RU2513862C1

RU2513862C1 - Rocket engine nozzle plug

Info

Publication number: RU2513862C1
Application number: RU2013104049/06A
Authority: RU
Inventors: Сергей Геннадьевич Ижуткин; Алевтина Петровна Ижуткина; Александр Юрьевич Осокин
Original assignee: Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра"
Priority date: 2013-01-30
Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2014-04-20

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: proposed plug is composed of spherical membrane secured at the nozzle subsonic section. Circular weakened section and peripheral radial grooves are made on spherical membrane surface, on nozzle throat side. Circular weakened section diameter makes 0.93-0.97 of nozzle throat diameter. Membrane thickness in said radial grooves equals 1.5-1.8 of membrane depth in said circular weakened section.

EFFECT: higher reliability of rocket engine.

4 dwg

Description

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при разработке заглушек сопел ракетных двигателей, время работы которых составляет 10 и менее секунд.The invention relates to rocket technology and can be used in the development of plugs for nozzles of rocket engines, the operating time of which is 10 seconds or less.

Известна заглушка, в которой для уменьшения массы вылетающих частей применяется лепестковая мембрана (см. книгу Конструкция ракетных двигателей на твердом топливе./Под общей редакцией чл.-корр. Российской академии наук, проф. Л.Н. Лаврова. - М.: Машиностроение, 1993, рис.3.37, стр.163). Эта заглушка включает в себя сферическую мембрану с радиально расходящимися от центра ослабленными сечениями. При запуске двигателя мембрана разрушается только по ослабленным сечениям, лепестки заглушки раскрываются по потоку продуктов сгорания и сгорают в процессе работы.A well-known stub in which to reduce the mass of flying parts is used petal membrane (see the book Design of rocket engines on solid fuel. / Under the general editorship of Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, Professor LN Lavrov. - M.: Engineering , 1993, Fig. 3.37, p. 163). This plug includes a spherical membrane with weakened sections radially diverging from the center. When the engine is started, the membrane is destroyed only in weakened sections, the plug petals open by the flow of combustion products and burn out during operation.

Недостатком данной конструкции является то, что она при раскрытии может перекрыть критическое сечение, что может привести к росту давления в камере на начальном этапе работы двигателя, что недопустимо для двигателей, время работы которых составляет 10 и менее секунд.The disadvantage of this design is that when it opens, it can block the critical section, which can lead to an increase in pressure in the chamber at the initial stage of engine operation, which is unacceptable for engines whose operating time is 10 seconds or less.

Технической задачей данного изобретения является повышение надежности работы ракетного двигателя.An object of the invention is to increase the reliability of a rocket engine.

Технический результат достигается тем, что в заглушке, выполненной в виде закрепленной на дозвуковой части сопла сферической мембраны, на поверхности которой со стороны критического сечения сопла выполнены кольцевое ослабленное сечение и примыкающие к нему на периферии радиально расположенные проточки, диаметр окружности кольцевого ослабленного сечения составляет 0,93-0,97 диаметра критического сечения сопла, а толщина мембраны в радиально расположенных проточках выполнена равной 1,5-1,8 толщины мембраны в кольцевом ослабленном сечении.The technical result is achieved by the fact that in the plug, made in the form of a spherical membrane mounted on the subsonic part of the nozzle, on the surface of which from the critical section of the nozzle there is made an annular weakened section and radially located grooves adjacent to it at the periphery, the circumference of the annular weakened section is 0, 93-0.97 diameter of the critical section of the nozzle, and the thickness of the membrane in radially spaced grooves is made equal to 1.5-1.8 of the thickness of the membrane in an annular weakened section.

Использование в сопле ракетного двигателя заглушки предлагаемой конструкции позволит обеспечить после запуска двигателя расчетный уровень давления в камере сгорания.The use of plugs of the proposed design in the nozzle of a rocket engine will make it possible to ensure, after starting the engine, the calculated pressure level in the combustion chamber.

Приведенные в формуле относительные размеры ослабленных сечений заглушки являются существенными признаками изобретения, так как позволяют надежно и практически мгновенно освобождать сопловой тракт от вылетающих и перекрывающих критическое сечение частей заглушки. Размеры ослабленных сечений получены по результатам проведенных расчетов и подтверждены стендовыми испытаниями. Расчеты проведены, исходя из требуемых значений давления в камере сгорания двигателя и времени срабатывания заглушки. При этом для расчетов в качестве материала заглушки выбран алюминиевый сплав АД1М. Расчетные геометрические параметры подтверждены при испытаниях модельных двигателей.The relative dimensions of the attenuated sections of the plug shown in the formula are essential features of the invention, since they allow reliably and almost instantly to free the nozzle path from the parts of the plug flying out and overlapping the critical section. The dimensions of the weakened sections were obtained according to the results of the calculations and confirmed by bench tests. The calculations are based on the required values of the pressure in the combustion chamber of the engine and the response time of the plug. Moreover, for calculations, the AD1M aluminum alloy was selected as the plug material. The calculated geometric parameters are confirmed by testing model engines.

На фиг.1 изображена конструкция предлагаемой заглушки в сечении. На фиг.2 показан выносной элемент А фиг.1. На фиг.3 показана заглушка со стороны критического сечения (вид Б). На фиг.4 показано состояние элементов заглушки после воздействия давления от продуктов сгорания топлива.Figure 1 shows the design of the proposed plug in cross section. Figure 2 shows the remote element A of figure 1. Figure 3 shows the plug from the side of the critical section (view B). Figure 4 shows the state of the elements of the stub after exposure to pressure from the combustion products of the fuel.

Между входным вкладышем 1 дозвуковой части сопла 2 и ТЗП корпуса 3 двигателя установлена заглушка 4, представляющая собой сферическую мембрану, на которой выполнены кольцевое ослабленное сечение 5 и радиально расположенные проточки 6.Between the inlet liner 1 of the subsonic part of the nozzle 2 and the TPS of the engine housing 3, a plug 4 is installed, which is a spherical membrane on which an annular weakened section 5 and radially located grooves 6 are made.

Диаметр d окружности кольцевого ослабленного сечения 5, составляющий 0,93-0,97 диаметра критического сечения D сопла 2, выбран таким образом, что при вскрытии центральной части заглушки 4 и раскрытии лепестков, не будет поврежден вкладыш 7 критического сечения и не будет перекрыто критическое сечение сопла. Толщины мембраны выбраны таким образом, что сначала она рвется в кольцевом ослабленном сечении 5, открывается отверстие в заглушке диаметром, меньшим диаметра критического сечения сопла, и центральная часть заглушки отделяется, а затем происходит раскрытие заглушки по радиально расположенным проточкам 6, толщина мембраны в которых выполнена равной 1,5-1,8 толщины мембраны в кольцевом ослабленном сечении 5.The diameter d of the circumference of the annular weakened section 5, amounting to 0.93-0.97 of the diameter of the critical section D of the nozzle 2, is selected so that when opening the central part of the plug 4 and opening the petals, the insert 7 of the critical section will not be damaged and the critical section will not be blocked nozzle section. The thickness of the membrane is selected in such a way that it first breaks in an annular weakened cross section 5, a hole in the plug opens with a diameter smaller than the diameter of the critical section of the nozzle, and the central part of the plug is separated, and then the plug opens by radially located grooves 6, the membrane thickness of which is made equal to 1.5-1.8 thickness of the membrane in an annular weakened section 5.

Особенности работы заглушки заключаются в следующем: при срабатывании воспламенителя (на фиг. не показан) и достижении давления в 10 кгс/см², сначала рвется мембрана заглушки 4 в кольцевом ослабленном сечении 5, и центральная часть вылетает из сопла 2, при этом не деформируя вкладыш 7 критического сечения. Сразу после вылета центральной части мембрана рвется по радиально расположенным проточкам 6, заглушка 4 раскрывается и ложится лепестками на входной вкладыш 1, не уменьшая при этом диаметр критического сечения сопла.Features of the plug are as follows: when the igniter is triggered (not shown in Fig.) And reaches a pressure of 10 kgf / cm ² , the plug membrane 4 first breaks in the annular weakened section 5, and the central part flies out of the nozzle 2, without deforming insert 7 critical section. Immediately after the central part is pulled out, the membrane tears along radially located grooves 6, the plug 4 opens and lays on the inlet insert 1 with its petals, without reducing the diameter of the nozzle critical section.

Заглушка сохраняет целостность при воздействии на нее внешних погодных факторов. Использование изделия позволит исключить нерасчетное повышение давления в процессе запуска и работы двигателя, повысить надежность работы ракетного двигателя.The plug retains its integrity when exposed to external weather factors. Using the product will eliminate the unaccounted pressure increase during the start-up and operation of the engine, increase the reliability of the rocket engine.

Claims

A nozzle plug of a rocket engine made in the form of a spherical membrane mounted on the subsonic part of the nozzle, on the surface of which from the critical section of the nozzle there is an annular weakened section and radially adjacent grooves adjacent to it at the periphery, characterized in that the circumference of the annular weakened section is 0. 93-0.97 of the diameter of the critical section of the nozzle, and the membrane thickness in radially spaced grooves is made equal to 1.5-1.8 of the membrane thickness in the annular weakened section and.