RU2189483C2 - Solid-propellant rocket engine - Google Patents
Solid-propellant rocket engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2189483C2 RU2189483C2 RU2000129287A RU2000129287A RU2189483C2 RU 2189483 C2 RU2189483 C2 RU 2189483C2 RU 2000129287 A RU2000129287 A RU 2000129287A RU 2000129287 A RU2000129287 A RU 2000129287A RU 2189483 C2 RU2189483 C2 RU 2189483C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nozzle
- insert
- seat
- combustion chamber
- engine
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ракетостроению и учитывает все возрастающие требования по повышению совершенства конструкций ракетных двигателей и надежности их работы. The 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.
Известна конструкция ракетного двигателя твердого топлива [1], содержащего камеру сгорания, пороховой заряд, воспламенитель, сопловой блок, в раструбе которого установлен графитовый вкладыш с мембраной. Графитовый вкладыш размещен в стальной тонкостенной цилиндрической обойме с кольцевой отбортовкой по образующей, причем мембрана установлена в закритической зоне между торцом соплового вкладыша и кольцевой отбортовкой обоймы, при этом мембрана выполнена в виде узла, состоящего из объединенных между собой тонкостенного алюминиевого диска с кольцевой проточкой и эквидистантного проточке стального высокопрочного кольца, а стальное кольцо со стороны диска выполнено с кольцевыми концентрическими выступами и по внешнему диаметру завальцовано периферийной частью диска, при этом на диске со стороны соплового вкладыша выполнена калиброванная кольцевая канавка треугольного сечения. A known design of a rocket engine of solid fuel [1], containing a combustion chamber, a powder charge, an ignitor, a nozzle block, in the socket of which a graphite insert with a membrane is installed. The graphite insert is placed in a steel thin-walled cylindrical cage with annular flanging along the generatrix, the membrane being installed in the supercritical zone between the end face of the nozzle insert and the annular flanging of the casing, the membrane being made in the form of a unit consisting of a thin-walled aluminum disk with an annular groove and equidistant a groove of a steel high-strength ring, and the steel ring on the disk side is made with concentric annular protrusions and a blockage on the outer diameter It is made of the peripheral part of the disk, and on the disk from the nozzle insert side, a calibrated annular groove of triangular section is made.
Данная конструкция ракетного двигателя применительно к двигателям цельномотанным из композиционного материала не надежна из-за установки соплового вкладыша и мембраны в выступ несущего корпуса, т.к. композиционный материал отрицательно работает на срез, увеличение площади опоры выступа не целесообразно из-за увеличения пассивного веса двигателя, кроме того вклейку соплового вкладыша с обоймой производят через всю длину двигателя, что не технологично и не обеспечивает надежный контроль вклейки, что приводит к прогару соплового блока. This design of a rocket engine in relation to engines made of composite materials is not reliable due to the installation of the nozzle insert and the membrane in the protrusion of the bearing housing, because the composite material negatively works for shear, an increase in the area of the protrusion support is not advisable due to an increase in the passive weight of the engine, in addition, the nozzle insert with the cage is pasted over the entire length of the engine, which is not technologically advanced and does not provide reliable control of the insert, which leads to burnout of the nozzle block .
Известен ракетный двигатель твердого топлива [2], содержащий камеру сгорания, пороховой заряд, воспламенитель, сопловой блок, в раструбе которого установлен графитовый вкладыш с мембраной, размещенный в стальной тонкостенной цилиндрической обойме. Known rocket engine of solid fuel [2], containing a combustion chamber, a powder charge, an igniter, a nozzle block, in the socket of which a graphite insert with a membrane is installed, placed in a steel thin-walled cylindrical cage.
Обойма выполнена со ступенчатым цилиндроконическим хвостовиком, армированным по конической части теплоэрозионной юбкой, профиль внутренней поверхности которой образует часть сверхзвукового выхода раструба, а наружная поверхность контактирует с посадочным местом соплового блока и образует с обоймой кольцевую канавку прямоугольного сечения, при этом в сопловом блоке выполнены сквозные диаметральные отверстия, в которых размещены стальные штифты, упирающиеся в кольцевую канавку обоймы, причем обойма и штифты в сопловом блоке установлены на термостойком клее, а со стороны обоймы выполнена кольцевая проточка, в которой установлено уплотнительное кольцо. The cage is made with a stepped cylindrical-conical shank reinforced with a heat-erosion skirt along the conical part, the profile of the inner surface of which forms part of the supersonic outlet of the bell, and the outer surface contacts the nozzle block seat and forms an annular rectangular groove with the cage, through diametrical in the nozzle block holes in which the steel pins are placed, abutting in the annular groove of the holder, and the holder and pins in the nozzle block installation enes on the heat-resistant adhesive, and from the holder is formed an annular groove in which an O-ring.
Однако и данная конструкция ракетного двигателя твердого топлива применительно к двигателям из композиционного материала с заливным зарядом становится ненадежной, т. к. наличие заливного заряда предполагает увеличение полюсного отверстия для установки пресс-инструмента, который формирует внутреннюю поверхность заряда. При увеличении диаметра полюсного отверстия необходимо увеличивать количество штифтов для компенсации увеличивающейся нагрузки на обойму соплового блока и ужесточения контроля за качеством их вклейки. С другой стороны, температура горения заливного заряда значительно выше баллиститного и применение тонкостенной обоймы, в которую вставлен графитовый вкладыш, может привести к прогару двигателя из-за прогрева обоймы и сгорания резиновых уплотнительных колец. However, this design of a solid fuel rocket engine with respect to engines made of composite material with a jellied charge becomes unreliable, since the presence of a jellied charge implies an increase in the pole hole for installing a press tool that forms the inner surface of the charge. When increasing the diameter of the pole hole, it is necessary to increase the number of pins to compensate for the increasing load on the nozzle block holder and to tighten control over the quality of their gluing. On the other hand, the combustion temperature of the filler charge is much higher than the ballistic charge, and the use of a thin-walled cage, in which a graphite insert is inserted, can lead to engine burnout due to heating of the cage and combustion of rubber o-rings.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности работы двигателя путем надежного обеспечения герметичности уплотнительного узла соплового блока в условиях интенсивного нагрева и высокого давления в камере сгорания двигателя из композиционного материала. The objective of the invention is to increase the reliability of the engine by reliably ensuring the tightness of the sealing assembly of the nozzle block under conditions of intense heating and high pressure in the combustion chamber of the engine made of composite material.
Указанная задача достигается тем, что в ракетном двигателе твердого топлива, содержащем камеру сгорания, пороховой заряд, воспламенитель, сопловой блок с посадочным местом под обойму с сопловым вкладышем и мембраной, обойма выполнена в виде тонкостенного корпуса с двумя цилиндрическими юбками, при этом внутренняя юбка сопрягается с сопловым вкладышем, а наружная юбка оснащена уплотнительными кольцами и торцевым буртом и зафиксирована в посадочном месте соплового блока с помощью разрезного пружинного кольца, при этом в посадочное место соплового блока вклеен закритический вкладыш из термостойкой пластмассы в виде пустотелого цилиндра с внутренним конусом и ребрами жесткости, причем ребра жесткости в передней части имеют выступы, контактирующие с пружинным кольцом, а тонкостенный корпус и передний торец соплового вкладыша со стороны камеры сгорания защищены вкленной по эквидистантным поверхностям теплозащитной вставкой. This task is achieved by the fact that in a rocket engine of solid fuel containing a combustion chamber, a powder charge, an igniter, a nozzle block with a seat for a holder with a nozzle insert and a membrane, the holder is made in the form of a thin-walled body with two cylindrical skirts, while the inner skirt is mated with a nozzle insert, and the outer skirt is equipped with o-rings and an end collar and is fixed in the seat of the nozzle block using a split spring ring, while in the seat the nozzle block is glued with a supercritical liner made of heat-resistant plastic in the form of a hollow cylinder with an inner cone and stiffeners, and the stiffeners in the front part have protrusions in contact with the spring ring, and the thin-walled body and the front end of the nozzle insert on the side of the combustion chamber are protected by an equidistant surface heat shield insert.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что выполнение уплотнительного узла на наружной поверхности юбки равноудаленным от основной обоймы через тонкостенный корпус и воздушный зазор между ними надежно обеспечивает сохранность уплотнительного узла соплового блока до полного выгорания порохового заряда в двигателе. The essence of the invention lies in the fact that the implementation of the sealing assembly on the outer surface of the skirt equidistant from the main casing through a thin-walled body and the air gap between them reliably ensures the safety of the sealing assembly of the nozzle block until the powder charge burns out in the engine.
На прилагаемых чертежах фиг.1, фиг.2 и 3 изображена конструкция ракетного двигателя твердого топлива, где
1 - камера сгорания;
2 - пороховой заряд;
3 - воспламенитель;
4 - сопловой блок;
5 - посадочное место под обойму;
6 - обойма;
7 - мембрана;
8 - сопловой вкладыш;
9 - внутренняя юбка обоймы;
10 - наружная юбка обоймы;
11 - уплотнительное кольцо;
12 - торцевой бурт;
13 - разрезное пружинное кольцо;
14 - тонкостенный корпус;
15 - передний торец соплового вкладыша;
16 - закритический вкладыш из термостойкой пластмассы в виде пустотелого цилиндра с внутренним конусом (фиг.3);
17 - ребра жесткости закритического вкладыша с выступами;
18 - теплозащитная вставка.In the accompanying drawings, figure 1, figure 2 and 3 shows the design of a rocket engine of solid fuel, where
1 - combustion chamber;
2 - powder charge;
3 - igniter;
4 - nozzle block;
5 - seat under the clip;
6 - clip;
7 - membrane;
8 - nozzle insert;
9 - inner skirt of the cage;
10 - outer skirt of the cage;
11 - a sealing ring;
12 - end shoulder;
13 - split spring ring;
14 - thin-walled housing;
15 - front end of the nozzle liner;
16 - supercritical liner made of heat-resistant plastic in the form of a hollow cylinder with an inner cone (figure 3);
17 - stiffening ribs supercritical liner with protrusions;
18 - heat-insulating insert.
Устройство и работа ракетного двигателя твердого топлива осуществляется следующим образом. The device and operation of the rocket engine of solid fuel is as follows.
В сопловой блок 4 цилиндроконического двигателя, снаряженного смесевым пороховым зарядом 2, устанавливают обойму 6, сборка которой осуществляется предварительно, т.е. в металлическую обойму 6 на клею устанавливают мембрану 7 и, сопрягая с внутренней юбкой 9 обоймы сопловой вкладыш 8, затем тонкостенный корпус 14, закрывают (защищают) вклеенной по эквидистантным поверхностям теплозащитной вставкой 18. После высыхания клея сборку проверяют на герметичность. В кольцевые проточки наружной юбки 10 устанавливают уплотнительные кольца 11. Обойму 6 в сборе устанавливают в цилиндроконический ракетный двигатель твердого топлива со стороны сопла до упора торцевым буртом 12 юбки в проточку посадочного места 5 под обойму 6. Торцевой бурт 12 на наружной юбке 10 обоймы 6 предназначен для фиксирования обоймы 6 в заданном положении и ограничивает осевое перемещение внутрь двигателя. Для предотвращения осевого перемещения обоймы 6 соплового вкладыша 8 в сторону сопла обойма 6 фиксируется в посадочном месте 5 разрезным пружинным кольцом 13 и закрывается вклеенным пустотелым закритическим вкладышем 16 из термостойкой пластмассы с внутренними ребрами жесткости 17. После сборки соплового блока 4 в двигатель устанавливают воспламенитель 3. Для предотвращения выщелкивания разрезного пружинного кольца 13 при виброиспытаниях и транспортировании, самопроизвольное сжатие пружинного кольца ограничено выступами ребер жесткости 17, на которые оно опирается. Закритический вкладыш 16 выполнен пустотелым для облегчения веса, а ребра жесткости обеспечивают необходимую жесткость и прочность. Для предотвращения газодинамических потерь сверхзвуковая часть закритического вкладыша 16 является продолжением сверхзвуковой части термоэкрана сопла. Сопловой блок является самым напряженным участком двигателя, подвергающимся интенсивному нагреву исходящими пороховыми газами, поэтому теплозащитная вставка 18 и закритический вкладыш 16 изготовлены из теплоэрозионностойкого материала, а юбки 9, 10 обоймы разнесены одна относительно другой и соединены между собой тонкостенным корпусом 14 для снижения теплоотдачи и обеспечения надежной сохранности уплотнительных колец 11 до полного выгорания высокоэнергетического порохового заряда 2. In the nozzle block 4 of the cylinder-conical engine equipped with the mixed powder charge 2, a
Работа ракетного двигателя твердого топлива осуществляется следующим образом: при срабатывании воспламенителя зажженные порошинки высыпаются в камеру сгорания двигателя и поджигают пороховой заряд, при достижении расчетного давления, обеспечивающего надежный прогрев и воспламенение порохового заряда, срезается мембрана, выходящие пороховые газы создают тягу, а при установке двигателя на ракету разгоняют ее до гиперзвуковой скорости, после чего двигатель отделяется. The operation of a solid fuel rocket engine is carried out as follows: when the igniter is activated, the ignited powders are poured into the combustion chamber of the engine and ignite the powder charge, when the design pressure is reached, which ensures reliable heating and ignition of the powder charge, the membrane is cut off, the outgoing powder gases create traction, and when the engine is installed they accelerate it to a rocket to hypersonic speed, after which the engine is separated.
Источники информации
1. Патент России 2124138 от 27.12.98 г. МПК 7 F 02 К 9/24 - аналог.Sources of information
1. Patent of Russia 2124138 dated 12/27/98, IPC 7 F 02
2. Патент России 2156374 от 20 сентября 2000 г. МПК 7 F 02 К 9/08 - прототип. 2. Patent of Russia 2156374 dated September 20, 2000. IPC 7 F 02
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000129287A RU2189483C2 (en) | 2000-11-22 | 2000-11-22 | Solid-propellant rocket engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000129287A RU2189483C2 (en) | 2000-11-22 | 2000-11-22 | Solid-propellant rocket engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2189483C2 true RU2189483C2 (en) | 2002-09-20 |
Family
ID=20242457
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000129287A RU2189483C2 (en) | 2000-11-22 | 2000-11-22 | Solid-propellant rocket engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2189483C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2478815C1 (en) * | 2011-12-07 | 2013-04-10 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" | Assembly method of nozzle with elastic support hinge |
RU2507409C1 (en) * | 2012-07-03 | 2014-02-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Burnable nozzle of ramjet |
RU2698780C1 (en) * | 2018-08-20 | 2019-08-29 | Акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения им. академика А.Г. Шипунова" | Propulsion system |
-
2000
- 2000-11-22 RU RU2000129287A patent/RU2189483C2/en active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2478815C1 (en) * | 2011-12-07 | 2013-04-10 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" | Assembly method of nozzle with elastic support hinge |
RU2507409C1 (en) * | 2012-07-03 | 2014-02-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Burnable nozzle of ramjet |
RU2698780C1 (en) * | 2018-08-20 | 2019-08-29 | Акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения им. академика А.Г. Шипунова" | Propulsion system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107269424B (en) | Secondary ignition structure of solid rocket engine | |
US9297266B2 (en) | Method of sealing combustor liner and turbine nozzle interface | |
JPS5934852B2 (en) | fuel igniter | |
US3044255A (en) | Powder propulsive for rockets or other self-propelled projectiles | |
EP0118595B1 (en) | Weather seal arrangement for solid rocket motor igniters | |
US4643071A (en) | Recoilless launching device | |
US6647889B1 (en) | Propelling device for a projectile in a missile | |
RU2189483C2 (en) | Solid-propellant rocket engine | |
US20220268240A1 (en) | Ring-shaped booster rocket | |
US8430034B2 (en) | Combustible cartridge cased ammunition assembly | |
US4397240A (en) | Rocket assisted projectile and cartridge with time delay ignition and sealing arrangement | |
JP3283643B2 (en) | Gunpowder-actuated fixed element driving device | |
RU2156374C1 (en) | Solid-propellant rocket engine | |
RU2122133C1 (en) | Cartridge-pressure accumulator | |
RU2076937C1 (en) | Solid-propellant rocker engine | |
RU2351788C1 (en) | Guided missile solid-propellant rocket engine, solid propellant igniter and rocket engine nozzle assembly | |
RU2062343C1 (en) | Solid-proppelant rocket engine | |
CN113958424B (en) | Rocket boosting engine with inner trajectory curve free of tail warping phenomenon | |
US3070958A (en) | Programmed output energy solid fuel gas genenrator | |
US20140000268A1 (en) | Igniter for a turbomachine and mounting assembly therefore | |
RU2122135C1 (en) | Solid-propellant rocket engine | |
RU2080468C1 (en) | Artillery shell rocket engine | |
RU2021544C1 (en) | Rocket engine for artillery projectile | |
RU2117808C1 (en) | Solid-propellant rocket engine | |
USH1352H (en) | Combustible metallic propellant charge igniter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20161130 |