RU2438033C1 - Solid-propellant rocket engine - Google Patents
Solid-propellant rocket engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2438033C1 RU2438033C1 RU2010109679/06A RU2010109679A RU2438033C1 RU 2438033 C1 RU2438033 C1 RU 2438033C1 RU 2010109679/06 A RU2010109679/06 A RU 2010109679/06A RU 2010109679 A RU2010109679 A RU 2010109679A RU 2438033 C1 RU2438033 C1 RU 2438033C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- igniter
- charge
- membrane
- divider
- diaphragm
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Air Bags (AREA)
- Diaphragms And Bellows (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при проектировании, отработке и изготовлении ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ), твердотопливных газогенераторов (ГГ), бортовых твердотопливных исполнительных механизмов (БТИМ) ракет, катапультных устройств (КУ) для систем аварийного спасения (САС) летчиков и других ракетных систем, оснащенных вкладным зарядом твердого ракетного топлива (ТРТ).The invention relates to the field of rocket technology and can be used in the design, development and manufacture of solid propellant rocket engines (solid propellant rocket engines), solid fuel gas generators (GG), solid-fuel on-board actuators (BTIM) rockets, ejection devices (KU) for emergency rescue systems (CAC) ) pilots and other missile systems equipped with a separate charge of solid rocket fuel (TRT).
Одной из актуальных задач совершенствования РДТТ, газогенераторов, БТИМ и других ракетных систем является повышение надежности и эффективности воспламенения заряда твердого ракетного топлива (ТРТ) и выхода на рабочий режим указанных устройств в заданный, весьма малый, промежуток времени.One of the urgent tasks of improving solid propellant rocket engines, gas generators, BTIM and other rocket systems is to increase the reliability and efficiency of ignition of solid rocket fuel (TRT) charge and to reach the operating mode of these devices in a given, very small period of time.
Известны конструкции РДТТ с вкладными зарядами ТРТ (аналоги) по пат. RU 2247254, RU 2286475, RU 2336430 и конструкции пленочных воспламенителей по пат. RU 2170842, RU 2212557. РДТТ по указанным патентам, совместно с использованием пленочных конструкций воспламенителей, обеспечивают в основном высокую надежность воспламенения заряда ТРТ в требуемый промежуток времени и улучшение весогабаритных характеристик РДТТ в целом.Known constructions of solid propellant rocket motors with plug-in charges TRT (analogues) according to US Pat. RU 2247254, RU 2286475, RU 2336430 and the design of film ignitors according to US Pat. RU 2170842, RU 2212557. The solid propellant rocket motors according to the indicated patents, together with the use of film structures of igniters, provide mainly high reliability of ignition of the solid propellant charge in the required period of time and improve the overall weight and size characteristics of the solid propellant rocket motor in general.
Однако существенным недостатком отмеченных конструкций РДТТ является отсутствие надежной фиксации (закрепления) пленочного воспламенителя в объеме камеры сгорания (КС) РДТТ. Отсутствие закрепления воспламенителя может привести под воздействием продуктов сгорания (ПС) пиропатрона к его перемещению внутри ракетного двигателя и последующей аномальной работе, а именно к задержке зажжения воспламенительной навески и необеспечению требования по времени выхода РДТТ на рабочий режим за счет потерь энергии на деформирование (сминание) и перемещение пленочного корпуса незакрепленного воспламенителя. Для исключения указанных недостатков предлагается осуществлять скрепление (склеивание) пленочного воспламенителя с мембраной-рассекателем в составе конструкций РДТТ (Фиг. 1, Фиг. 2). Это способствует закономерному движению продуктов сгорания (ПС) воспламенителя вдоль горящих поверхностей заряда и позволяет при срабатывании пиропатрона (ПП) обеспечить за счет скрепления воспламенителя с мембраной-рассекателем эффективное зажжение собственно навески воспламенителя. Последнее достигается как за счет движения форса пламени пиропатрона в осевом направлении (фиг.3), так и в виде отраженного потока ПС пиропатрона в радиальных направлениях. Такой способ поджигания навески воспламенителя позволяет обеспечить минимальное время (0,001…0,003 с) выхода на рабочий режим РДТТ и твердотопливных энергоустройств (в первую очередь ГГ и КУ для ракет и САС летчиков).However, a significant drawback of the above-mentioned solid-propellant solid-propellant structures is the lack of reliable fixation (fixing) of the film igniter in the volume of the solid-propellant solid propellant chamber (CC). Lack of fixing of the igniter can lead, under the influence of the combustion products (PS) of the pyro cartridge, to its movement inside the rocket engine and subsequent abnormal operation, namely, to delay the ignition of the igniter and fail to provide the time requirement for the solid propellant rocket to go to operation due to energy losses due to deformation (crushing) and moving the film housing of the loose igniter. To eliminate these disadvantages, it is proposed to carry out the bonding (gluing) of the film igniter with a dissecting membrane as a part of the solid propellant rocket constructions (Fig. 1, Fig. 2). This contributes to the regular movement of the products of combustion of the igniter along the burning surfaces of the charge and allows, when the igniter is triggered, to ensure, by fastening the igniter with the diaphragm-divider, effective ignition of the actual ignitor sample. The latter is achieved both due to the movement of the force of the flame of the igniter in the axial direction (figure 3), and in the form of a reflected flow of the PS of the igniter in radial directions. This method of ignition of the ignitor’s hinge allows to ensure the minimum time (0.001 ... 0.003 s) for operating the solid propellant rocket engine and solid fuel power devices (primarily GG and KU for rockets and SAS pilots).
Прототипом патентуемого технического решения принято изобретение по пат. №2247254, заявка №2003123209 от 22.07.03 г., МПК F02K 9/95.The prototype of the patented technical solution adopted the invention according to US Pat. No. 2227254, application No. 2003123209 of 07.22.03, IPC
Технической задачей изобретения является разработка конструкции РДТТ, обеспечивающей повышенную надежность воспламенения заряда ТРТ и выход РДТТ на рабочий режим.An object of the invention is the development of the design of the solid propellant solid propellant rocket motor, providing increased reliability of ignition of the charge of the solid propellant rocket and the output of the solid propellant rocket rocket to the operating mode.
Технический результат изобретения заключается (Фиг.1) в разработке конструкции ракетного двигателя с вкладным зарядом твердого топлива, включающего корпус (1) с размещенным в нем канальным зарядом (2) всестороннего горения, пленочный воспламенитель (3), пиропатрон (7), мембрану-рассекатель (5) и переднюю крышку (6). При этом пиропатрон установлен в передней крышке, а пленочный воспламенитель - между пиропатроном и мембраной-рассекателем. Мембрана-рассекатель закреплена между воспламенителем и передним торцом заряда ТРТ, а воспламенитель скреплен (склеен) с мембраной-рассекателем клеем на основе термоэластопласта (ТЭП) и инденкумароновой смолы (ИКС). В мембране-рассекателе выполнены периферийные отверстия (9), ориентированные в зазор между наружной поверхностью заряда и корпусом РДТТ. По оси пиропатрона в мембране-рассекателе может быть выполнено центральное дросселирующее (10) отверстие (Ддрос.), диаметр которого составляет 0,3…0,5 диаметра форса пиропатрона (Дфорс.).The technical result of the invention is (Figure 1) in the development of the design of a rocket engine with an additional charge of solid fuel, including a housing (1) with a channel charge (2) for all-round combustion, a film igniter (3), a pyro cartridge (7), a membrane divider (5) and front cover (6). In this case, the igniter is installed in the front cover, and the film igniter is between the igniter and the diaphragm-divider. The membrane-divider is fixed between the igniter and the front end of the TPT charge, and the igniter is bonded (glued) to the membrane-divider with glue based on thermoplastic elastomer (TEP) and indencumarone resin (ICS). In the membrane-divider, peripheral holes (9) are made, oriented in the gap between the outer surface of the charge and the solid propellant rocket housing. A central throttling (10) hole (Dros.), The diameter of which is 0.3 ... 0.5 of the diameter of the force of the squib (Dfors.), Can be made along the axis of the squib in the divider membrane.
При воздействии форса (струи) ПС пиропатрона (7) на пленочный воспламенитель (3) форс "прорезает" оболочку воспламенителя, поджигая навеску (4) воспламенителя по пути осевого движения. Наталкиваясь на мембрану-рассекатель (5), форс ПС пиропатрона изменяет направление движения в радиальных направлениях (Фиг.3), растекаясь по всему объему воспламенителя, что позволяет эффективно поджечь всю массу навески воспламенителя непосредственно в головном объеме РДТТ. Это, в свою очередь, позволяет целенаправленно и равномерно по периметру заряда (2) направить совместные высокотемпературные ПС пиропатрона и воспламенителя, реализованные в виде газовой и конденсированной фаз, через периферийный (9) зазор (отверстия) мембраны-рассекателя преимущественно на наружную поверхность заряда ТРТ всестороннего горения (т.е. на максимальную площадь горения заряда по сравнению с поверхностями канала и торцев). При этом периферийный зазор может быть реализован в виде щелевых участков между контуром мембраны-рассекателя и поверхностью корпуса, а сама мембрана-рассекатель выполнена из стали.When the force (jet) of the PS pyro cartridge (7) acts on the film igniter (3), the force “cuts through” the igniter shell, setting fire to the ignitor hitch (4) along the axial path. Encountering a diaphragm-divider (5), the force of the PS pyro cartridge changes the direction of movement in radial directions (Figure 3), spreading over the entire volume of the igniter, which allows you to efficiently ignite the entire mass of the igniter directly in the main volume of the solid propellant rocket engine. This, in turn, makes it possible to purposefully and uniformly along the charge perimeter (2) direct joint high-temperature PSs of the pyrocartridge and igniter, realized in the form of gas and condensed phases, through the peripheral (9) gap (openings) of the dissecting membrane mainly onto the outer surface of the TRT charge all-round combustion (i.e., the maximum area of charge burning compared to the surfaces of the channel and the ends). In this case, the peripheral gap can be realized in the form of gap sections between the contour of the diaphragm-divider and the surface of the housing, and the diaphragm-divider itself is made of steel.
Сущность изобретения заключается как в максимально эффективном использовании (реализации) энергии навески пиропатрона, так и в повышении надежности воспламенения навески воспламенителя (4), поджигаемой ПС пиропатрона, за счет движения продуктов сгорания пиропатрона как в осевом, так в радиальных направлениях в корпусе воспламенителя РДТТ (Фиг.2). Указанный эффект достигается также за счет уменьшения демпфирования корпуса воспламенителя и исключения перемещения воспламенителя по месту установки в РДТТ, плотном его скреплении с мембраной-рассекателем. Это обеспечивает использование энергии продуктов сгорания ПП с минимальными потерями, в основном непосредственно на воспламенение навески воспламенительного состава воспламенителя.The essence of the invention lies in both the most efficient use (realization) of the energy of the ignition of the igniter, and in increasing the reliability of ignition of the ignition of the igniter (4), ignited by the igniter of the igniter, due to the movement of the products of combustion of the igniter in both axial and radial directions in the ignitor body of the solid propellant rocket igniter ( Figure 2). The indicated effect is also achieved by reducing the damping of the igniter body and eliminating the movement of the ignitor at the installation site in the solid propellant rocket motor, tightly bonding it to the dissecting membrane. This ensures the use of energy of combustion products of PP with minimal losses, mainly directly on ignition of a sample of the igniter composition of the igniter.
При отсутствии плотного скрепления (склеивания) пленочного воспламенителя с мембраной-рассекателем воспламенитель может перемещаться и "активно" деформироваться как под воздействием форса пиропатрона, так и собственных ПС. Это существенно снижает долю энергетики ПС пиропатрона и воспламенителя, идущей непосредственно на воспламенение собственно заряда ТРТ. Эффективность воспламенения в патентуемой конструкции заряда ТРТ достигается также за счет равномерной подачи ПС (воспламенитель + пиропатрон) в основном на наружную поверхность заряда через периферийные отверстия мембраны-рассекателя. При этом скрепление воспламенителя с мембраной-рассекателем выполняют клеем на основе ТЭП и ИКС, что гарантированно обеспечивает работоспособность РДТТ в температурном диапазоне ±50°С (допустимые напряжения сдвига по контакту "полимерная пленка-сталь" составляют 2,4…4,9 кгс/см2). Подача воспламеняющих ПС на наружную поверхность заряда может осуществляться за счет выполнения щелевых участков между контуром мембраны-рассекателя и поверхностью корпуса.In the absence of tight bonding (bonding) of the film igniter with the diaphragm-diaphragm, the igniter can move and “actively” deform both under the influence of the force of the squib and its own PS. This significantly reduces the share of PS energy of the squib and igniter, which goes directly to ignition of the TRT charge itself. The ignition efficiency in the patented design of the TPT charge is also achieved by uniformly supplying PS (igniter + pyro cartridge) mainly to the outer surface of the charge through the peripheral holes of the dissecting membrane. At the same time, the fastening of the igniter with the dissecting membrane is performed using glue based on TEP and IKS, which ensures guaranteed operation of the solid-propellant solid-propellant in the temperature range of ± 50 ° C (permissible shear stresses on the polymer-steel-film contact are 2.4 ... 4.9 kgf / cm 2 ). The supply of flammable PS to the outer surface of the charge can be carried out by performing slotted sections between the contour of the diaphragm-divider and the surface of the housing.
При использовании в РДТТ зарядов большого удлинения в мембране-рассекателе может быть выполнено центральное дросселирующее отверстие (Ддрос.), диаметр которого составляет 0,3…0,5 диаметра струи ПС (Дфорса) пиропатрона. Это позволяет улучшить воспламенение заряда большого удлинения. При этом при диаметре Ддрос. менее 0,3 Дфорса не достигается эффективное "подключение" горящей поверхности канала к воспламенению заряда, а при Ддрос. более 0,5 Дфорса существенно повышается вероятность возникновения растягивающих радиальных напряжений в заряде при выходе РДТТ на режим, опасные с точки зрения его функционирования (возможно разрушение заряда).When using large elongation charges in solid propellant rocket motors, a central throttling hole (Dros.) Can be made in the dissecting membrane, the diameter of which is 0.3 ... 0.5 of the diameter of the jet of the PS (Dfors) squib. This makes it possible to improve the ignition of a charge of large elongation. Moreover, with a diameter of Ddros. less than 0.3 Dfors, an effective “connection” of the burning surface of the channel to the ignition of the charge is not achieved, but with Ddros. more than 0.5 Dforsa, the likelihood of tensile radial stresses in the charge increases when the solid propellant rocket enters the regime that is dangerous from the point of view of its functioning (charge destruction is possible).
Сущность изобретения поясняется графическими материаламиThe invention is illustrated graphic materials.
Фиг.1 Общий вид патентуемой конструкции (с объемным воспламенителем по пат. RU 2212557),Figure 1 General view of the patented design (with a volume igniter according to US Pat. RU 2212557),
где 1 - корпус РДТТ;where 1 is the body of the solid propellant rocket engine;
2 - заряд ТРТ;2 - charge TRT;
3 - воспламенитель;3 - igniter;
4 - навеска воспламенительного состава;4 - hitch igniter composition;
5 - мембрана-рассекатель;5 - membrane-divider;
6 - передняя крышка;6 - front cover;
7 - пиропатрон;7 - a squib;
8 - клеющая композиция;8 - adhesive composition;
9 - периферийные отверстия в мембране-рассекателе;9 - peripheral holes in the membrane-divider;
10 - центральное дросселирующее отверстие.10 - Central throttling hole.
Фиг.2 Общий вид патентуемой конструкции (с "пакетным" воспламенителем по пат. RU 2170842).Figure 2 General view of the patented design (with a "batch" igniter according to US Pat. RU 2170842).
Фиг.3 Характер движения ПС в момент запуска РД,Figure 3 The nature of the movement of the PS at the time of launch of the taxiway,
где 11 - линии тока ПС.where 11 are PS current lines.
На фиг.4, 5, 6, 7 показаны варианты конструктивного оформления мембраны-рассекателя (вид со стороны пиропатрона по Фиг.1).Figure 4, 5, 6, 7 shows the options for the design of the membrane-divider (view from the side of the squib in Figure 1).
Фиг.4 Вариант конструкции мембраны-рассекателя с периферийными выступами,Figure 4 A design variant of the membrane divider with peripheral protrusions,
где 12 - контур канала заряда ТРТ;where 12 is the contour of the charge channel TRT;
13 - контур наружной поверхности заряда;13 - contour of the outer surface of the charge;
14 - внутренний контур мембраны-рассекателя;14 - the inner contour of the membrane-divider;
15 - внешний контур мембраны-рассекателя;15 - the outer contour of the membrane-divider;
16 - внутренний контур корпуса ракетного двигателя.16 - the internal circuit of the rocket engine.
Фиг.5 Вариант конструкции мембраны-рассекателя с периферийными выступами и центральным дросселирующим отверстием.Figure 5 A design variant of the diaphragm divider with peripheral protrusions and a central throttling hole.
Фиг.6 Вариант конструкции мембраны-рассекателя с периферийными круговыми отверстиями,6 Design variant of the membrane-divider with peripheral circular holes,
где 17 - периферийные отверстия - круговые.where 17 are peripheral holes - circular.
Фиг.7 Вариант конструкции мембраны-рассекателя с периферийными круговыми отверстиями и центральным дросселирующим отверстием.Fig.7. A design variant of the membrane-divider with peripheral circular holes and a central throttling hole.
Пример реализации патентуемой конструкцииAn example implementation of a patentable design
Конструкция реализована в виде РДТТ с канальным зарядом всестороннего горения на основе баллиститного ТРТ (наружный диаметр 61,1 мм, диаметр канала 28 мм, длина 500 мм), пленочный воспламенитель "пакетной" конструкции (внешняя поверхность - ПЭТФ пленка) с навеской 10 г ДРП-2, стальной мембраны-рассекателя с периферийными отверстиями и центральным дросселирующим отверстием, и пиропатроном с диаметром форса ПС ~12 мм.The design is implemented in the form of solid propellant solid propellant rocket propellant with a channel charge of all-round combustion based on ballistic TPT (outer diameter 61.1 mm, channel diameter 28 mm, length 500 mm), a film igniter of a "packet" design (external surface - PET film) with a sample of 10 g of DRP -2, a steel diaphragm-divider with peripheral holes and a central throttling hole, and a squib with a PS force diameter of ~ 12 mm.
Патентуемая конструкция работает следующим образом (Фиг.2).Patented design works as follows (Figure 2).
При срабатывании пиропатрона (7) форс ПС пиропатрона "прорезает" корпус пленочного воспламенителя (3) и толщину навески воспламенительного состава и наталкивается на преграду - мембрану-рассекатель (5), либо преграду - мембрану-рассекатель с центральным дросселирующим отверстием (10), диаметр которого составляет не более 0,5 диаметра струи ПС пиропатрона, полностью или частично изменяет направление движения собственных продуктов сгорания в радиальных направлениях. Такое движение ПС пиропатрона способствует эффективному поджиганию навески (4) воспламенительного состава (Фиг.1) воспламенителя. Качественное зажжение воспламенительной навески способствует эффективному воспламенению горящих поверхностей заряда (2) ТРТ. Истекающие ПС заряда ТРТ через сопловой блок обеспечивают требуемую тягу РД для ракеты, либо необходимые энергетические характеристики для газогенераторов, БТИМ, КУ и др.When the squib (7) is triggered, the force PS of the squib “cuts through” the film igniter body (3) and the thickness of the igniter composition and encounters an obstacle - a diaphragm-diaphragm (5), or an obstacle - a diaphragm-diaphragm with a central throttling hole (10), diameter which is not more than 0.5 of the jet diameter of the PS pyro cartridge, completely or partially changes the direction of motion of their own combustion products in radial directions. This movement of the PS pyrocartridge contributes to the effective ignition of the sample (4) of the igniter composition (Figure 1) of the igniter. High-quality ignition of the igniter hitch contributes to the effective ignition of the burning surfaces of the charge (2) TPT. The expiring PS of the TRT charge through the nozzle block provides the required propulsion thrust for the rocket, or the necessary energy characteristics for gas generators, BTIM, KU, etc.
Положительный эффект изобретения - повышение эффективности и надежности твердотопливных ракетных устройств, повышение эффективности воспламенителя (уменьшение навески воспламенительного состава при обеспечении требуемого уровня надежности зажжения заряда ТРТ).The positive effect of the invention is to increase the efficiency and reliability of solid-propellant rocket devices, increase the efficiency of the ignitor (reducing the weight of the igniter composition while ensuring the required level of reliability of the ignition charge TRT).
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010109679/06A RU2438033C1 (en) | 2010-03-15 | 2010-03-15 | Solid-propellant rocket engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010109679/06A RU2438033C1 (en) | 2010-03-15 | 2010-03-15 | Solid-propellant rocket engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010109679A RU2010109679A (en) | 2011-09-20 |
RU2438033C1 true RU2438033C1 (en) | 2011-12-27 |
Family
ID=44758488
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010109679/06A RU2438033C1 (en) | 2010-03-15 | 2010-03-15 | Solid-propellant rocket engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2438033C1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113390291B (en) * | 2021-05-21 | 2023-07-14 | 上海新力动力设备研究所 | BPN tablet type porous ignition integrated structure of front baffle plate of gas generator |
-
2010
- 2010-03-15 RU RU2010109679/06A patent/RU2438033C1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010109679A (en) | 2011-09-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106134417B (en) | Low-thrust rocket | |
JP6360418B2 (en) | Two-pulse gas generator and method of operating two-pulse gas generator | |
US9371801B2 (en) | Ignition device for two-pulse rocket motor with thermal barrier membrane | |
KR101192203B1 (en) | Propulsive equipment and rocket having the same | |
RU2438033C1 (en) | Solid-propellant rocket engine | |
US11732677B2 (en) | Ring-shaped booster rocket | |
RU2312999C1 (en) | Solid-propellant rocket engine | |
RU2445492C1 (en) | Dual-mode power plant | |
RU2325544C2 (en) | Integral rocket ramjet engine (irre) | |
RU2383764C1 (en) | Solid propellant rocket engine | |
RU2432484C1 (en) | Solid-fuel charge igniter for rocket engine | |
US11067036B2 (en) | Combustor and jet engine having the same | |
CN111365145B (en) | Reusable igniter for rocket engine | |
RU2675983C1 (en) | Cumulative-high-explosive charge engine | |
RU2715450C1 (en) | Multi-mode rocket engine | |
Frolov et al. | Air-breathing liquid-fueled pulse detonation engine demonstrator | |
RU2378525C1 (en) | Solid propellant rocket engine | |
RU2389895C1 (en) | Solid-propellant rocket engine | |
KR101063793B1 (en) | Promotion Organization | |
RU181164U1 (en) | Plug of the intake device of a ramjet engine | |
RU2305790C1 (en) | Solid-propellant rocket engine | |
RU2492417C2 (en) | Solid-fuel missile | |
KR20200068200A (en) | Ignition apparatus of liquid rocket engine | |
RU2816347C1 (en) | Solid-propellant rocket engine | |
RU2322604C2 (en) | Solid-propellant rocket engine |
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: 20150316 |