RU2431052C1 - Uncased motor with self-feeding - Google Patents
Uncased motor with self-feeding Download PDFInfo
- Publication number
- RU2431052C1 RU2431052C1 RU2010115456/06A RU2010115456A RU2431052C1 RU 2431052 C1 RU2431052 C1 RU 2431052C1 RU 2010115456/06 A RU2010115456/06 A RU 2010115456/06A RU 2010115456 A RU2010115456 A RU 2010115456A RU 2431052 C1 RU2431052 C1 RU 2431052C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- checker
- engine according
- engine
- cage
- sleeve
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к ракетным двигателям твердого топлива (РДТТ) и предназначено для всех типов ракет от ручных гранатометов и систем залпового огня до ракет подводных лодок и космических.The invention relates to rocket engines of solid fuel (RDTT) and is intended for all types of missiles from hand grenade launchers and multiple launch rocket systems to missiles of submarines and space.
Известны РДТТ, например пат. США 2987821. Преимущества бескорпусных двигателей понятны - отсутствие сложного, тяжелого и дорогого корпуса. Их недостатки - необходимость сложного и высокоточного изготовления резьбовой части шашки, высокая вероятность прорыва пламени в этом месте. Если резьбовая часть расположена снаружи, это приводит к увеличению аэродинамического сопротивления шашки. Обязательно наличие привода для сдвигания обоймы по резьбе, например, турбинного.Known solid propellants, for example US Pat. USA 2987821. The advantages of open-frame engines are clear - the lack of a complex, heavy and expensive housing. Their disadvantages are the need for complex and high-precision manufacturing of the threaded part of the checker, a high probability of a flame breakthrough in this place. If the threaded part is located outside, this leads to an increase in aerodynamic drag of the checker. It is imperative that there is a drive to move the clip along the thread, for example, a turbine.
Задача изобретения - устранение указанных недостатков, а также уменьшение веса, увеличение надежности и уменьшение стоимости двигателя.The objective of the invention is to eliminate these disadvantages, as well as reducing weight, increasing reliability and reducing the cost of the engine.
Сущность предлагаемого изобретения в том, что бескорпусный двигатель с самоподачей состоит из головной части и заряда твердого ракетного топлива (далее ТРТ), имеющего вид цилиндрической или резьбовой шашки, на которую с заднего конца надета обойма, состоящая из втулки с упорами внутри, камеры сгорания и реактивного сопла (см. чертеж). При этом линейная скорость горения шашки удовлетворяет условию: l=mP/Fρ,The essence of the invention is that a self-feeding open-frame engine consists of a head part and a charge of solid rocket fuel (hereinafter TPT), having the form of a cylindrical or threaded checker, on which a clip consisting of a sleeve with stops inside, a combustion chamber and jet nozzle (see drawing). In this case, the linear burning speed of the checker satisfies the condition: l = mP / Fρ,
где l - линейная скорость горения топлива при давлении Р в камере сгорания;where l is the linear burning rate of the fuel at a pressure P in the combustion chamber;
ρ - плотность топлива;ρ is the fuel density;
m - массовый расход топлива в секунду;m is the mass fuel consumption per second;
F - сила, с которой шашку выталкивает из обоймы, выбирается как F<T, где Т - тяга двигателя.F is the force with which the checker pushes out of the cage, is selected as F <T, where T is the engine thrust.
Камера сгорания может иметь цилиндрическую, расширяющуюся или сужающуюся форму.The combustion chamber may have a cylindrical, expanding or tapering shape.
Суть работы двигателя в следующем: под действием тяги, создаваемой соплом, обойма сдвигается вперед по мере того, как края торца шашки ТРТ обгорают в зоне контакта с внутренними упорами. Упором может быть реборда внутри втулки или выступающие внутрь шлицы.The essence of the engine is as follows: under the action of the thrust created by the nozzle, the clip shifts forward as the edges of the end face of the TPT checker burn in the contact area with the internal stops. The emphasis may be a flange inside the sleeve or protruding inward slots.
Условием самостоятельного сдвигания (самоподачи) обоймы является примерное равенство минимального диаметра сопла и диаметра шашки, для чего нужна достаточно высокая линейная скорость горения топлива при расчетном давлении. А именно: допустим, необходим двигатель с тягой Т. Зададимся давлением Р в камере сгорания, причем оно не должно быть больше прочности материала шашки ТРТ. Исходя из давления, температуры и тяги по обычным правилам рассчитываются характеристики сопла и секундный расход топлива. Задаемся усилием F, с которым шашка будет выталкиваться давлением газов из обоймы и которое с учетом трения, перегрузок при ускорении и аэродинамического сопротивления должно составлять примерно 80-90% от тяги Т. То есть зная давление в камере сгорания, определяем площадь сечения шашки (как частное от усилия выталкивания и давления в камере сгорания), и следовательно, ее диаметр:The condition for self-shifting (self-feeding) of the cage is the approximate equality of the minimum diameter of the nozzle and the diameter of the checker, which requires a fairly high linear burning rate of the fuel at the design pressure. Namely: let's say we need an engine with a thrust T. Let us set the pressure P in the combustion chamber, and it should not be more than the strength of the material of the TRT checker. Based on pressure, temperature and traction, nozzle characteristics and second fuel consumption are calculated according to the usual rules. We set the force F with which the checker will be pushed out by the gas pressure from the cage and which, taking into account friction, acceleration overloads and aerodynamic drag, should be approximately 80-90% of the draft T. That is, knowing the pressure in the combustion chamber, we determine the cross-sectional area of the checker (as quotient of the pushing force and pressure in the combustion chamber), and therefore its diameter:
Далее производится проверка: сравниваются минимальный диаметр сопла и диаметр шашки. Если диаметр сопла больше, то камере сгорания необходимо придать расширяющуюся форму, иначе произойдет газодинамическое «запирание» камеры сгорания (т.к. газы не могут расширяться быстрее скорости звука), с увеличением давления и выбросом шашки. Целесообразно увеличить диаметр шашки.Next, a check is made: the minimum diameter of the nozzle and the diameter of the checker are compared. If the nozzle diameter is larger, then the combustion chamber must be given an expanding shape, otherwise a gas-dynamic “locking” of the combustion chamber will occur (since gases cannot expand faster than the speed of sound), with increasing pressure and ejection of the checker. It is advisable to increase the diameter of the checkers.
Продолжаем расчет. Исходя из секундного расхода и удельного веса топлива определяем его секундный объем и делим этот объем на площадь сечения - получаем длину шашки, которая должна сгореть за 1 сек, т.е. линейную скорость горения топлива.We continue the calculation. Based on the second flow rate and specific gravity of the fuel, we determine its second volume and divide this volume by the cross-sectional area - we obtain the length of the checker, which should burn in 1 second, i.e. linear fuel burning rate.
То есть линейная скорость горения шашки должна в таком двигателе удовлетворять условию: l=(m/ρ)/(F/P)=mP/Fρ,That is, the linear burning speed of the checkers in such an engine must satisfy the condition: l = (m / ρ) / (F / P) = mP / Fρ,
где l - линейная скорость горения топлива при давлении Р в камере сгорания;where l is the linear burning rate of the fuel at a pressure P in the combustion chamber;
ρ - плотность топлива;ρ is the fuel density;
m - массовый расход топлива в секунду;m is the mass fuel consumption per second;
F - сила, с которой шашку выталкивает из обоймы, выбирается как F<T, где Т - тяга двигателя.F is the force with which the checker pushes out of the cage, is selected as F <T, where T is the engine thrust.
Разница между тягой Т и усилием выталкивания шашки F является усилием сдвига обоймы и может колебаться в двигателях разных назначений в пределах 1-30% от тяги Т. Не следует выбирать его слишком большим, иначе шашка будет крошиться об реборду или шлицы внутри втулки.The difference between the thrust T and the ejection force of the checker F is the shear force of the cage and can fluctuate in engines of different purposes within 1-30% of the thrust T. Do not select it too large, otherwise the checker will crumble about the flange or splines inside the sleeve.
Двигатель с самоподачей обоймы будет работать очень энергично - от долей секунд до секунд, и пригоден в основном для гранатометов, систем залпового огня, ракет «воздух-земля». Его шашка будет иметь большое удлинение, ограничиваемое прочностной устойчивостью, т.е. примерно 1:25, 1:30. Если армировать наружный слой шашки в продольном направлении современными высокопрочными, а главное - высокомодульными волокнами типа «Вектран-2000», «Спектра», т.е. если предать шашке повышенную жесткость, то возможно увеличение удлинения до 1:50, 1:60. Выглядеть такой двигатель будет как стрела для стрельбы из лука - впереди наконечник (полезная нагрузка), в середине длинная тонкая шашка, и в хвосте небольшое утолщение с соплом, возможно даже с оперением, которое одновременно может быть ребрами охлаждения.The self-feeding engine will operate very energetically - from fractions of seconds to seconds, and is mainly suitable for grenade launchers, multiple launch rocket systems, and air-to-ground missiles. His checker will have a large elongation, limited by strength stability, i.e. about 1:25, 1:30. If you reinforce the outer layer of the checker in the longitudinal direction with modern high-strength, and most importantly, high-modulus fibers of the "Vectran-2000", "Spectra" type, i.e. if betrayed to the checker increased rigidity, it is possible to increase the elongation to 1:50, 1:60. Such an engine will look like an arrow for archery - in front of the tip (payload), in the middle there is a long thin piece, and in the tail there is a slight thickening with a nozzle, possibly even with plumage, which at the same time can be cooling fins.
Шашка для лучшего скольжения и для предупреждения преждевременного воспламенения от нагретых стенок втулки может иметь бронирование, т.е. покрыта, например, фторопластом, кремнийорганической краской, фольгой.A checker for better glide and to prevent premature ignition from the heated walls of the sleeve may have a reservation, i.e. coated, for example, with fluoroplastic, organosilicon paint, foil.
Для предупреждения преждевременного воспламенения втулка может иметь двойные стенки, в полости между которыми находится охлаждающая жидкость. Полость соединена отверстиями с зазором между шашкой и втулкой, а также имеет простейший предохранительный клапан.To prevent premature ignition, the sleeve may have double walls, in the cavity between which is a coolant. The cavity is connected by openings with a gap between the checker and the sleeve, and also has a simple safety valve.
Охлаждающей жидкостью может быть гликолевый антифриз, причем загущенный гелеобразователем (чтобы не выливался при транспортировке и хранении).The cooling liquid can be glycol antifreeze, and thickened with a gel-forming agent (so as not to pour out during transportation and storage).
По окончании горения ТРТ возможно два дальнейших варианта: обойма отделяется, т.к. шашка ее больше не держит, и падает. Но если на обойме имелись стабилизаторы, а также по некоторым другим соображениям, например, использование обоймы в качестве осколкообразующего элемента в боевых ракетах, имеет смысл пристыковать обойму к головной части ракеты. Для чего на обойме и на головной части ракеты имеются ответные элементы одной или нескольких защелок. Например, обойма имеет в передней части наружную реборду, а на задней поверхности головной части имеются подпружиненные крюки. Или наоборот. Наоборот, кстати, лучше: во-первых, крюки и их кронштейны будут являться одновременно аэродинамическими стабилизаторами и ребрами охлаждения. А во-вторых, при переходных процессах во время зажигания шашки возможен момент, когда выталкивающая сила превысит тягу, и возможен выброс шашки. Это возможно, когда воспламеняющий заряд создал давление в камере сгорания, но штатного обтекания расширяющейся части сопла еще не происходит. А именно расширяющая часть сопла создает большую часть тяги. Например, скорость звука в пороховых газах в ракетном двигателе ~1100 м/сек, а скорость истекающих газов в современных двигателях до 4000 м/сек. Т.е. более 70% импульса дает расширяющаяся часть сопла.At the end of the combustion of the TRT, two further options are possible: the clip is separated, because the checker no longer holds it, and falls. But if there were stabilizers on the clip, as well as for some other reasons, for example, using the clip as a fragmentation element in military missiles, it makes sense to dock the clip to the head of the rocket. Why are there mating elements of one or more latches on the clip and on the head of the rocket. For example, the cage has an outer flange in front and a spring-loaded hook on the rear surface of the head. Or vice versa. On the contrary, by the way, it is better: firstly, hooks and their brackets will be simultaneously aerodynamic stabilizers and cooling fins. And secondly, during transients during the ignition of the checkers, the moment is possible when the buoyancy force exceeds the draft, and the check can be ejected. This is possible when the igniting charge has created pressure in the combustion chamber, but regular flow around the expanding part of the nozzle has not yet occurred. Namely, the expanding part of the nozzle creates most of the thrust. For example, the speed of sound in powder gases in a rocket engine is ~ 1100 m / s, and the speed of outgoing gases in modern engines is up to 4000 m / s. Those. more than 70% of the pulse gives the expanding part of the nozzle.
Чтобы не случилось стартового выброса шашки, крюки на обойме, предназначенные для стыковки с головной частью, могут временно удерживать шашку во время зажигания. Для этого на шашке имеются впадины под крюки по числу крюков (3-4).To prevent the starting release of the checker, hooks on the clip, designed for docking with the head part, can temporarily hold the checker during ignition. To do this, on the checkerboard there are hollows under the hooks according to the number of hooks (3-4).
Возможен и другой вариант крепления обоймы к головной части: задняя поверхность головной части делается чуть больше диаметра, чем шашка, или она может иметь накатку, и тогда обойма с натягом наползает на эту часть и фиксируется на ней за счет натяга.There is another option for attaching the clip to the head: the back surface of the head is made slightly larger in diameter than the checker, or it can be knurled, and then the clip with an interference fit on this part and is fixed on it due to interference.
Возможен и другой способ стартового удержания шашки: в передней части втулки имеется продольная муфта обратного хода, стопорными элементами в которой служат подпружиненные шарики, катушкообразные ролики или конусовидные сегменты.Another way to start holding the checker is also possible: in the front of the sleeve there is a longitudinal reverse coupling, in which the spring-loaded balls, reel-shaped rollers or cone-shaped segments serve as locking elements.
Возможен и третий способ стартового удержания шашки: шашка внутри обоймы выходит за ограничительные упоры, и пока эта часть шашки не обгорит, шашка с места не сдвинется. Для этого шашка должна быть составной, например, на резьбе с клеем из пироксилина в ацетоне с добавлением мелкодисперсной ВВ или задняя часть шашки может быть приклеена этим клеем к основному стержню.A third way is also possible to start holding the checker: the checker inside the cage goes beyond the limit stops, and until this part of the checker burns, the checker will not budge. For this, the checker must be composite, for example, on a thread with glue made of pyroxylin in acetone with the addition of finely divided explosives or the back of the checker can be glued with this glue to the main core.
К шашке ТРТ такого двигателя предъявляются особые требования: механическая прочность, механическая жесткость, достаточная термостойкость, энерговыделение на современном уровне, приемлемая цена, и самое главное, скорость горения, находящаяся в промежутке между взрывчатыми веществами и применяемыми в настоящее время ТРТ.Special requirements are imposed on the TRT dash of such an engine: mechanical strength, mechanical stiffness, sufficient heat resistance, energy release at a modern level, reasonable price, and most importantly, the burning rate in the gap between explosives and TRT currently used.
Для получения нужной скорости горения шашка имеет продольные отверстия на всю длину, заполненные смесью на основе черного пороха. Черный порох обладает при давлении в камере сгорания скоростью горения, близкой к требуемой. Ее можно менять в ту и другую стороны, добавляя, например, гексаметилентетрамин (для уменьшения скорости) или мелкодисперсные порошкообразные взрывчатые вещества (далее ВВ) малобризантного действия. Но тепловыделение черного пороха далеко от современных требований. Поэтому он только задает линейную скорость горения шашки, а основной материал шашки горит с гораздо меньшей скоростью. В результате этого симбиоза вся шашка горит с нужной скоростью, но фронт горения состоит из множества мелких конусообразных углублений. Таким он должен быть и изначально.To obtain the desired burning rate, the checker has longitudinal holes along the entire length, filled with a mixture based on black powder. At a pressure in the combustion chamber, black powder has a burning rate close to the required value. It can be changed in both directions, adding, for example, hexamethylenetetramine (to reduce speed) or finely dispersed powdered explosives (hereinafter BB) of low-explosive action. But the heat dissipation of black powder is far from modern requirements. Therefore, it only sets the linear burning speed of the checker, and the main material of the checker burns at a much lower speed. As a result of this symbiosis, the entire checker burns at the desired speed, but the combustion front consists of many small cone-shaped depressions. So it should be from the very beginning.
Отверстия в шашке должны быть расположены достаточно равномерно по ее сечению, например, в сотовом порядке, квадратами, а лучше - кругами. Основным материалом шашки может быть порошок перхлората аммония в полимеризованном метиловом эфире метакриловой кислоты (плексиглас). Такая шашка будет обладать хорошим сочетанием прочности, жесткости, упругости и высокой эффективностью горения.The holes in the checker should be located fairly evenly over its cross section, for example, in a honeycomb order, in squares, or better, in circles. The basic material of the checkerboard may be ammonium perchlorate powder in polymerized methacrylic acid methyl ester (plexiglass). Such a checker will have a good combination of strength, stiffness, elasticity and high combustion efficiency.
На чертеже показан в сечении простейший самонадвигающийся РДТТ, где 1 - шашка ТРТ, 2 - обойма, состоящая из втулки 3 по диаметру шашки, упора в виде реборды 4, камеры сгорания 5 и реактивного сопла 6. Головная часть 7 двигателя (точнее ракеты) имеет сзади участок 8 такого же диаметра, как шашка, и имеет накатку 9.The drawing shows in cross section the simplest self-propelled solid propellant solid propellant rocket engine, where 1 is a TRT block, 2 is a ferrule consisting of a
Работает двигатель так: после зажигания шашки 1 на сопло 6 действует сила тяги, которая больше силы, с которой газы давят на торец шашки. И по мере обгорания части торца шашки, контактирующей с упором 4, обойма надвигается на шашку. Постепенно в шашку входит задняя часть 8 головной части 7 и накатка 9. После полного выгорания топлива обойма фиксируется на головной части.The engine works as follows: after ignition of the checker 1, the thrust force acts on the
Claims (14)
где l - линейная скорость горения топлива при давлении Р в камере сгорания;
ρ - плотность топлива;
m - массовый расход топлива в секунду;
F - сила, с которой шашку выталкивает из обоймы, выбирается как F<T, где Т - тяга двигателя.1. A self-feeding open-frame engine, consisting of a head part and a charge of solid rocket fuel, having the form of a cylindrical or threaded checker, on which a sleeve is worn from the rear end, consisting of a sleeve with stops inside, a combustion chamber and a jet nozzle, characterized in that it is linear checker burning speed satisfies the condition: l = mP / Fρ,
where l is the linear burning rate of the fuel at a pressure P in the combustion chamber;
ρ is the fuel density;
m is the mass fuel consumption per second;
F is the force with which the checker pushes out of the cage, is selected as F <T, where T is the engine thrust.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010115456/06A RU2431052C1 (en) | 2010-04-19 | 2010-04-19 | Uncased motor with self-feeding |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010115456/06A RU2431052C1 (en) | 2010-04-19 | 2010-04-19 | Uncased motor with self-feeding |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009102736/06A Previously-Filed-Application RU2398125C1 (en) | 2009-01-27 | 2009-01-27 | Bodyless engine (versions) and method of its fabrication |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2431052C1 true RU2431052C1 (en) | 2011-10-10 |
Family
ID=44805111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010115456/06A RU2431052C1 (en) | 2010-04-19 | 2010-04-19 | Uncased motor with self-feeding |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2431052C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2516711C1 (en) * | 2012-10-16 | 2014-05-20 | Николай Евгеньевич Староверов | Staroverov's rocket propellant - 15 (versions) |
| RU2516825C1 (en) * | 2012-10-08 | 2014-05-20 | Николай Евгеньевич Староверов | Staroverov's rocket propellant - 14 (versions). |
| RU2560230C2 (en) * | 2014-01-17 | 2015-08-20 | Николай Евгеньевич Староверов | Strengthened cartridge /versions/ and method of its fabrication |
| RU2603221C1 (en) * | 2015-11-03 | 2016-11-27 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" | Method of accelerating flying device |
-
2010
- 2010-04-19 RU RU2010115456/06A patent/RU2431052C1/en active
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2516825C1 (en) * | 2012-10-08 | 2014-05-20 | Николай Евгеньевич Староверов | Staroverov's rocket propellant - 14 (versions). |
| RU2516711C1 (en) * | 2012-10-16 | 2014-05-20 | Николай Евгеньевич Староверов | Staroverov's rocket propellant - 15 (versions) |
| RU2560230C2 (en) * | 2014-01-17 | 2015-08-20 | Николай Евгеньевич Староверов | Strengthened cartridge /versions/ and method of its fabrication |
| RU2603221C1 (en) * | 2015-11-03 | 2016-11-27 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" | Method of accelerating flying device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2018204896B2 (en) | A projectile body and corresponding ammunition round for small arms or a light firearm | |
| RU2431052C1 (en) | Uncased motor with self-feeding | |
| US9823053B1 (en) | Solid-fuel ramjet ammunition | |
| US3750585A (en) | Tracer projectiles | |
| CN111188697B (en) | Solid rocket engine for electromagnetic ejection | |
| RU2493533C1 (en) | Active jet projectile | |
| CN201165916Y (en) | Solid rocket engine | |
| RU2398125C1 (en) | Bodyless engine (versions) and method of its fabrication | |
| RU2686546C1 (en) | Armor piercing active-missile | |
| RU2461728C2 (en) | Solid-propellant rocket engine | |
| US2490101A (en) | Rocket type weapon | |
| US4170875A (en) | Caseless rocket design | |
| EP2976592B1 (en) | Projectile with rotational motion | |
| US8910576B2 (en) | Bomb for deployment from an air vehicle | |
| RU2362035C1 (en) | Charge for solid rocket fuel | |
| RU2561820C2 (en) | Staroverv's-8 rocket engine (versions) | |
| Gany | Analysis of gun-launched, solid fuel ramjet projectiles | |
| RU2459969C1 (en) | Solid-propellant charge for rocket engine of aircraft rocket | |
| ZA200303555B (en) | Pyrotechnic charge structure. | |
| RU2633980C2 (en) | Solid-propellant charge | |
| RU2690472C1 (en) | Solid-propellant charge for starting jet engines | |
| RU2526725C1 (en) | Method of firing rounds and weapon complex to this end | |
| US6676072B1 (en) | Short duration, high-torque rocket nozzle | |
| Pandey et al. | Mathematical modelling of solid propellant grain geometry suitable for multi barrel rocket launcher applications | |
| CA3224418A1 (en) | Bullet system with multiple drag-reducing capabilities |