RU2333379C1

RU2333379C1 - Recoilless gun power plant

Info

Publication number: RU2333379C1
Application number: RU2007101761/06A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Николаевич Большаков; Василий Анатольевич Замарахин; Константин Вячеславович Крейер; Игорь Вениаминович Степаничев; Владимир Иванович Худяков; Юрий Сергеевич Швыкин
Original assignee: Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения"
Priority date: 2007-01-17
Filing date: 2007-01-17
Publication date: 2008-09-10

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: recoilless fun power plant incorporates a combustion chamber, a multi-cartridge channel-type gunpowder charge, front and rear nozzles with plugs, front and rear slot diaphragms. The charge cartridges are made from a thermoplastic gunpowder composition. The front diaphragm slot lateral size exceeds that the rear diaphragm slots. The front nozzle plug strength is lower than that of the rear plugs. The front diaphragm thrust elements can get deformed in center plane. The gap between the combustion chamber inner surface and the charge houses a gasket.

EFFECT: power plant increased efficiency.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к ракетной технике, в частности к двигательным установкам бозоткатного орудия.The invention relates to rocket technology, in particular to propulsion systems bosotkatnogo guns.

Основный отличием этого класса двигателей от ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ) общего назначения является то, что двигатель не летит вместе с ракетой, а неподвижно закреплен в стволе безотказного орудия. Начальную скорость ракете сообщает давление пороховых газов, истекающих в заснарядное пространство из передних сопел двигателя. Возникающая при этом отдача нейтрализуется истечением газов в противоположном направлении через задние сопла. Такая схема нашла широкое применение в конструкции противотанковых ракетных комплексов.The main difference between this class of engines and solid-fuel rocket engines (solid propellant engines) of general purpose is that the engine does not fly along with the rocket, but is fixedly mounted in the barrel of a fail-safe gun. The initial velocity of the rocket is reported by the pressure of the powder gases flowing into the projectile space from the front nozzles of the engine. The resulting recoil is neutralized by the outflow of gases in the opposite direction through the rear nozzles. This scheme is widely used in the construction of anti-tank missile systems.

Учитывая то, что ракете необходимо сообщить высокую начальную скорость за короткий промежуток времени (<0,1 с), в таких двигателях используется вкладной многошашечный канальный пороховой заряд, имеющий развитую поверхность горения и малую толщину горячего свода (0,7...1,4 мм).Considering that the rocket needs to report a high initial speed in a short period of time (<0.1 s), such engines use an external multi-cup channel gunpowder charge having a developed combustion surface and a small thickness of the hot roof (0.7 ... 1, 4 mm).

Примером выполнения двигательной установки безоткатного орудия может служить вышибная двигательная установка ПТРК "Конкурс" ("Основы устройства и функционирования противотанковых управляемых ракет". Учебное пособие, издательство ТулГУ, г.Тула, 2003 г., стр.114, 115).An example of a propulsion system of a recoilless recoil system is the Konkurs competitive anti-tank missile launcher (“Fundamentals of the design and functioning of anti-tank guided missiles.” Textbook, Tula State University, 2003, pp. 114, 115).

Двигательная установка содержит камеру сгорания, вкладной многошашечный пороховой заряд из тонкосводных одноканальных шашек, передние и задние сопла с заглушками и щелевыми диафрагмами с одинаковыми поперечными размерами щелей.The propulsion system comprises a combustion chamber, an insert multi-cup powder charge of thin-bore single-channel checkers, front and rear nozzles with plugs and slotted diaphragms with the same transverse slit dimensions.

К недостатку двигательной установки, общему для всех двигателей с вкладным тонкосводным пороховым зарядом, можно отнести разрушение заряда на диафрагмах и последующий выброс из двигателя несгоревших остатков пороха, что снижает энергетическую эффективность двигателя и увеличивает разброс характеристик двигателя и ракеты. Причем наибольшее разрушение заряда происходит вначале от действия газов воспламенителя, и в конце горения, когда толщина горящего свода уменьшается до ~0,1 мм и меньше. При такой толщине свода шашки из пироксилинового пороха, наиболее часто используемого в двигателях такого класса (как и в прототипе), разрушаются на диафрагмах на мелкие фрагменты и выносятся из двигателя в обе стороны.The disadvantage of the propulsion system, common to all engines with an external fine-composite powder charge, is the destruction of the charge on the diaphragms and the subsequent ejection of unburned powder residue from the engine, which reduces the energy efficiency of the engine and increases the dispersion of the characteristics of the engine and rocket. Moreover, the greatest destruction of the charge occurs initially from the action of the igniter gases, and at the end of combustion, when the thickness of the burning arch decreases to ~ 0.1 mm or less. With such a thickness of the arch, checkers made of pyroxylin gunpowder, most often used in engines of this class (as in the prototype), are destroyed on the diaphragms into small fragments and carried out of the engine in both directions.

Положение усугубляется неплоской опорной поверхностью диафрагмы, при которой шашка контактирует с опорной поверхностью одной точкой, а не всей поверхностью торца, что увеличивает контактные напряжения, а следовательно, и разрушение шашки.The situation is aggravated by the non-planar supporting surface of the diaphragm, in which the checker contacts the supporting surface with one point, and not the entire surface of the end face, which increases contact stress and, consequently, the destruction of the checker.

В начале работы двигателя выброс происходит сразу же после вылета сопловых заглушек и при одинаковой их прочности также идет в обе стороны, через передние и задние сопла. Учитывая равенство проходных сечений передней и задней диафрагмы, выброс пороха через передние и задние сопла происходит примерно в равной степени.At the beginning of engine operation, the ejection occurs immediately after the nozzle plugs take off and, with the same strength, also goes in both directions, through the front and rear nozzles. Given the equality of the passage sections of the front and rear diaphragms, the release of gunpowder through the front and rear nozzles occurs approximately equally.

Следует отметить, что в наибольшей степени на снижение энергетической эффективности двигательной установки влияет выброс пороха через задние сопла. При выбросе через передние сопла остатки шашек догорают в заснарядном пространстве, продолжая совершать полезную работу по ускорению ракеты. При выбросе через задние сопла остатки пороха догорают в атмосфере, не совершая полезной работы.It should be noted that the greatest impact on the reduction in the energy efficiency of the propulsion system is affected by the release of gunpowder through the rear nozzles. When ejected through the front nozzles, the remnants of the checkers burn out in the slug space, continuing to do useful work to accelerate the rocket. When ejected through the rear nozzles, the remainder of the powder burns out in the atmosphere without performing useful work.

Задачей настоящего изобретения является повышение энергетической эффективности двигательной установки безоткатного орудия путем создания условий для преимущественного выброса пороха через передние сопла.The objective of the present invention is to increase the energy efficiency of the propulsion system recoilless guns by creating conditions for the preferential release of gunpowder through the front nozzles.

Указанная задача решается тем, что в двигательной установке безоткатного орудия, содержащей камеру сгорания, многошашечный канальный пороховой заряд, передние и задние сопла с заглушками и щелевыми диафрагмами, шашки заряда выполнены из термопластичного порохового состава, поперечный размер щелей передней сопловой диафрагмы выполнен большим, чем задней, прочность заглушек передних сопел выполнена меньшей, чем задних.This problem is solved by the fact that in a recoilless gun propulsion system containing a combustion chamber, a multi-cup channel powder charge, front and rear nozzles with plugs and slotted diaphragms, charge checkers are made of thermoplastic powder composition, the transverse size of the slots of the front nozzle diaphragm is larger than the rear , the strength of the plugs of the front nozzles is less than the rear.

При этом опорные элементы передней диафрагмы выполнены с возможностью реформации в диаметральной плоскости, а в зазоре между внутренней поверхностью камеры и зарядом установлена прокладка.In this case, the supporting elements of the front diaphragm are made with the possibility of reformation in the diametrical plane, and a gasket is installed in the gap between the inner surface of the chamber and the charge.

Поперечное размеры щелей передней и задней диафрагм определяются из соотношение: δ_пер=1,1δ_зад.=D-2e₁,The transverse dimensions of the slots of the front and rear diaphragms are determined from the ratio: δ _per = 1,1δ _back. = D-2e ₁ ,

где D - наружный диаметр шашки заряда;where D is the outer diameter of the charge checkers;

2e₁ - толщина горящего овода шашки.2e ₁ - thickness burning oestrus drafts.

Выполнение поперечного размера щелей передней диафрагмы большим, чем задней, обеспечивает преимущественный выброс несгоревших остатков пороха через передние сопла в заснарядное пространство. Ту же задачу в период воспламенения заряда решает и выполнение передних заглушек меньшей прочности, чем задних. Выполнение опорных элементов передней диафрагмы с возможностью деформации в диаметральной плоскости дополнительно повышает вероятность выброса пороха именно через передние сопла. В случае нерасчетно большого радиального перепада давления в камере, часть опорных элементов деформируется, увеличивая поперечный размер щели, через которую шашка в конечной стадии горения проталкивается в передние сопла.The transverse dimension of the slits of the front diaphragm is larger than the rear, provides a predominant discharge of unburned powder residues through the front nozzles into the projectile space. The same task during the period of ignition of the charge is solved by the implementation of the front plugs of lower strength than the rear ones. The implementation of the supporting elements of the front diaphragm with the possibility of deformation in the diametrical plane additionally increases the likelihood of the release of gunpowder through the front nozzles. In the case of an unaccountably large radial pressure drop in the chamber, part of the support elements is deformed, increasing the transverse size of the gap through which the checker is pushed into the front nozzles in the final stage of combustion.

Выполнение шашек из термопластичного порохового состава уменьшает вероятность разрушения их на фрагменты - тормопластичная шашка при осевом нагружении проталкивается через переднюю диафрагму, деформируясь по размеру щели без существенного разрушения, энергетическая эффективность догорания шашек в этом случае выше, чем при разрушении их.The execution of checkers from a thermoplastic powder composition reduces the likelihood of them breaking into fragments - the axial loading brake pushes through the front diaphragm, deforming by the size of the slit without significant destruction, the energy efficiency of burning the checkers in this case is higher than when they are destroyed.

Поперечный размер щели в диафрагмах выбирается таким, чтобы в течение всего времени горения заряда диаметр шашек оставался не меньше щели. Диаметр канальных шашек в конце горения определяется выражениемThe transverse size of the gap in the diaphragms is chosen so that during the entire time the charge is burning, the diameter of the checkers remains no less than the gap. The diameter of the channel pieces at the end of combustion is determined by the expression

d=D-2e₁,d = D-2e ₁ ,

где D - наружный диаметр шашки (начальный),where D is the outer diameter of the checkers (initial),

2e₁- толщина горящего свода.2e ₁ - burning arch thickness.

Чрезмерное уменьшение дели нежелательно, так как увеличивает гидравлическое сопротивление диафрагмы, а увеличение щели увеличивает неконтролируемый выброс пороха. Практика экспериментальной отработки двигательной установки показала, что оптимальным вариантом для передней диафрагмы является выполнение поперечного размера щели на ~10% большим, чем в задней, и равным конечному диаметру шашки, т.е. δ_пер.=1,1δ_зад.=D-2e₁.Excessive reduction in delhi is undesirable, as it increases the hydraulic resistance of the diaphragm, and an increase in the gap increases uncontrolled emission of gunpowder. The practice of experimental testing of the propulsion system showed that the optimal option for the front diaphragm is to perform a transverse slit size of ~ 10% larger than in the rear, and equal to the final diameter of the checker, i.e. δ _per. = 1.1δ _ass = D-2e ₁ .

Установка в зазоре между внутренней поверхностью камеры и зарядом прокладки обеспечивает расположение шашек вдоль оси двигателя. При расположении шашек под углом к оси двигателя повышается вероятность разрушения шашек от совместного действия изгибных напряжений и внутреннего давления, особенно в начале работы двигателя, когда перепад давления между каналом шашки и ее наружной поверхностью максимальный.Installation in the gap between the inner surface of the chamber and the gasket charge ensures the location of the blocks along the axis of the engine. When the checkers are arranged at an angle to the axis of the engine, the probability of breaking the checkers from the combined action of bending stresses and internal pressure increases, especially at the beginning of engine operation, when the pressure drop between the checker channel and its outer surface is maximum.

На фиг.1 представлен вариант конструкции предлагаемой двигательной установки. На фиг.2, 3 показаны передняя и задняя сопловые диафрагмы соответственно.Figure 1 presents a design variant of the proposed propulsion system. Figure 2, 3 shows the front and rear nozzle diaphragms, respectively.

Двигательная установка включает камеру сгорания 1, многошашечный заряд из одноканальных шашек 2, шесть передних сопел 3 с наружными заглушками 4 (давление срыва 5...10 кгс/см²), двенадцать задних сопел 5 с внутренними сопловыми заглушками 5 (давление вылета 40...30 кгс/см²). У передних сопел 3 установлена целевая диафрагма 7 с прямыми параллельными колосниками, а у задних сопел 5 - щелевая диафрагма 8 с круговыми опорными элементами. Высота колосников передней диафрагмы 7 значительно больше ширины, а в задней диафрагме наоборот - высота опорных элементов значительно меньше ширины, что обуславливает особенности деформирования опорных элементов передней и задней диафрагм. У задних сопел 5 установлен воспламенитель 9, а в зазоре между внутренней поверхностью камеры и зарядом 2 - прокладка 10. Прокладка 10 выполнена из плотного картона и в зависимости от величины зазора может иметь несколько витков.The propulsion system includes a combustion chamber 1, a multi-shell charge of single-channel checkers 2, six front nozzles 3 with external plugs 4 (stall pressure 5 ... 10 kgf / cm ² ), twelve rear nozzles 5 with internal nozzle plugs 5 (take-off pressure 40. ..30 kgf / cm ² ). The front nozzles 3 have a target diaphragm 7 with straight parallel grates, and the rear nozzles 5 have a slotted diaphragm 8 with circular support elements. The height of the grates of the front diaphragm 7 is much larger than the width, and in the rear diaphragm, on the contrary, the height of the support elements is much smaller than the width, which determines the features of deformation of the support elements of the front and rear diaphragms. At the rear nozzles 5, an igniter 9 is installed, and in the gap between the inner surface of the chamber and the charge 2 there is a gasket 10. The gasket 10 is made of thick cardboard and, depending on the size of the gap, can have several turns.

Работает двигательная установка следующим образом.The propulsion system operates as follows.

При срабатывании воспламенителя 9 зажигается пороховой заряд 2, после чего вылетают сначала менее прочные заглушки 4 передних сопел 3, затем - более прочные заглушки 6 задних сопел 5. В случае разрушения торцев шашек от силового действия газов воспламенителя, частички пороха вылетают преимущественно через открывшиеся передние сопла 3 в заснарядное пространство, где догорают, совершая полезную работу по ускорению ракеты. При дальнейшем горении заряда истечение продуктов сгорания идет как через передние сопла 3, так и через задние сопла 5. Диафрагмы 7 и 3 удерживают заряд 2 в камере 1. Прокладка 10 препятствует перекосу шашек заряда в камере, уменьшая вероятность разрушения их при изгибе. В конечной стадии горения часть шашек (недогоревших, например, вследствие наличия разносводности) проталкивается через переднюю сопловую диафрагму, имеющую больший поперечный размер щелей, деформируясь при этом по размеру щели без разрушения. Отсутствие разрушения повышает эффективность догорания шашек в заснарядном пространстве.When the igniter 9 is activated, the powder charge 2 is ignited, after which the less durable plugs 4 of the front nozzles 3 fly out, then the more durable plugs 6 of the rear nozzles 5. In case of destruction of the ends of the pieces from the action of the igniter gases, the particles of gunpowder fly out mainly through the opening front nozzles 3 into the shell space, where they burn out, doing useful work to accelerate the rocket. With further burning of the charge, the exhaustion of the combustion products proceeds both through the front nozzles 3 and through the rear nozzles 5. The diaphragms 7 and 3 hold the charge 2 in the chamber 1. The gasket 10 prevents the charge checkers from skewing in the chamber, reducing the likelihood of their destruction during bending. At the final stage of combustion, part of the pieces (not burnt, for example, due to the presence of divergence) is pushed through the front nozzle diaphragm, which has a larger transverse size of the cracks, deforming along the size of the gap without breaking. The absence of destruction increases the efficiency of the burning of checkers in the projectile space.

Таким образом, выполнение шашек из термопластичного порохового состава при выполнении долей в передней сопловой диафрагме с большим поперечным размером, чем в задней, а передних сопловых заглушек менее прочными, чем задних при наличии прокладки в зазоре между внутренней поверхностью камеры и зарядом обеспечивает смещение неконтролируемого выброса порохового заряда при его разрушении в сторону передних сопел, что повышает энергетическую эффективность двигательной установки.Thus, the implementation of the pieces of thermoplastic powder composition when performing shares in the front nozzle diaphragm with a larger transverse size than in the rear, and the front nozzle plugs are less durable than the rear ones when there is a gasket in the gap between the inner surface of the chamber and the charge provides an offset for an uncontrolled release of powder charge when it is destroyed in the direction of the front nozzles, which increases the energy efficiency of the propulsion system.

Claims

1. A recoilless gun propulsion system comprising a combustion chamber, a multi-cup channel gunpowder charge, front and rear nozzles with plugs and front and rear slotted diaphragms, characterized in that the charge checkers are made of thermoplastic powder composition, the transverse dimension of the slots of the front diaphragm is larger than the size of the slits of the rear diaphragm, the strength of the plugs of the front nozzles is smaller than the rear, while the supporting elements of the front diaphragm are made with the possibility of deformation in the diametrical plane bones.

2. The propulsion system according to claim 1, characterized in that a gasket is installed in the gap between the inner surface of the chamber and the charge.

3. The propulsion system of claim 1, characterized in that the transverse dimensions of slots _per δ front and δ rear _backside diaphragms determined by the relation

δ _per = 1,1 δ _back = D-2e ₁ ,

where D is the outer diameter of the charge checkers;

2e ₁ - the thickness of the burning arch of the checkers.