NO164195B - Drivstoff struktur for en rakettmotor med fast drivstoff. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en drivstoffstruktur for en rakettmotor med fast drivstoff, omfattende et generelt sylindrisk hus som inneholder en i alt vesentlig sylindrisk hovedmasse som har et sentralt hulrom og en flerhet av innvendige kanelyrer som er dannet i hovedmassen om det sentrale hulrommet, og en tennerenhet som Inneholder en tennermasse som har et sentralt hulrom og middel deri for å tilveiebringe forbrenning, slik at varme gasser kan strømme derfra ved det tidspunktet som tenneren er blitt aktivert til hovedmassen, til å bevirke forbrenning derav å finne sted, idet tennerenheten er anbragt i det sentrale hulrom slik at minst en del av en slik strøm av varme gasser rettes på kanelyrene som er dannet i det indre av hovedmassen.

En drivstoffstruktur i henhold til det ovenstående fremgår av DE-A 1149289 hvor tennerenheten er anordnet i aksiell forlengelse til det sentrale hulrom av hovedmassen, slik at varme gasser som kommer ut fra en dyse i tennerenheten er koaksiell med det sentrale hulrom i hovedmassen for å tenne hovedmassen på hele det sentrale hulroms overflateareal.

Det er ønskelig ved avfyringstidspunktet for en farkost som utskytes 1 luft, at rakettmotoren hurtig akslererer missilet fra utskytingsskinnen eller utskytingsstativet, at en ren adskillelse oppnås. Det er også ønskelig, ettersom missilet beveger seg foran det avfyrende luftfartøy, at mengden av rakettavgass, innbefattende faste partikler som går inn i luftfartøyets motor, blir minst mulig.

Noe tilsvarende når det gjelder skulderavførte våpen, er det ønskelig at trykkene og de partikulære stoffvirkningene på soldaten blir minst mulig, og når det tilveiebringes avfyring av et kardesk-avfyrt overflate-til-luft eller overflate-til-overflate missil, er det høyst viktig å hindre konden-seringen av uønsket materiale på optiske og laservinduer. Dessuten, ved avfyring av visse rakettdrevne missiler, er det ønskelig å ha en initiell høy massestrøm fra rakettmotoren, fulgt av en langt lavere massestrøm, med denne så etterfulgt av en gradvis økende massestrøm inntil et slikt tidspunkt som en topp nås akkurat før motoren brenner ut. Den opprinnelige høye massestrømmen som nevnt ovenfor er klart ønskelig for at missilet skal ha tilstrekkelig, skyvekraft til å klar av utskytingsapparatet. Imidlertid har tidligere forsøk med å oppnå den ønskede initielle høye massestrømmen vanligvis medført at det skapes store røykskyer, som var meget uforenlige med pålitelig akvisisjon av missilet ved hjelp av utskyter-monterte ledingsutstyr, med dette sistnevnte problem i tillegg til visse andre faktorer nevnt ovenfor.

Den vanlige løsning på siktemålet med å oppnå høy begyn-nelsesskytekraf t har vært til å ty til en mer kostbar motorkonstruksjon som anvender to forskjellige drivstoff oppskrifter til å tilveiebringe ønskede skyvekarakteristika. Imidlertid har disse tidligere forsøk ikke bare overskridet kostnadsbudsjettet, men også skapt en usedvanlig høy mengde av partikulært stoff, som tjente til å degradere det avfyrende luftfartøyets motorytelse, eller å sette i fare helsen til den soldaten som avfyrer et missil fra sin skulder.

I tillegg, hvis et separat utskytningsmotorkonsept anvendes i forbindelse med en kardesk-utsatt konfigurasjon, eksisterer problemet med enten å fange utskytningsmotoren, med den tilhørende fangningssjokkbelastning på utskyteren, eller å tillate utskytingsmotoren å følge missilet ut av kardesken, hvorved skapes en vesentlig mengde av bruddstykker rundt , utskyteren når missilmotoren tennes.

EP-A -0059142 ligner overfladisk på den foreliggende oppfinnelse ved at det der anbringes en drivstoffmonoblokk med hovedmassen som har to forskjellig dannede sentrale hulrom-seksjoner, det første for akselerasjonsfasen og det andre for flukthastighetsfasen, mens den første seksjonen viser 6 avgreninger som er adskilt gjennom de Innvendige kanelyrer, idet 4 av avgreningene er mindre enn de andre to, slik at en høy initiell skyvekraft anvendes.

Den angitte oppfinnelse er beregnet til å unngå disse ulemper. Den løser problemet med hvorledes man skal konstruere en drivstoff struktur for en rakettmotor som tjener til å gi de ønskede skyvekraftkarakteristika samt å redusere problemene for det utskytende luftfartøyet, soldaten, eller utskytingskardesken.

Ifølge oppfinnelsen kjennetegnes den innledningsvis nevnte drivstoffstruktur ved at brennoverflatearealet for en tennermasse har et forut etablert forhold til brennoverflatearealet for det kanelerte parti av hoveddrivstoffmassen, slik at tennermassen vil bli fullstendig oppbrukt ved det tidspunkt som kanelyrene hos hovedmassene er oppbrukt, hvorved det totale brennarealet for hovedmassen reduseres til en verdi som frembringer en utpreget og meget ønskelig reduksjon i den totale massestrømningstakten for motoren hosliggende enden av utskytningsmekanismen.

Denne oppfinnelse representerer en konstruksjon som med fordel kombinerer en motortenner med høy massestrømnings-hastighet sammen med en hoveddrivstoff sammensetnings-konstruksjon som har høy massestrømningshastighet, for derved å tilveiebringe det initiale høye nivået av total impuls som kreves til akslerere et bestemt missil til en hastighet av 36,6 m/s med en kardesklengde under 2,1 m.

Ifølge denne fordelaktige nye konstruksjon, tilveiebringes bruken av en tenner med høy massestrømningshastighet i kombinasjon med samtidig kanelert massebrenning i hoved-motoren til å gi meget høy begynnelsesskyvekraft. Etter tennerens og hovedmassens kanelyreutbrenning, fortsetter hovedmassen å brenne, men på et lavere skyvekraftnlvå, Idet dette nivå progressivt øker til tidspunktet for utbrenning.

Tennerenheten vil, ifølge en foretrukket utførelsesform ha en flerhet av utløpsporter deri, gjennom hvilke varme gasser strømmer når forbrenning er blitt tilveiebragt.

Med fordel kan det anvendes det samme drivstoffet i både tenneren og hovedmassen.

Meget nær tidspunktet " for avfyring av missilet fra dets utskytingsanordning, blir tennerdrivstoffet totalt oppbrukt, slik som kaneleringene i hovedmassen, hvilket medfører en ønsket reduksjon av skyvekraftnivået. Rakettmotoren brenner så normalt på en progressiv måte til å frembringe den ønskede missilhastigheten ved utbrenning. Det er ganske fordelaktig at alt det ovenstående Initieres ved hjelp av et enkelt elektrisk signal fra utskytingskommandoutstyret, og skjer innenfor en felles trykkbeholder (dvs. ingen separat utskytingsmotor kreves).

Det er derfor en fordel ved oppfinnelsen effektivt å kombinere en tenner som har høy massestrømningshastighet med en modifisert hovedmassekonstruksjon til å gi en høy massestrømning over den korte tidsperioden under hvilken missilet går klar av utskytermidlet.

Det er en annen fordel ved oppfinnelsen å tilveiebringe en ønskelig høy masse -strømnirig-lav masse strømnlng-høy massestrømnlngskarakteristikk for å tilveiebringe utskytingen av et rakettdrevet missil.

■Det en annen fordel ved oppfinnelsen å oppnå den høye initial massestrømningen som er nødvendig til at et rakettmissil går klar av utskytingsanordningen, uten å medføre dannelsen av en stor røyksky, eller dannelsen av uønsket partikulært stoff som vil skade personalet som betjener utskytingsutstyret.

Det er en annen fordel ved oppfinnelsen å tilveiebringe en rakettmotorkonstruksjon som unngår den kostnad som er knyttet til bruken av to eller flere drivstoff oppskrifter eller andre kostbare teknikker.

Det er en annen fordel å tilveiebringe en ny tenner som tjener funksjonene med å tenne hovedmassen på kommando og tilveiebringe ytterligere massestrømningshastighet for å hjelpe til ved missilets utskytingsprosess.

En måte å utføre oppfinnelsen er beskrevet i detalj nedenfor med henvisning til tegningene som illustrerer som eksempel kun en spesiell utformning. Fig. 1 er et tverrsnittriss av en foretrukket drivstoff struktur for en rakett eller lignende som anvender fast drivstoff, hvor dette riss viser monteringen av tennerenheten 1 det sentrale hulrommet av hovedmassen. Fig. 2 er et riss generelt som i fig. 1, men i større målestokk, og inneholder vesentlige detaljer ved den sentralt monterte tennerenheten. Fig. 3 er et enderiss av motorsammenstillingen I fig. 2 sett

ved enden som er fjerntliggende fra dysen.

Fig. 4 er et tverrsnittriss av tenneren tatt langs linjene

4-4 i fig. 2.

Fig. 5 er et tverrsnittriss av hovedmassen tatt langs

linjene 5-5 i fig. 2.

Fig. 6a er et riss av en typisk kanelering i tenneren, med måten hvorved hele tellermassen konsumeres angitt med henvisning til tiden. Fig. 6b er et riss av en typisk kanelyre på hovedmassen, og viser måten ved hvilken hovedmassens kanelyrer forbrukes under brenningen av tenneren i den samme tidsskalaen. Fig. 7 er et diagram over skyvekraft relativt tid, hvor dette diagram gjengir den store begynnelses-skyvekraften umiddelbart fulgt av et skarpt fall. Fig. 8 er et diagram generelt langs retningslinjene for fig.

7, men som gjengir i langt større detalj masse-strømningen fra tenneren og fra motorens masse under de første flere millisekunders brenning.

Fig. 1 viser visse interne deler av en rakettmotors frem-driftsanordning 10 i tilknytning til oppfinnelsen, omfattende hoveddelen av fast drivstoff 12, også kjent som hovedmassen, som generelt har konfigurasjonen av en sylinder som befinner seg i et motorhylster 14, av den type som anvendes for et missil. Hovedmassen 12 er symmetrisk anbragt om den langsgående senterlinje 18 for rakettmotoren, og har en sentral boring eller hulrom 16 deri.

Brenningsstarten for hovedmassen 12 ved tidspunktet for utskytingen av missilet begynner i det sentrale hulrommet 16 for drivstoffet, hvor strømmen av varme gasser som stammer fra brenningsprosessen beveger seg mot høyre slik som betraktet i fig. 1, langs senterlinjen 18 og ut av dysen 19. Som følge derav beveger missilet seg mot venstre med hensyn til hva som er vist i fig. 1. Brenning av hovedmassen 12 bevirkes til å begynne ved det ønskede tidspunktet ved bruken av tenneren eller tennerenheten 20 som er anbragt i det sentrale hulrommet 16 langs senterlinjen 18.

Fig. 2 viser vesentlige detaljer ved tennerenheten 20 som anvendes ifølge oppfinnelsen. Kort etter tenningstidspunktet for tenner 20, bevirkes varme gasser til å gå ut av den sentrale porten 22 ved akterflaten for tenneren 20, som bevirker kanelyrer 24 på det sentrale partiet av hovedmassen 12 til å begynne å brenne. Varme gasser går også ut fra et flertall porter eller hull 26 som er oppstilt om den fremre enden av tenneren 20, dvs. enden av tenneren 20 som er fjerntliggende fra den sentrale porten 22. Disse porter 26 er fortrinnsvis omkretsmessig adskilt og visse med en diameter lik 3 mm, med de varme gassene som kommer fra disse porter 26 bevirkende tenning av det faste drivstoffet ved den lukkede enden av hulrommet 16. Innvendig konstruksjon av tennerenheten 20 vil snart bli beskrevet nærmere.

Slik det vil bli forklart i det etterfølgende, involverer selve kjernen ved oppfinnelsen det faktum at drivstoffmassens utformning for tenneren 20 og drivstoffmassens utformning for hovedmassen 12 er omhyggelig dimensjonert for derved å frembringe den høye massestrømningshastigheten (total impuls) som kreves for å utskyte missilet fra utskytningsmidlet.

Etter utskytning er tenningsdrivstoffet som beregnet blitt totalt oppbrukt og kanelyren har forsvunnet fra hovedmassen 12, hvorved etterlates kun en generelt sylindrisk hovedmasse-konfigurasjon, som har en ønsket brenningskarakteristikk, for å gi fremdrift til missilet.

Tennerenheten 20 er direkte understøttet fra sikrings og armeringsanordningen 28 som er generelt sirkulær, og montert på motorhuset 14 ved den fremre enden av hovedmassen 12. Sikrings og armeringsanordningen 28 er utformet til å hindre tenning av tenneren ved uhell, men virker til å tilveiebringe aktivering av tenneren etter den ønskede tid. Inltiatoren 30 som er skrudd inn i den nedre delen av sikrings og armeringsanordningen 28, og et elektrisk forbindelsesorgan 32 som er koplet til denne ved hjelp av elektriske ledere 33 gjør det mulig å avfyre tenneren ved hjelp av et elektrisk signal tilveiebragt fra et fjerntliggende sted, se også detaljer i fig. 3.

Sikrings og armeringsanordningen 28 er en konvensjonell på-linje, ikke-på-linje sprerreanordning som tjener til å hindre utilsiktet tenning av motoren. Ettersom den ikke i og for seg er en del av oppfinnelsen, er den ikke vist her. En sikkerhets og armeringsanordning fremstilt av en hvilken som helst av flere velkjente selskaper vil være tilstrekkelig i dette tilfellet.

Ved det tidspunkt som det er ønskelig at motoren skal virke, sendes et armerende elektrisk signal til en solenoid som bevirker dens innvendige mekanisme til å dreie rundt 45 grader. En solenoidakselforlengning drives i rotasjon med solenoidbevegelsen. Et hull i akselen er normalt ute av innretning med en tapp, men når akselen roteres av sole-noidens påvirkning, kommer hullet i innretning med tappen.

Når en elektrisk "avfyrings" kommando mottas av initiatoren 30, tvinger forbrenningsgasser fra initiatoren tappen inn i hullet i akselen, hvorved et hull i sikkerhets og armerings-huset eksponeres, idet sistnevnte hull fører til forsterk-ningsladningen i hulrommet i tennerhuset. Fortrinnsvis anvendes BKNO3 pellets, hvor brenningen av slike pellets bevirker en intens> flamme som går ut gjennom en perforert stålplate 29, inn i tennerens hovedhulrom, hvor dette selvfølgelig bevirker momentan tenning av tennerdrivstoffet.

Avfyringskommandoen kan utføres fra 0-10 sekunder etter at solenoiden er blitt aktivert til å frilegge hullet i huset i nevnte sikrings og armeringsanordning.

Ifølge en foretrukket utformning av oppfinnelsen blir det anvendt en gjenget monteringsring 34 for understøttelse av sikrings og armeringsanordningen 28 og tennerenheten 20, idet nevnte ring 34 er synlig i fig. 2, og også kjent som en adapterring. Ringen 34 er forsynt med utvendige gjenger 36 anbragt rundt det innvendige av motorhylsterets 14 ende. En omkretsmessig skulder 42 er tilveiebragt nær den fremre enden av adapterringen 24, og denne skulder bringes opp i flukt med den fremre flensen på motorhylsteret 14 under ringens montering. Uønsket lekkasje mellom gjengene hindres ved å tilveiebringe et omkretsmessig spor hosliggende den bakre kanten av adapterringen 34, i hvilket spor anbringes en 0-ring 44. Adapterringen 34 kan lages av aluminium eller lignende av hensyn til lett vekt, og dens integritet under motorbrenning sikres ved bruk av en varmeisolator 46 som tjener som et beskyttende organ. Organet 46 er av generell toroidal utformning og er laget av en gummi som er konstruert til å motstå høy temperatur, slik som 3060° C under den nødvendige brennetid som normalt er mindre enn 5 sekunder.

Sikrings og armeringsanordningen 28 er forsynt med en sirkulær monteringsflens 48 som mottas på en tett måte i den innvendige boring i adapterringen 34. Monteringsflensen 48 er forsynt med et sirkulært utvendig spor 52 i hvilket en 0-ring 54 anbringes. Den sistnevnte 0-ring hindrer gass som har høyt trykk og høy temperatur i å strømme fremover fra det sentrale hulrommet 16. Uønsket bevegelse av flensen 48 bort fra den viste stilling hindres ved bruken av sneppertring 56, opptatt i et hensiktsmessig spor i den innvendige boring hos adapterringen 34. Fortrinnsvis anvendes en holderingkile 57 som hindrer at sneppertringen 56 kommer ut av stilling. Kilen er best vist i fig. 3.

De konstruksjonsmessige detaljer ved monteringsanordningen for tennerenheten 20 på senterlinjen av det sentrale hulrommet 16 er gitt som kun bakgrunnsinformasjon, og ingen oppfinnelse ansees å bero i monteringsanordningen i og for seg.

Med fortsatt henvisning til fig. 2, vil man se at der er blitt vist visse ytterligere detaljer ved tennerenheten 20. Tenneren tjener til de viktige funksjoner med å tenne hovedmassen 12 på kommando, og tilveiebringe den ytterligere massestrømnlngshastigheten for å utføre missilets utskyt-ningsprosess. Det generelt sylindriske ytre hylsteret 62 på tenneren er fortrinnsvis laget av et materiale som motstår høy temperatur, slik som fenolglass, idet dette sistnevnte materialet ikke blir i særlig grad skadet av høytemperaturs-forbrenning som finner sted Innenfor tenneren samt rundt dens omkrets.

Innvendig i tennerens hylster 62 befinner det seg et tennerdrivstoff 64 som, ganske viktig, er det samme drivstoffet som hovedmassen 12 anvendt innenfor motorhylsteret 14. Utformningen av drivstoffet 64 vil bli omtalt snart, i forbindelse med fig. 4. Selv om oppfinnelsen ikke skal begrenses til noe spesielt drivstoff, anvendes fortrinnsvis et drivstoff som gir minimal røyk, med sammensatt-modifisert dobbeltbasis i den utstrekning som drivstoffet gir stort energiinnhold pr. vektenhet, den ønskede høye brennings-hastighet og gir en minimal mengde av røyk og røyksky-partikler. Det er kjent at partikler skader bruken av laser ettersom laserenergi absorberes, og påvirker i alvorlig grad signal/støyforholdet på detektormottakerene.

Det er viktig å bemerke at anvendelsen av det samme drivstoffet i tenneren 20 og i hovedmassen 12 reduserer ut-viklingskostnadene og produksjonskostnadene, og forøker den totale pålitelighet.

Festet i akterenden av det generelt sylindriske ytre tennerhylsteret 62, som vist i fig. 2, er et dyseorgan 66, hvis sentrale åpning 22 er utformet til å gi en bestemt vinkel på tennerens utsendte gasser for derved å forbedre tenningen av kanelyrene på hovedmassen 12. Dysene er fortrinnsvis laget av kisel-fenolmateriale og holdes på plass i akterenden av tennerhylsteret ved bruk av sement, samt ved hjelp av et flertall radielt anbragte tapper 68. En plastplugg 70 monteres i tennerdysen og tjener til å øke .trykkstigningshastigheten for tenneren. Dette bevirker i sin tur tennerens drivstoff 64 til å tenne hurtigere og brenne hurtigere, hvilket gir den høye massestrømnlngs-hastigheten som kreves av tenneren for at missilet skal gå klar av utskyteren på riktig måte. Pluggen 70 blåses ut kun ved et slikt tidspunkt når trykket har bygget seg opp i det innvendige av tennerenheten 20 til en ønsket høy verdi.

Det er meget viktig, som vist i fig. 4, at det innvendige partiet av drivstoffet 64 i tenneren 20 er forsynt med et antall kanelyrer 74 adskilt om tennerens 20 senterlinje. Disse kanelyrer øker på ønsket måte overflatearealet over hvilket intens brenning kan finne sted ved tidspunktet for missilets avfyring. Likeledes, og som vist i fig. 5 er det likeledes i forbindelse med det sentrale partiet av hovedmassen 12 tilveiebragt kanelyrer 24, slik det ble nevnt i forbindelse med fig. 2. Som et resultat av tilveiebringelsen av kanelyrene 24, blir brenningsarealet i betydelig grad økt under den relativt korte tennerbrenningen.

I fig. 6a er der vist i noe større målestokk en typisk kanelyre av den type som anvendes i tenneren 20, hvor dette riss angir den progressive brenning derav. Det er viktig å bemerke at hele den viste delen av tenneren 20 er blitt forbrukt ved det tidspunkt som kanelyrepartiet hos hovedmassen 12 har brent vekk. Likeledes, i fig. 6b, er der vist i den samme tidsskala, den progressive brenning av en typisk kanelyre i hovedmassen 12, hvor det bemerkes at en betydelig del av drivstoffet i hovedmassen 12 fortsatt er tilbake etter at tennerens drivstoff 64 og kanelyrene 24 i hovedmassen 12 har brent bort.

Fig. 7 representerer en plotting over massestrømnings-hastighet relativt tid, hvor dette diagram klart angir den store initialskyvekraften, fulgt etter utbrenning av tenneren 20 med et skarpt fall til et nivå som representerer skyve-kraften tilveiebragt av hovedmassens 12 brenning etter bortbrenning av kanelyrene 24. Det skarpe fallet finner vanligvis sted omtrentlig 0,10 til 0,12 sekunder etter tenning.

Fig. 8 viser i nærmere detalj sammenhengen mellom brenntid for kanelyrene 24 hos hovedmassen 12, og tenneren 20. Som det vil forståes fra et studium av denne figur, er hele tenneren 20 blitt oppbrukt ved tidspunktet som kanelyrene 24 i hovedmassen 12 har brent bort, idet disse hendelser finner sted ved tidspunktet som missilet forlater avfyringsrøret.

En økt forståelse av fig. 8 og visse andre viktige aspekter ved oppfinnelsen vil fåes fra et studium av den etterfølgende analyse.

Oppfinnelsen gjør fordel av den vanlige motors interne ballistiske respons overfor en plutselig endring i drivstoffets brennoverflatearealkarakteristikk som matematisk er definert som følger:

Under anvendelse av standardligningen for massebalanse:

Hvor: d> - massestrømningshastighet I kg/s

Atø = brennoverflateareal i cm<2>

p - drivstofftetthet i kg/cm<3>

r - drivstoffets brennstoffhastighetsligning (=aPc<n>)

hvor. a er en konstant, Pc er trykk i N/cm<2>, n lik brennhastighetsstigningen

Pc - operasjonskammerets trykk i N/cm<2>

At °* dysehalsarealet i cm<2>;g = gravitasjonskonstant (9,81 m/s<2>) ;C<*> = karakteristisk hastighet i m/s.

Ved å dele initialbetingelsene for massestrøm (umiddelbart forut for utbrenningen av tenner og hovedmassekanelyren 24,74, Indeks 1) ved sluttbetingelsene for massestrømningen (umiddelbart etter utbrenningen av tenneren og hovedmassekanelyren. Indeks 2),

Forholdet mellom operasjonskammerets trykk og drivstoffets brennoverflateareal oppnåes således. Strykning og utskift-ning fører til:

Antar man at der foreligger ubetydelig halserrosjon under den meget korte tidsperioden av 100 millisekunder og ommøblerer uttrykkene oppnås det følgende:

Den geometriske konstruksjonsrealisering ifølge oppfinnelsen kan defineres som følger:

I. Hovedmassens ihner- boringsgeometri:

A. brennoverflatearealet (A^) i hovedmassen ved motortenning er funnet å være (forut for TQ i fig. 6b)': ^b.. <=> omkrets x lengde -

senter-gjennomhulling &

(gjennomsnittlig bredde av kanelyre x lengde av kanelyre x antallet av kanelyrer)

[(nx6,15)81,74]-(0,27x63x18)

1271,55 cm<2>

(197.09 in<2>)

Nanelyrer (gjennomsnittlig kanelyrebredde + 2 x høyde) x lengde x antall av kanelyrer [0 ,27+(2x0,62)]x63xl8

1713,93cm<2> (265,66in<2>)

B. Brennoverflatearealet for hovedmassen umiddelbart forut for kanelvreutbrennln<g> (Tq + Tj_ i fig. 6b): Ri - initiell R ved motortenning (3,076 cm) pluss en halvpart av initialkanelyretykkelsen (0,27 cm)

3,076 + 0,137 = 3,213 cm.

& 1 = initialhøyden for kanelyre ved motortenning (0,62 cm)

minus en halvpart av initialkanelyretykkelsen

(0,274 cm)

0,62 - 0,137 = 0,483 cm.

Løser man for hovedmassens brennoverflateareal oppnås det følgende:

Afc for senter-gjennomhulling:

Ab

s.g. - nDi x lengde

= n(2 x 3,213) x (81,74)

= 1649,32 cm<2>

Ajj for kanelyre:

Ab

K <= 2 x A x lengde x antall kanelyrer

2 x 0,483 x 63 x 18

1095, 45 cm<2>

C. Brennoverflatearealet for hovedmassen umiddelbart etter kanelvreutbrennln<g> er funnet å være (Tq + T2 i fig. 6b): Innvendig boringsdiameter = lik initialdiameter +

tilbakebrenning av 0,13589 cm på radiene

6,15 + (2 x 0,27/2)

6,424 cm

Derfor er Ajj = omkrets x masselengde (rt x 6,424) x 81,74 1649,48 cm<2>.

II. Tenners kanelerte massekonf iguras. lon:

A. Brenneroverflateareal for tennermasse umiddelbart forut for motortenning er funnet å være (forut for Tq i fig. 6a): Ab = [nDxL]-[20(0,330)xL]+[(21+0,330)x20xL]

[n(3,678) (10,554 )]-20(0,330)(10,554 )]

+[(2x,0,508+0,330) x20xl0,554]

121,90 - 69,66 + 284,12

336,40 cm<2> (52,143 in<2>)

B. Brennoverflatearealet for tennermassen umiddelbart forut for tennerdrivstoffets utbrennin<g> er funnet å være (T^ + T 1 i fig. 6a):

Ab = [ttDxL] + [21x20xL]

[n(3,970)(10,554)] + [2(0 ,360 ) (20 ) (10,554 )] 131,56+152,31

283,87 cm<2> (44,0 in<2>) C. Brennoverflatearealet for tennermassen umiddelbart etter tennerens drivstoffutbrennin<g> er 0,0 cm<2> (Tq + T2 i fig. 6a).

Går man tilbake til det genererte matematiske uttrykk som definerer forholdet mellom likevekts driftstrykk og brenn-overf lateareal og innsetter brennoverflatearealene for de geometriske betingelser umiddelbart forut for tenner og hovedmassekanelyreutbrenning (Ab) og umiddelbart etter tenner og hovedmassekanelyreutbrenning (AD) oppnås det følgende:

At2 = At^ = 9,723 cm<2> (ved konstruksjon).

n drivstoffbrennhastighetseksponent = 0,33 gir derfor:

Dette viser at kammerets driftstrykk umiddelbart etter tenner og hovedmassekanelyrens utbrenning er 40,4 prosent av kammerdriftstrykket umiddelbart før tenner og hovedmassekanelyrens utbrenning.

Massestrømningshastigheten (w) er i alt vesentlig propor-sjonal med kammerdriftstrykket, og motorskyvekraften er relatert til driftskammertrykket via uttrykket:

Man vil derfor se at der er blitt oppnådd den ønskede betydelige reduksjon i rakettmotorskyvekraf t ved kadeske-utgang (ca. 100 til 140 millisekunder etter motortenning) ved hjelp av en ny og meget fordelaktig hurtig reduksjon i drivstoff brennoverflateareal, som vist ved sammenligning av punkt "A" med punkt "B" i fig. 8.

Med kanelyre i det ovenstående og i de etterfølgende krav forstås også det generelle uttrykk "korrugering".

Claims (2)

1. Drivstoff struktur for en rakettmotor med fast drivstoff, omfattende et generelt sylindrisk hus (14) som inneholder en i alt vesentlig sylindrisk hovedmasse (12) som har et sentralt hulrom (16) og en flerhet av innvendige kanelyrer (24) som er dannet i hovedmassen (12) om det sentrale hulrommet (16), og en tennerenhet (20) som inneholder en tennermasse (64) som har et sentralt hulrom og middel deri for å tilveiebringe forbrenning, slik at varme gasser kan strømme derfra ved det tidspunktet som tenneren er blitt aktivert til hovedmassen (12), til å bevirke forbrenning derav å finne sted, idet tennerenheten (20) er anbragt i det sentrale hulrom (16) slik at minst en del av en slik strøm av varme gasser rettes på kanelyrene (24) som er dannet i det indre (16) av hovedmassen (12), karakterisert ved brennoverflatearealet for tennermassen (64) har et forut etablert forhold til brennoverflatearealet for det kanelerte parti av hoveddrivstoffmassen (12), slik at tennermassen (64) vil bli fullstendig oppbrukt ved det tidspunkt som kanelyrene (24) hos hovedmassen (12) er oppbrukt, hvorved det totale brennarealet for hovedmassen (12) reduseres til en verdi som frembringer en utpreget og meget ønskelig reduksjon i den totale massestrømningstakten for motoren hosliggende enden av utskytningsmekanismen.

2. Drivstoff struktur som angitt i krav 1, karakterisert ved at tennerenheten (20) har en flerhet av utløpsporter (22, 26) deri, gjennom hvilke varme gasser strømmer når forbrenning er blitt tilveiebragt.