，从图2和图3中可以看出，为了保证链轮传动装置的运行，还设置有张紧轮29。通过张紧轮29的位置变化，可以调节链条的松紧度，防止链条过松或过紧影响链条转动的一致性而造成推药失败。

进一步地结合图5，两条链条之间采用多根推药杆43连接。在相邻的两根推药杆之间，设置有药柱42。如图2所示，为了使装药的数量最大化，可以使推药杆与药柱依次紧密相接地排列。

结合图2和图5，可以看出本发明的火箭发动机药柱储存与供药装置还设置有内隔板45。内隔板45限定出了多个彼此同心又依次连接的弧形通道。装设有药柱的链条即放置在弧形通道内，如图2所示。上文所述的多根传动轴位于相邻两条弧形通道的连接处。图5中左侧有3个孔，分别用于安装图2中的左侧3根传动轴。图5中右侧有4个孔，分别用于安装第二传动轴36、第三传动轴34、第五传动轴33以及第六传动轴31。图5中没有示出用于安装第一传动轴35的孔。

结合图2、图3、图4以及图6可以看出，在安装有第四齿轮26的第四传动轴上还设置有杆药分离轮32。本发明的火箭发动机药柱储存与供药装置具有分离口40和出药口30，杆药分离轮32设置在分离口40附近。杆药分离轮32为圆柱形结构，在其周向表面设置有多个突出部，该多个突出部能够将位于推药杆43之间的药柱42推出。

优选地，如图4所示，在分离口40和出药口30之间还设置有柔性的止退装置41，当停止传动装置停止时药柱会卡该装置上。在传动装置运行时，药柱能够在推力作用下压缩柔性的止退装置41从而向出药口30运动。

返回到图1，本发明的火箭发动机药柱储存与供药装置在上盖2上还设置有用于容纳主传动装置的多个齿轮的外壳，例如用于容纳位于左侧的多个齿轮的第一外壳1、用于容纳第五锥齿轮14的第二外壳3、用于容纳第三锥齿轮17和第二锥齿轮19的第三外壳4、用于容纳第一锥齿轮21和输入锥齿轮22的第四外壳5以及用于容纳右侧的多个齿轮的第五外壳6。

本发明的火箭发动机药柱储存与供药装置的工作过程如下：

电机将动力传递给输入锥齿轮22，同时输入锥齿轮22通过连杆将动力传递至第一齿轮23和位于第一传动轴35上的链轮，第一齿轮23和位于第一传动轴35上的链轮将逆时针旋转；第一齿轮23同时将动力传递给第二齿轮24和第三齿轮25，第二齿轮24和第三齿轮25将顺时针旋转，第二齿轮24通过第二传动轴36将动力传递给其上的链轮，链轮将顺时针旋转，第三齿轮25通过第三传动轴34将动力传递给其上的链轮，链轮将顺时针旋转；第三齿轮25将动力传送给第四齿轮26，第四齿轮26将逆时针旋转，第四齿轮26通过传动轴将动力传递给杆药分离轮32，杆药分离轮(32)也将逆时针旋转；第四齿轮26将动力传送给第五齿轮27，第五齿轮27将顺时针旋转，第五齿轮27通过第五传动轴33将动力传送其上的链轮，链轮将顺时针转动；第五齿轮27将动力传递给第六齿轮28，第六齿轮28将逆时针转动，第六齿轮28同时通过第六传动轴31将动力传送其上链轮，链轮将逆时针转动。

输入锥齿轮22将动力传递给第一锥齿轮21，第一锥齿轮21将动力传送给第一传动杆20、第二锥齿轮19、连接锥齿轮18、第三锥齿轮17、第二传动杆16、第四锥齿轮15、第五锥齿轮14，第五锥齿轮14通过连杆将动力传递给第七齿轮13和第七传动轴37商的链轮，第七齿轮13和链轮将逆时针旋转；第七齿轮13将动力传送给第八齿轮12，第八齿轮12将进行顺时针旋转；第八齿轮12将动力传送给第九齿轮11，第九齿轮11将逆时针旋转，第九齿轮11通过连杆将动力传递给第九传动轴38的链轮，链轮将逆时针旋转；第九齿轮11将动力传递给第十齿轮10，第十齿轮10进行顺时针旋转；第十齿轮10将动力传递给第十一齿轮9，第十一齿轮9将逆时针旋转，第十一齿轮9通过连杆将动力传递给第十一传动轴39上的链轮，链轮将逆时针旋转。

药柱在内隔板45内滚动，链轮旋转时会将动力传递给链条。推药杆43随链条44移动，推药杆43限制药柱42的位置。药柱42在推药杆43的推动下随链条44移动到分离口40，如图4和图5。

在链条到达分离口40后，链条44会在链轮的带动下继续运动，链条44带动推药杆43进入到杆药分离轮32上的凹陷部分，药柱42则在杆药分离轮32的突出部分、内隔板45和侧板8的作用力下向出药口30运动。

由此，本发明提供了一种多脉冲固体火箭发动机药柱储存与供药装置，能够按照需要为火箭发动机供应多个药柱，从而使火箭发动机的工作更加灵活。

上文描述的仅仅是有关本发明的精神和原理的示例性实施方式。本领域技术人员可以明白，在不背离所述精神和原理的前提下，可以对所描述的示例做出各种变化，这些变化及其各种等同方式均被本发明人所预想到，并落入由本发明的权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种多脉冲固体火箭发动机药柱储存与供药装置，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体内部具有用于容纳多个药柱的空间；

出药口，设置在所述壳体上；

药柱供应装置，所述药柱供应装置能够将所述药柱移动至出药口。

2.根据权利要求1所述的多脉冲固体火箭发动机药柱储存与供药装置，其特征在于，

所述药柱供应装置包括链条传动装置，所述链条传动装置包括多个链轮和两根链条，所述药柱固定设置在所述两根链条之间。

3.根据权利要求2所述的多脉冲固体火箭发动机药柱储存与供药装置，其特征在于，

所述链条传动装置还包括张紧轮。

4.根据权利要求2所述的多脉冲固体火箭发动机药柱储存与供药装置，其特征在于，

所述药柱供应装置还包括主传动装置，所述主传动装置与动力源内连接。

5.根据权利要求2所述的多脉冲固体火箭发动机药柱储存与供药装置，其特征在于，

所述主传动装置包括多个齿轮。

6.根据权利要求5所述的多脉冲固体火箭发动机药柱储存与供药装置，其特征在于，

所述动力源是电机。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的多脉冲固体火箭发动机药柱储存与供药装置，其特征在于，

所述壳体内设置有药柱移动通道，所述药柱能够沿着所述药柱移动通道移动。

8.根据权利要求7所述的多脉冲固体火箭发动机药柱储存与供药装置，其特征在于，

所述药柱移动通道为多个同心的弧形通道依次连接而成。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的多脉冲固体火箭发动机药柱储存与供药装置，其特征在于，

所述出药口处设置有多个柔性的止退装置，所述药柱供应装置在移动所述药柱时能够通过所述止退装置。

10.根据权利要求1-6中任一项所述的多脉冲固体火箭发动机药柱储存与供药装置，其特征在于，

还包括杆药分离轮，所述杆药分离轮设置在所述出药口处，且能够使所述药柱从所述药柱供应装置上脱离。

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