RU2383768C1 - Controlled solid propellant rocket engine - Google Patents

Controlled solid propellant rocket engine Download PDF

Info

Publication number
RU2383768C1
RU2383768C1 RU2008133371/06A RU2008133371A RU2383768C1 RU 2383768 C1 RU2383768 C1 RU 2383768C1 RU 2008133371/06 A RU2008133371/06 A RU 2008133371/06A RU 2008133371 A RU2008133371 A RU 2008133371A RU 2383768 C1 RU2383768 C1 RU 2383768C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
deflector
housing
neck
ring
nozzle
Prior art date
Application number
RU2008133371/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Дмитриевич Граменицкий (RU)
Михаил Дмитриевич Граменицкий
Александр Павлович Лопатин (RU)
Александр Павлович Лопатин
Владимир Алексеевич Сорокин (RU)
Владимир Алексеевич Сорокин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Машиностроительное конструкторское бюро "Искра" имени Ивана Ивановича Картукова"
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 Открытое акционерное общество "Машиностроительное конструкторское бюро "Искра" имени Ивана Ивановича Картукова" filed Critical Открытое акционерное общество "Машиностроительное конструкторское бюро "Искра" имени Ивана Ивановича Картукова"
Priority to RU2008133371/06A priority Critical patent/RU2383768C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2383768C1 publication Critical patent/RU2383768C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: invention relates to rocketry and can be used in designing controlled rockets. Proposed engine comprises cylindrical housing with semi-spherical shoulder ring jointed with housing heck, nozzle device, deflector and ball support. Circular ledge is arranged on aforesaid shoulder ring, while nozzle device represents nozzle holes arranged regularly on aforesaid neck in the plane perpendicular to housing lengthwise axis. Axis of every nozzle hole passes above said circular ledge. Neck has bottom concaved into housing to interact, via ball support, with deflector. Ball support center is located on lengthwise axis, below circular ledge. Deflector represents V-plate with ring arranged on its peripheral part and overhanging the circular kedge to form a slot. Inner surface of the ring represents a sphere mating the ledge outer surface.
EFFECT: producing required control forces in plane perpendicular to engine axis by simple compact device, higher reliability reduced linear sizes.
2 dwg

Description

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при проектировании управляемых ракет.The invention relates to rocket technology and can be used in the design of guided missiles.

Задача управления и стабилизации ракеты связана с формированием в определенные моменты управляющей (боковой) силы относительно центра масс ракеты, заставляющей ее совершать маневр в нужную сторону или сохранять заданное направление движения.The task of controlling and stabilizing the rocket is associated with the formation of control (lateral) force at certain moments relative to the center of mass of the rocket, forcing it to maneuver in the right direction or maintain a given direction of movement.

Стремление, по возможности, сохранить во всех случаях простоту и надежность твердотопливного двигателя ракеты привело к созданию большого числа разнообразных конструктивных схем силовых исполнительных органов систем управления вектором тяги. Каждая из них обладает своим комплексом достоинств и недостатков и реализуется на практике, если при соответствующих заданных условиях она является оптимальной в принятой схеме критериев (эффективность, стоимость, время, минимум массы и т.п.).The desire, as far as possible, to maintain in all cases the simplicity and reliability of the solid propellant rocket engine has led to the creation of a large number of various structural schemes of power actuators of thrust vector control systems. Each of them has its own set of advantages and disadvantages and is implemented in practice if, under the appropriate given conditions, it is optimal in the adopted criteria scheme (efficiency, cost, time, minimum mass, etc.).

В одних случаях применяют для управления вектором тяги газовые рули, как в известной твердотопливной разгонной двигательной установке, снабженной газовыми рулями, жестко связанными с качалками, на качалках газовых рулей выполнены пазы, обеспечивающие зацепление с воздушными рулями (Патент РФ №2209331, F02K 9/80, 12.09.2001).In some cases, gas rudders are used to control the thrust vector, as in the well-known solid-fuel accelerating propulsion system equipped with gas rudders rigidly connected to the rockers, grooves are made on the rockers of the gas rudders to engage with the air rudders (RF Patent No. 2209331, F02K 9/80 September 12, 2001).

Эффективность газовых рулей невысока: как правило, несколько процентов от тяги двигателя.The efficiency of gas rudders is low: as a rule, a few percent of engine thrust.

В других случаях целесообразно применение поворотного соплового блока, как в известной двигательной установке (Патент GB №2086321, F02K 9/90, 15.08.1979 г.). Такие конструкции, являясь весьма сложными, требуют также применения сложного механизма управления.In other cases, it is advisable to use a rotary nozzle block, as in a known propulsion system (GB Patent No. 2086321, F02K 9/90, 08/15/1979). Such designs, being very complex, also require the use of a complex control mechanism.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к предлагаемому изобретению является управляющий ракетный двигатель твердого топлива (РДТТ). (Я.М.Шапиро, Г.Ю.Мазинг, Н.Е.Прудников. Основы проектирования ракет на твердом топливе. Военное издательство. М., 1968. См. стр.220-221, рис.6.22).The closest in technical essence and the achieved positive effect to the proposed invention is a solid propellant rocket engine (solid propellant rocket engine). (Ya.M. Shapiro, G.Yu. Masing, N.E. Prudnikov. Fundamentals of designing solid-fuel rockets. Military Publishing House. M., 1968. See pages 220-221, Fig. 6.22).

В конструкции этого РДТТ для регулирования вектора тяги применяются 2 дефлектора - сферические насадки, устанавливаемые на выходном сечении сопла двигателя. Поворот насадка в нужном направлении осуществляется с помощью рулевых машин. Каждый насадок имеет свои шаровые опоры.In the design of this solid propellant rocket motor to control the thrust vector, 2 deflectors are used - spherical nozzles mounted on the output section of the engine nozzle. Turning the nozzle in the desired direction is carried out using steering machines. Each nozzle has its own ball bearings.

На мощных ракетах с большим временем работы (несколько десятков секунд), где требуется постоянное изменение траектории или ее корректировка, применение дефлектора достаточно эффективно. Однако в ракетах с малым временем работы двигателя (несколько секунд), например, класса «воздух - воздух» использование дефлектора в вышеуказанной конструкции не позволяет осуществить быстрый маневр ракеты во время полета, так как угол поворота дефлектора весьма ограничен. Кроме того, использование двух насадков для регулирования тяги в широком диапазоне значительно усложняет конструкцию.On powerful missiles with a long operating time (several tens of seconds), where a constant change in the trajectory or its correction is required, the use of a deflector is quite effective. However, in missiles with a short engine operating time (a few seconds), for example, of the air-to-air class, the use of a deflector in the above design does not allow for quick maneuver of the rocket during flight, since the angle of rotation of the deflector is very limited. In addition, the use of two nozzles for regulating traction over a wide range greatly complicates the design.

Задачей настоящего изобретения является создание управляющего двигателя с «глубоким» регулированием, позволяющим создавать требуемые управляющие усилия в любом направлении в плоскости, перпендикулярной оси двигателя (ракеты) с помощью простого компактного устройства.The objective of the present invention is to provide a control engine with "deep" regulation, allowing you to create the required control forces in any direction in the plane perpendicular to the axis of the engine (rocket) using a simple compact device.

Сущность изобретения заключается в том, что в управляющем РДТТ, содержащем цилиндрический корпус, сопряженный с горловиной плечевым поясом, сопловое устройство, дефлектор, шаровую опору, на плечевом поясе образован кольцевой выступ, а сопловое устройство выполнено в виде равномерно расположенных на горловине в плоскости, перпендикулярной оси корпуса, сопел, ось каждого из которых проходит выше кольцевого выступа. Горловина имеет вогнутое в корпус днище, взаимодействующее с дефлектором посредством шаровой опоры, центр которой расположен на продольной оси ниже кольцевого выступа, дефлектор выполнен в виде V-образной тарели с кольцом на его периферийной части, нависающим над кольцевым выступом с образованием щели, причем внутренняя поверхность кольца имеет форму сферы и выполнена ответной наружной поверхности выступа.The essence of the invention lies in the fact that in the control solid propellant rocket motor containing a cylindrical body, connected with the neck of the shoulder girdle, a nozzle device, a deflector, a ball joint, an annular protrusion is formed on the shoulder girdle, and the nozzle device is made in the form of uniformly arranged on the neck in the plane perpendicular the axis of the housing, nozzles, the axis of each of which passes above the annular protrusion. The neck has a bottom concave in the housing, interacting with the deflector by means of a ball bearing, the center of which is located on the longitudinal axis below the annular protrusion, the deflector is made in the form of a V-shaped plate with a ring on its peripheral part, hanging over the annular protrusion with the formation of a gap, the inner surface the ring has the shape of a sphere and is made mating outer surface of the protrusion.

Благодаря новым признакам управляющего РДТТ ракета становится более надежной и более маневренной во время полета.Thanks to the new features of a solid propellant rocket propulsion vehicle, the missile becomes more reliable and more maneuverable during flight.

Задача достигается тем, что дефлектор сопрягается с корпусом двигателя через одну шаровую опору, расположенную по оси двигателя. Это позволяет ему перемещаться (качаться) в любой плоскости, проходящей через ось двигателя, в которой требуется создать боковое управляющее усилие. Наличие только одной шаровой опоры значительно упрощает задачу обеспечения его надежной работы (минимум трения, точность геометрии, точность расположения и др.).The task is achieved in that the deflector is mated to the engine housing through one ball bearing located along the axis of the engine. This allows it to move (swing) in any plane passing through the axis of the engine in which it is required to create a lateral control force. The presence of only one ball joint greatly simplifies the task of ensuring its reliable operation (minimum friction, geometry accuracy, location accuracy, etc.).

Применение многосоплового устройства и вогнутого в корпус днища позволяет уменьшить линейные габариты двигателя.The use of a multi-nozzle device and a bottom concave into the body makes it possible to reduce the linear dimensions of the engine.

Кроме этого, газовые струи, истекающие из многосоплового устройства, образуют газовое кольцо сравнительно небольшой ширины. Это обстоятельство позволяет иметь небольшое угловое перемещение периферийной части дефлектора для полного открытия или закрытия истекающей газовой струи и получения соответственно максимальной боковой тяги в нужном направлении.In addition, gas jets flowing out of a multi-nozzle device form a gas ring of relatively small width. This circumstance makes it possible to have a small angular movement of the peripheral part of the deflector to completely open or close the outflowing gas jet and to obtain, respectively, the maximum lateral thrust in the desired direction.

Выполнение поверхностей тарели и выступа ответными дает возможность наличия между ними минимального технологического зазора, обеспечивая тем самым условия минимума перетекания газа.The execution of the surfaces of the plate and the protrusion of the reciprocal makes it possible to have a minimum technological gap between them, thereby ensuring conditions for a minimum of gas overflow.

Предлагаемое техническое решение не известно из патентной и технической литературы.The proposed technical solution is not known from the patent and technical literature.

Изобретение поясняется чертежами, изображающими продольный разрез двигателя в разных фазах:The invention is illustrated by drawings depicting a longitudinal section of the engine in different phases:

на фиг.1 изображен управляющий РДТТ в исходном положении,figure 1 shows the control solid propellant rocket motor in the initial position,

на фиг.2 изображен управляющий РДТТ с крайним положением дефлектора, соответствующим максимальному управляющему усилию.figure 2 shows the control solid propellant rocket motor with the extreme position of the deflector corresponding to the maximum control force.

Управляющий РДТТ имеет цилиндрический корпус 1, сопряженный с горловиной 2 плечевым поясом 3, сопловое устройство в виде равномерно расположенных на горловине 2 сопловых отверстий 4, дефлектор 5 в виде V-образной тарели, на периферийной части которого выполнено кольцо 6. На плечевом поясе 3 выполнен кольцевой выступ 7. Сопловые отверстия 4 равномерно расположены на горловине 2 в плоскости А, перпендикулярной продольной оси корпуса 1. Ось каждого соплового отверстия 4 проходит выше уровня кольцевого выступа 7.The control solid-propellant solid propellant rocket motor has a cylindrical body 1, conjugated with the neck 2 of the shoulder girdle 3, a nozzle device in the form of nozzle holes 4 evenly spaced on the neck 2, the deflector 5 in the form of a V-shaped plate, on the peripheral part of which a ring is made 6. On the shoulder girdle 3 is made annular protrusion 7. The nozzle holes 4 are evenly located on the neck 2 in the plane A, perpendicular to the longitudinal axis of the housing 1. The axis of each nozzle hole 4 extends above the level of the annular protrusion 7.

Горловина 2 имеет вогнутое в корпус 1 днище 8, в центре которого установлена шаровая опора 9, взаимодействующая с дефлектором 5, причем центр шаровой опоры 9 расположен на продольной оси, проходящей за плоскостью А ниже кольцевого выступа 7. Внутренняя поверхность В кольца 6 имеет форму вписанной сферы, а наружная часть кольцевого выступа 7 повторяет эту форму, причем центр вписанной сферы совпадает с центром шаровой опоры 9 и расположен за плоскостью А. Между кольцом 6 дефлектора 5 и кольцевым выступом 7 в исходном положении РДТТ имеется кольцевая щель С.The neck 2 has a bottom 8 concave in the housing 1, in the center of which a spherical support 9 is mounted, interacting with the deflector 5, the center of the spherical support 9 being located on a longitudinal axis extending beyond the plane A below the annular projection 7. The inner surface B of the ring 6 has an inscribed shape spheres, and the outer part of the annular protrusion 7 repeats this form, and the center of the inscribed sphere coincides with the center of the ball joint 9 and is located beyond the plane A. Between the ring 6 of the deflector 5 and the annular protrusion 7 in the initial position of the solid-propellant rocket motor there are rings I slit S.

На плечевом поясе 3 с помощью стоек 10 закреплен стыковочный фланец 11. На фланце 11 установлены рулевые машины 12, взаимодействующие через штоки 13 с периферийной частью тарели.A docking flange 11 is mounted on the shoulder girdle 3 using racks 10. Steering machines 12 are mounted on the flange 11, interacting through the rods 13 with the peripheral part of the plate.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При включении управляющего РДТТ в исходном положении (фиг.1) продукты сгорания истекают через сопловые отверстия 4 в полость Д, образованную дефлектором 5, горловиной 2 с вогнутым днищем 8 и выступом 7. Затем продукты сгорания истекают наружу через кольцевую щель С, создавая тягу вдоль продольной оси двигателя (боковая тяга отсутствует).When the control solid propellant is turned on in the initial position (Fig. 1), the combustion products expire through the nozzle openings 4 into the cavity D formed by the deflector 5, the neck 2 with a concave bottom 8 and the protrusion 7. Then, the combustion products expire outward through the annular gap C, creating traction along longitudinal axis of the engine (no lateral draft).

При включении управляющего РДТТ в крайнем положении (фиг.2) часть сопловых отверстий 4 открывается для прямого истечения газовой струи наружу в направлении, перпендикулярном продольной оси двигателя. Газовая струя из другой части сопловых отверстий 4, полностью закрытых дефлектором 5, перетекает по полости Д в сторону образовавшейся щели для прямого истечения. Таким образом, создается боковая тяга двигателя (управляющее усилие).When you turn on the control solid propellant rocket motor in the extreme position (figure 2), part of the nozzle holes 4 opens for direct outflow of the gas stream out in the direction perpendicular to the longitudinal axis of the engine. A gas stream from another part of the nozzle openings 4, completely covered by the deflector 5, flows along the cavity D towards the formed gap for direct outflow. Thus, a lateral thrust of the engine (control force) is created.

Перемещение дефлектора 5 в исходное, крайнее или промежуточное положение в любой плоскости, проходящей через продольную ось двигателя, осуществляется с помощью исполнительных механизмов - рулевых машин 12 через штоки 13 по программе управления ракетой.The movement of the deflector 5 in the initial, extreme or intermediate position in any plane passing through the longitudinal axis of the engine is carried out using actuators - steering machines 12 through the rods 13 according to the missile control program.

Claims (1)

Управляющий ракетный двигатель твердого топлива, содержащий цилиндрический корпус, сопряженный с горловиной плечевым поясом полусферической формы, сопловое устройство, дефлектор, шаровую опору, отличающийся тем, что на плечевом поясе образован кольцевой выступ, а сопловое устройство выполнено в виде равномерно расположенных на горловине в плоскости, перпендикулярной продольной оси корпуса, сопловых отверстий, ось каждого из которых проходит выше кольцевого выступа, причем горловина имеет вогнутое в корпус днище, взаимодействующее с дефлектором посредством шаровой опоры, центр которой расположен на продольной оси ниже кольцевого выступа, дефлектор выполнен в виде V-образной тарели с кольцом на его периферийной части, нависающим над кольцевым выступом с образованием щели, причем внутренняя поверхность кольца имеет форму сферы и выполнена ответной наружной поверхности выступа. A solid propellant control rocket engine comprising a cylindrical body coupled to the neck with a hemispherical shoulder girdle, a nozzle device, a deflector, a ball bearing, characterized in that an annular protrusion is formed on the shoulder girdle, and the nozzle device is made in the form of uniformly arranged on the neck in the plane perpendicular to the longitudinal axis of the housing, nozzle holes, the axis of each of which passes above the annular protrusion, and the neck has a bottom concave into the housing, interacting with by means of a ball joint, the center of which is located on the longitudinal axis below the annular protrusion, the deflector is made in the form of a V-shaped plate with a ring on its peripheral part hanging over the annular protrusion to form a slit, the inner surface of the ring having the shape of a sphere and having a corresponding outer surface protrusion.
RU2008133371/06A 2008-08-14 2008-08-14 Controlled solid propellant rocket engine RU2383768C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008133371/06A RU2383768C1 (en) 2008-08-14 2008-08-14 Controlled solid propellant rocket engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008133371/06A RU2383768C1 (en) 2008-08-14 2008-08-14 Controlled solid propellant rocket engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2383768C1 true RU2383768C1 (en) 2010-03-10

Family

ID=42135296

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008133371/06A RU2383768C1 (en) 2008-08-14 2008-08-14 Controlled solid propellant rocket engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2383768C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2579294C1 (en) * 2015-06-16 2016-04-10 Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" Liquid rocket engine with baffle at nozzle section

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2579294C1 (en) * 2015-06-16 2016-04-10 Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" Liquid rocket engine with baffle at nozzle section

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5630564A (en) Differential yoke-aerofin thrust vector control system
JP2007532826A (en) Thrust vector control system for plug-nozzle rocket engine
JPS5831298A (en) Controller using gas injection for guidance missile
US4384690A (en) Thrust vector control for large deflection angles
US9429105B2 (en) Rocket vehicle with integrated attitude control and thrust vectoring
US3192714A (en) Variable thrust rocket engine incorporating thrust vector control
RU2383768C1 (en) Controlled solid propellant rocket engine
KR102033205B1 (en) Combined steering and drag-reduction device
US2969017A (en) Stabilizers for jet-propelled vehicles
US2981061A (en) Gyroscopic stabilizer for rocket
JP4286388B2 (en) rocket
JP4643269B2 (en) Missile control system and method
US3070330A (en) Attitude and propellant flow control system and method
US3339864A (en) Method and apparatus for guiding and propelling space vehicles in both atmospheric and planetary flight
US4003531A (en) Reverse flow reaction control system
RU2594844C1 (en) System for controlling thrust vector of liquid-propellant engine
RU2803533C1 (en) Nozzle assembly, rocket containing such assembly, and method of thrust vector deflection by means of specified assembly
US9212880B2 (en) System for steering a flying object using pairs of lateral nozzles
US3647161A (en) Plug nozzle attitude control device
JP7454050B2 (en) Thruster nozzle assembly with flow regulator in throat area and rotating connection
RU2633973C1 (en) Solid fuel jet engine with single changeable thrust vector
JP2016044667A (en) Missile propulsion direction control device and missile
US4069990A (en) Ring-wing canard spin-up control mechanism
RU2631370C1 (en) Liquid rocket engine with deflector sectors at the nozzle exit
PL241946B1 (en) Rocket engine exhaust nozzle

Legal Events

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

Effective date: 20110815

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20120627

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190815