RU2425244C2 - Golodyaev launching booster for rockets - Google Patents
Golodyaev launching booster for rockets Download PDFInfo
- Publication number
- RU2425244C2 RU2425244C2 RU2010110811/06A RU2010110811A RU2425244C2 RU 2425244 C2 RU2425244 C2 RU 2425244C2 RU 2010110811/06 A RU2010110811/06 A RU 2010110811/06A RU 2010110811 A RU2010110811 A RU 2010110811A RU 2425244 C2 RU2425244 C2 RU 2425244C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- combustion chamber
- thermoemitting
- generating element
- working fluid
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к авиации и космонавтике, в частности к реактивным двигателям, способным работать как в атмосфере, так и в космосе, а именно относится к ракетной технике, стартовым ускорителям самолетов, стартовым ускорителям зенитных ракет дальнего действия в качестве короткоимпульсного стартового ускорителя большой мощности, или третьей ступени ракеты.The invention relates to aviation and astronautics, in particular to jet engines capable of operating both in the atmosphere and in space, namely, rocket technology, launch accelerators for aircraft, launch accelerators for long-range anti-aircraft missiles as a short-pulse launch accelerator of high power, or third stage rockets.
Целью изобретения является создание стартового ускорителя для ракет с активно реактивным (минометным) стартом, обеспечивающего:The aim of the invention is the creation of a launch accelerator for missiles with actively reactive (mortar) launch, providing:
- экологическую чистоту,- environmental cleanliness,
- с возможностью длительного хранения,- with the possibility of long-term storage,
- способного помочь ракете преодолеть систему ПРО на активном участке полета за счет отсутствия светового импульса при старте до высоты 10-25 км, т.е. выше облачного слоя атмосферы, которая сильно выдает своей светимостью старты обычный ракет, и за счет расположения баков с водой снаружи транспортно-пускового контейнера,- capable of helping the missile to overcome the missile defense system in the active part of the flight due to the absence of a light pulse at launch to a height of 10-25 km, i.e. above the cloudy layer of the atmosphere, which greatly gives off the luminosity of ordinary rocket launches, and due to the location of the water tanks outside the transport and launch container,
- дешевого,- cheap
- пожаробезопасного и взрывобезопасного от внешнего источника нагрева.- fireproof and explosion proof from an external heat source.
Известны:Known:
1. - Название «РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ», номер публикации №2313683. 3аявка №2006123116/06, С1. Дата публикации 2007.12.27, RU, 2006.06.30, 2007.12.27 индекс МПК F02K 7/00 (2006.01).1. - The name "REACTIVE ENGINE", publication number No. 2313683. Application # 2006123116/06, C1. Publication date 2007.12.27, RU, 2006.06.30, 2007.12.27 IPC index F02K 7/00 (2006.01).
Реактивный двигатель содержит полый корпус с диффузором на одном его торце и выходным соплом на другом, а также установленное в корпусе устройство для поджига топливной смеси. Двигатель снабжен топливной камерой, смонтированной в корпусе таким образом, что внутренняя поверхность корпуса и наружная поверхность топливной камеры образуют диффузионный зазор, причем на торце топливной камеры, обращенном к диффузору, установлен обтекатель, а на другом его торце - выходное сопло, в полости топливной камеры, имеющей возможность соединения с топливным баком, размещен нагреватель, а на ее выходе - топливный клапан, при этом устройство поджига топливной смеси расположено за выходным соплом топливной камеры. Топливная камера или обтекатель могут быть установлены в корпусе с возможностью осевого перемещения, причем на корпусе могут быть установлены патрубки для подачи компонента топливной смеси в диффузионный зазор. Реактивный двигатель может содержать несколько скрепленных в блок корпусов, с топливной камерой в каждом из них. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции и снижение стоимости (аналог).A jet engine comprises a hollow body with a diffuser at one end thereof and an output nozzle at the other, as well as a device for igniting the fuel mixture installed in the body. The engine is equipped with a fuel chamber mounted in the housing in such a way that the inner surface of the housing and the outer surface of the fuel chamber form a diffusion gap, with a fairing installed at the end of the fuel chamber facing the diffuser and an outlet nozzle at its other end in the cavity of the fuel chamber having the ability to connect to the fuel tank, a heater is placed, and a fuel valve is located at its outlet, while the device for igniting the fuel mixture is located behind the outlet nozzle of the fuel chamber. The fuel chamber or fairing can be mounted axially displaceable in the housing, and nozzles can be installed on the housing for supplying the fuel mixture component to the diffusion gap. A jet engine may contain several housings fastened in a block, with a fuel chamber in each of them. The invention provides a simplification of design and cost reduction (analogue).
Недостатком данной конструкции является сложность конструкции, наличие отдельных топливных камер и камеры сгорания, используется горючее рабочее тело - топливная смесь, высокая стоимость комплектующих и топливной смеси, высокая степень пожароопасности в снаряженном состоянии, т.к. большинство горючих жидкостей воспламеняются при температуре менее 500 градусов Цельсия, а при определенном соотношении окислитель-топливо возможен взрыв двигателя. Продукты органической химии, используемые в качестве топлив, в большей части токсичны для людей. Яркое излучение в оптическом диапазоне в момент старта и полета в плотной атмосфере (через облака), что позволяет легко фиксировать старт ракеты в оптическом диапазоне.The disadvantage of this design is the design complexity, the presence of separate fuel chambers and a combustion chamber, a combustible working fluid is used - a fuel mixture, the high cost of components and fuel mixture, a high degree of fire hazard in running order, because most flammable liquids ignite at temperatures below 500 degrees Celsius, and with a certain oxidizer-fuel ratio, an engine explosion is possible. Organic chemistry products used as fuels are mostly toxic to humans. Bright radiation in the optical range at the time of launch and flight in a dense atmosphere (through the clouds), which makes it easy to fix the launch of the rocket in the optical range.
2. - Название «РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА», номер публикации №2141571, С1, Дата публикации. 1999.11.20, RU. Заявка №97109228/06. Дата подачи заявки 1997.05.30. Опубликовано 1999.11.20, МПК6, F02K 9/00.2. - The name "REACTIVE ENGINE OF SOLID FUEL", publication number No. 2141571, C1, Date of publication. 1999.11.20, RU. Application No. 97109228/06. Application submission date 1997.05.30. Published 1999.11.20, IPC6,
Реактивный двигатель твердого топлива, для повышения эффективности конструкции камеры сгорания, упорядочивания процесса истечения газов, увеличения тяги, повышения надежности и безопасности конструкции ракетного двигателя, достигается в реактивном двигателе твердого топлива, содержащем корпус, цилиндрический топливный заряд с выполненной в нем камерой сгорания, согласно изобретению камера сгорания имеет форму конуса из негорючего материала с отверстиями для прохода газов, обращенного своей вершиной по ходу движения, причем внутри топливного заряда размещены металлические ленты, на которые подают электрический ток для создания электродуги (прототип).A jet engine of solid fuel, to increase the efficiency of the design of the combustion chamber, streamlining the process of gas outflow, increase traction, improve the reliability and safety of the design of the rocket engine, is achieved in a jet engine of solid fuel containing a housing, a cylindrical fuel charge with a combustion chamber made in it, according to the invention the combustion chamber has the shape of a cone of non-combustible material with holes for the passage of gases, facing its apex in the direction of travel, and inside oplivnogo charge has metal strips on which the electric current is supplied to create an electric arc (prototype).
Недостатком данной конструкции является наличие легко горючего твердого топлива, его взрывоопасность, возможность в разных температурных режимах окружающей среды к нелинейному горению топлива и к его взрыву. Яркое излучение в оптическом диапазоне в момент старта и полета в плотной атмосфере (через облака), что позволяет легко фиксировать старт ракеты в оптическом диапазоне.The disadvantage of this design is the presence of easily combustible solid fuel, its explosiveness, the possibility in different temperature conditions of the environment to non-linear combustion of the fuel and to its explosion. Bright radiation in the optical range at the time of launch and flight in a dense atmosphere (through the clouds), which makes it easy to fix the launch of the rocket in the optical range.
3. - Название «Реактивный двигатель Голодяева» МПК6 F02K 7/00, МПК6 F02K 9/00, заявка на изобретение №200911699. Положительное решение 11.01.2010 г. Автор и заявитель Голодяев А.И. Адрес для переписки: 394088, Воронеж, ул. ген. Лизюкова 99-47.3. - The name "Golodyaev's Jet Engine" MPK6 F02K 7/00, MPK6
Реактивный двигатель, содержащий корпус, сопло с заглушкой, камеру сгорания, в которой располагаются термовыделяющий элемент из термитной смеси и устройство воспламенения, а рабочее тело при горении термовыделяющего элемента превращается в перегретый пар, отличается тем, что термовыделяющий элемент выполнен в форме цилиндрической полой трубки со стенками циклически переменной толщины, поверхность термовыделяющего элемента, расположенного от сопла до задней стенки двигателя, покрыта со всех сторон тонкостенным металлом с высокой теплопроводностью, рабочее тело расположено в полостях камеры сгорания и представляет собой жидкий или твердый материал, камера сгорания разделена тонкостенными герметизирующими переборками поперек термовыделяющего элемента на один или более отсеков, внутри камеры сгорания соосно термовыделяющему элементу расположена термостойкая трубка, имеющая длину, равную длине термовыделяющего элемента (аналог).A jet engine comprising a housing, a nozzle with a plug, a combustion chamber in which a thermally emitting element from a thermite mixture and an ignition device are located, and the working fluid turns into superheated steam when the thermally emitting element is burned, characterized in that the heat emitting element is made in the form of a cylindrical hollow tube with walls of cyclically variable thickness, the surface of the heat-generating element located from the nozzle to the rear wall of the engine is covered on all sides with a thin-walled metal with high heat conductivity, the working fluid is located in the cavities of the combustion chamber and is a liquid or solid material, the combustion chamber is divided by thin-walled sealing bulkheads across the heat-generating element into one or more compartments, a heat-resistant tube having a length equal to the length of the heat-generating element is located inside the combustion chamber coaxially with the heat-generating element ( analogue).
Недостатком является то, что объем рабочего тела равен объему рабочей камеры, а это не позволяет защитить корпус ракеты рабочим телом при старте от теплового воздействия оптического квантового генератора (лазера) системы ПРО.The disadvantage is that the volume of the working fluid is equal to the volume of the working chamber, and this does not allow the rocket body to be protected by the working fluid when starting from the thermal effect of an optical quantum generator (laser) of the ABM system.
4. - Известно техническое решение US 3082666 A, МПК Р41Р 3/00, 1963, фиг.2, 8, в док 17 л.4. - A technical solution is known to US 3082666 A, IPC
Стартовый ускоритель для ракет, содержащий корпус двигателя, сопло с заглушкой, камеру сгорания, в которой располагается термовыделяющий элемент, устройство воспламенения и рабочее тело, представляющее собой жидкий материал и образующее при горении термовыделяющего элемента перегретый пар (прототип).A rocket launch accelerator comprising an engine casing, a nozzle with a plug, a combustion chamber in which a heat-generating element is located, an ignition device and a working fluid, which is a liquid material and forms superheated steam when burning a heat-generating element (prototype).
Недостатком является отсутствие защиты корпуса ракеты от поражения ее импульсом энергии от квантовых генераторов большой мощности системы ПРО.The disadvantage is the lack of protection of the missile body from damage by its energy pulse from high-power quantum generators of the missile defense system.
Технический результат: решением является стартовый ускоритель ракеты, содержащий корпус двигателя, сопло с заглушкой, камеру сгорания, в которой располагается термовыделяющий элемент, устройство воспламенения и рабочее тело, представляющее собой жидкий материал и образующее при горении термовыделяющего элемента перегретый пар, отличается тем, что содержит транспортно-пусковой контейнер, на дне которого расположен корпус двигателя, при этом рабочее тело дополнительно расположено в баках снаружи транспортно-пускового контейнера, термовыделяющий элемент выполнен из термитной смеси в форме полой трубки со стенками циклически переменной толщины и покрыт со всех сторон тонкостенным металлом с высокой теплопроводностью, внутри камеры сгорания, соосно термовыделяющему элементу расположена термостойкая трубка, имеющая длину, равную длине термовыделяющего элемента, при этом непосредственно над корпусом двигателя располагается насос с приводом для подачи рабочего тела в нижнюю часть камеры сгорания к термовыделяющему элементу, а малая часть рабочего тела возвращается от насоса в пустые полости баков для их смачиванияTechnical result: the solution is a rocket launch accelerator containing an engine casing, a nozzle with a plug, a combustion chamber in which there is a heat-generating element, an ignition device and a working fluid, which is a liquid material and generates superheated steam when the heat-generating element is burning, characterized in that it contains transport and launch container, at the bottom of which the engine housing is located, while the working fluid is additionally located in tanks outside the transport and launch container, term the ejection element is made of a thermite mixture in the form of a hollow tube with walls of cyclically variable thickness and is coated on all sides with a thin-walled metal with high heat conductivity, a heat-resistant tube is located inside the combustion chamber, coaxial to the heat-emitting element, having a length equal to the length of the heat-emitting element, while directly above the body the engine is a pump with a drive for supplying a working fluid to the lower part of the combustion chamber to the heat-generating element, and a small part of the working fluid returns about t of pump into empty tank cavities to wet them
Таким образом, ракета вместе со своим транспортно-пусковым контейнером производит старт и отрывается от земли. После выработки рабочего тела на высоте 10-25 км от Земли происходит минометный старт ракеты. Транспортно-пусковой контейнер падает на землю на парашюте, а ракета продолжает полет к цели, имея уже высокую начальную скорость (скорость транспортно-пускового контейнера в момент отделения). Для защиты от лазерного импульса происходит смачивание пустых внутренних полостей баков рабочим телом.Thus, the rocket, together with its transport and launch container, launches and takes off from the ground. After the working fluid is developed at a height of 10-25 km from the earth, a mortar launch of the rocket takes place. The transport and launch container falls to the ground by parachute, and the rocket continues to fly toward the target, already having a high initial speed (the speed of the transport and launch container at the time of separation). To protect against a laser pulse, the empty internal cavities of the tanks are wetted with a working fluid.
В качестве термовыделяющего элемента предпочтительно использованы термиты. В 60-х годах прошлого столетия выдающийся русский ученый Н.Н.Бекетов осуществил реакцию взаимодействия между окисью бария и алюминием и этим, а также дальнейшими своими исследованиями по получению щелочных металлов, действием на их соединения металлического алюминия положил начало новой отрасли металлургии - алюминотермии. Реакции, протекающие по схеме МО+М1=M1O+М+Q ккал, где МО - окисел металла и M1 - металл, применяющийся для восстановления (алюминий), были им названы алюминотермическими реакциями, а реакционноспособные смеси окислов металла с другим металлом получили название термитов. В качестве примера можно привести хорошо известную реакцию горения железоалюминиевого термита: Fe2O3+2Al=2Fe+Al2O3+198 ккал.Preferably termites are used as the heat release element. In the 60s of the last century, the outstanding Russian scientist N.N. Beketov carried out the reaction of interaction between barium oxide and aluminum and this, as well as his further research on the production of alkali metals and the action of metallic aluminum on their compounds, laid the foundation for a new branch of metallurgy - aluminothermy. The reactions proceeding according to the scheme MO + M1 = M1O + M + Q kcal, where MO is the metal oxide and M1 is the metal used for reduction (aluminum), were called aluminothermic reactions, and the reactive mixtures of metal oxides with another metal were called termites . As an example, we can cite the well-known combustion reaction of iron-aluminum termite: Fe 2 O 3 + 2Al = 2Fe + Al 2 O 3 +198 kcal.
Алюминотермические реакции нашли большое применение в гражданской промышленности для получения в большом количестве чистых безуглеродистых металлов: хрома, марганца и др. Железоалюминиевый термит широко применяется для сварки черных металлов (алюминотермическая сварка рельсов). Характерными особенностями, отличающими процесс горения термитов от горения других пиротехнических составов, являются:Aluminothermic reactions have found great application in the civilian industry to produce a large number of pure carbon-free metals: chromium, manganese, etc. Iron-aluminum termite is widely used for welding ferrous metals (aluminothermic welding of rails). The characteristic features that distinguish the process of burning termites from the burning of other pyrotechnic compositions are:
1) отсутствие при горении газообразных продуктов реакции, что обусловливает беспламенность горения;1) the absence of gaseous reaction products during combustion, which determines the flamelessness of combustion;
2) высокая температура реакции горения; для большинства применяемых термитов она находится в пределах 2000-2800°С;2) high temperature of the combustion reaction; for most termites used, it is in the range of 2000-2800 ° C;
3) образование при горении расплавленных огненно-жидких шлаков.3) the formation during combustion of molten fire-liquid slag.
Из других качеств следует указать трудность воспламенения термитов (температура самовоспламенения всех алюминиевых термитов выше 800°С, температура самовоспламенения железоалюминиевого термита составляет 1300°С) и большую плотность вследствие применения для их изготовления окислов, имеющих большой удельный вес (например, Fe2O3 - уд. вес 5,1).Among other qualities, it is necessary to indicate the difficulty of igniting termites (the self-ignition temperature of all aluminum termites is higher than 800 ° С, the self-ignition temperature of iron-aluminum termite is 1300 ° С) and the high density due to the use of oxides having a large specific gravity (for example, Fe 2 O 3 - specific weight 5.1).
По опытам количество теплоты, выделяющееся при горении термитов, должно быть не менее 0,55 ккал на 1 г состава; в противном случае реакция горения протекает с трудом и не доходит до конца. Исходя из этого положения и учитывая то большое количество теплоты, которое должно быть затрачено на разложение окисла металла, становится очевидным, что в термитах могут быть использованы только высококалорийные горючие. Свойства некоторых простых веществ, характеризующие возможность их применения в термитах, приведены в таблице 1. Наиболее подходящим горючим для термитов как по калорийности и значительному удельному весу, так и по сравнительно низкой температуре плавления (2050°С) окисла является алюминий. Применению магния, кроме экономических соображений и малого удельного веса, препятствует еще высокая температура плавления его окиси (2800°С).According to experiments, the amount of heat released during the burning of termites should be at least 0.55 kcal per 1 g of composition; otherwise, the combustion reaction proceeds with difficulty and does not reach the end. Based on this situation and taking into account the large amount of heat that should be spent on the decomposition of metal oxide, it becomes obvious that only high-calorie combustibles can be used in termites. The properties of some simple substances characterizing the possibility of their use in termites are shown in Table 1. The most suitable fuel for termites, both in calorific value and significant specific gravity, and in the relatively low melting temperature (2050 ° С) of the oxide, is aluminum. The use of magnesium, in addition to economic considerations and low specific gravity, is hindered by the still high melting point of its oxide (2800 ° С).
Горючее для термитовFuel for termites
Таблица 1Table 1
Опытом установлено, что железомагниевый термит совсем не дает жидких растекающихся шлаков. Применение в термитах Са, Ti, Si и В в качестве индивидуальных горючих не представляется целесообразным, но сплавы их могут представлять в этом отношении некоторый интерес. Термит, в котором в качестве горючего был взят сплав CaSi (в весовом соотношении 2:1), давал весьма легкоплавкие шлаки. Сплав CaSi достаточно коррозионноустойчив на воздухе, а тепловой эффект изготовленного с его участием термита составляет 0,7 ккал/г; присутствие в термите кремния замедляет процесс горения. Понижение температуры затвердевания шлаков происходит за счет образования силиката кальция CaSiO3, имеющего температуру плавления 1512°С. Особая легкоплавкость шлаков, получающихся при сгорании смеси двух термитов - железоалюминиевого и железокальциевого, взятых в весовом соотношении 60:40. Тепловой эффект такой смеси составляет 0,9 ккал/г. Соединение 5СаО·3Al2O3 плавится при температуре около 1400°С. Алюмосиликаты, образующиеся при горении железоалюминиевого термита, содержащего кремний, имеют более высокую температуру плавления. Так, силлиманит Al2O3·SiO2 плавится три 1816°С. Окисел, применяющийся для изготовления термитов, должен удовлетворять следующим требованиям:It was established by experience that iron-magnesium termite does not produce liquid spreading toxins at all. The use in termites of Ca, Ti, Si, and B as individual fuels does not seem appropriate, but their alloys may be of some interest in this regard. The termite, in which the CaSi alloy was taken as fuel (in a weight ratio of 2: 1), produced very low-melting slags. The CaSi alloy is quite corrosion resistant in air, and the thermal effect of a termite made with its participation is 0.7 kcal / g; the presence of silicon in the termite slows down the combustion process. Lowering the solidification temperature of slag occurs due to the formation of calcium silicate CaSiO 3 having a melting point of 1512 ° C. The special fusibility of the slag resulting from the combustion of a mixture of two termites - iron-aluminum and iron-calcium, taken in a weight ratio of 60:40. The thermal effect of such a mixture is 0.9 kcal / g. The compound 5CaO · 3Al 2 O 3 melts at a temperature of about 1400 ° C. Aluminosilicates formed during the combustion of iron-aluminum termite containing silicon have a higher melting point. So, sillimanite Al 2 O 3 · SiO 2 melts three 1816 ° C. The oxide used to make termites must satisfy the following requirements:
1) иметь минимальную теплоту образования;1) have a minimum heat of formation;
2) содержать достаточное количество кислорода (не менее 25-30%);2) contain a sufficient amount of oxygen (not less than 25-30%);
3) иметь по возможности больший удельный вес;3) have the largest possible specific gravity;
4) восстанавливаться в металл, имеющий низкую температуру плавления и высокую температуру кипения.4) to be reduced to a metal having a low melting point and a high boiling point.
Свойства некоторых окислов приведены в таблице 2.The properties of some oxides are shown in table 2.
Таблица 2table 2
Хром плавится при 1800°С, кипит при 2300°С. Медь плавится при 1083°С, кипит при 2360°С. Окиси элементов с малым атомным весом малопригодны к употреблению в термитах вследствие того, что они имеют значительную теплоту образования и малый удельный вес. Применению окислов металлов с большим атомным весом (например, Pb3O4) препятствует малое содержание в них кислорода; термиты, изготовленные с их участием, содержат мало горючего и выделяют при сгорании недостаточное количество тепла. Наиболее целесообразным следует считать применение в термитах окислов металлов, имеющих средний атомный вес [примерно от 40 до 80 (см. табл.)]. Окись меди в присутствии соответствующих восстановителей весьма легко отдает свой кислород; горение медно-алюминиевого термита протекает с большими скоростями и напоминает собой взрыв. Выделяющийся при горении марганцево-алюминиевого термита металлический марганец имеет по сравнению с железом более низкую температуру кипения (2000°С); при горении происходит его бурное испарение:Chromium melts at 1800 ° C, boils at 2300 ° C. Copper melts at 1083 ° C, boils at 2360 ° C. Oxides of elements with low atomic weight are unsuitable for use in termites due to the fact that they have significant heat of formation and low specific gravity. The use of metal oxides with a large atomic weight (for example, Pb 3 O 4 ) is impeded by the low oxygen content in them; termites made with their participation contain little fuel and produce insufficient heat during combustion. The most appropriate should be considered the use in termites of metal oxides having an average atomic weight [about 40 to 80 (see table)]. Copper oxide in the presence of appropriate reducing agents very easily gives off its oxygen; The burning of copper-aluminum termite proceeds at high speeds and resembles an explosion. The manganese metal released during combustion of manganese-aluminum termite has a lower boiling point (2000 ° С) compared with iron; during combustion, its rapid evaporation occurs:
3MnO2+4Al-3Mn+2Al2O3+411 ккал.3MnO 2 + 4Al-3Mn + 2Al 2 O 3 +411 kcal.
Хромово-алюминиевый термит горит сравнительно медленно, но выделяет при горении значительно меньшее количество тепла, чем другие термиты:Chrome-aluminum termite burns relatively slowly, but emits significantly less heat when burning than other termites:
Cr2O3+2Al=2Cr+Al2O3+123 ккал.Cr 2 O 3 + 2Al = 2Cr + Al 2 O 3 +123 kcal.
Наиболее приемлемым со всех точек зрения следует считать применение в качестве зажигательного состава железоалюминиевого термита. Для изготовления железоалюминиевого термита чаще применяют не окись железа (Fe2O3), а железную окалину Fe3O4 (закись-окись железа). Уравнение реакции горения термита в этом случае следующее:The most acceptable from all points of view should be considered the use of iron-aluminum termite as an incendiary composition. For the manufacture of iron-aluminum termite, iron oxide (Fe 2 O 3 ) and iron oxide Fe 3 O 4 (ferrous oxide) are more often used. The equation for the termite combustion reaction in this case is as follows:
3Fe3O4+8Al=4A12O3+9Fe+774 ккал, где:3Fe 3 O 4 + 8Al = 4A1 2 O 3 + 9Fe + 774 kcal, where:
W(Fe3O4)=76%W (Fe 3 O 4 ) = 76%
W(Al)=24%W (Al) = 24%
W(Al2O3)=45%W (Al 2 O 3 ) = 45%
W(Fe)=55%W (Fe) = 55%
Одним из положительных факторов железо-алюминиевого термита следует считать малую текучесть и быстрое затвердевание образующихся при его горении шлаков. Порошкообразный железоалюминиевый термит имеет гравиметрическую плотность 1,8-2,0, спрессованный (с добавкой нескольких процентов цементатора) - 3-3,4. На прессах большой мощности, позволяющих осуществить давления порядка 3000-6000 кг/см2, термит хорошо прессуется и без добавки цементатора; спрессованный термит имеет большую механическую прочность. Для изготовления термита берут железную окалину и порошок алюминия грубо измельченные (сито №8-10); присутствие пыли не допускается, так как ее наличие сильно ускоряет процесс горения термита. Образцы термита обычного измельчения без запрессовки весом в 1 кг сгорают за 15-20 сек; те же образцы, но спрессованные под давлением 200 кг/см2, сгорают за 35-50 сек. Термитный брикет весом в 1 кг, имеющий форму цилиндра высотой 15,5 см и диаметром 5,5 см, сгорает за 40 сек. 50 г термита проплавляют лист железа толщиной в 2 мм в течение нескольких секунд. Чистый железоалюминиевый термит, не содержащий добавок, невзрывчат, не чувствителен к прострелу пулей и весьма мало чувствителен как к механическим, так и к тепловым воздействиям. Воспламенение железоалюминиевого термита нельзя осуществить ни при помощи спичек, ни от стопина, ни от обычных воспламенительных составов. Для воспламенения порошкообразного термита предложено несколько различных смесей. Все они содержат в качестве горючего магниевый порошок или тонкоизмельченную алюминиевую пудру.One of the positive factors of iron-aluminum termite should be considered low fluidity and rapid solidification of the slags formed during its combustion. Powdered iron-aluminum termite has a gravimetric density of 1.8-2.0, compressed (with the addition of several percent cement) - 3-3.4. On presses of high power, allowing for pressures of the order of 3000-6000 kg / cm 2 , the termite is well pressed and without the addition of a cementer; compressed termite has great mechanical strength. For the manufacture of termite take iron oxide and aluminum powder coarsely ground (sieve No. 8-10); the presence of dust is not allowed, since its presence greatly accelerates the termite combustion process. Termite samples of conventional grinding without pressing in weighing 1 kg burn for 15-20 seconds; the same samples, but pressed under a pressure of 200 kg / cm 2 , burn for 35-50 seconds. A termite briquette weighing 1 kg, having the shape of a cylinder with a height of 15.5 cm and a diameter of 5.5 cm, burns out in 40 seconds. 50 g of termite melt a sheet of
Воспламенительные смеси:Ignition mixtures:
SiO2 - 55%SiO 2 - 55%
Магния - 45%Magnesium - 45%
MnO2 - 68%MnO 2 - 68%
Алюминиевого порошка - 7,5%Aluminum powder - 7.5%
Алюминиевой пудры - 7,5%Aluminum powder - 7.5%
Магниевого порошка - 17%Magnesium powder - 17%
BaO2 - 88%BaO 2 - 88%
Магния - 12%Magnesium - 12%
А.А Шидловский. Основы пиротехники. Москва.A.A.Shidlovsky. Fundamentals of pyrotechnics. Moscow.
В качестве рабочего тела предпочтительно использовать воду H2O. Вес 1 моля воды 18 грамм. В парообразном состоянии в виде газа в нормальных условиях имеет объем в 22,4 литра. 1800 грамм воды это 100 молей или 2240 литров насыщенного водяного пара. Если этот пар нагреть до температуры в 100°C, то с учетом коэффициента объемного расширения газов (Гей-Люсака), равного 0,00366 на 1 градус, объем пара будет равен будет 3060 литров, а при нагреве в 1500°C - объем в 14537 литров. 1 грамм ракетного топлива на основе аммиачной селитры с гексогеном и алюминиевой пудрой выделяет около 2 литров газа, а 1800 грамм дают около 3600 литров газа, что составляет около 30 процентов относительно перегретого пара. С учетом веса термита превышение объема пара над объемом пороховых газов приблизительно в 1,5 раза при температуре пара в 700°C, и в 2 раза при температуре пара в 1500°C.As the working fluid, it is preferable to use water H 2 O. The weight of 1 mole of water is 18 grams. In the vapor state, in the form of gas under normal conditions, has a volume of 22.4 liters. 1800 grams of water is 100 moles or 2240 liters of saturated water vapor. If this steam is heated to a temperature of 100 ° C, then taking into account the coefficient of volumetric expansion of gases (Gay-Lusaka) equal to 0.00366 per 1 degree, the volume of steam will be 3060 liters, and when heated to 1500 ° C, the volume in 14537 liters. 1 gram of rocket fuel based on ammonium nitrate with hexogen and aluminum powder emits about 2 liters of gas, and 1800 grams produce about 3600 liters of gas, which is about 30 percent relative to superheated steam. Given the weight of the termite, the excess of the vapor volume over the volume of powder gases is approximately 1.5 times at a steam temperature of 700 ° C, and 2 times at a steam temperature of 1500 ° C.
Наилучшие показатели у железоалюминиевого термитаThe best performance in iron-aluminum termite
3Fe3O4+8Al=4Al2O3+9Fe+774 ккал.3Fe 3 O 4 + 8Al = 4Al 2 O 3 + 9Fe + 774 kcal.
Если в замкнутом объеме, равном объему воды, нагреть воду до 400°C, то вода будет в виде пара при любом давлении. Т.е. 774 Ккал тепла от 3 молей окиси железа и 8 молей алюминия могут нагреть до 774°C 1000 грамм воды, или около 450 грамм воды до температуры приблизительно в 1500°C. Это создает одномоментное давление в первоначальном объеме жидкости в 1,8 литра в 8000 кг на сантиметр квадратный. Расчетное сечение сопла двигателя позволяет удерживать давление в пределах 100-400 кг на сантиметр квадратный, а значит, если внутри камеры сгорания будет находиться большой излишек рабочего тела, то его выбросит через сопло со скоростью выхода пара, что увеличит тягу двигателя. Для нормальной работы двигателя достаточно создать объем пара, постоянно поддерживающий давление в пределах прочности корпуса двигателя, а остальной объем может занимать вода с низкой температурой. Этот эффект обеспечивается свойствами расплавленного металла: создавать вокруг металла слой перегретого газа. И величина этого газа зависит от площади горения термита. Площадь обеспечивается волнообразной поверхностью термита (циклической переменной толщиной). Т.о. объем воды может многократно превосходить объем и массу термита.If in a closed volume equal to the volume of water heat water to 400 ° C, then the water will be in the form of steam at any pressure. Those. 774 kcal of heat from 3 moles of iron oxide and 8 moles of aluminum can heat up to 774 ° C 1000 grams of water, or about 450 grams of water to a temperature of approximately 1500 ° C. This creates a simultaneous pressure in the initial fluid volume of 1.8 liters per 8000 kg per square centimeter. The calculated cross section of the engine nozzle allows you to keep the pressure within 100-400 kg per square centimeter, which means that if there is a large excess of the working fluid inside the combustion chamber, it will be ejected through the nozzle with a steam outlet speed, which will increase engine thrust. For normal engine operation, it is enough to create a volume of steam that constantly maintains pressure within the strength of the engine body, and the remaining volume can be occupied by water with a low temperature. This effect is provided by the properties of molten metal: create a layer of superheated gas around the metal. And the magnitude of this gas depends on the burning area of the termite. The area is provided by the wavy surface of the termite (cyclic variable thickness). T.O. the volume of water can many times exceed the volume and mass of termite.
На чертеже изображен «Стартовый ускоритель Голодяева для ракет».The drawing shows "Golodyaev's launch accelerator for missiles."
СтатикаStatics
Стартовый ускоритель для ракеты (см. чертеж) состоит из корпуса двигателя (1), сопла (2) с заглушкой (3), камеры сгорания (4), в которой располагается термовыделяющий элемент (5), устройство воспламенения (6) и рабочее тело (7), представляющее собой жидкий материал (8) и образующее при горении термовыделяющего элемента (5) перегретый пар (9), отличается тем, что содержит транспортно-пусковой контейнер (10), на дне (11) которого расположен корпус двигателя (1), при этом рабочее тело (7) дополнительно расположено в баках (12) снаружи транспортно-пускового контейнера (10), термовыделяющий элемент (5) выполнен из термитной смеси в форме полой трубки (13) со стенками (14) циклически переменной толщины и покрыт со всех сторон тонкостенным металлом (15) с высокой теплопроводностью, внутри камеры сгорания (4), соосно термовыделяющему элементу (5), расположена термостойкая трубка (16), имеющая длину, равную длине термовыделяющего элемента (5), при этом непосредственно над корпусом двигателя (1) располагается насос (17) с приводом (18) для подачи рабочего тела (7) в нижнюю часть (19) камеры сгорания (4) к термовыделяющему элементу (5), а малая часть рабочего тела (7) возвращается от насоса (17) в пустые полости (20) баков (12) для их смачиванияThe launch accelerator for a rocket (see drawing) consists of an engine casing (1), a nozzle (2) with a plug (3), a combustion chamber (4), in which there is a heat-generating element (5), an ignition device (6) and a working fluid (7), which is a liquid material (8) and which forms superheated steam (9) when the heat-generating element (5) is burning, differs in that it contains a transport-launch container (10), at the bottom (11) of which is the engine body (1) ), while the working fluid (7) is additionally located in the tanks (12) outside the transport and launch container (10), the heat-generating element (5) is made of a thermite mixture in the form of a hollow tube (13) with walls (14) of cyclically variable thickness and coated on all sides with a thin-walled metal (15) with high thermal conductivity, inside the combustion chamber (4), coaxial to the heat-generating element (5), a heat-resistant tube (16) is located, having a length equal to the length of the heat-generating element (5), while a pump (17) with a drive (18) for supplying the working fluid (7) is located directly above the motor housing (1) ) to the lower part (19) of the combustion chamber (4) to the heat-generating element y (5), and a small portion of the working body (7) is returned from the pump (17) in the empty cavities (20), tanks (12) for their wetting
Работа Work
При горении термовыделяющего элемента (5) происходит превращение рабочего тела в перегретый пар. Из нижней части (19) камеры сгорания (4) пар (9) проходит вокруг термовыделяющего элемента (5) вдоль его стенок (14) с циклически переменной толщиной, которые обеспечивают большую площадь соприкосновения пара (9) и рабочего тела (7) с термовыделяющим элементом (5). Далее пар (9) попадает с термостойкую трубку (16) и по ней идет к соплу (2). Малая часть рабочего тела (7) идет обратно в баки (12), расположенные вокруг пускового контейнера (10), и смачивает наружные стенки (22) баков (12). Это позволяет исключить перегрев стенок пускового контейнера (10) от энергии квантового генератора системы ПРО. Работа стартового ускорителя происходит без выделения мощного светового импульса, а значит, ракетный старт не освещает место старта и окружающие облака, и его невозможно зафиксировать оптическими приборами со спутников разведки. Тепловое излучение (инфракрасный диапазон) зафиксируют приборы спутников разведки только в точке старта малой площади (точку нагрева почвы) и инверсионный след, сопоставимый со следом от самолета большой грузоподъемности. Старт ракеты (21) из транспортно-пускового контейнера (10) происходит на высоте значительно выше слоя облаков (в стратосфере). Ракета (21) уже имеет значительную скорость, Вспышка и свет от горения топлива двигателя уже менее заметен, при этом ракета может пролететь значительно большее расстояние до цели, или взять с собой большее количество вооружения. Из-за большой скорости полета попасть в корпус летящей ракеты (21) и удержать импульс квантового генератора на одном месте для прогрева до разрушения ракеты будет очень затруднительно.During the combustion of the heat-generating element (5), the working fluid is transformed into superheated steam. From the lower part (19) of the combustion chamber (4), steam (9) passes around a heat-generating element (5) along its walls (14) with a cyclically variable thickness, which provide a large area of contact between the steam (9) and the working fluid (7) with the heat-generating element (5). Next, steam (9) enters the heat-resistant tube (16) and goes through it to the nozzle (2). A small part of the working fluid (7) goes back to the tanks (12) located around the launch container (10), and wets the outer walls (22) of the tanks (12). This eliminates the overheating of the walls of the launch container (10) from the energy of the quantum generator of the ABM system. The launch accelerator works without emitting a powerful light pulse, which means that the rocket launch does not illuminate the launch site and the surrounding clouds, and it cannot be fixed with optical instruments from reconnaissance satellites. Thermal radiation (infrared) will be detected by reconnaissance satellite devices only at the starting point of a small area (soil heating point) and an inversion trace comparable to that of a heavy aircraft. The launch of the rocket (21) from the transport and launch container (10) occurs at a height significantly higher than the cloud layer (in the stratosphere). The rocket (21) already has a significant speed, the flash and the light from burning the fuel of the engine is already less noticeable, while the rocket can fly a much greater distance to the target, or take more weapons with it. Due to the high flight speed, it will be very difficult to get into the body of a flying rocket (21) and keep the momentum of a quantum generator in one place for warming up before the destruction of the rocket.
Технико-экономические показатели относительно прототипа значительно выше, т.к. позволяют сохранить большее число ракет от системы ПРО.Technical and economic indicators relative to the prototype are much higher, because allow you to save a larger number of missiles from the missile defense system.
Перечень позиций:The list of positions:
1 - корпус двигателя1 - engine housing
2 - сопло2 - nozzle
3 - заглушка3 - stub
4 - камера сгорания4 - combustion chamber
5 - термовыделяющий элемент5 - thermal element
6 - устройство воспламенения6 - ignition device
7 - рабочее тело7 - working fluid
8 - жидкий материал8 - liquid material
9 - перегретый пар9 - superheated steam
10 - транспортно-пусковой контейнер10 - transport and launch container
11 - дно контейнера (10)11 - bottom of the container (10)
12 - бак12 - tank
13 - термитная смесь в форме полой трубки13 - thermite hollow tube mixture
14 - стенка циклически переменной толщины14 - wall cyclically variable thickness
15 - тонкостенный металл15 - thin-walled metal
16 - термостойкая трубка16 - heat-resistant tube
17 - насос17 - pump
18 - привод18 - drive
19 - нижняя часть камеры сгорания19 - lower part of the combustion chamber
20 - полость бака20 - tank cavity
21 - ракета21 - rocket
22 - наружная стенка бака22 - the outer wall of the tank
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010110811/06A RU2425244C2 (en) | 2010-03-22 | 2010-03-22 | Golodyaev launching booster for rockets |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010110811/06A RU2425244C2 (en) | 2010-03-22 | 2010-03-22 | Golodyaev launching booster for rockets |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010110811A RU2010110811A (en) | 2010-06-20 |
RU2425244C2 true RU2425244C2 (en) | 2011-07-27 |
Family
ID=42682448
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010110811/06A RU2425244C2 (en) | 2010-03-22 | 2010-03-22 | Golodyaev launching booster for rockets |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2425244C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2561154C2 (en) * | 2014-06-11 | 2015-08-27 | Александр Тимофеевич Корабельников | Method of carrying out acceleration of carrier-rockets |
-
2010
- 2010-03-22 RU RU2010110811/06A patent/RU2425244C2/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2561154C2 (en) * | 2014-06-11 | 2015-08-27 | Александр Тимофеевич Корабельников | Method of carrying out acceleration of carrier-rockets |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010110811A (en) | 2010-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US1376316A (en) | Projectile | |
JP4497780B2 (en) | Projectiles that destroy large explosive targets | |
US5698812A (en) | Thermite destructive device | |
US8245640B1 (en) | Melted metal dispersal warhead | |
US20160054109A1 (en) | Self-Propelled Projectile Having a Fuel-Rich Propellant that Reacts with Water | |
US9791249B2 (en) | Kinetic fireball incendiary munition | |
US8118955B2 (en) | Thermobaric materials and devices for chemical/biological agent defeat | |
US7278356B1 (en) | Kinetic fireball incendiary munition | |
RU2425244C2 (en) | Golodyaev launching booster for rockets | |
Obuchi et al. | Ignition characteristics of boron particles in the secondary combustor of ducted rockets-effects of magnalium particle addition | |
JP4352566B2 (en) | Rain-reducing agent, rain-reducing device and rain-reducing rocket | |
RU2386842C1 (en) | Golodyaev's jet engine | |
US3137127A (en) | Method of developing high energy thrust | |
KR101987170B1 (en) | Ramjet Solid Fuel with Ignition Support for Gun-Propelled Ramjet Shell | |
RU2332632C2 (en) | Air bomb ignition element | |
Kumar et al. | Nanotechnology-Driven Explosives and Propellants | |
US3634049A (en) | Incendiary composition containing an aluminum alkyl compound | |
Bardon et al. | Powdered metals as fuels | |
RU2700150C1 (en) | Method for minimization of exclusion zones for carrier rocket separating parts and device for its implementation | |
RU219887U1 (en) | AMMUNITION WITH VOLUMETRIC-DETONATING MIXTURE | |
RU2692207C1 (en) | Method of minimizing exclusion zones for carrier rocket detachable parts | |
RU2399014C2 (en) | Ghost target for anti-aircraft missiles with ir-guidance | |
Xie et al. | Study on damage of reactive fragment impacting partially-filled fuel tank | |
Miyayama et al. | Improving combustion of boron particles in secondary combustor of ducted rockets | |
SE527975C2 (en) | Pyrotechnic device for clearing landmines and unexploded ammunition has pyrotechnic charge formed by exothermic and oxygen generating charges activated separately |