RU2133369C1 - Solid-propellant rocket engine - Google Patents

Solid-propellant rocket engine Download PDF

Info

Publication number
RU2133369C1
RU2133369C1 RU97111213A RU97111213A RU2133369C1 RU 2133369 C1 RU2133369 C1 RU 2133369C1 RU 97111213 A RU97111213 A RU 97111213A RU 97111213 A RU97111213 A RU 97111213A RU 2133369 C1 RU2133369 C1 RU 2133369C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
igniter
channel
engine
ignition device
powder charge
Prior art date
Application number
RU97111213A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97111213A (en
Inventor
А.Г. Шипунов
Г.Ф. Соколов
В.Д. Морозов
Е.А. Васина
В.В. Махонин
Original Assignee
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 Конструкторское бюро приборостроения filed Critical Конструкторское бюро приборостроения
Priority to RU97111213A priority Critical patent/RU2133369C1/en
Publication of RU97111213A publication Critical patent/RU97111213A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2133369C1 publication Critical patent/RU2133369C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Air Bags (AREA)

Abstract

FIELD: rocketry. SUBSTANCE: engine includes powder charge whose channel is widened on side of front neck; start ands ignition device located in it at spaced relation has front head and cylindrical-spherical casing inside which support, igniter and perforated progressive-burning grain are located; support is made in form of cruciform bush with gas ducts changing into central critical orifice. head and casing of start and ignition device are provided with heat shields; electric igniter located in head opposite igniter is connected with start and ignition device by means of gas duct. Smooth heating accompanied by complete ignition of entire powder charge by jet of gas escaping from start and ignition device enhances operational reliability of rocket engine, both at positive and negative temperatures. EFFECT: enhanced efficiency of rocket engine. 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к ракетостроению и учитывает все возрастающие требования по повышению совершенства конструкций ракетных двигателей и надежности их работы. The present invention relates to rocket science and takes into account the increasing requirements to improve the perfection of the design of rocket engines and the reliability of their work.

Существует ракетный двигатель твердого топлива [1], содержащий камеру сгорания с сопловым раструбом и опорой из композиционного материала, размещенный в ней вкладной заряд твердого топлива с осевым каналом, воспламенитель, смонтированный на переднем днище, закрепленном в металлическом шпангоуте, отличающийся тем, что он снабжен опертым на заряд твердого топлива подпружиненным поршнем с центральным отверстием, а в корпусе воспламенителя выполнен глухой осевой канал, в котором расположен поршень, при этом сопловой патрубок снабжен металлической воронкой с пружинным хвостовиком со стороны камеры сгорания, а между воронкой и сопловой воронкой размещена эластичная прокладка, причем соединение переднего днища и металлического шпангоута выполнено в виде уложенных между зубьев спиральной кольцевой намоткой стеклонитью, а зубья выполнены пирамидальной формы, стороны оснований которых расположены под углом к углу намотки стеклонитей. Однако данная конструкция двигателя применительно к двигателям с прочноскрепленным с корпусом двигателя пороховым зарядом ненадежна из-за несовершенства воспламенительного устройства, а именно тонкостенный корпус воспламенителя может разрушаться до момента полного воспламенения всего пиротехнического состава, тогда часть состава будет выброшена из футляра, что приведет к увеличению времени задержки воспламенения порохового заряда и нестабильности выхода двигателя на расчетный режим, или к его затуханию - особенно на минусовых температурах, т. к. заряд не успевает достаточно прогреться, что недопустимо. Увеличение навески воспламенителя приведет к увеличению давления внутри двигателя, что приведет к поломке (растрескиванию) канала прочноскрепленного с корпусом двигателя порохового заряда, что недопустимо. There is a rocket engine of solid fuel [1], containing a combustion chamber with a nozzle socket and a support made of composite material, a fixed charge of solid fuel with an axial channel placed in it, an igniter mounted on the front bottom fixed in a metal frame, characterized in that it is equipped a spring-loaded piston supported by a charge of solid fuel with a central bore, and in the igniter housing a blind axial channel is made in which the piston is located, while the nozzle nozzle is provided with metal an elastic funnel with a spring tail on the side of the combustion chamber, and between the funnel and the nozzle funnel there is an elastic gasket, the connection of the front bottom and the metal frame is made in the form of helical ring winding laid between the teeth with glass fiber, and the teeth are made in a pyramidal shape, the sides of the bases of which are angled to the corner of the winding glass. However, this engine design in relation to engines with a powder charge firmly fixed to the engine case is unreliable due to imperfections in the ignition device, namely, a thin-walled igniter case can be destroyed until the entire pyrotechnic composition is completely ignited, then part of the composition will be ejected from the case, which will lead to an increase in time delays in the ignition of the powder charge and the instability of the engine reaching the calculated mode, or to its attenuation - especially at minus temperature, because the charge does not have enough time to warm up, which is unacceptable. An increase in the igniter sample will lead to an increase in pressure inside the engine, which will lead to breakage (cracking) of the channel of the powder charge firmly bonded to the engine body, which is unacceptable.

Существует ракетный двигатель твердого топлива [2] "Спейс Шаттл" с прочноскрепленным с корпусом двигателя пороховым зарядом и пускозажигательным устройством, состоящим из корпуса с внешней и внутренней теплоизоляцией с центральным соплом и вкладышем, большим пороховым зарядом пускозажигательного устройства, воспламенение которого осуществляется от малого пускозажигательного устройства, установленного в крышке двигателя. Данная конструкция ракетного двигателя с таким пускозажигательным устройством имеет высокую степень надежности воспламенения основного порохового заряда двигателя, которое происходит последовательно в три этапа и поэтому применяется в крупногабаритных двигателях баллистических ракет, где время запуска двигателя мало по сравнению с полетным временем баллистической ракеты и неприемлемо для зенитных ракет, где полетное время мало до 3 - 3,5 сек, а время на поджиг порохового заряда двигателя составляет десятые доли секунды. Поэтому задачей предполагаемого изобретения является устранение указанных выше недостатков, а именно использование пускозажигательного устройства в ракетных двигателях зенитных ракет, что обеспечивает высокую степень надежности работы двигателя как на положительных, так и отрицательных температурах, за счет равномерного прогрева и сопровождения полного воспламенения порохового заряда струей истекающего газа из пускозажигательного устройства. There is a solid-propellant rocket engine [2] Space Shuttle with a powder charge firmly bonded to the engine body and a trigger device, consisting of a body with external and internal thermal insulation with a central nozzle and liner, a large powder charge of the trigger device, ignition of which is carried out from a small trigger device installed in the engine cover. This design of a rocket engine with such a firing device has a high degree of reliability of ignition of the main powder charge of the engine, which takes place in three stages and is therefore used in large-sized ballistic missile engines, where the engine start time is short compared to the flight time of a ballistic missile and is unacceptable for anti-aircraft missiles , where the flight time is short up to 3 - 3.5 seconds, and the time to ignite the powder charge of the engine is tenths of a second. Therefore, the objective of the proposed invention is to eliminate the above disadvantages, namely the use of a starting device in rocket engines of anti-aircraft missiles, which provides a high degree of reliability of the engine at both positive and negative temperatures, due to uniform heating and tracking of the complete ignition of the powder charge by a stream of exhaust gas from the ignition device.

Указанная цель достигается тем, что в ракетном двигателе твердого топлива пороховой заряд со стороны передней горловины имеет уширение канала, в котором с зазором размещено пускозажигательное устройство, состоящее из переднего дна и присоединенного к нему на резьбе цилиндросферического корпуса, внутри которого размещены опора, воспламенитель и канальная пороховая шашка сопроводительного горения, при этом опора выполнена в виде крестообразной втулки с газоводными каналами, переходящими в центральное критическое отверстие, а дно и корпус пускозажительного устройства выполнены с теплозащитными экранами, причем в дне напротив воспламенителя размещен электровоспламенитель, соединенный с внутренней полостью пускозажигательного устройства газоводным каналом. This goal is achieved by the fact that in a solid propellant rocket engine the powder charge from the front neck has a channel broadening in which there is a gap ignition device consisting of a front bottom and a cylinder-spherical case attached to it, inside which there is a support, an igniter and a channel a powder checker accompanying combustion, while the support is made in the form of a cross-shaped sleeve with gas ducts passing into the central critical hole, and the bottom and core the start of the starting device is made with heat shields, and in the bottom opposite the igniter there is an electric igniter connected to the internal cavity of the starting device with a gas channel.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что пускозажигательное устройство, не разрушаясь, позволяет довольно длительное время формировать струю горячего порохового газа, исходящего из критического отверстия, обеспечивая тем самым прогрев порохового заряда двигателя до полного его воспламенения, при относительно низком давлении в пускозажигательном устройстве, за счет установки в него канальной пороховой шашки сопроводительного горения. The essence of the invention lies in the fact that the ignition device, without collapsing, allows for a rather long time to form a stream of hot powder gas emanating from the critical hole, thereby providing heating of the powder charge of the engine until it is completely ignited, at a relatively low pressure in the ignition device, due to the installation of a channel gun powder accompanying combustion.

На фиг. 1, 2, 3 приведена предлагаемая конструкция ракетного двигателя твердого топлива, где 1 - корпус двигателя из композиционного двигателя с соплом; 2 - прочноскрепленный с корпусом пороховой заряд; 3 - передняя горловина; 4 - пускозажигательное устройство (фиг. 2); 5 - уширение канала порохового заряда; 6 - переднее дно; 7 - цилиндросферический корпус; 8 - крестовидная опора (фиг. 3); 9 - воспламенитель; 10 - канальная пороховая шашка сопроводительного горения; 11 - газовые каналы опоры; 12 - центральное критическое отверстие; 13 - теплозащитный экран переднего дна; 14 - теплозащитный экран корпуса; 15 - электровоспламенитель; 16 - газоводный канал; 17 - внутренняя полость пускозажигательного устройства. In FIG. 1, 2, 3 shows the proposed design of a rocket engine of solid fuel, where 1 is the engine housing of a composite engine with a nozzle; 2 - powder charge firmly bonded to the housing; 3 - a front mouth; 4 - firing device (Fig. 2); 5 - broadening of the channel of the powder charge; 6 - front bottom; 7 - cylinder-spherical body; 8 - cruciform support (Fig. 3); 9 - igniter; 10 - channel powder bomb accompanying combustion; 11 - gas channels of the support; 12 - a central critical hole; 13 - heat shield of the front bottom; 14 - heat shield of the housing; 15 - electric igniter; 16 - gas channel; 17 - the internal cavity of the firing device.

Сборка и работа ракетного двигателя твердого топлива осуществляется следующим образом: сначала собирают (снаряжают) пускозажигательное устройство 4, в цилиндросферический корпус 7 которого с теплозащитным экраном 14 и крестовидной опорой 8 устанавливают в специальное посадочное место опоры воспламенитель 9, затем на опору надевают канальную пороховую шашку сопроводительного горения 10, при этом воспламенитель 9 находится внутри канала пороховой шашки 10. Переднее дно 6 наворачивают по резьбе на цилиндросферический корпус 7, при этом теплозащитный экран 13 дна размещается во внутренней полости 17 пускозажигательного устройства 4. The assembly and operation of the rocket engine of solid fuel is carried out as follows: first they assemble (equip) a start-ignition device 4, into the cylinder-spherical body 7 of which, with a heat shield 14 and a cross-shaped support 8, an igniter 9 is installed in a special seat of the support, then a channel powder checker is put on the support combustion 10, while the igniter 9 is located inside the channel of the powder checkers 10. The front bottom 6 is screwed onto the cylindrical spherical body 7 by thread, while The protective screen 13 of the bottom is located in the inner cavity 17 of the trigger device 4.

Собранное пускозажигательное устройство 4 устанавливают в переднюю горловину 3 корпуса двигателя 1, в уширение канала 5 прочноскрепленного с корпусом порохового заряда 2. После проверки двигателя на герметичность снаружи переднего дна 6 напротив газоводного канала 17 устанавливают электровоспламенитель 15. Двигатель закрепляют на испытательном стенде. После подачи напряжения на контакты электровоспламенителя 15 воспламеняется его инициирующий состав, от образовавшегося форса пламени через газоводный канал 16 загорается воспламенитель 9, а от газов воспламенителя - канальная пороховая шашка 10 сопроводительного горения. Пороховые газы от шашки, создавая расчетное давление внутри пускозажигательного устройства, устремляются через газоводные каналы опоры 11, формируя реактивную струю через центральное критическое отверстие 12 внутрь двигателя, обеспечивая тем самым прогрев порохового заряда двигателя и сопровождая его поджиг до полного воспламенения, после чего двигатель выходит на заданный режим работы. The assembled ignition device 4 is installed in the front neck 3 of the engine casing 1, in broadening of the channel 5 of the powder charge 2, which is firmly bonded to the casing. After checking the engine for leaks, an electric igniter 15 is installed outside the gas front channel 17. The engine is mounted on a test bench. After applying voltage to the contacts of the electric igniter 15, its initiating composition ignites, the igniter 9 ignites from the generated flame through the gas duct 16, and the channel powder gun 10 of accompanying combustion ignites from the igniter gases. The powder gases from the checker, creating a calculated pressure inside the ignition device, rush through the gas ducts of the support 11, forming a jet stream through the central critical hole 12 into the engine, thereby warming up the powder charge of the engine and accompanying it to ignition until completely ignited, after which the engine goes to set operation mode.

Пороховой заряд со стороны передней горловины двигателя имеет уширение канала по диаметру, уширение канала получено от заправочной иглы при заливке смесевого порохового заряда твердого топлива и служит для установки в него пускозажигательного устройства. The powder charge from the front throat of the engine has a channel broadening in diameter, the channel broadening is obtained from the filling needle when pouring the mixed powder charge of solid fuel and serves to install a trigger device in it.

Цилиндрический корпус пускозажигательного устройства выполнен из стали с наружным теплозащитным экраном, что позволяет ему, не разрушаясь, выдерживать тепловые и силовые нагрузки, возникающие в двигателе до конца работы. Внутри корпус не имеет теплозащиту из-за относительно небольшого времени работы пороховой шашки сопроводительного горения, по отношению к основному заряду. Алюминиевое переднее дно пускозажигательного устройства изнутри корпуса выполнено с теплозащитным экраном, который защищает его от прогара, т.к. алюминий более подвержен температурному воздействию, чем стальной корпус, кроме того, переднее дно пускозажигательного устройства одновременно является и передним дном ракетного двигателя, прогар которого недопустим. С целью улучшения запуска пускозажигательного устройства воспламенитель установлен внутри канала пороховой шашки, которая имеет расчетную поверхность горения. Пороховая шашка сопровождает (поддерживает) горение основного порохового заряда до полного выхода двигателя на расчетный режим работы. Критическое отверстие опоры выполнено с таким расчетом, что обеспечивает расход газа (формирование струи) при минимальном расчетном давлении внутри ПЗУ. Использование пускозажигательного устройства такой конструкции при пуске холодного двигателя (до -50oC) исключает его затухание по отношению к аналогу.The cylindrical body of the ignition device is made of steel with an external heat shield, which allows it to withstand the thermal and power loads that occur in the engine until the end of the work without breaking. Inside the case does not have thermal protection due to the relatively short operating time of the powder checker accompanying combustion, in relation to the main charge. The aluminum front bottom of the ignition device inside the housing is made with a heat shield that protects it from burnout, because aluminum is more susceptible to temperature effects than a steel case, in addition, the front bottom of the ignition device is also the front bottom of the rocket engine, which burnout is unacceptable. In order to improve the launch of the ignition device, the igniter is installed inside the channel of the powder block, which has a calculated combustion surface. A powder checker accompanies (supports) the combustion of the main powder charge until the engine reaches full rated operation. The critical hole of the support is designed in such a way that it provides gas flow (jet formation) at a minimum design pressure inside the ROM. The use of a firing device of this design when starting a cold engine (up to -50 o C) eliminates its attenuation in relation to the analogue.

Источники информации
1. Патент России N 2053401, опубл. БИ N 3 (часть 2) от 27.01.96, МКИ F 02 K 9/04.
Sources of information
1. Patent of Russia N 2053401, publ. BI N 3 (part 2) from 01/27/96, MKI F 02 K 9/04.

2. Учебное пособие для вузов "Конструкция и проектирование ракетных двигателей твердого топлива", И. Х. Фахрутдинов, А.В. Котельников. М.: Машиностроение, 1987, стр. 12-16, рис. 1.7, 1.8, стр. 213, рис. 9.9. 2. Textbook for universities "Design and design of solid propellant rocket engines", I. Kh. Fakhrutdinov, A.V. Kotelnikov. M .: Engineering, 1987, p. 12-16, Fig. 1.7, 1.8, p. 213, fig. 9.9.

Claims (1)

Ракетный двигатель твердого топлива, включающий корпус из композиционного материала с соплом и передней горловиной, прочноскрепленный с корпусом пороховой заряд канального горения и пускозажигательное устройство, отличающийся тем, что в нем пороховой заряд со стороны передней горловины имеет уширение канала, в котором с зазором размещено пускозажигательное устройство, состоящее из переднего дна и присоединенного к нему на резьбе цилиндросферического корпуса, внутри которого размещены опора, воспламенитель и канальная пороховая шашка сопроводительного горения, при этом опора выполнена в виде крестообразной втулки с газоводными каналами, переходящими в центральное критическое отверстие, а дно и корпус пускозажигательного устройства выполнены с теплозащитными экранами, причем в дне напротив воспламенителя размещен электровоспламенитель, соединенный с внутренней полостью пускозажигательного устройства газоводным каналом. A solid propellant rocket engine, comprising a composite housing with a nozzle and a front neck, a channel combustion powder charge and a firing device firmly bonded to the housing, characterized in that the powder charge on the front neck side has a channel broadening in which a firing device is placed with a gap , consisting of a front bottom and a cylinder-spherical body attached to it on a thread, inside of which there is a support, an igniter and a channel powder canister and accompanying combustion, the support is formed as a cruciform bushing gazovodnymi channels passing into the central critical orifice and the bottom and body puskozazhigatelnogo device configured to heat shields, and a bottom opposite the igniter disposed electric igniter connected to an internal cavity puskozazhigatelnogo device gazovodnym channel.
RU97111213A 1997-07-01 1997-07-01 Solid-propellant rocket engine RU2133369C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97111213A RU2133369C1 (en) 1997-07-01 1997-07-01 Solid-propellant rocket engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97111213A RU2133369C1 (en) 1997-07-01 1997-07-01 Solid-propellant rocket engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU97111213A RU97111213A (en) 1999-06-10
RU2133369C1 true RU2133369C1 (en) 1999-07-20

Family

ID=20194851

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97111213A RU2133369C1 (en) 1997-07-01 1997-07-01 Solid-propellant rocket engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2133369C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111396216A (en) * 2020-03-18 2020-07-10 西安近代化学研究所 Basket type igniter of rotary solid rocket engine

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Фахрутдинов И.Х., Котельников А.В. Конструкция и проектирование ракетных двигателей твердого топлива. - М.: Машиностроение, 1987, с.12 - 16, рис.1. 7, 1.8, с.213, рис.9.9. *
Фахрутдинов И.Х., Котельников А.В. Конструкция и проектирование ракетных двигателей твердого топлива. - М.: Машиностроение, 1987, с.8, рис.1.4. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111396216A (en) * 2020-03-18 2020-07-10 西安近代化学研究所 Basket type igniter of rotary solid rocket engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5367871A (en) Aircraft engine ignition system
US3044255A (en) Powder propulsive for rockets or other self-propelled projectiles
US9441546B2 (en) Laser-ignition combustor for gas turbine engine
US4738100A (en) Boost-sustain-boost rocket
FI93576B (en) Arrangement of the downstream device
RU2133369C1 (en) Solid-propellant rocket engine
RU2338910C2 (en) Gas turbine combustion chamber igniter
JPS57361A (en) Igniter in internal combustion engine
EP0184014B1 (en) A propellant configuration for a solid propellant rocket motor
US20070095047A1 (en) Fuel ignition system for jet engine staring
US3726219A (en) Integral propellant case ramjet projectile
RU2378525C1 (en) Solid propellant rocket engine
RU2675983C1 (en) Cumulative-high-explosive charge engine
RU2351788C1 (en) Guided missile solid-propellant rocket engine, solid propellant igniter and rocket engine nozzle assembly
CN114352437A (en) Solid fuel stamping combined engine suitable for wide Mach number flight
RU2133864C1 (en) Solid-propellant rocket engine
RU2122133C1 (en) Cartridge-pressure accumulator
US20200225002A1 (en) Rocket motor with combustion product deflector
RU2076937C1 (en) Solid-propellant rocker engine
US3719040A (en) Gas generator and tubular solid charge construction therefore
RU2322604C2 (en) Solid-propellant rocket engine
RU2189483C2 (en) Solid-propellant rocket engine
RU2783054C1 (en) Dual-mode solid propellant rocket engine
US4208948A (en) High efficiency propulsion system
US4721042A (en) Missiles with annular flare