RU2211349C1

RU2211349C1 - Cartridge pressure accumulator

Info

Publication number: RU2211349C1
Application number: RU2002119200A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Дамаскин; В.И. Калашников; А.Н. Ключников; Ю.М. Милехин; В.П. Митрохин; В.А. Козлов; А.К. Яницкий; А.К. Бобылёв
Original assignee: Федеральный центр двойных технологий "Союз"
Priority date: 2002-07-19
Filing date: 2002-07-19
Publication date: 2003-08-27

Abstract

FIELD: rocketry. SUBSTANCE: proposed cartridge pressure accumulator of pneumatic expulsion system contains housing with units for fastening it on outer support, igniter, nozzle, insert monoblock cylindrical solid-propellant charge with inner channels parallel to longitudinal axis of charge and bottom support with elastic shock absorber and nozzle diaphragm. Charge of solid propellant is restricted over entire outer surface. Cylindrical casing with channels to let gases from bottom free space pass into pre-nozzle space is installed close to side surface of charge. Divider with blind bottom and holes uniformly spaced over side walls of divider is installed after nozzle. Plate deflector is secured on blind bottom to form flowing of combustion products at some angle relative to longitudinal axis of cartridge pressure accumulator to provide minimum forces acting onto fastening units in process of operation of cartridge pressure accumulator. Invention prevents destruction of charge in cartridge pressure accumulator, brings to minimum spread in combustion characteristics of cartridge pressure accumulator and forces acting onto fastening units of cartridge pressure accumulator. EFFECT: improved reliability in operation. 1 dwg

Description

Изобретение относится к технике, в которой используют источники газа, в частности пороховые аккумуляторы давления (ПАД), применяемые в различных пневмовытеснительных системах. The invention relates to techniques in which gas sources are used, in particular powder pressure accumulators (PAD) used in various pneumatic displacement systems.

В настоящее время известны ПАД, описанные в работах /1, 2, 3/ и др. В них представлены газогенераторы на твердом топливе, состоящие из корпуса, заряда твердого ракетного топлива (ТРТ), воспламенителя и сопла. Кроме того, в состав газогенератора иногда включаются фильтры, охладители и ресиверы для продуктов сгорания. Для создания прогрессивного расхода продуктов сгорания применяются цилиндрические заряды с внутренними каналами, параллельными продольной оси заряда. В некоторых случаях такие заряды бронируются по боковой поверхности. Недостатком таких ПАД является использование недостаточно прочных конструкций зарядов, которые могут частично или полностью разрушаться при работе ПАД. Currently known PAD described in / 1, 2, 3 / and others. They show solid fuel gas generators, consisting of a housing, a charge of solid rocket fuel (TRT), an ignitor and a nozzle. In addition, the gas generator sometimes includes filters, coolers and receivers for combustion products. To create a progressive consumption of combustion products, cylindrical charges with internal channels parallel to the longitudinal axis of the charge are used. In some cases, such charges are booked on the side. The disadvantage of such PAD is the use of insufficiently strong charge structures that can partially or completely collapse during the work of PAD.

За прототип принята конструкция ПАД, описанная в /3/. Здесь вкладной моноблочный цилиндрический заряд ТРТ крепится между донным амортизатором и сопловой диафрагмой. Недостатком такого ПАД является использование канального небронированного заряда, не создающего прогрессивный расход газов. Кроме того, при креплении этого заряда в камере сгорания донный амортизатор прижат к небронированной поверхности горения, что может приводить к неравномерным подгарам заряда в месте прижима. Это в свою очередь вызывает невоспроизводимые частичные разрушения ТРТ при горении в местах прижима и приводит к разбросам расходных характеристик ПАД. При истечении продуктов сгорания через сопло ПАД возникает существенная сила тяги, действующая на крепления ПАД к внешним опорам, что иногда приводит к разрушению этих опор. The design of the PAD described in / 3 / was adopted as the prototype. Here, a plug-in monoblock cylindrical charge TRT is mounted between the bottom shock absorber and the nozzle diaphragm. The disadvantage of this PAD is the use of a channel unarmored charge that does not create a progressive gas flow. In addition, when this charge is fixed in the combustion chamber, the bottom shock absorber is pressed against the unarmored combustion surface, which can lead to uneven burning of the charge at the pressure point. This, in turn, causes irreproducible partial destruction of the TRT during combustion in the places of pressure and leads to a spread in the flow characteristics of the PAD. Upon the expiration of the combustion products through the nozzle PAD there is a significant traction force acting on the fastening of the PAD to external supports, which sometimes leads to the destruction of these supports.

Технической задачей изобретения является создание ПАД с зарядом прогрессивного горения, исключение возможности разрушения заряда в нем, минимизация разбросов расходных характеристик ПАД и минимизация усилий на узлы крепления ПАД в процессе работы. An object of the invention is the creation of PAD with a charge of progressive combustion, eliminating the possibility of destruction of the charge in it, minimizing the variation in the flow characteristics of the PAD and minimizing the effort on the attachment points of the PAD during operation.

Поставленная задача решается тем, что в ПАД, содержащем корпус с узлами крепления его к внешней опоре, воспламенитель, сопло, вкладной моноблочный цилиндрический заряд ТРТ с внутренними каналами, параллельными продольной оси заряда, а также содержащем донную опору с упругим амортизатором и сопловую диафрагму, выполнены следующие изменения, являющиеся отличительными признаками. Заряд бронирован по всей наружной поверхности. Вплотную к боковой поверхности заряда установлен цилиндрический кожух с каналами для прохода газов из донного свободного объема в предсопловой объем. За соплом установлен рассекатель с глухим дном и отверстиями, расположенными равномерно по боковой стенке рассекателя. К глухому дну прикреплен тарельчатый отражатель, формирующий истечение продуктов сгорания под некоторым углом к продольной оси ПАД, обеспечивающим минимум сил, действующих на узлы крепления при работе ПАД. The problem is solved in that in the PAD, containing the housing with its attachment points to the external support, an igniter, nozzle, one-piece monoblock cylindrical charge TRT with internal channels parallel to the longitudinal axis of the charge, and also containing a bottom support with an elastic shock absorber and a nozzle diaphragm, are made The following changes, which are the hallmarks. The charge is armored over the entire outer surface. A cylindrical casing with channels for the passage of gases from the bottom free volume into the pre-nozzle volume is installed close to the lateral surface of the charge. Behind the nozzle there is a divider with a blind bottom and holes located uniformly along the side wall of the divider. A plate reflector is attached to the dead bottom, which forms the outflow of combustion products at an angle to the longitudinal axis of the PAD, providing a minimum of forces acting on the attachment points during the operation of the PAD.

Необходимость применения цилиндрического заряда ТРТ с каналами, параллельными продольной оси ПАД вызвана тем, что такая конструкция заряда позволяет обеспечить любую прогрессивность расхода продуктов сгорания. Бронировка заряда но всей наружной поверхности обеспечивает надежную фиксацию заряда между опорами, предохраняет заряд от подгаров в местах прижима амортизатора и разрушения его в этих местах в процессе работы. В каналах заряда могут возникать большие давления и возможно разрушение заряда под действием перепада давления между каналами и наружной поверхностью заряда. Для исключения такого разрушения заряда вплотную к его бронированной боковой поверхности установлен цилиндрический кожух с каналами для перетока газов из донного объема в предсопловой объем. Кожух служит укрепляющим каркасом и предохраняет заряд от разрушения. При перетоке газов через каналы в кожухе из донного в предсопловой свободный объем снижается перепад давления в продольном направлении ПАД и вероятность разрушения заряда под действием этих перепадов. Истечение продуктов сгорания из отверстий в боковой стенке рассекателя в направлении, перпендикулярном продольной оси ПАД, снижает силу тяги. Однако и при таком истечении из-за частичного отражения этих продуктов от наружной поверхности корпуса ПАД остается некоторое, достаточно существенное действие сил тяги в направлении продольной оси. Для ее нейтрализации к глухому дну рассекателя прикреплен тарельчатый отражатель, формирующий истечение продуктов сгорания под некоторым углом к продольной оси ПАД, обеспечивающим минимум сил, действующих на узлы крепления при работе ПАД. Такой угол выбирается исходя из теоретических расчетов или из экспериментов. The need to use a TRT cylindrical charge with channels parallel to the longitudinal axis of the PAD is due to the fact that such a charge design allows for any progressive flow rate of the combustion products. Reservation of the charge on the entire outer surface provides reliable fixation of the charge between the supports, protects the charge from burning in places where the shock absorber is pressed and destroys it in these places during operation. Higher pressures can occur in the charge channels and the destruction of the charge due to the pressure difference between the channels and the outer surface of the charge is possible. To avoid such destruction of the charge, a cylindrical casing with channels for the flow of gases from the bottom volume to the pre-nozzle volume is installed close to its armored side surface. The casing serves as a reinforcing frame and protects the charge from destruction. When gases flow through channels in the casing from the bottom to the pre-nozzle free volume, the pressure drop in the longitudinal direction of the PAD and the probability of charge destruction under the influence of these drops are reduced. The outflow of combustion products from the holes in the side wall of the divider in the direction perpendicular to the longitudinal axis of the PAD reduces traction. However, even with such an outflow, due to the partial reflection of these products from the outer surface of the PAD casing, there remains some rather substantial action of the traction forces in the direction of the longitudinal axis. To neutralize it, a plate reflector is attached to the dead bottom of the divider, which forms the outflow of combustion products at an angle to the longitudinal axis of the PAD, providing a minimum of forces acting on the attachment points during the operation of the PAD. Such an angle is selected based on theoretical calculations or from experiments.

Внешний вид ПАД показан на чертеже. Корпус 1 расположен в емкости 17 некоторой вытеснительной системы, к которой он прикреплен с помощью узлов крепления 15. В этих узлах выполнены сквозные проходы 16 для перетекания продуктов сгорания и равномерного заполнения ими всей емкости. В корпусе содержится воспламенитель 2 и сопло 10, а также вкладной моноблочный цилиндрический заряд 5 ТРТ, который размещен между донной опорой 3 с упругим амортизатором 4 и сопловой диафрагмой 9. Заряд полностью бронирован по наружной поверхности, и в нем выполнены цилиндрические каналы 7, параллельные продольной оси заряда. Вплотную к боковой поверхности заряда установлен цилиндрический кожух 6 с продольными каналами 8 для прохода газов из донною свободною объема в предсопловой объем. За соплом установлен рассекатель 14 с глухим дном 12 и отверстиями 11, расположенными равномерно по боковой стенке рассекателя. К глухому дну прикреплен тарельчатый отражатель 13, формирующий истечение продуктов сгорания под некоторым углом А к продольной оси ПАД, обеспечивающим минимум сил, действующих на узлы крепления при работе ПАД. The appearance of the PAD is shown in the drawing. The housing 1 is located in the tank 17 of some displacing system, to which it is attached using fastening nodes 15. In these nodes, through passages 16 are made for the flow of combustion products and evenly filling the entire tank with them. The housing contains an igniter 2 and a nozzle 10, as well as a plug-in monoblock cylindrical charge 5 TPT, which is placed between the bottom support 3 with an elastic shock absorber 4 and the nozzle diaphragm 9. The charge is fully armored on the outer surface and it has cylindrical channels 7 parallel to the longitudinal axis of charge. Close to the lateral surface of the charge is a cylindrical casing 6 with longitudinal channels 8 for the passage of gases from the bottom free volume into the pre-nozzle volume. Behind the nozzle, a divider 14 is installed with a blind bottom 12 and holes 11 arranged uniformly along the side wall of the divider. A plate reflector 13 is attached to the dead bottom, which forms the expiration of combustion products at a certain angle A to the longitudinal axis of the PAD, providing a minimum of forces acting on the attachment points during the operation of the PAD.

При сборке и в процессе эксплуатации ПАД заряд ТРТ находится в фиксированном положении между амортизатором донной опоры и сопловой диафрагмой. При срабатывании воспламенителя заряд начинает гореть в продольных каналах. Продольные каналы в заряде разгораются с увеличением диаметров каналов, при этом поверхность горения также увеличивается, создавая прогрессивный режим истечения продуктов сгорания. Продукты сгорания истекают из камеры сгорания через сопло и боковые отверстия в рассекателе. Минимизация силы тяги, за счет применения бокового истечения и тарельчатого отражателя при работе ПАД, создает возможность использования надежных и облегченных узлов крепления ПАД к внешней опоре. При испытаниях предложенная конструкция ПАД показала минимальные разбросы расходных характеристик, высокую надежность и работоспособность. During assembly and during operation of the PAD, the TPT charge is in a fixed position between the shock absorber of the bottom support and the nozzle diaphragm. When the igniter is activated, the charge begins to burn in the longitudinal channels. Longitudinal channels in the charge flare up with increasing diameters of the channels, while the combustion surface also increases, creating a progressive mode of expiration of combustion products. Combustion products flow out of the combustion chamber through the nozzle and side openings in the divider. Minimizing traction due to the use of lateral outflow and a disk-shaped reflector during the operation of the PAD makes it possible to use reliable and lightweight attachment points for the PAD to the external support. During testing, the proposed design of the PAD showed minimal variation in flow characteristics, high reliability and performance.

Данный ПАД может быть использован для наддува различных емкостей, для выброса ракетных систем из пусковых шахт (минометный старт), задействования приводов, быстрого открытия и закрытия люков и затворов, наддува нефтяных скважин, экстренного торможения и др. This PAD can be used to pressurize various tanks, to eject rocket systems from launch pits (mortar launch), activate drives, quickly open and close hatches and bolts, pressurize oil wells, emergency braking, etc.

Источники информации
1 Энергетические конденсированные системы (стр. 434-435). Краткий энциклопедический словарь. Под ред. Б.П.Жукова. - Янус-К, 2000.Sources of information
1 Energy Condensed Systems (pp. 434-435). Brief Encyclopedic Dictionary. Ed. B.P. Zhukova. - Janus-K, 2000.

2 А.А.Шишков, Б.В.Румянцев. Газогенераторы ракетных систем (стр. 78-82). Москва, Машиностроение, 1981. 2 A.A. Shishkov, B.V. Rumyantsev. Gas generators of rocket systems (p. 78-82). Moscow, Mechanical Engineering, 1981.

3 И. Н. Пеицак. Теория полета и конструкция баллистических ракет (стр. 302-303). Москва, Машиностроение, 1974. 3 I.N. Peitsak. The theory of flight and the design of ballistic missiles (p. 302-303). Moscow, Mechanical Engineering, 1974.

Claims

A powder pressure accumulator (PAD), comprising a housing with its attachment points to an external support, an igniter, a nozzle, a plug-in monoblock cylindrical charge of solid rocket fuel with internal channels parallel to the longitudinal axis of the charge, as well as a bottom support with an elastic shock absorber and a nozzle diaphragm, characterized in that the charge is armored over the entire outer surface, close to the side surface of the charge there is a cylindrical casing with channels for the passage of gases from the bottom free volume into the pre-nozzle volume, for scrap divider installed with a blind bottom and a hole, arranged uniformly along the sidewall of the deflector, wherein the bottom is attached to fixed plate deflector forming outflow of combustion products at an angle to the longitudinal axis PAD providing at least of the forces acting on the fastening components at the DAP.