RU2246633C2 - Solid-propellant rocket engine - Google Patents

Solid-propellant rocket engine Download PDF

Info

Publication number
RU2246633C2
RU2246633C2 RU2003103173/06A RU2003103173A RU2246633C2 RU 2246633 C2 RU2246633 C2 RU 2246633C2 RU 2003103173/06 A RU2003103173/06 A RU 2003103173/06A RU 2003103173 A RU2003103173 A RU 2003103173A RU 2246633 C2 RU2246633 C2 RU 2246633C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
engine
igniter
disk
perforated disk
charge
Prior art date
Application number
RU2003103173/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003103173A (en
Inventor
Г.Д. Филимонов (RU)
Г.Д. Филимонов
А.Ф. Сурначев (RU)
А.Ф. Сурначев
В.Д. Морозов (RU)
В.Д. Морозов
Л.А. Родин (RU)
Л.А. Родин
В.А. Коликов (RU)
В.А. Коликов
А.В. Коренной (RU)
А.В. Коренной
А.В. Осокин (RU)
А.В. Осокин
Original Assignee
Государственное унитарное предприятие "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 Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" filed Critical Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения"
Priority to RU2003103173/06A priority Critical patent/RU2246633C2/en
Publication of RU2003103173A publication Critical patent/RU2003103173A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2246633C2 publication Critical patent/RU2246633C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Air Bags (AREA)

Abstract

FIELD: rocketry.
SUBSTANCE: proposed solid-propellant rocket engine consists of combustion chamber with nozzle unit, powder charge, igniter and electric igniter. High-pressure chamber in head part of engine is formed by circular cavity in engine housing and perforated disk. Holes in perforated disk open into radial cavities made in disk from side of powder charge. Igniter is made in form of weighted amount of powder placed in sealed case made of combustion material and is arranged inside high-pressure chamber. Electric igniter is installed at angle to longitudinal axis of engine. Longitudinal axis of electric igniter lies in one plane with row of holes of perforated disk and rail cavity.
EFFECT: provision of reliable and uniform ignition of charge at reduced spread of characteristics within wide temperature range, improved reliability of engine.
3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к ракетным двигателям твердого топлива, и может найти применение в стартовых двигателях неуправляемых снарядов и управляемых ракет.The invention relates to the field of rocket technology, namely to rocket engines of solid fuel, and can find application in the starting engines of unguided shells and guided missiles.

Известен ракетный двигатель твердого топлива, принятый авторами за прототип [1], состоящий из камеры сгорания с сопловым блоком, порохового заряда, воспламенителя и электровоспламенителя, расположенного на продольной оси двигателя. Воспламенитель с тонкостенным корпусом из алюминиевого сплава, внутри которого помещен дымный ружейный порох или пиротехнический состав, расположенный у переднего дна камеры сгорания на ее оси, обеспечивает надежное зажжение заряда и надежную работу двигателя при отсутствии жестких требований по разбросам выходных характеристик.Known rocket engine of solid fuel, adopted by the authors for the prototype [1], consisting of a combustion chamber with a nozzle block, a powder charge, an igniter and an electric igniter located on the longitudinal axis of the engine. An ignitor with a thin-walled body made of aluminum alloy, inside of which is placed smoke gun powder or a pyrotechnic composition located at the front bottom of the combustion chamber on its axis, provides reliable ignition of the charge and reliable operation of the engine in the absence of strict requirements for the dispersion of output characteristics.

Однако для обеспечения его гарантированного срабатывания от инициирующего устройства необходимо, чтобы зажжение пороха происходило в замкнутом объеме при относительно высоком давлении. После разрушения корпуса размещавшийся в нем состав выбрасывается в камеру сгорания и в результате скачкообразного увеличения объема давление падает. В результате интенсивность горения воспламенительного состава уменьшается, а часть его зерен может даже загасать. Это приводит к тому, что процесс зажжения заряда растягивается во времени, т.е. увеличивается время выхода двигателя на установившийся режим работы. С увеличением времени выхода двигателя на установившийся режим работы различные участки поверхности порохового заряда прогреваются неравномерно, что может привести к нерасчетному увеличению скорости горения топлива на воспламенившихся с запозданием участках, так как они успевают прогреться на большую глубину. В результате нерасчетного увеличения скорости горения уровень давления в камере сгорания может превысить максимальное допустимое значение, что приведет к разрушению двигателя. Для исключения подобного явления массу воспламенителя необходимо заведомо увеличивать, а также увеличивать запас прочности стенок камеры сгорания, что, в конечном счете, ведет к утяжелению конструкции. Кроме того, из-за неравномерного распределения воспламенительного состава по объему камеры сгорания зажжение заряда происходит не одновременно по длине и радиусу. Это может привести к отклонению поверхности горения заряда от расчетной и к недопустимому увеличению разбросов выходных характеристик двигателя, особенно при его применении в условиях пониженных температур. Наличие разрушающегося при срабатывании воспламенителя корпуса может привести к повреждению заряда его фрагментами, что также недопустимо.However, to ensure its guaranteed operation from the initiating device, it is necessary that the ignition of the powder occurs in a closed volume at a relatively high pressure. After the destruction of the housing, the composition housed in it is discharged into the combustion chamber and as a result of an abrupt increase in volume, the pressure drops. As a result, the combustion intensity of the igniter composition decreases, and part of its grains may even be extinguished. This leads to the fact that the charge ignition process stretches in time, i.e. the time for the engine to reach steady-state operation increases. With an increase in the time the engine reaches the steady state operation, various parts of the surface of the powder charge are heated unevenly, which can lead to an unaccounted increase in the rate of fuel combustion in areas ignited with delay, since they manage to warm up to a great depth. As a result of an uncalculated increase in the burning rate, the pressure level in the combustion chamber may exceed the maximum permissible value, which will lead to the destruction of the engine. To eliminate such a phenomenon, the mass of the igniter must obviously be increased, as well as the margin of safety of the walls of the combustion chamber, which ultimately leads to a heavier structure. In addition, due to the uneven distribution of the igniter composition over the volume of the combustion chamber, the ignition of the charge does not occur simultaneously in length and radius. This can lead to a deviation of the combustion surface of the charge from the calculated one and to an unacceptable increase in the scatter of the output characteristics of the engine, especially when it is used at low temperatures. The presence of a housing igniter that collapses when the igniter is activated can lead to damage to its fragments, which is also unacceptable.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение надежного воспламенения заряда за счет исключения задержки воспламенения и связанного с этим повышения давления в камере сгорания двигателя, а также обеспечение равномерного воспламенения заряда, что позволит сократить разбросы выходных характеристик в широком температурном диапазоне эксплуатации и повысить тем самым надежность двигателя.The objective of the invention is to ensure reliable ignition of the charge by eliminating the delay of ignition and the associated increase in pressure in the combustion chamber of the engine, as well as ensuring uniform ignition of the charge, which will reduce the dispersion of output characteristics in a wide temperature range of operation and thereby increase the reliability of the engine.

Поставленная задача достигается тем, что в ракетном двигателе твердого топлива, состоящем из камеры сгорания с сопловым блоком, порохового заряда, воспламенителя и электровоспламенителя, в отличие от прототипа в головной части двигателя выполнена камера высокого давления, образованная кольцевой выемкой в корпусе двигателя и перфорированным диском, отверстия которого выведены в радиальные углубления, выполненные в диске со стороны порохового заряда. Воспламенитель выполнен в виде навески тонкосводного пороха, помещенной в герметичный футляр из сгораемого материала, и размещен внутри камеры высокого давления, а электровоспламенитель установлен под углом к продольной оси двигателя, при этом продольная ось электровоспламенителя лежит в одной плоскости с рядом отверстий перфорированного диска и радиального углубления. Между корпусом двигателя и перфорированным диском образован кольцевой газоводный канал. В качестве материала для футляра используется полимерный материал, причем толщина его стенки со стороны диска меньше, чем толщина футляра.The problem is achieved in that in a solid propellant rocket engine consisting of a combustion chamber with a nozzle block, a powder charge, an igniter and an electric igniter, in contrast to the prototype, a high pressure chamber is formed in the engine head, formed by an annular recess in the engine housing and a perforated disk, the holes of which are brought into radial recesses made in the disk from the side of the powder charge. The igniter is made in the form of a sample of fine powder placed in a sealed case made of combustible material and placed inside the high-pressure chamber, and the electric igniter is installed at an angle to the longitudinal axis of the engine, while the longitudinal axis of the electric igniter lies in the same plane as the row of holes of the perforated disk and the radial recess . An annular gas channel is formed between the motor housing and the perforated disk. As the material for the case, a polymeric material is used, the thickness of its wall on the disk side being less than the thickness of the case.

Выполнение ракетного двигателя твердого топлива в соответствии с предлагаемым изобретением позволит:The implementation of the rocket engine of solid fuel in accordance with the invention will allow:

- обеспечить распределенный по поперечному сечению камеры сгорания газоприход от воспламенительного состава за счет отверстий, выполненных в радиальных углублениях диска, и кольцевого газоводного канала между корпусом двигателя и перфорированным диском. При этом несгоревшие частицы воспламенительного состава выбрасываются в объем камеры сгорания также равномерно по ее поперечному сечению. Это позволит практически одновременно воспламенить заряд по всей поверхности и сократить тем самым разбросы выходных характеристик в широком температурном диапазоне эксплуатации. Кольцевой газоводный канал позволяет уменьшить заброс давления в камере высокого давления в случае перекрытия отверстий диска несгоревшими фрагментами корпуса футляра при отрицательных темпратурах. Радиальные углубления на поверхности диска со стороны камеры сгорания позволяют исключить перекрытие отверстий, соединяющих камеру высокого давления с камерой сгорания, зарядом при его температурном расширении;- to provide a gas inlet distributed over the cross section of the combustion chamber from the igniter due to holes made in the radial recesses of the disk, and an annular gas channel between the engine housing and the perforated disk. In this case, unburned particles of igniter composition are ejected into the volume of the combustion chamber evenly over its cross section. This will allow almost simultaneously to ignite the charge over the entire surface and thereby reduce the dispersion of the output characteristics in a wide temperature range of operation. The annular gas-water channel allows to reduce the pressure build-up in the high-pressure chamber in the event that the disk openings are blocked by unburned fragments of the case body at negative temperatures. Radial recesses on the surface of the disk from the side of the combustion chamber make it possible to exclude overlapping openings connecting the high-pressure chamber to the combustion chamber by a charge during its thermal expansion;

- снизить массу камеры сгорания двигателя за счет размещения футляра с воспламенительным составом в камере высокого давления. Размещение воспламенителя в отдельной камере позволяет за счет подбора объема последней и площади отверстий, соединяющих ее с камерой сгорания двигателя, сжигать в ней воспламенительный состав при высоком давлении без увеличения уровня давления в камере сгорания;- reduce the weight of the combustion chamber of the engine by placing a case with an igniter composition in the high pressure chamber. Placing the igniter in a separate chamber allows, by selecting the volume of the latter and the area of the holes connecting it to the engine combustion chamber, to burn the igniter composition in it at high pressure without increasing the pressure level in the combustion chamber;

- увеличить поверхность контакта воспламенительного состава с форсом пламени электровоспламенителя за счет того, что он установлен под углом к продольной оси двигателя, а также понизить уровень максимального давления в камере высокого давления за счет того, что зажжение воспламенительного состава происходит неодновременно по ее объему;- to increase the contact surface of the igniter composition with the force of flame of the electric igniter due to the fact that it is installed at an angle to the longitudinal axis of the engine, and also to lower the maximum pressure level in the high-pressure chamber due to the fact that ignition of the igniter composition does not occur simultaneously in its volume;

- повысить надежность зажжения воспламенительного состава при отрицательных температурах за счет выполнения корпуса футляра из сгораемого полимерного материала. Так как при отрицательных температурах прочность полимера возрастает, то разрушение герметичного футляра происходит при более высоком давлении, чем при положительных температурах, что повышает стабильность зажжения размещенного в футляре состава. За счет того, что толщина стенки футляра со стороны диска меньше, чем остального корпуса, обеспечивается ее более раннее разрушение, при этом перепадом давления футляр прижимается к дну кольцевой полости, предотвращая перекрытие отверстий в диске.- to increase the reliability of ignition of the igniter composition at negative temperatures due to the case of the case made of combustible polymer material. Since the polymer strength increases at negative temperatures, the destruction of the sealed case occurs at a higher pressure than at positive temperatures, which increases the stability of ignition of the composition placed in the case. Due to the fact that the wall thickness of the case on the disk side is less than the rest of the casing, its earlier destruction is ensured, while the differential pressure is pressed to the bottom of the annular cavity, preventing overlapping holes in the disk.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, где на фиг.1 представлена схема двигателя с кольцевой полостью в переднем днище, на фиг.2 - размещение отверстий в радиальных углублениях диска, на фиг.3 - ориентация оси электровоспламенителя относительно радиального углубления с отверстиями.The invention is illustrated by graphic materials, where Fig. 1 shows a diagram of an engine with an annular cavity in the front bottom, Fig. 2 shows the arrangement of holes in the radial recesses of the disk, Fig. 3 shows the orientation of the axis of the electric igniter relative to the radial recess with openings.

Предлагаемый двигатель состоит из камеры сгорания с сопловым блоком 1, порохового заряда 2, воспламенителя в виде герметичного футляра с тонкосводным порохом внутри 8, помещенного в камеру высокого давления 3, образованную кольцевой выемкой в корпусе двигателя и перфорированным диском 4, отверстия которого 6 выведены в радиальные углубления 5, выполненные в диске со стороны порохового заряда.The proposed engine consists of a combustion chamber with a nozzle block 1, a powder charge 2, an igniter in the form of a sealed case with fine-propellant powder inside 8, placed in a high pressure chamber 3, formed by an annular recess in the engine housing and a perforated disk 4, the openings of which 6 are brought into radial recesses 5 made in the disk from the side of the powder charge.

Зажжение воспламенительного состава осуществляется с помощью электровоспламенителя 9, установленного под углом к продольной оси двигателя. Между перфорированным диском 4 и корпусом двигателя выполнен кольцевой газоводный канал 7.Ignition of the igniter composition is carried out using an electric igniter 9, mounted at an angle to the longitudinal axis of the engine. Between the perforated disk 4 and the engine casing is made an annular gas channel 7.

Функционирование предложенного двигателя осуществляется следующим образом. После подачи команды на запуск происходит срабатывание электровоспламенителя 9. Форс пламени от электровоспламенителя пробивает герметичный полимерный футляр с тонкосводным порохом внутри 8 и, проходя через воспламенительный состав, зажигает его вокруг себя. Образовавшиеся продукты сгорания, распространяясь по объему футляра, зажигают остальную массу воспламенительного состава. Одновременно с его воспламенением происходит разрушение тонкой стенки футляра, обращенной к диску 4. В результате истечения продуктов сгорания воспламенительного состава перепадом давления футляр прижимается к переднему днищу камеры высокого давления 3, исключая тем самым возможность перекрытия отверстий 6 в диске 4, соединяющих камеру высокого давления 3, в которой помещен футляр, с камерой сгорания. По мере воспламенения тонкосводного пороха, помещаемого в футляр, происходит разрушение последнего и продукты сгорания воспламенительного состава и недогоревшие частицы пороха поступают в камеру сгорания через отверстия 6 и кольцевой газоводный канал 7 между образующей диска 4 и корпусом двигателя, воспламеняя заряд 2. Продукты сгорания порохового заряда 2, истекая через сопло двигателя, создают тягу, обеспечивая тем самым разгон снаряда до заданной скорости.The functioning of the proposed engine is as follows. After giving the start command, the electric igniter 9 is triggered. The force of the flame from the electric igniter breaks through the sealed polymer case with fine powder inside 8 and, passing through the igniter, ignites it around itself. The resulting combustion products, spreading throughout the volume of the case, ignite the rest of the igniter composition. Simultaneously with its ignition, the thin wall of the case, which faces the disk 4, is destroyed. As a result of the expiration of the products of ignition of the ignition composition, the case is pressed against the front bottom of the high-pressure chamber 3 by pressure drop, thereby eliminating the possibility of overlapping holes 6 in the disk 4 connecting the high-pressure chamber 3 in which the case is placed, with a combustion chamber. As the fine-dispersed gunpowder placed in the case is ignited, the latter is destroyed and the combustion products of the igniter composition and the unburned particles of the gunpowder enter the combustion chamber through the openings 6 and the annular gas channel 7 between the generatrix of the disk 4 and the engine case, igniting the charge 2. The combustion products of the powder charge 2, expiring through the nozzle of the engine, create traction, thereby ensuring acceleration of the projectile to a given speed.

Предложенное выполнение ракетного двигателя твердого топлива позволит обеспечить надежное воспламенение заряда за счет исключения задержки воспламенения и связанного с этим повышения давления в камере сгорания двигателя, а также обеспечит равномерное воспламенение заряда, что позволит сократить разбросы выходных характеристик в широком температурном диапазоне эксплуатации и повысить тем самым надежность двигателя и всего снаряда в целом.The proposed implementation of a solid propellant rocket engine will ensure reliable ignition of the charge by eliminating the ignition delay and the associated increase in pressure in the combustion chamber of the engine, as well as ensure uniform ignition of the charge, which will reduce the dispersion of output characteristics in a wide temperature range of operation and thereby increase reliability engine and the entire projectile as a whole.

Источник информацииSourse of information

1. Основы устройства и конструирования летательных аппаратов. В.Н.Новиков, Б.М.Авхимович, В.Е.Вейтин - М.: Машиностроение, 1991, стр.119, 127.1. Fundamentals of the design and construction of aircraft. V.N. Novikov, B.M. Avkhimovich, V.E. Veitin - M.: Mechanical Engineering, 1991, pp. 119, 127.

Claims (3)

1. Ракетный двигатель твердого топлива, состоящий из камеры сгорания с сопловым блоком, порохового заряда, воспламенителя и электровоспламенителя, отличающийся тем, что в головной части двигателя выполнена камера высокого давления, образованная кольцевой выемкой в корпусе двигателя и перфорированным диском, отверстия которого выведены в радиальные углубления, выполненные в диске со стороны порохового заряда, воспламенитель выполнен в виде навески тонкосводного пороха, помещенной в герметичный футляр из сгораемого материала, и размещен внутри камеры высокого давления, а электровоспламенитель установлен под углом к продольной оси двигателя, при этом продольная ось электровоспламенителя лежит в одной плоскости с рядом отверстий перфорированного диска и радиального углубления.1. A rocket engine of solid fuel, consisting of a combustion chamber with a nozzle block, a powder charge, an igniter and an electric igniter, characterized in that a high-pressure chamber is formed in the head of the engine, formed by an annular recess in the engine housing and a perforated disk, the openings of which are led out into the radial recesses made in the disk from the side of the powder charge, the igniter is made in the form of a sample of fine powder placed in a sealed case of combustible material, and n inside the high-pressure chamber, and the electric igniter is installed at an angle to the longitudinal axis of the engine, while the longitudinal axis of the electric igniter lies in the same plane as the row of holes of the perforated disk and the radial recess. 2. Ракетный двигатель твердого топлива по п.1, отличающийся тем, что между корпусом двигателя и перфорированным диском образован кольцевой газоводный канал.2. The solid fuel rocket engine according to claim 1, characterized in that an annular gas channel is formed between the engine body and the perforated disk. 3. Ракетный двигатель твердого топлива по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве материала для футляра используется полимерный материал, причем толщина его стенки со стороны диска меньше, чем толщина футляра.3. The rocket engine of solid fuel according to claim 1 or 2, characterized in that the material for the case uses a polymeric material, and the thickness of its wall on the disk side is less than the thickness of the case.
RU2003103173/06A 2003-02-03 2003-02-03 Solid-propellant rocket engine RU2246633C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003103173/06A RU2246633C2 (en) 2003-02-03 2003-02-03 Solid-propellant rocket engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003103173/06A RU2246633C2 (en) 2003-02-03 2003-02-03 Solid-propellant rocket engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003103173A RU2003103173A (en) 2004-09-10
RU2246633C2 true RU2246633C2 (en) 2005-02-20

Family

ID=35218976

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003103173/06A RU2246633C2 (en) 2003-02-03 2003-02-03 Solid-propellant rocket engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2246633C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2527903C1 (en) * 2013-07-03 2014-09-10 "Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения им. академика А.Г.Шипунова" Ignition of solid-propellant charge and solid-propellant rocket engine to this end

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
НОВИКОВ В.Н. и др., Основы устройства и конструирования летательных аппаратов, Москва, Машиностроение, 1991, стр. 119, рис. 5.2. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2527903C1 (en) * 2013-07-03 2014-09-10 "Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения им. академика А.Г.Шипунова" Ignition of solid-propellant charge and solid-propellant rocket engine to this end

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2003521661A (en) Propellant combustion device
US4269120A (en) Igniter element with a booster charge
JP2005538834A (en) Multistage gas generator and gas generator
US4068591A (en) Ignition system used in testing solid propellant compositions for smokelessness
RU2246633C2 (en) Solid-propellant rocket engine
RU2525352C1 (en) Round for grenade launcher
RU2500913C1 (en) Device to ignite charge of solid-propellant rocket engine
RU2422663C1 (en) Solid-propellant rocket engine
RU2604772C1 (en) Pulsed solid-fuel engine
RU2348827C1 (en) Solid-propellant charge
RU2150075C1 (en) Cartridge with active-reactive bullet
RU2251628C1 (en) Solid-propellant impulse rocket engine
RU2527903C1 (en) Ignition of solid-propellant charge and solid-propellant rocket engine to this end
US6202560B1 (en) Explosively started projectile gun ammunition
RU2613351C1 (en) Solid-fuel rocket engine of guided projectile
RU2351788C1 (en) Guided missile solid-propellant rocket engine, solid propellant igniter and rocket engine nozzle assembly
RU2413163C1 (en) Pyrotechnic igniter of burning mixture
RU2284006C2 (en) Smoke grenade
RU2269024C1 (en) Method of and device for ignition of solid-propellant charge in solid-propellant rocket engine
RU2084814C1 (en) Ignition chamber
RU2111447C1 (en) Self-destroying device of solid-propellant rocket
RU2322604C2 (en) Solid-propellant rocket engine
RU2340860C1 (en) Missile for active impact on clouds
RU2273758C1 (en) Solid-propellant rocket engine
RU2319850C2 (en) Boost jet engine with radial-swirl dispersion of reaction inertia mass

Legal Events

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

Effective date: 20070204