NO164435B - Anordning for midlertidig lukking av en aapning i en drivmotor. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning for midlertidig lukning av en åpning som befinner seg oppstrøms for et åpningselement i et forbrenningskammer til en drivmotor, og som omfatter en utdrivbar plugg forbundet med nevnte åpningselement ved hjelp av et brytbart element som er innrettet til å briste ved et nedstrøms trykk som er mindre enn en tredjedel av forbrenningstrykket i kammeret.

Slike anordninger benyttes for å lukke en indre åpning før bruken og under bruken av forbrenningskammeret, som befinner seg nedstrøms, og i hvilket en drivladning laget av et fast drivmiddel vanligvis anbringes. Oppstrøms for slike lukke-anordninger for midlertidig lukking er det kjent å anbringe enten et luftinntak for en ramjetmotor eller et annet forbrenningskammer som særlig kan inneholde en vanlig drivlad-

ning, en forsterker-drivladning eller en autopyrolyserbar ladning som frembringer en forbrenningsgass som innføres i forbrenningskammeret nedstrøms for drivladningen.

Slike anordninger for midlertid lukking av en indre åpning i

en drivmotor ved bruk av en utdrivbar plugg er for eksempel beskrevet i FR-PS 2.177.880, US-PS 3.879.942.og DE-PS 2.458.180, som beskriver særlig faststoffdrivmotorer der den konstruksjon som danner huset til drivmotoren avgrenser to forbrenningskammere, og US-PS 3.879.942 inneholder en be-skrivelse av en av de mulige anvendelser av ramjetmotorer, vist skjematisk i fig. 8 i patentskriftet.

Det vises også til US-PS 3564845, som beskriver en anordning

for midlertidig lukning av en intern åpning i en drivmotor. Anordningen omfatter ikke en plugg, men derimot en membran

som brister ved et bestemt trykk. Hensikten med denne membran er ikke å skille to forbrenningskamre fra hverandre,

men å' dele det faste drivstoff i et forbrenningskammer i

soner, slik at drivstoffet i den ene sone kan virke som tennmiddel for drivstoffet i den annen tilliggende sone. En slik membran ville dessuten ikke være sterk nok til å utgjøre et skille mellom to forbrenningskamre med fast drivstoff.

Anordninger for midlertidig lukking må muliggjøre fullstendig og permanent isolasjon under alle betingelser, også under unormale, ødeleggende betingelser slik som et fall eller en svikt i en dysemembran, og som et eksempel gir fastholding av en lukkeanordning ved hjelp av et trykk på noen få bar i det bakre forbrenningskammer ikke tilstrekkelig pålitelighet til bruk i høyytelsesprosjektiler. Videre må lukkeanordningene ha lav vekt og minst mulig størrelse, og laterale eller aksiale sikkerhetsanordninger som omfatter svingeledd eller forskyvningsføringer gjør anordningen tyngre og begrenser det disponible volum til forbrenningskammeret som befinner seg nedstrøms i prosjektilet. Dessuten krever utdrivning av lukkeplugger fra alle tidligere kjente anordninger for midlertidig lukning et betydelig overtrykk oppstrøms, og mens et slikt overtrykk bare medfører små ulemper når to forbrenningskammere som virker etter tur er anordnet på hver side av anordningen, er dette ikke tilfellet når det oppstrøms kammer benyttes som et siste kammer for å gi ekstra drivkraft for et prosjektil, eller når luftinntaket til en ramjetmotor befinner seg oppstrøms. I disse spesielle anvendelser er det av stor betydning av ikke bare utdrivningen av pluggene skjer med et minimalt oppstrøms overtrykk, men at også utdrivningen skjer under tilstander som er så reproduserbare som mulig, idet det nøyaktige tidspunkt er av stor betydning for utdrivningen, særlig når en tenner avfyrer en drivladning som befinner seg nedstrøms, fordi trykkstigningsgradienten derved er i størrelsen 500 til 1000 bar pr. sekund, og bruken av sikkerhetssystemer basert på elastisitet ved disse anvendelser medfører store problemer når det gjelder å oppnå reproduserbarhet for utdrivning av pluggen.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å sikre utdrivning av lukkepluggen under virkningen av et lite oppstrøms overtrykk, eller uten noe overtrykk, idet det fullstendig sikres lukning med pluggen før og under forbrenning i forbrenningskammeret. Anordningen i henhold til oppfinnelsen kjennetegnes ved at et parti av det brytbare element består av en rundtgående skjærkrave som danner en del av den utdrivbare plugg,

idet

et annet parti av nevnte plugg er laget av et ablaterbart material og i hovedsak har form som en konus, og

med den største ende anordnet nedstrøms, mens

en nedstrøms flate på pluggen er dekket av en varmebeskyttelse.

Det brytbare element brytes således ved å avskjæres, og består av en rundtgående skjærkrave som danner en del av den utdrivbare plugg. Skjærkraven kan ha utsparinger, slik at den utgjør fliker, og dersom pluggen er dannet av to deler som skrues sammen, kan skjærkraven danne en del av motorkonstruksjonen, særlig når et prosjektil som festes til motoren innføres mellom motoren og pluggen. Et annet parti av pluggen er laget av et material som kan'ablateres under de termodynamiske tilstander som hersker i forbrenningskammeret for faste drivmidler, og smeltepunktet til 'dasse materialer kan ligge mellom 600 og 1200°C, og det er derfor mulig å lage dem av aluminiumbaserte legeringer. : Pluggen er fortrinnsvis hul og har en aksiålsnittform som en U, med bunnen anbragt nærmest forbrenningskammeret. : Det annet parti av pluggen kan omfatte i det minste tre armer, som danner styring for pluggen i åpningen i motorkonstruksjonen. Den koniske form til det annet parti muliggjør utdrivning av pluggen hovedsakelig uten noe oppstrøms overtrykk når den halve konusvinkel er større enn friksjonsvinkelen til sideflatene av konusen og motorkonstruksjonen.

De fordeler som oppnås med oppfinnelsen består hovedsakelig i at utdrivningen av pluggen skjer under virkningen av et minimalt overtrykk, oppstrøms, hvilket er veldefinert og reproduserbart, og dette muliggjør at samvirket med prosjek-tilkomponentene kan forutbestemmes nøyaktig, mens det gir . fullstendig sikkerhet, ettersom det er mulig å benytte et brytbart element som er tilstrekkelig sterkt og som ikke trenger å være nøyaktig kalibrert for å briste under veldefinerte tilstander, ettersom bruddet i det brytbare element skjer ved den første trykkstigning i forbrenningskammeret som befinner seg nedstrøms for anordningen, og ikke av overtrykket som senere dannes oppstrøms. Dessuten har lukkeanordningen i henhold til oppfinnelsen meget små dimensjoner og lav vekt, og dette gjør det enklere å montere anordningen i prosjektiler, samt øker pluggens evne til å nedbrytes når den drives inn i forbrenningskammeret som befinner seg nedstrøms, og den endelige utdrivning av pluggen gjennom den bakre dyse i prosjektilet forenkles.

I det følgende skal oppfinnelsen forklares nærmere ved hjelp av den vedføyde tegning, som viser en utførelsesform av en anordning i henhold til oppfinnelsen.

Tegningen viser i aksialsnitt halvdelen av en anordning for midlertidig lukning av luftinntaket til en ramjetmotor, idet anordningen befinner seg i overgangen mellom luftinntaket og hovedforbrenningskammeret i ramjetmotoren.

Åpningen som skal lukkes midlertidig er således en luftinn-takskanal 11 i en ramjetmotor, og kanalen er festet til motorkonstruksjonen og har en tverrgående vegg 1 som skiller det nedstrøms beliggende forbrenningskammeret 2 fra nytte-lasten 12 som befinner seg oppstrøms. Det midtre parti av denne vegg er utformet som en konus 5, med den største åpning i retning nedstrøms, og omfatter to sylindriske utsparinger aksialt etter hverandre, idet utsparingen med størst diameter har gjenger for innskruing av en ring 13 med konisk innerflate, idet ringen fastklemmer skjærkraven 4 på den utdrivbare plugg 3. Den minste utsparing har en skarp kant som er i kontakt med skjærkraven, som på nedstrømssiden har en innskjæring i overgangen til pluggen, liggende på en litt mindre diameter- enn diameteren til kanten dannet av den lille utsparingen. Den aksiale dybde til utsparingen er litt større enn den aksiale avstand mellom sperreelementet 5 som

dannes av det koniske parti av veggen 1 og anleggsflaten på pluggen 3, dannet av den ytre konusflate på pluggen, idet denne aksiale avstand tilsvarer tre ganger tykkelsen til skjærkraven 4. Skjørtet til den koniske pluggen har et rundtgående spor som inneholder en O-ring 7 som er i kontakt med den indre konusflaten til sperreelementet, og den nedstrøms flate på bunnen 3a til pluggen er dekket av en varmebeskyttelse 6 med en kant som danner en leppetetning som gjør det mulig for pluggen å bevege seg inntil den er i kontakt med den indre konusflaten i sperreelementet 5, og den tverrgående vegg 1 og ringen 13 er laget av varmebestandig material og er dekket av en varmebeskyttelse 14.

Etter antennelse av drivladningen i forbrenningskammeret 2 vil, når trykket kommer opp i omtrent en tredjedel av det nominelle forbrenningstrykk, skjærkraven 4 avskjæres, og pluggen 3 trykkes mot den indre konusflaten i sperreelementet 5, og kompresjon av O-ringsikringen 7 gir ekstra sikkerhet mot lekkasje. Den utdrivbare plugg 3 blir stående i denne lukkestilling så lenge forbrenningstrykket på nedstrømssiden varer, men så snart forbrenningen opphører i en slik grad at den halve konusvinkel er større enn friksjonsvinkelen for de to konusflater, vil de elastiske krefter i O-ringen 7 drive pluggen tilbake hovedsakelig til dens opprinnelige stilling uten hjelp av noe overtrykk oppstrøms, og så snart luftinn-taksåpningene utenfor prosjektilet er befridd for den aero-dynamiske beskyttelse drives pluggen øyeblikkelig ut gjennom den bakre dyse i prosjektilet etter å ha passert gjennom forbrenningskammeret 2.

Claims (3)

1. Anordning for midlertidig lukning av en åpning som befinner seg oppstrøms for et åpningselement (1) i et forbrenningskammer (2) til en drivmotor, og som omfatter en utdrivbar plugg (3) forbundet med nevnte åpningselement ved hjelp av et brytbart element som er innrettet til å briste ved et nedstrøms trykk som er mindre enn en tredjedel av forbrenningstrykket i kammeret (2), karakterisert ved at: et parti av det brytbare element består av en rundtgå ende skjærkrave (4) som danner en del av den utdrivbare plugg (3), idet et annet parti av nevnte plugg (3) er laget av et ablaterbart material og i hovedsak har form som en konus, og med den største ende anordnet nedstrøms, mens en nedstrøms flate på pluggeo (3) er dekket av en varmebeskyttelse (6).

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at pluggen (3) er hul og har en aksialsnittform som en U, hvis bunn (3a) befinner seg nær forbrenningskammeret (2).

3. Anordning som angitt i krav 2, karakterisert ved at det annet parti av pluggen (3) utgjøres av i det minste tre styrearmer.