RU2241846C1 - Rocket engine telescopic solid-propellant charge - Google Patents

Rocket engine telescopic solid-propellant charge Download PDF

Info

Publication number
RU2241846C1
RU2241846C1 RU2003109284/06A RU2003109284A RU2241846C1 RU 2241846 C1 RU2241846 C1 RU 2241846C1 RU 2003109284/06 A RU2003109284/06 A RU 2003109284/06A RU 2003109284 A RU2003109284 A RU 2003109284A RU 2241846 C1 RU2241846 C1 RU 2241846C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
checkers
checker
channel
protrusions
external
Prior art date
Application number
RU2003109284/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003109284A (en
Inventor
В.И. Колесников (RU)
В.И. Колесников
ков А.В. Козь (RU)
А.В. Козьяков
В.Ф. Молчанов (RU)
В.Ф. Молчанов
В.Т. Никитин (RU)
В.Т. Никитин
Н.Г. Ибрагимов (RU)
Н.Г. Ибрагимов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов"
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов"
Priority to RU2003109284/06A priority Critical patent/RU2241846C1/en
Publication of RU2003109284A publication Critical patent/RU2003109284A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2241846C1 publication Critical patent/RU2241846C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Testing Of Engines (AREA)

Abstract

FIELD: rocketry.
SUBSTANCE: proposed telescopic solid-propellant charge for rocket engine consists of outer and inner cylindrical grains with equal thickness of burning dome. Outer and inner grains are made as freely fitted in, channel, all-round-burning charges. Longitudinal projections are made on outer surface of outer and inner grains and/or on surface of outer grain channel. Height of projections on outer surface of outer grain is 0.9 … 1.0 of thickness of radial clearance between outer grain and combustion chamber. Height of projections on outer surface of inner grain and on surface of channel of outer grain is 0.9-1.0 of thickness of clearance between inner and outer grains.
EFFECT: increased tightness of filling of combustion chamber with propellant, thrust-to-weight ratio, inflammability and reliability of functioning of rocket engine.
5 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к разработке, проектированию и изготовлению твердотопливных зарядов к ракетным двигателям.The invention relates to the field of rocket technology, namely to the development, design and manufacture of solid propellant charges for rocket engines.

Одной из актуальных проблем при разработке ракетного двигателя твердого топлива (РДТТ) является обеспечение высокого уровня их тяговооруженности при использовании в ракетных системах залпового огня (РСЗО), а также для стартовых ступеней ракет различного назначения. Как правило, для указанных систем используют твердотопливные вкладные заряды в виде шашек всестороннего горения (см. например, Н.М.Шапиро, Г.Ю.Мазинг, Н.Е.Прудников "Теория ракетных двигателей на твердом топливе", М., 1966, стр.44, рис.2.5, 2.6; патент РФ №2178092). Наиболее близкой к патентуемому заряду является конструкция телескопического заряда, приведенная на рис.2.7 в ист. Н.М.Шапиро, Г.Ю.Мазинг, Н.Е.Прудников "Теория ракетных двигателей на твердом топливе", М., 1966, стр.44, принятая авторами за прототип (Фиг.1).One of the urgent problems in the development of a solid propellant rocket engine (RDTT) is to ensure a high level of their thrust-weight ratio when used in multiple launch rocket systems (MLRS), as well as for launch stages of missiles for various purposes. As a rule, solid propellant charges in the form of all-round burning checkers are used for these systems (see, for example, N.M. Shapiro, G.Yu. Masing, N.E. Prudnikov "Theory of solid propellant rocket engines", M., 1966 , p. 44, Fig. 2.5, 2.6; RF patent No. 2178092). Closest to the patented charge is the design of the telescopic charge, shown in Fig.2.7 in East. N.M.Shapiro, G.Yu. Masing, N.E. Prudnikov "Theory of solid propellant rocket engines", M., 1966, p. 44, adopted by the authors as a prototype (Figure 1).

Конструкция прототипа реализуется в виде центральной (внутренней) стержневой небронированной шашки, размещенной в канале внешней шашки, бронированной по наружной поверхности, с обеспечением равных толщин горящего свода для внутренней и внешней шашек. Достоинством прототипа является возможность осуществления близкой к нейтральной кривой "давление - время" при приемлемом для определенного класса ракетных систем уровне тяги РДТТ. Недостатками прототипа являются ограниченный уровень тяговооруженности, пониженная технологичность заряда, связанная с необходимостью бронирования внешней шашки, пониженные весогабаритные характеристики заряда и уровень надежности функционирования в составе ракетного двигателя в связи с использованием бронепокрытия для внешней шашки. Кроме того, из-за существенных осевых перепадов давления по длине камеры сгорания ракетного двигателя, присущих зарядам данного класса, для исключения потери зарядом осевой устойчивости стержневая конструкция центрального заряда - прототипа жестко крепится в камере двигателя.The design of the prototype is implemented in the form of a central (inner) rod unarmored checker located in the channel of the outer checker, armored on the outer surface, ensuring equal thicknesses of the burning roof for the inner and outer checkers. The advantage of the prototype is the ability to implement close to the neutral curve "pressure - time" at an acceptable level of thrust for solid propellant rocket systems. The disadvantages of the prototype are the limited level of thrust-weight ratio, reduced manufacturability of the charge associated with the need to book an external checker, reduced weight and size characteristics of the charge and the level of operational reliability in the rocket engine in connection with the use of armor plating for the external checker. In addition, due to significant axial pressure differences along the length of the rocket engine’s combustion chamber inherent in charges of this class, to prevent the loss of axial stability by the charge, the core structure of the central prototype charge is rigidly mounted in the engine chamber.

Технической задачей изобретения является создание вкладного заряда твердого топлива с высокой плотностью заряжания, надежного в эксплуатации и эффективного в части создания высокого уровня тяги ракетного двигателя (высокой тяговооруженности).An object of the invention is to create a plug-in charge of solid fuel with a high charge density, reliable in operation and effective in terms of creating a high level of thrust of a rocket engine (high thrust-weight ratio).

Технический результат достигается путем разработки телескопического заряда в виде двух свободно вложенных друг в друга внешней и внутренней цилиндрических канальных шашек всестороннего горения с равной толщиной горящего свода, при этом внешняя шашка выполнена в габаритах, близких к диаметру камеры сгорания двигателя, а внутренняя размещена в канале внешней шашки. Конструкция патентуемого заряда и прототипа показана на Фиг.1, 2, 3, 4, 5:The technical result is achieved by developing a telescopic charge in the form of two external and internal cylindrical channel blocks of all-round combustion with equal thickness of the burning vault, which are freely enclosed in each other, while the external block is made in dimensions close to the diameter of the combustion chamber of the engine, and the internal is placed in the channel of the external checkers. The design of the patentable charge and prototype shown in figure 1, 2, 3, 4, 5:

Фиг.1 - конструкция прототипа: 1 - внешняя шашка; 2 - внутренняя шашка; 3 - бронировка.Figure 1 - design of the prototype: 1 - external checker; 2 - inner checker; 3 - reservation.

Фиг.2 и Фиг.3 - конструкция патентуемого заряда (в обстановке, тонкими линиями показаны контуры камеры сгорания РДТТ): 1 - внешняя шашка; 2 - внутренняя шашка; 3 - бронировка; 4 - продольные выступы (зиги); h1 - высота выступов на наружной поверхности внешней шашки; h2 - высота выступов на наружной поверхности внутренней шашки или на поверхности канала внешней шашки; δ 1 - толщина зазора между внешней шашкой и камерой РДТТ; δ 2 - толщина зазора между внутренней и внешней шашками; Dk - диаметр камеры сгорания ракетного двигателя; D1 - наружный диаметр внешней шашки; d1 - диаметр канала внешней шашки; D2 - внешний диаметр внутренней шашки; 2е - толщина горящего свода; В - ширина зигов (выступов) по хорде.Figure 2 and Figure 3 - the design of the patented charge (in the setting, thin lines show the contours of the solid propellant combustion chamber): 1 - external checker; 2 - inner checker; 3 - reservation; 4 - longitudinal protrusions (ridges); h 1 - the height of the protrusions on the outer surface of the outer checkers; h 2 - the height of the protrusions on the outer surface of the inner checkers or on the surface of the channel of the outer checkers; δ 1 is the thickness of the gap between the external checker and the solid propellant chamber; δ 2 - the thickness of the gap between the inner and outer checkers; D k is the diameter of the combustion chamber of a rocket engine; D 1 is the outer diameter of the outer checker; d 1 - the diameter of the channel of the outer checkers; D 2 - the outer diameter of the inner checkers; 2e - the thickness of the burning arch; B is the width of the zig (ledges) along the chord.

Фиг.4 - поперечное сечение патентуемого заряда (вариант): 1 - внешняя шашка; 2 - внутренняя шашка; 4 - продольные выступы (зиги).Figure 4 - cross section of the patented charge (option): 1 - external checker; 2 - inner checker; 4 - longitudinal protrusions (ridges).

Фиг.5 - поперечное сечение патентуемого заряда (вариант): 1 - внешняя шашка; 2 - внутренняя шашка.Figure 5 - cross section of the patented charge (option): 1 - external checker; 2 - inner checker.

Для обеспечения жесткости конструкции, развития поверхности горения в начальный период, обеспечения надежности зажжения заряда (Фиг.2, Фиг.3) на поверхностях как внутренней, так и внешней шашек выполняются продольные зиги (выступы), центрирующую внешнюю шашку относительно камеры сгорания двигателя, а внутреннюю - в канале внешней шашки. Высота выступов выбирается из условияTo ensure the rigidity of the structure, the development of the combustion surface in the initial period, to ensure the reliability of the ignition of the charge (Figure 2, Figure 3), longitudinal ridges (protrusions) are performed on the surfaces of both the internal and external checkers, centering the external checker relative to the combustion chamber of the engine, and internal - in the channel of the external checkers. The height of the protrusions is selected from the condition

h1≤ δ 1=(Dk-D1)/2; h2≤ δ 2=(d1-D2)/2,h 1 ≤ δ 1 = (D k -D 1 ) / 2; h 2 ≤ δ 2 = (d 1 -D 2 ) / 2,

где h1 - высота выступов на наружной поверхности внешней шашки;where h 1 - the height of the protrusions on the outer surface of the outer checkers;

h2 - высота выступов на наружной поверхности внутренней шашки или на поверхности канала внешней шашки;h 2 - the height of the protrusions on the outer surface of the inner checkers or on the surface of the channel of the outer checkers;

δ 1 - толщина зазора между внешней шашкой и камерой двигателя;δ 1 - the thickness of the gap between the external checker and the engine chamber;

δ 2 - толщина зазора между внутренней и внешней шашками;δ 2 - the thickness of the gap between the inner and outer checkers;

Dk - внутренний диаметр камеры сгорания двигателя;D k is the internal diameter of the combustion chamber of the engine;

D1 - наружный диаметр внешней шашки;D 1 is the outer diameter of the outer checker;

d1 - диаметр канала внешней шашки;d 1 - the diameter of the channel of the outer checkers;

d2 - внешний диаметр внутренней шашки.d 2 - the outer diameter of the inner checkers.

Опыт технологической и стендовой отработки патентуемого заряда с учетом обеспечения максимальной плотности заряжания позволяет рекомендоватьExperience in technological and bench testing of a patentable charge with a view to ensuring maximum loading density allows us to recommend

h1=(0,9... 1,0)δ 1; h2=(0,9... 1,0)δ 2.h 1 = (0.9 ... 1.0) δ 1 ; h 2 = (0.9 ... 1.0) δ 2 .

Ширина выступов (В) с учетом обеспечения минимальных дегрессивных остатков назначается из условияThe width of the protrusions (B), taking into account the provision of minimum degressive residues, is assigned from the condition

В≤ 2е,B≤2e

где е - толщина горящего свода шашки.where e is the thickness of the burning arch of the checkers.

Для повышения устойчивости полета ракеты на траектории за счет ограничения перемещения шашек относительно друг друга на начальном участке полета продольные выступы могут быть выполнены и на канальной поверхности внешней шашки между выступами на наружной поверхности внутренней шашки (Фиг.4). При этом выступы на наружной поверхности внутренней шашки ориентированы во впадины на профиле канала внешней шашки, а профиль впадин на канале внешней шашки выполнен эквидистантно профилю выступов на наружной ее поверхности. Применительно к конкретному ракетному двигателю профили внутренней и внешней шашек могут быть выполнены звездообразными (Фиг.5). При стабилизации полета ракеты вращением (как правило, наиболее распространенный метод стабилизации тактических ракет) выступы внутренней и внешней шашек, контактируя между собой, способствуют ограничению проворачивания шашек относительно друг друга, что в результате обеспечивает более устойчивый полет ракеты (исключаются дополнительные возмущения). В то же время само наличие выступов при этом способствует развитию поверхности горения внутренней и внешней шашек и, следовательно, более качественному и надежному зажжению заряда.To increase the stability of the flight of the rocket on the trajectory due to the restriction of the movement of the blocks relative to each other in the initial section of the flight, longitudinal protrusions can also be performed on the channel surface of the outer checker between the protrusions on the outer surface of the inner checker (Figure 4). In this case, the protrusions on the outer surface of the inner checker are oriented into depressions on the channel profile of the outer checker, and the profile of the depressions on the channel of the outer checker is made equidistant to the profile of the protrusions on its outer surface. In relation to a specific rocket engine, the profiles of the internal and external checkers can be made star-shaped (Figure 5). When stabilizing the flight of a rocket by rotation (usually the most common method of stabilizing tactical missiles), the protrusions of the internal and external checkers, in contact with each other, help to limit the rotation of the checkers relative to each other, which results in a more stable flight of the rocket (additional disturbances are excluded). At the same time, the presence of protrusions at the same time contributes to the development of the combustion surface of the internal and external checkers and, consequently, to a better and more reliable ignition of the charge.

Для обеспечения диаграммы давления, близкой к нейтральной или нейтральной, часть или все торцы шашек выполняются бронированными.To ensure a pressure diagram close to neutral or neutral, part or all of the ends of the pieces are made armored.

Положительный эффект изобретения - повышение эффективности заряда твердого ракетного топлива: тяговооруженности, плотности заполнения камеры сгорания топливом, воспламеняемости, надежности функционирования в целом.The positive effect of the invention is to increase the efficiency of the charge of solid rocket fuel: thrust-weight ratio, filling density of the combustion chamber with fuel, flammability, and overall reliability.

Конструкция патентуемого заряда состоит (Фиг.2, Фиг.3) из внешней (1) и внутренней (2) шашек, центрируемых относительно друг друга и камеры сгорания двигателя продольными выступами (зигами) (4).The design of the patented charge consists (Fig. 2, Fig. 3) of external (1) and internal (2) blocks, centered relative to each other and the combustion chamber of the engine with longitudinal protrusions (zigs) (4).

Конструкция практически реализуется в виде заряда габаритной длиной 500... 700 мм с размерами шашек по наружному диаметру: внешняя - ⌀ 195... 200 мм; внутренняя - ⌀ 95... 100 мм. Высота продольных выступов 4... 8 мм.The design is practically implemented in the form of a charge with an overall length of 500 ... 700 mm with the dimensions of the blocks on the outer diameter: external - ⌀ 195 ... 200 mm; inner - ⌀ 95 ... 100 mm. The height of the longitudinal protrusions is 4 ... 8 mm.

Шашки выполняются из баллиститного твердого ракетного топлива и изготавливаются по штатной технологии.Checkers are made of ballistic solid rocket fuel and are manufactured using standard technology.

Заряд работает следующим образом: при срабатывании головного или соплового воспламенителя воспламеняются наружные и канальные поверхности шашек, включая поверхности выступов (зигов). Истечение продуктов сгорания заряда через сопловой блок ракетного двигателя позволяет реализовать необходимую зависимость "тяга - время".The charge works as follows: when the head or nozzle igniter is activated, the outer and channel surfaces of the pieces, including the surfaces of the protrusions (zigs), ignite. The expiration of the products of charge combustion through the nozzle block of the rocket engine allows you to realize the necessary dependence "thrust - time".

Claims (5)

1. Телескопический твердотопливный заряд для ракетного двигателя, состоящий из внешней и внутренней цилиндрических шашек с равной толщиной горящего свода, отличающийся тем, что внешняя и внутренняя шашки выполнены свободно вложенными, канальными, всестороннего горения, причем на наружной поверхности внешней и внутренней шашек и/или на поверхности канала внешней шашки выполнены продольные выступы, при этом высота выступов на наружной поверхности внешней шашки составляет 0,9...1,0 толщины радиального зазора между внешней шашкой и камерой сгорания, а высота выступов на наружной поверхности внутренней шашки и на поверхности канала внешней шашки составляет 0,9...1,0 толщины зазора между внутренней и внешней шашками.1. Telescopic solid propellant charge for a rocket engine, consisting of external and internal cylindrical checkers with an equal thickness of the burning arch, characterized in that the external and internal checkers are made freely enclosed, channel, all-round burning, and on the outer surface of the outer and inner checkers and / or longitudinal protrusions are made on the surface of the channel of the outer checker, while the height of the protrusions on the outer surface of the outer checker is 0.9 ... 1.0 of the thickness of the radial clearance between the outer checker and the camera with burning out, and the height of the projections on the outer surface of the inner channel checkers and checkers outer surface is 0.9 ... 1.0 the thickness of the gap between the inner and outer checkers. 2. Телескопический твердотопливный заряд по п.1, отличающийся тем, что выступы на внутренней и/или внешней шашках выполнены в виде звездообразного профиля.2. The telescopic solid propellant charge according to claim 1, characterized in that the protrusions on the inner and / or outer checkers are made in the form of a star-shaped profile. 3. Телескопический твердотопливный заряд по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что выступы на наружной поверхности внутренней шашки ориентированы во впадины на профиле канала внешней шашки.3. The telescopic solid propellant charge according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the protrusions on the outer surface of the inner checker are oriented into depressions on the channel profile of the outer checker. 4. Телескопический твердотопливный заряд по п.3, отличающийся тем, что профиль впадин на канале внешней шашки выполнен эквидистантно профилю выступов на наружной ее поверхности.4. The telescopic solid propellant charge according to claim 3, characterized in that the profile of the depressions on the channel of the external checker is made equidistant to the profile of the protrusions on its outer surface. 5. Телескопический заряд по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что некоторые или все торцы внутренней и внешней шашек бронированы.5. The telescopic charge according to any one of claims 1 to 4, characterized in that some or all of the ends of the internal and external checkers are armored.
RU2003109284/06A 2003-04-02 2003-04-02 Rocket engine telescopic solid-propellant charge RU2241846C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003109284/06A RU2241846C1 (en) 2003-04-02 2003-04-02 Rocket engine telescopic solid-propellant charge

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003109284/06A RU2241846C1 (en) 2003-04-02 2003-04-02 Rocket engine telescopic solid-propellant charge

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003109284A RU2003109284A (en) 2004-10-10
RU2241846C1 true RU2241846C1 (en) 2004-12-10

Family

ID=34387820

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003109284/06A RU2241846C1 (en) 2003-04-02 2003-04-02 Rocket engine telescopic solid-propellant charge

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2241846C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2517469C2 (en) * 2012-07-11 2014-05-27 Николай Евгеньевич Староверов Staroverov's rocket engine 13
RU2693720C1 (en) * 2018-07-16 2019-07-04 Евгений Игоревич Казанцев Model rocket engine
CN114483374A (en) * 2022-02-27 2022-05-13 西北工业大学 Solid rocket engine grain structure embedded with metal wire

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ШАПИРО Н.М. и др. Теория ракетных двигателей на твёрдом топливе. - М.: Воениздат, 1966, с. 44, рис. 2.5. ШАПИРО Н.М. и др. Теория ракетных двигателей на твёрдом топливе. - М.: Воениздат, 1966, с. 44, рис. 2.6. *
ШАПИРО Н.М. и др. Теория ракетных двигателей на твёрдом топливе. - М.: Воениздат, 1966, с. 44, рис. 2.7. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2517469C2 (en) * 2012-07-11 2014-05-27 Николай Евгеньевич Староверов Staroverov's rocket engine 13
RU2693720C1 (en) * 2018-07-16 2019-07-04 Евгений Игоревич Казанцев Model rocket engine
CN114483374A (en) * 2022-02-27 2022-05-13 西北工业大学 Solid rocket engine grain structure embedded with metal wire

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3808973A (en) Self-propelling projectile for firearms
US4581998A (en) Programmed-splitting solid propellant grain for improved ballistic performance of guns
US2343818A (en) Multimissiled shotgun shell
RU2241846C1 (en) Rocket engine telescopic solid-propellant charge
RU2282741C1 (en) Solid-propellant charge for acceleration-and-cruise propulsion rocket engine of guided missile
US3555825A (en) Dual solid fuel propellant rocket engine
ES2357954T3 (en) PROGRESSIVE PROPULSING LOAD, WITH HIGH LOAD DENSITY.
US6415715B1 (en) Method for initiating artillery propellant powder charges, artillery propellant powder charge module and artillery propellant powder charge
US3575112A (en) Segmented propellant charge for telescoped caseless ammunition
RU2493533C1 (en) Active jet projectile
US3188802A (en) Solid propellant grain
RU2287512C2 (en) Design of the pyrotechnic charge
RU2725118C1 (en) Channel charge of mixed solid-propellant rocket fuel connected with housing
RU2211350C1 (en) Rocket engine solid-propellant charge
US2620732A (en) Mortar charge
RU2647256C1 (en) Method of increasing the distance of the rocket-propelled grenade
RU2265746C2 (en) Solid-propellant rocket engine
RU2319851C1 (en) Solid-propellant booster engine
RU2133864C1 (en) Solid-propellant rocket engine
RU2329390C1 (en) Solid-propellant launching rocket engine
RU2493401C1 (en) Solid propellant rocket engine
RU2211352C1 (en) Solid-propellant charge for rocket engine of guided missile
RU2003109284A (en) TELESCOPIC SOLID FUEL CHARGE FOR ROCKET ENGINE
RU2248457C2 (en) Solid rocket propellant charge
RU2150080C1 (en) Rocket

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080403