NO852943L - Rakett med forskjellige ladninger - Google Patents

Description

Rakett med forskjellige ladninger.

Foreliggende oppfinnelse angår rakettmotorer, og særlig rakettmotorer med faststoffdrivladninger for henholdsvis forsterkning av rakettens startfase og opprettholdt fremdrift av raketten i en påfølgende fase.

Den skyvekraf som frembringes av et sonisk, strupt utløps-munnstykke for en rakettmotor er proposjonal med produktet av trykket i motorens forbrenningskammer oppstrøms: for munnstykket og munnstykkets minste tverrsnitt (strupetverrsnittet) . Massestrømningstakten gjennom et strupt munnstykke er også proposjonal med oppstrømstrykket og strupetverrsnittet. Skyvekraften for et strupemunnstykke er derfor proposjonal med massestrømningstakten gjennom munnstykket.

For rakettmotorer som krever en høy forsterket skyvekraft

av kort varighet fulgt av en lavere, lengre opprettholdt skyvekraft er den mest vanlig anvendt teknikk å forandre massestrømningstakten av forbrenningsgasser gjennom et kon-stant strupetverrsnitt av munnstykket. Dette oppnås normalt ved å anordne to drivladninger i serie etter hverandre inne i forbrenningskammeret, i det den førse ladning utgjøres av en forsterkerdrivladning for å frembringe den høye start-skyvekraft, mens den annen ladning utgjøres av en drivladning for opprettholdt fremdrift og som fortsetter å brenne etter at den første ladning er utbrent. En hver forandring av massestrømningstakten av forbrenningsgasser gjennom et sonisk strupt munnstykke ledsages imidlertid av en tilsvarende forandring av oppstrømstrykket. Hvis for-andringen fra den forsterkede massestrømningstakt i start-fasen til den senere opprettholdte massestrømningstakt er for hurtig, kan det hende at den tilsvarende reske trykk-sekning i forbrenningskammeret kan slukke ut den gjenværende forbrenning av drivmidlet.

Det er derfor et formål for oppfinnelsen å frembringe en rakettmotoranordn.ing som tillater en rask overgang mellom forsterket og varig drift uten at forbrenningen av det gjenværende drivmiddel utslukkes.

Oppfinnelsen gjelder således en rakettmotor som omfatter et forbrenningskammer med et primært utløpsmunnstykke, en første faststoffladning for opprettholdt fremdrift av raketten og anordnet.inne i nevnte kammer, samt anordnet inne i kammeret mellom nevnte første drivladning og nevnte munnstykke, en annen faststoffladning for forsterkning av rakettens startfase, idet rakettmotorens særtrekk i henhold til oppfinnelsen ligger i at det mellom nevnte første og annen drivladning er anordnet et mellomliggende utløpsmunn-stykke som er innrettet for i drift å rette forbrenningsgasser fra nevnte første drivladning mot nevnte primærmunn-stykke .

Forbrenningskammeret i den foreliggende rakettmotor er derfor oppdelt i et kammer som inneholder den første ladning for lengre opprettholdt fremdrift og et forsterkerkammer som inneholder den annen ladning, idet de to kammere er adskilt av det mellomliggende munnstykke.

Ved tenning av motoren begynner begge ladninger å brenne. Strupeområdet for og den totale.massestrømningstakt av forbrenningsgasser gjennom primærmunnstykket er valgt slik at det under forsterkerfasen sikres sonisk strømning av forbrenningsgasser gjennom primærmunnstykket, men bare subsonisk strømning av forbrenningsgasser gjennom det mellomliggende munnstykke. Under forsterkerfasen er trykket i forbrenningskammeret for opprettholdt drift derfor bare litt høyere enn i forsterkerkammeret. Strupetverrsnittet for det mellomliggende munnstykke er valgt slik at det trykk som frembringes i kammeret for opprettholdt fremdrift av massestrømningen av forbrenningsgasser fra ladningen for opprettholdt fremdrift er tilstrekkelig høy etter utbrenningen av forsterkerfasen til å sikre sonisk

strupt strømning i det mellomliggende munnstykke.

Når forsterkerladningen er utbrent vil trykket i forsterkerkammeret raskt falle til en verdi som er bestemt ved massestrømningstakten av gasser fra kammere for opprettholdt fremdrift og gjennom primærmunnstykkets strupetverrsnitt. Samtidig vil trykket i kammeret for opprettholdt fremdrift bare falle til det punkt hvor strømningen gjennom det mellomliggende munnstykke'blir sonisk.-." Dette mellomliggende munnstykke sikrer ikke bare at trykkfallet i kammeret for opprettholdt fremdrift blir mindre kraftig enn i forsterkerkammeret, men også at trykkfallet i kammeret for opprettholdt fremdrift skjer mindre rakst. Dette medfører i sin tur at det blir meget mindre sannsyn-lig at den opprettholdte drivladning vil utslukkes når forsterkerladningen brenner ut. Trykket i kammeret for opprettholdt fremdrift styres av mellommunnstykkets strupetverrsnitt samt av massestrømningstakten av gasser fra kammeret for opprettholdt fremdrift, samt er uavhengig av primærmunnstykkets strupetverrsnitt.

Et rakett med motor i samsvar med foreliggende oppfinnelsen vil nå bli beskrevet ved hjelp av et utførelseseksempel og under henvisning til den vedføyde tegning, hvis eneste figur viser et lengdesnitt gjennom raketten.

Som vist på tegningen, har raketten en motor som omfatter et forbrenningskammer 1 for forsterket startfase, et forbrenningskammer 2 for opprettholdt fremdrift, et mellomliggende munnstykke 3 mellom de to kamre samt en primær-munnstykkeanordning 4 som omfatter en tenninnretning 5

og en fengskive 6. En forsterkerladning av fastsoffdriv-middel 7 er innpasset i kammeret 1 nedstrøms for det mellomliggende munnstykke 3, mens en ladning for opprettholdt fremdrift og som består av fastsoff-drivmiddel 8

er innpasset i kammeret 2 oppstrøms for det mellomliggende munnstykke 3.

Raketten er utstyrt med fire sammenfoldbare finner 9, således at raketten kan passe inn i et utskyterrør med sine finner foldet inn. Disse finner er forsynt med en viss stiger for å bringe raketten til rullebevegelse under sin flukt.

Ved et typisk utførelseeksempel av foreliggende oppfinnelse omfatter forsterkerdrivmidlet 7 et hurtigbrennende kordid-drivmiddel som er ekstrudert som rør. hvis hule indre har et omvendt stjerneformet tverrsnitt, mens drivmidlet 8

for opprettholdt fremdrift omfatter et langsomt brennende kordid-drivmiddel i sylinderform og med et antall aksialt gjennomløpende hullpasasjer.

Munnstykkeanordningen 4 omfatter et konvergerende avsnitt og strupetverrsnitt 4a samt en utløpskonus 4b. Disse er skrudd sammen for å låse fengskiven 6 på plass. Denne fengskive 6 bærer tenninnretningen 5. Denne tenninnretning 5 omfatter en støpt ABS plastbeholder som inneholder et pyroteknisk pulver og en fenghette, hvis tilførsels-ledninger passerer gjennom fengskiven.

Tenning av fenginnretningen innleder avbrenning av begge drivmiddeltrinn. Forsterkertrinnets forbrenningskammer 1 arbeider ved et trykk av størrelsesorden 27 MPa og sikrer derved sonisk avstrupet strømning i primærmunnstykket 4 samt subsonisk ikke avstrupet strømning i det mellomliggende munnstykke 3. Etter fullført forsterkerfase vil trykket i kammeret 1 falle og tillater sonisk strømning av de avgitte gasser under opprettholdt fremdrift i strupetverrsnittet av det mellomliggende munnstykke 3. Drivtrykket i forbrenningskammeret 1 for forsterkerfasen er under fasen for opprettholdt fremdrift av størrelse-orden 1,4 MPa.

Claims (1)

1. Rakettmotor som omfatter et forbrenningskammer med et primært utløpsmunnsykke, en første faststoffladning av rakettdrivmiddel for opprettholdt fremdrift i nevnte kammer samt en annen faststoffladning av drivmiddel for forsterket rakett fremdrift anordnet i nevnte kammer mellom den første ladning og nevnte'primære munnstykke,karakterisertvedat det mellom nevnte første og annen drivladning er anordnet et mellomliggende avgassmunnstykke (3) som er innrettet for i drift å rette forbrenningsgasser fra nevnte første drivladning (8) mot primærmunnstykket (4).