RU2432484C1 - Solid-fuel charge igniter for rocket engine - Google Patents

Solid-fuel charge igniter for rocket engine Download PDF

Info

Publication number
RU2432484C1
RU2432484C1 RU2010118055/06A RU2010118055A RU2432484C1 RU 2432484 C1 RU2432484 C1 RU 2432484C1 RU 2010118055/06 A RU2010118055/06 A RU 2010118055/06A RU 2010118055 A RU2010118055 A RU 2010118055A RU 2432484 C1 RU2432484 C1 RU 2432484C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
igniter
cover
rocket engine
solid
housing
Prior art date
Application number
RU2010118055/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Васильевич Козьяков (RU)
Алексей Васильевич Козьяков
Василий Тихонович Никитин (RU)
Василий Тихонович Никитин
Владимир Федорович Молчанов (RU)
Владимир Федорович Молчанов
Алексей Анатольевич Кислицын (RU)
Алексей Анатольевич Кислицын
Елена Юрьевна Филимонова (RU)
Елена Юрьевна Филимонова
Георгий Николаевич Амарантов (RU)
Георгий Николаевич Амарантов
Михаил Зиновьевич Александров (RU)
Михаил Зиновьевич Александров
Сергей Яковлевич Власов (RU)
Сергей Яковлевич Власов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов"
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов"
Priority to RU2010118055/06A priority Critical patent/RU2432484C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2432484C1 publication Critical patent/RU2432484C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps. ^ SUBSTANCE: igniter consists of the thermoplastic film housing made of back-extended polyethylene with equal shrinkage in lateral and longitudinal directions in a form of bowl-shaped revolution body with flanging and ignition mixture hinge located in it, and a cover attached to the housing along flanging. The cover is made of metal and attached to the housing by glue on the basis of thermoplastic rubber and indene coumarone resin. Note that there are notches equally performed at the cover periphery. Notch depth, diameter by notch depth and cover diameter are defined by ratios protected by this invention. ^ EFFECT: invention allows increasing of solid-fuel charge igniter for rocket engine reliability. ^ 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при проектировании, отработке и изготовлении воспламенителей твердотопливных зарядов для ракетных двигателей (РДТТ - ракетный двигатель твердого топлива), газогенераторов (ГГ), бортовых исполнительных механизмов (БИМ) ракет, катапультных устройств (КУ), систем аварийного спасения (САС) летчиков и др.The invention relates to the field of rocket technology and can be used in the design, development and manufacture of solid fuel igniters for rocket engines (solid propellant rocket engine - solid fuel rocket engine), gas generators (GG), on-board actuators (BIM) rockets, ejection devices (KU), emergency rescue systems (CAC) pilots, etc.

В современных РДТТ, ГГ и др. ракетных системах широко применяются воспламенители, навеска которых размещена в корпусе из полимерной пленки. Преимущества таких воспламенителей, по сравнению с воспламенителями, корпусы которых выполнены из металла - стали или алюминия (сплавов алюминия), практически очевидны: пленочные воспламенители просты в изготовлении, обеспечивают меньший пассивный вес двигателя, исключают образование твердых остатков при сгорании, что способствует пониженному факело- и дымообразованию и удовлетворительной работе РДТТ, ГГ, КУ и других ракетных систем в целом.In modern solid propellant rocket engines, gas turbines and other rocket systems, igniters are widely used, a sample of which is placed in a housing made of a polymer film. The advantages of such igniters compared to igniters whose casings are made of metal - steel or aluminum (aluminum alloys) are practically obvious: film igniters are easy to manufacture, provide less passive weight of the engine, exclude the formation of solid residues during combustion, which contributes to a lower torch and smoke generation and satisfactory operation of solid propellant rocket engines, gas turbines, rocket launchers and other missile systems as a whole.

Как известно, к воспламенителям РДТТ предъявляются жесткие требования по обеспечению воспламенения зарядов в заданный весьма малый промежуток времени (0,001…0,005 с), по исключению задержек воспламенения и отказов в воспламенении. Это требует разработки конструктивных мероприятий по повышению надежности зажжения как воспламенительной навески воспламенителя, так и совершенствования схемы зажжения твердотопливных зарядов ракетного двигателя.As is known, solid propellant rocket ignitors are subject to stringent requirements to ensure ignition of charges in a given very short period of time (0.001 ... 0.005 s), to exclude delays in ignition and refusal to ignite. This requires the development of constructive measures to increase the reliability of ignition of both the ignitor’s ignitor hitch and to improve the ignition scheme of solid propellant rocket charges.

Конструкции воспламенителей с корпусами из пленочных материалов по пат. RU 2170842, RU 2212557, RU 2247254, RU 2288371, RU 2282743, RU 2309282, RU 2329391, RU 2329392 обеспечивают в основном высокую надежность воспламенения твердотопливных зарядов в требуемый промежуток времени, улучшенные весогабаритные характеристики, технологические и экономические показатели.Design igniters with housings made of film materials according to US Pat. RU 2170842, RU 2212557, RU 2247254, RU 2288371, RU 2282743, RU 2309282, RU 2329391, RU 2329392 provide mainly high reliability of ignition of solid fuel charges in the required period of time, improved weight and size characteristics, technological and economic indicators.

Однако все вышеуказанные конструкции воспламенителей обладают общим недостатком - отсутствием надежного закрепления (фиксации) воспламенителя в камере сгорания ракетного двигателя, что сопровождается неэффективным использованием энергии пиропатрона при зажжении воспламенительной навески. Это обусловлено процессом деформирования (сминания), перемещения воспламенителя внутри КС, т.е. потерей энергии пиропатрона на зажжение собственно навески воспламенительного состава, что является существенным недостатком существующих конструкций пленочных воспламенителей.However, all of the above igniter designs have a common drawback - the lack of reliable fastening (fixing) of the igniter in the combustion chamber of a rocket engine, which is accompanied by inefficient use of the energy of the igniter when igniting the igniter. This is due to the process of deformation (crushing), the movement of the igniter inside the CS, i.e. the loss of energy of the igniter to ignite the actual sample of the igniter, which is a significant drawback of existing designs of film igniters.

За прототип патентуемого технического решения авторами принято изобретение по пат. RU 2212557 C1, заявка 2002 101764 от 17.01.2002, МПК F02K 9/95.The authors adopted the invention according to US Pat. RU 2212557 C1, application 2002 101764 dated 01/17/2002, IPC F02K 9/95.

Технической задачей изобретения является разработка конструкции воспламенителя твердотопливного заряда ракетного двигателя с повышенной эффективностью, качественным поджиганием навески воспламенителя и твердотопливного заряда в целом.An object of the invention is to develop a design of an igniter of a solid propellant charge of a rocket engine with increased efficiency, high-quality ignition of a sample of an igniter and solid propellant charge in general.

Технический результат изобретения заключается в разработке конструкции воспламенителя (Фиг.1) твердотопливного заряда ракетного двигателя. Воспламенитель содержит корпус в виде чашеобразного тела вращения с отбортовкой, размещенную в корпусе навеску воспламенительного состава и крышку, скрепленную с корпусом по отбортовке. Корпус воспламенителя выполнен из термопластичной пленки с равномерной усадкой в продольном и поперечном направлениях, а крышка выполнена из металла и скреплена с отбортовкой корпуса клеем на основе термоэластопласта (ТЭП) и инденкумароновой смолы (ИКС), модифицированным растворителями на основе этилацетата, бутилацетата и нефраса. При этом диаметр крышки воспламенителя (Dкр) выполнен в соответствии с соотношением:

Figure 00000001
, гдеThe technical result of the invention is to develop the design of the igniter (Figure 1) of the solid propellant charge of a rocket engine. The igniter comprises a body in the form of a cup-shaped body of revolution with a flange, a hitch of igniter composition placed in the body and a cover fastened to the body by flanging. The igniter body is made of a thermoplastic film with uniform shrinkage in the longitudinal and transverse directions, and the cover is made of metal and bonded to the flange of the case with adhesive based on thermoplastic elastomer (TEP) and indencumarone resin (IKS), modified solvents based on ethyl acetate, butyl acetate and nefras. The diameter of the igniter cover (D cr ) is made in accordance with the ratio:
Figure 00000001
where

Dкр - диаметр камеры сгорания ракетного двигателя;D cr - the diameter of the combustion chamber of a rocket engine;

hуст - глубина опорного кольцевого уступа в камере сгорания ракетного двигателя.h mouth - the depth of the reference annular ledge in the combustion chamber of a rocket engine.

Равномерно по периферии крышки (Фиг.3) выполнены вырезы глубиной hвыр>hуст, а диаметр по глубине вырезов (Dвыр) удовлетворяет соотношению:Evenly around the periphery of the lid (Figure 3), cuts are made with a depth of h cut > h mouth, and a diameter along the depth of cuts (D cut ) satisfies the ratio:

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

где Dотб - внешний диаметр по отбортовке корпуса воспламенителя;where D reb - the outer diameter of the flanging of the igniter body;

Dвыр - диаметр по глубине вырезов.D cut - diameter along the depth of the cuts.

При этом в качестве пленки для корпуса воспламенителя может быть использована полиэтиленовая саженаполненная пленка, а в качестве материала крышки - сталь.At the same time, a carbon black filled film can be used as a film for the igniter body, and steel as a cover material.

Изобретение поясняется на фигурах.The invention is illustrated in the figures.

Фиг.1. Конструкция патентуемого воспламенителяFigure 1. Patented igniter design

1 - корпус воспламенителя1 - igniter housing

2 - навеска воспламенительного состава2 - hitch igniter composition

3 - отбортовка корпуса воспламенителя3 - flare igniter housing

4 - крышка воспламенителя4 - igniter cover

5 - клей на основе ТЭП и ИКС5 - glue based on TEP and IKS

6 - периферийные вырезы в крышке воспламенителя6 - peripheral cutouts in the igniter cover

Фиг.2. Размещение патентуемой конструкции воспламенителя в обстановке ракетного двигателяFigure 2. Placing a patented igniter design in a rocket engine setting

7 - камера сгорания ракетного двигателя7 - combustion chamber of a rocket engine

8 - заряд твердого ракетного топлива8 - charge of solid rocket fuel

9 - кольцевой уступ в камере сгорания9 - annular ledge in the combustion chamber

10 - передняя крышка ракетного двигателя10 - front cover of the rocket engine

11 - пиропатрон (ПП)11 - squib (PP)

Фиг.3. Вид А на РДТТ при снятой передней крышкеFigure 3. View A of the solid propellant rocket motor with the front cover removed

12 - щелевые перефирийные отверстия (между вырезами крышки воспламенителя и кольцевым уступом КС)12 - slotted peripheral holes (between the cutouts of the igniter cover and the annular ledge KS)

Dз - наружный диаметр заряда РДТТD s - the outer diameter of the solid propellant charge

Фиг.4. Характер течения ПС пиропатрона и воспламенителя в РДТТ (после срабатывания ПП).Figure 4. The nature of the flow of the PS pyrocartridge and igniter in the solid propellant rocket engine (after the operation of the PP).

Сущность изобретения заключается в эффективном использовании энергии пиропатрона (ПП) для зажжения (Фиг.1) воспламенительной навески (2), патентуемой конструкции воспламенителя и эффективности РДТТ в целом. В части качественного поджигания воспламенительной навески (2) эффект достигается как за счет пропуска продуктов сгорания пиропатрона (11) по оси воспламенителя, так и за счет отражения струи ПП от металлической крышки (4) воспламенителя в радиальных направлениях, что позволяет обеспечить эффективную воспламеняемость всей навески по массе внутри корпуса (1) воспламенителя. Последнее достигается за счет жесткой фиксации корпуса воспламенителя на металлической крышке. В части повышения эффективности РДТТ в целом - эффект достигается в совмещении функций рассекателя РДТТ и крышки воспламенителя (4), что снижает пассивный вес ракетного двигателя. Этот эффект обеспечивается также за счет надежного скрепления корпуса (1) воспламенителя по отбортовке (3) с металлической крышкой (4) воспламенителя клеем (5) на основе ТЭП и ИКС. Как показали эксперименты, клеящая композиция на основе указанных компонентов обеспечивает уровень сдвиговых напряжений по контакту "пленка-сталь" 5 кГс/см2 и более в температурном диапазоне ±50°C, что обеспечивает гарантированную фиксацию воспламенителя по месту скрепления как в течение срока эксплуатации, так и при боевом применении. Выполнение диаметра крышки воспламенителя равным DКC+h уст и равномерное выполнение по периферии крышки вырезов глубиной (hвыр) более глубины (hуст) кольцевого уступа позволяет реализовать (Фиг.2, Фиг.3) щелевые периферийные отверстия (12) для подачи ПС воспламенителя в КС и зажжение заряда (8), а обеспечение условияThe essence of the invention lies in the efficient use of the energy of the squib (PP) for ignition (Figure 1) of the igniter sample (2), the patented design of the igniter and the efficiency of the solid propellant rocket engine in general. In terms of high-quality ignition of the igniter hinge (2), the effect is achieved both due to the passage of the combustion products of the pyro cartridge (11) along the axis of the igniter, and due to the reflection of the PP jet from the metal cover (4) of the ignitor in radial directions, which ensures effective ignitability of the entire hitch by weight inside the igniter housing (1). The latter is achieved due to the rigid fixation of the igniter body on the metal cover. In terms of increasing the efficiency of solid propellant rocket engines in general, the effect is achieved by combining the functions of the solid rocket motor divider and the igniter cover (4), which reduces the passive weight of the rocket engine. This effect is also provided due to the reliable fastening of the flare housing (1) of the flare (3) with the metal cover (4) of the igniter with glue (5) based on TEP and ICS. As experiments have shown, an adhesive composition based on these components provides a shear stress level at the film-steel contact of 5 kG / cm 2 or more in the temperature range of ± 50 ° C, which ensures guaranteed fixation of the igniter at the bonding point both during the service life, and in combat use. The implementation of the diameter of the igniter cover equal to D KC + h mouth and uniform execution along the periphery of the cover of the cut-outs with a depth (h mouth ) more than the depth (h mouth ) of the annular ledge allows to realize (FIG. 2, FIG. 3) slotted peripheral holes (12) for supplying PS the igniter in the CS and ignition of the charge (8), and ensuring the conditions

Figure 00000003
Figure 00000003

гарантирует работоспособность конструкции в целом.guarantees the operability of the structure as a whole.

Требование Dвыр>Dотб обеспечивает работоспособность (сплошность, непрерывность) узла скрепления отбортовки корпуса воспламенителя с металлической крышкой воспламенителя, а условие Dвыр<DКС обеспечивает щелевой зазор между КС и крышкой воспламенителя для пропуска ПС воспламенителя на поверхность заряда.The requirement D expr> D sel provides serviceability (continuity, the continuity) of the node bonding flanging igniter housing with the igniter metal lid, and the condition D expr <D CS provides the slit gap between the COP and the ignition cap for the passage to the surface PS igniter charge.

Патентуемая конструкция реализована в виде воспламенителя со следующими характеристиками:Patented design is implemented as an igniter with the following characteristics:

- материал корпуса воспламенителя - саженаполненный полиэтилен;- igniter case material - black-filled polyethylene;

- материал крышки воспламенителя - сталь;- igniter cover material - steel;

- материал склеивания отбортовки корпуса воспламенителя с крышкой - клеющая композиция на основе ТЭП и ИКС, модифицированная растворителями на основе этилацетата, бутилацетата и нефраса;- adhesive material for flanging the igniter body with a cover - adhesive composition based on TEP and IKS, modified with solvents based on ethyl acetate, butyl acetate and nefras;

- воспламенительная навеска - 9 г пороха ДРП-2;- igniter sample - 9 g of powder DRP-2;

- геометрические размеры - в соответствии с Фиг.1;- geometric dimensions - in accordance with Figure 1;

- уровень адгезии саженаполненного полиэтилена к стали составил 5,2 кгс/см2.- the adhesion level of the blackened filled polyethylene to steel was 5.2 kgf / cm 2 .

Патентуемая конструкция работает следующим образом (Фиг.2). При воздействии форса пламени пиропатрона на корпус (1) воспламенителя последний прожигается и загорается навеска воспламенителя (2) по оси форса. Форс пиропатрона упирается в металлическую крышку воспламенителя (4) и "растекается" в радиальных направлениях, поджигая основную массу навески воспламенителя (Фиг.4). Совместные продукты сгорания ПП (11) и воспламенителя через периферийные отверстия (6) крышки поступают в КС (7) ракетного двигателя и воспламеняют заряд (8) твердого ракетного топлива.Patented design works as follows (Figure 2). When the force of the flame of the igniter is affected by the igniter body (1), the latter is burned and the igniter hitch (2) lights up along the axis of the force. Force pyrocartridge abuts against the metal cover of the igniter (4) and "spreads" in radial directions, setting fire to the bulk of the igniter sample (Figure 4). The joint products of combustion of the PP (11) and the igniter through the peripheral holes (6) of the cover enter the CS (7) of the rocket engine and ignite the charge (8) of solid rocket fuel.

Положительный эффект изобретения - повышение надежности и эффективности воспламенения зарядов ТРТ в составе ракетных двигателей.The positive effect of the invention is to increase the reliability and efficiency of ignition of charges TRT in the composition of rocket engines.

Воспламенитель обеспечил при проведении огневого стендового испытания в составе РДТТ зажжение заряда и выход его на рабочий режим за время 0,003 с (заряд всестороннего горения из баллиститного твердого ракетного топлива массой 3,1 кг).The igniter provided during the fire bench test as part of the solid propellant rocket engine the ignition of the charge and its output to the operating mode for a time of 0.003 s (the charge of comprehensive combustion from ballistic solid rocket fuel weighing 3.1 kg).

Claims (3)

1. Воспламенитель твердотопливного заряда для ракетного двигателя, содержащий корпус из термопластичной пленки с равномерной усадкой в продольном и поперечном направлениях в виде чашеобразного тела вращения с отбортовкой и размещенную в нем навеску воспламенительного состава и крышку, скрепленную с корпусом по отбортовке, отличающийся тем, что крышка выполнена из металла и скреплена с корпусом клеем на основе термоэластопласта и инденкумароновой смолы, при этом по периферии крышки равномерно выполнены вырезы глубиной hвыр, причем hвыр>hуст, где hуст - глубина кольцевого уступа в камере сгорания двигателя, а диаметр по глубине вырезов Dвыр удовлетворяет соотношению
Dотб<Dвыр<D,
где Dотб - внешний диаметр по отбортовке корпуса воспламенителя;
DKC - внутренний диаметр камеры сгорания ракетного двигателя, при этом диаметр крышки Dкр воспламенителя выполнен в соответствии с соотношением
Dкp=DKC+hycт
1. The igniter of a solid propellant charge for a rocket engine, comprising a housing of thermoplastic film with uniform shrinkage in the longitudinal and transverse directions in the form of a cup-shaped body of revolution with flanging and a hinge of igniter composition and a lid attached to the flanging housing, characterized in that the lid It is made of metal and fastened to the housing by adhesive and indenkumaronovoy thermoplastic resin, wherein the cover evenly around the periphery of cutouts expr depth h, where h in p> h lips, mouth where h - the depth of the annular shoulder in the engine combustion chamber, and the diameter of the recesses the depth D satisfies expr
D ot <D vyr <D ,
where D reb - the outer diameter of the flanging of the igniter body;
D KC - the inner diameter of the combustion chamber of a rocket engine, while the diameter of the cover D cr igniter is made in accordance with the ratio
D cr = D KC + h yct
2. Воспламенитель твердотопливного заряда для ракетного двигателя по п.1, отличающийся тем, что крышка воспламенителя выполнена из стали.2. A solid fuel igniter for a rocket engine according to claim 1, characterized in that the igniter cover is made of steel. 3. Воспламенитель твердотопливного заряда для ракетного двигателя по п.1, отличающийся тем, что корпус воспламенителя выполнен из саженаполненного полиэтилена. 3. The solid-fuel charge igniter for a rocket engine according to claim 1, characterized in that the igniter body is made of black-filled polyethylene.
RU2010118055/06A 2010-05-05 2010-05-05 Solid-fuel charge igniter for rocket engine RU2432484C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010118055/06A RU2432484C1 (en) 2010-05-05 2010-05-05 Solid-fuel charge igniter for rocket engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010118055/06A RU2432484C1 (en) 2010-05-05 2010-05-05 Solid-fuel charge igniter for rocket engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2432484C1 true RU2432484C1 (en) 2011-10-27

Family

ID=44998132

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010118055/06A RU2432484C1 (en) 2010-05-05 2010-05-05 Solid-fuel charge igniter for rocket engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2432484C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2527903C1 (en) * 2013-07-03 2014-09-10 "Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения им. академика А.Г.Шипунова" Ignition of solid-propellant charge and solid-propellant rocket engine to this end
CN110153260A (en) * 2019-06-06 2019-08-23 南京理工大学 A kind of igniter cartridge mold

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2527903C1 (en) * 2013-07-03 2014-09-10 "Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения им. академика А.Г.Шипунова" Ignition of solid-propellant charge and solid-propellant rocket engine to this end
CN110153260A (en) * 2019-06-06 2019-08-23 南京理工大学 A kind of igniter cartridge mold

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5600946A (en) Solid propellant dual pulse rocket motor loaded case and ignition system and method of manufacture
US3730093A (en) Explosive apparatus
US3724372A (en) Pyrojet cutter for underwater or land use
US9371801B2 (en) Ignition device for two-pulse rocket motor with thermal barrier membrane
RU2432484C1 (en) Solid-fuel charge igniter for rocket engine
KR101839193B1 (en) Fixing device for bunch type prolellant and manufacturing method thereof
US11732677B2 (en) Ring-shaped booster rocket
US2627810A (en) Igniter
RU2407982C1 (en) Smoke ammunition
RU2493533C1 (en) Active jet projectile
US2992528A (en) Liquid propellant gas generator for liquid propellant type rockets
RU96112726A (en) ADVANCED Grenade
CN105971767A (en) Solid booster rocket engine
CN112855385B (en) Charging structure suitable for low-temperature ignition
RU2438033C1 (en) Solid-propellant rocket engine
US5113763A (en) Consumable igniter for a solid rocket motor
RU2372513C1 (en) Rocket engine nozzle plug
US3000311A (en) Igniter for rocket propellant
RU2620613C1 (en) Rocket engine of rocket-assisted projectile
RU2305790C1 (en) Solid-propellant rocket engine
RU2715450C1 (en) Multi-mode rocket engine
US2806356A (en) Combustion initiator
RU2522178C1 (en) Jet projectile warhead
RU2289036C2 (en) Rocket catapult solid-reactant gas generator
US3375656A (en) Gas generator cartridge

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20130912

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

Effective date: 20150506