RU2312999C1 - Solid-propellant rocket engine - Google Patents

Solid-propellant rocket engine Download PDF

Info

Publication number
RU2312999C1
RU2312999C1 RU2006114921/06A RU2006114921A RU2312999C1 RU 2312999 C1 RU2312999 C1 RU 2312999C1 RU 2006114921/06 A RU2006114921/06 A RU 2006114921/06A RU 2006114921 A RU2006114921 A RU 2006114921A RU 2312999 C1 RU2312999 C1 RU 2312999C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
charge
heat
propellant
solid
central tube
Prior art date
Application number
RU2006114921/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Борисович Евграшин (RU)
Юрий Борисович Евграшин
Роман Васильевич Бульбович (RU)
Роман Васильевич Бульбович
Артур Фаданисович Хабибулин (RU)
Артур Фаданисович Хабибулин
Евгений Витальевич Платонов (RU)
Евгений Витальевич Платонов
Вера Николаевна Богданова (RU)
Вера Николаевна Богданова
Елена Геннадьевна Коскова (RU)
Елена Геннадьевна Коскова
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный технический университет"
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 образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный технический университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный технический университет"
Priority to RU2006114921/06A priority Critical patent/RU2312999C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2312999C1 publication Critical patent/RU2312999C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)

Abstract

FIELD: rocketry; construction of solid-propellant rocket engines with fastened composite propellant charge, for example in cruising engines of winged missiles of short radius of action.
SUBSTANCE: proposed solid-propellant rocket engine has body with unrestricted end faces; engine is secured to heat-resistant central tube. Heat-resistant central tube is mounted along axis of charge and is fastened with charge channel and is secured to grids located near rear and front heads of body resting on it. Heat-resistant central tube is made from rigid material, from metal for example, covered with heat protective coat or from composite material. Split collar fitted in between outer surface of charge and body is provided with continuous strip in its center part.
EFFECT: enhanced reliability of rocket engine due to reduction of stresses in charge and avoidance of propellant separation into plies; increased total pulse of jet force due to increased mass of propellant.
1 dwg

Description

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано в конструкциях ракетных двигателях твердого топлива (РДТТ) с прочно скрепленным зарядом смесевого твердого топлива, например, в маршевых двигателях крылатых ракет малого радиуса действия.The invention relates to rocket technology and can be used in the construction of solid propellant rocket engines (solid propellant rocket engines) with a solidly bonded mixed solid fuel charge, for example, in marching engines of short-range cruise missiles.

Известна конструкция маршевого РДТТ крылатой ракеты с длительным временем работы (150-300с), состоящая из цилиндрического корпуса, в средней части которого расположено несколько сопел, оси которых расположены под углом 15...20° к продольной оси двигателя. Заряд твердого топлива состоит из двух полузарядов, забронированных по всем поверхностям, кроме одного торца. Горящие поверхности полузарядов обращены навстречу друг другу, что обеспечивает постоянство положения центра масс двигателя при его работе [см. И.Х.Фахрутдинов, А.В.Котельников. Конструкция и проектирование ракетных двигателей твердого топлива. М., Машиностроение, 1987, стр.28].A known design of the cruise solid propellant solid-propellant cruise missile with a long operating time (150-300 s), consisting of a cylindrical body, in the middle part of which there are several nozzles whose axes are located at an angle of 15 ... 20 ° to the longitudinal axis of the engine. A solid fuel charge consists of two half-charges reserved on all surfaces except one end. The burning surfaces of the half charges are facing each other, which ensures the constancy of the center of mass of the engine during its operation [see I.Kh. Fakhrutdinov, A.V. Kotelnikov. Design and engineering of solid propellant rocket engines. M., Mechanical Engineering, 1987, p. 28].

Недостатком известного устройства является малое значение полного импульса реактивной силы. Причиной этого является применение вкладного заряда торцевого горения, при котором достаточно большой объем камеры сгорания занимает теплозащитное и бронирующее покрытия, а также гарантированный зазор между этими покрытиями (застойная зона). Кроме этого наличие наклонных сопел увеличивает потери тяги двигателя.A disadvantage of the known device is the low value of the total impulse of reactive force. The reason for this is the use of an end-to-end combustion charge, in which a sufficiently large volume of the combustion chamber occupies heat-protective and armor coatings, as well as a guaranteed gap between these coatings (stagnant zone). In addition, the presence of inclined nozzles increases the loss of engine thrust.

Известна конструкция РДТТ, состоящая из обечайки, переднего и заднего днища, на последнем из которых установлено сопло, ось которого совпадает с продольной осью двигателя. Заряд выполнен прочно скрепленным по наружному диаметру с корпусом двигателя. По продольной оси заряда установлена жаростойкая эластичная труба, прочно скрепленная с каналом заряда, которая выполняет функцию газовода и бронирующего покрытия канала заряда. Заряд горит с обоих торцов, что обеспечивает постоянство центра масс двигателя [см. патент США №3765177, приоритет от 16 октября 1973 г., кл. F02K 9/04]. Данное устройство принято в качестве прототипа.The known design of the solid propellant rocket motor, consisting of a shell, front and rear bottoms, on the last of which a nozzle is installed, the axis of which coincides with the longitudinal axis of the engine. The charge is made firmly bonded in outer diameter to the motor housing. Along the longitudinal axis of the charge, a heat-resistant elastic pipe is installed, firmly bonded to the charge channel, which serves as the gas duct and the armor coating of the charge channel. The charge burns from both ends, which ensures the constancy of the center of mass of the engine [see US patent No. 3765177, priority of October 16, 1973, CL. F02K 9/04]. This device is adopted as a prototype.

Признаки прототипа, являющиеся общими с заявляемым изобретением, - корпус с расположенным соосно соплом, заряд с незабронированными торцами, скрепленный с жаростойкой центральной трубой, установленной по оси заряда и прочно скрепленной с каналом заряда.The features of the prototype, which are common with the claimed invention, are a housing with a coaxial nozzle, a charge with unarmored ends, bonded to a heat-resistant central tube mounted along the charge axis and firmly bonded to the charge channel.

Недостатком известного устройства, принятого за прототип, является высокое напряженно-деформированное состояние заряда, обусловленное тем, что заряд выполнен прочно скрепленным по наружному диаметру с корпусом двигателя и при уменьшении температуры начинает сжиматься и стремится оторваться от корпуса по своему максимальному диаметральному размеру. Это ведет к большим напряжениям на контакте заряд-корпус и значительным деформациям топлива в зоне канала и, соответственно, к снижению надежности двигателя. Кроме того, недостатком является низкая надежность бронирующего покрытия, которое будет находиться в высокотемпературном потоке продуктов сгорания, и в условиях нагружения внешним давлением из-за перепада давления между зоной горения и каналом заряда.A disadvantage of the known device adopted for the prototype is the high stress-strain state of the charge, due to the fact that the charge is firmly bonded in outer diameter to the motor housing and when the temperature decreases, it begins to compress and tends to break away from the housing in its maximum diametric size. This leads to high stresses on the charge-housing contact and significant deformations of the fuel in the channel area and, consequently, to a decrease in engine reliability. In addition, the disadvantage is the low reliability of the armor coating, which will be in the high-temperature flow of combustion products, and under loading by external pressure due to the pressure difference between the combustion zone and the charge channel.

Задачей изобретения является увеличение надежности и полного импульса РДТТ длительного времени работы.The objective of the invention is to increase the reliability and full impulse of solid propellant solid propellant rocket motor for a long time.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном ракетном двигателе на твердом топливе, содержащем корпус с расположенным соосно соплом, заряд с незабронированными торцами, скрепленный с жаростойкой центральной трубой, установленной по оси заряда и прочно скрепленной с каналом заряда, жаростойкая центральная труба выполнена из жесткого материала, например из металла с нанесенным теплозащитным покрытием или из композиционного материала, и закреплена к решеткам, расположенным у заднего и переднего днища корпуса и опирающимся на корпус, между наружной поверхностью заряда и корпусом установлена разрезная манжета, имеющая в средней части сплошную перемычку.The problem is solved due to the fact that in the well-known solid-fuel rocket engine containing a housing with a coaxial nozzle located, a charge with unarmoured ends bonded to a heat-resistant central tube mounted along the charge axis and firmly bonded to the charge channel, the heat-resistant central tube is made of rigid material, for example, from metal with a heat-insulating coating or from composite material, and is fixed to gratings located at the rear and front bottom of the housing and supported and a housing between the outer surface of the charge and the casing installed split sleeve, having in the middle a continuous crosspiece.

Признаки предлагаемого устройства, отличительные от прототипа, - выполнение жаростойкой центральной трубы из жесткого материала, например из металла с нанесенным теплозащитным покрытием или из композиционного материала, и закрепленной к решеткам, которые расположены у заднего и переднего днища корпуса и опираются на корпус; наличие разрезной манжеты, установленной между наружной поверхностью заряда и корпусом и имеющей в средней части сплошную перемычку.The features of the proposed device, distinctive from the prototype, are the construction of a heat-resistant central pipe made of hard material, for example, metal with a heat-insulating coating or composite material, and fixed to the grilles that are located at the rear and front bottom of the body and rest on the body; the presence of a split cuff installed between the outer surface of the charge and the housing and having a solid jumper in the middle part.

Благодаря тому, что заряд скреплен с корпусом двигателя по поверхности канала заряда контакт между узлом крепления и топливом происходит по минимальному диаметру, что уменьшает напряженно-деформированное состояние заряда. При уменьшении температуры заряд начинает сжиматься и облегает жесткую центральную трубу. Максимальные напряжения при этом уменьшаются в 3...5 раз. Кроме этого полностью исключается отслоение топлива от корпуса. Все это ведет к увеличению надежности двигателя. Уменьшение напряженно-деформированного состояния дает возможность увеличить отношение между наружным и внутренним диаметрами заряда. Это приведет к увеличению коэффициента поперечного заполнения камеры сгорания топливом, увеличит полный импульс реактивной силы двигателя и дальность полета ракеты. Жаростойкая центральная труба выполняет функцию не только тепловой защиты, но и силового элемента, на котором крепится заряд, поэтому она должна обладать необходимой прочностью и жесткостью. Она может выполняться из композиционного материала или из металла с нанесенным теплозащитным покрытием. Центральная труба крепится к решеткам, установленным в области переднего и заднего днища корпуса двигателя и передающим нагрузку на корпус. Для защиты наружной поверхности заряда от горения на ней устанавливается разрезная манжета, одной поверхностью скрепляемая с внутренней поверхностью корпуса, а другой - с наружной поверхностью заряда. Чтобы не было перетекания продуктов сгорания по заманжетной полости, в средней ее части разрез не выполняется.Due to the fact that the charge is bonded to the engine housing on the surface of the charge channel, the contact between the mount and the fuel occurs at the minimum diameter, which reduces the stress-strain state of the charge. As the temperature decreases, the charge begins to compress and fits the rigid central tube. The maximum stresses are reduced by 3 ... 5 times. In addition, the detachment of fuel from the housing is completely eliminated. All this leads to an increase in engine reliability. Reducing the stress-strain state makes it possible to increase the ratio between the outer and inner diameters of the charge. This will increase the coefficient of lateral filling of the combustion chamber with fuel, increase the total momentum of the reactive power of the engine and the range of the rocket. The heat-resistant central tube performs the function of not only thermal protection, but also the power element on which the charge is attached, so it must have the necessary strength and rigidity. It can be made of composite material or of metal with a heat-protective coating. The central pipe is attached to the grilles installed in the front and rear bottoms of the engine housing and transferring the load to the housing. To protect the outer surface of the charge from burning, a split cuff is installed on it, one surface fastened to the inner surface of the housing, and the other to the outer surface of the charge. In order to prevent the flow of combustion products along the mantle cavity, the incision is not made in its middle part.

На фиг.1 изображен общий вид РДТТ длительного времени работы.Figure 1 shows a General view of the solid-state solid-propellant rocket engine for a long time.

На фиг.2 показан фрагмент А на фиг.1.Figure 2 shows fragment A in figure 1.

На фиг.3 показан фрагмент Б на фиг.1.Figure 3 shows a fragment of B in figure 1.

Конструкция РДТТ длительного времени работы содержит корпус 1 с расположенным соосно соплом 2, заряд 3 твердого топлива, скрепленный с жаростойкой центральной трубой 4. Центральная труба 4 крепится к решеткам 5, которые расположены у заднего и переднего днища корпуса 1 и опираются на корпус 1. Между наружной поверхностью заряда 3 и внутренней поверхностью корпуса 1 установлена разрезная манжета 6, имеющая в средней части сплошную перемычку.The design of the solid-state solid-propellant solid-propellant rocket engine for a long time includes a housing 1 with a coaxial nozzle 2, a solid fuel charge 3 bonded to a heat-resistant central pipe 4. The central pipe 4 is attached to the grilles 5, which are located at the rear and front bottom of the housing 1 and rest on the housing 1. Between the outer surface of the charge 3 and the inner surface of the housing 1 is installed a split cuff 6, having in the middle part a solid jumper.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. При эксплуатации двигатель находится под воздействием колебаний температуры окружающей среды, в заряде 3 возникают температурные напряжения, которые воспринимает центральная труба 4. Напряжения в этом месте будут сжимающие, поэтому отслоения топлива от центральной трубы 4 исключены. На границе заряд-корпус двигателя напряжения отсутствуют из-за наличия разрезной манжеты 6. В средней части манжеты 6 разрез отсутствует, поэтому в этой части возникают достаточно большие напряжения, но они воспринимаются не топливом, а резиной, физико-механические характеристики которой значительно выше, чем у топлива. При запуске двигателя воспламеняются торцы заряда 3, продукты сгорания от переднего торца заряда 3 проходят через отверстие центральной трубы 4, смешиваются с продуктами сгорания от заднего торца заряда 3 и истекают через сопло 2, ось которого параллельна оси корпуса. Продукты сгорания заполняют также заманжетную полость. Переток продуктов сгорания по зазору между наружной поверхностью заряда 3 и корпусом 1 двигателя исключается наличием неразрезанной части манжеты в средней ее части.The proposed device operates as follows. During operation, the engine is affected by fluctuations in ambient temperature, temperature stresses occur in the charge 3, which are absorbed by the central tube 4. The stresses in this place will be compressive, therefore, fuel detachments from the central tube 4 are excluded. There are no stresses at the charge-casing of the engine due to the presence of the split cuff 6. There is no cut in the middle part of the cuff 6, therefore rather high stresses arise in this part, but they are not perceived by fuel, but by rubber, the physicomechanical characteristics of which are much higher, than fuel. When the engine starts, the ends of the charge 3 are ignited, the products of combustion from the front end of the charge 3 pass through the hole of the central pipe 4, mix with the products of combustion from the rear end of the charge 3 and expire through the nozzle 2, the axis of which is parallel to the axis of the housing. Combustion products also fill the cavity. The flow of combustion products in the gap between the outer surface of the charge 3 and the housing 1 of the engine is excluded by the presence of an uncut part of the cuff in its middle part.

Предлагаемое устройство позволяет увеличить надежность двигателя за счет уменьшения напряжений в заряде в 3...5 раз и исключения отслоений топлива при увеличении полного импульса реактивной силы двигателя на 4...6% за счет увеличения массы топлива.The proposed device allows to increase the reliability of the engine by reducing the voltage in the charge by 3 ... 5 times and eliminating delamination of the fuel while increasing the total impulse of the reactive power of the engine by 4 ... 6% due to the increase in fuel mass.

Claims (1)

Ракетный двигатель на твердом топливе, содержащий корпус с расположенным соосно соплом, заряд с незабронированными торцами, скрепленный с жаростойкой центральной трубой, установленной по оси заряда и прочно скрепленной с каналом заряда, отличающийся тем, что жаростойкая центральная труба выполнена из жесткого материала, например из металла с нанесенным теплозащитным покрытием или из композиционного материала, и закреплена к решеткам, расположенным у заднего и переднего днища корпуса и опирающимся на корпус, между наружной поверхностью заряда и корпусом установлена разрезная манжета, имеющая в средней части сплошную перемычку.A solid fuel rocket engine comprising a housing with a coaxial nozzle, a charge with unarmoured ends, bonded to a heat-resistant central tube mounted along the charge axis and firmly bonded to the charge channel, characterized in that the heat-resistant central tube is made of hard material, for example, metal coated with a heat-shielding coating or made of composite material, and fixed to gratings located at the rear and front bottom of the housing and resting on the housing, between the outer surface th charge and the body is installed a split cuff, having in the middle part a solid jumper.
RU2006114921/06A 2006-05-02 2006-05-02 Solid-propellant rocket engine RU2312999C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006114921/06A RU2312999C1 (en) 2006-05-02 2006-05-02 Solid-propellant rocket engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006114921/06A RU2312999C1 (en) 2006-05-02 2006-05-02 Solid-propellant rocket engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2312999C1 true RU2312999C1 (en) 2007-12-20

Family

ID=38917259

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006114921/06A RU2312999C1 (en) 2006-05-02 2006-05-02 Solid-propellant rocket engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2312999C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2468237C1 (en) * 2011-05-31 2012-11-27 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" Solid fuel gas generator
RU2493401C1 (en) * 2012-04-10 2013-09-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" Solid propellant rocket engine
RU2498100C1 (en) * 2012-06-14 2013-11-10 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" Solid propellant rocket engine
RU2542163C1 (en) * 2013-12-23 2015-02-20 Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Алтай" Solid-propellant rocket secured charge
RU2727222C1 (en) * 2020-01-27 2020-07-21 Акционерное общество "Корпорация "Московский институт теплотехники" (АО "Корпорация "МИТ") Start-up solid-propellant accelerator of carrier rocket
CN113653571A (en) * 2021-08-16 2021-11-16 北京机械设备研究所 Solid propellant combustion flow stabilizing device and solid engine combustion generator

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2468237C1 (en) * 2011-05-31 2012-11-27 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" Solid fuel gas generator
RU2493401C1 (en) * 2012-04-10 2013-09-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" Solid propellant rocket engine
RU2498100C1 (en) * 2012-06-14 2013-11-10 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" Solid propellant rocket engine
RU2542163C1 (en) * 2013-12-23 2015-02-20 Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Алтай" Solid-propellant rocket secured charge
RU2727222C1 (en) * 2020-01-27 2020-07-21 Акционерное общество "Корпорация "Московский институт теплотехники" (АО "Корпорация "МИТ") Start-up solid-propellant accelerator of carrier rocket
CN113653571A (en) * 2021-08-16 2021-11-16 北京机械设备研究所 Solid propellant combustion flow stabilizing device and solid engine combustion generator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2312999C1 (en) Solid-propellant rocket engine
US8397486B2 (en) Two-pulse rocket motor
CN101545416B (en) Solid rocket engine
JP5216804B2 (en) Portable guided bullet injection and separation device
US3044255A (en) Powder propulsive for rockets or other self-propelled projectiles
KR101192203B1 (en) Propulsive equipment and rocket having the same
CN111188697B (en) Solid rocket engine for electromagnetic ejection
RU2326260C2 (en) Charge molded within solid-fuel rocket engine case
US4738100A (en) Boost-sustain-boost rocket
RU2493533C1 (en) Active jet projectile
US11067036B2 (en) Combustor and jet engine having the same
JP5829278B2 (en) Propulsion systems for flying machines, especially missiles
EP3371446B1 (en) Fragmenting nozzle system
US10570856B2 (en) Device for modulating a gas ejection section
RU2351788C1 (en) Guided missile solid-propellant rocket engine, solid propellant igniter and rocket engine nozzle assembly
RU2372513C1 (en) Rocket engine nozzle plug
RU2339829C1 (en) Solid-propellant rocket engine
RU2715450C1 (en) Multi-mode rocket engine
RU2378525C1 (en) Solid propellant rocket engine
RU2389895C1 (en) Solid-propellant rocket engine
WO2002040429A1 (en) Pyrotechnic charge structure
RU2247252C2 (en) Charge of solid propellant for rockets
US4721042A (en) Missiles with annular flare
RU2239081C2 (en) Solid-propellant rocket engine
US10690443B1 (en) Rocket motor with combustion product deflector

Legal Events

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

Effective date: 20130503