RU2690472C1

RU2690472C1 - Solid-propellant charge for starting jet engines

Info

Publication number: RU2690472C1
Application number: RU2018127919A
Authority: RU
Inventors: Сергей Георгиевич Волянюк; Владислав Бенционович Петрушанский; Марат Раисович Газизуллин; Людмила Павловна Шикова; Роза Фатыховна Гатина; Юрий Михайлович Михайлов
Priority date: 2018-07-30
Filing date: 2018-07-30
Publication date: 2019-06-03

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention relates to a solid-propellant charge of a brush structure designed to be used as an energy source in starting jet engines with short operating time used in grenade launchers, flamethrowers and anti-tank guided missiles. Charge of solid fuel is made from a bundle of double- or triple base gun pellets attached to the bottom of the starting jet engine. Each cartridge has an S-shaped cross-section, wherein in the charge the width of the longitudinal gaps is 1.4–2.0 of the thickness of the burning roof in the S-shaped section, and the internal diameter of the section roundness is equal to 2.5–3.0 of the thickness of the burning arch. When using elements of S-shaped section, the strength of the charge as a whole and its resistance to radial loads from the effects of gases of the central ignition device are improved, and also optimum characteristics of combustion without pressure drop on the surface of powder elements (blocks).EFFECT: charge has higher energy and ballistic characteristics and provides safety of shooter during shooting.1 cl, 3 dwg, 1 tbl

Description

Настоящее изобретение относится к области ракетной техники, в частности - к зарядам щеточной конструкции из шашек твердого топлива (ТТ) для стартовых реактивных двигателей (СРД) с малым временем работы, применяемых в гранатометах, огнеметах и противотанковых управляемых ракетах (ПТУР).The present invention relates to the field of rocket technology, in particular - to the charges of the brush structure of solid fuel checkers (TT) for launching jet engines (SRD) with a short operating time used in grenade launchers, flamethrowers and anti-tank guided missiles (ATGM).

В настоящее время наиболее эффективные СРД базируются на зарядах «щеточной» конструкции с центральным воспламенительным устройством. Большинство «щеточных» зарядов, конструкция которых обеспечивает наиболее эффективные баллистические характеристики, содержат пороховые шашки в виде одноканальных трубок, скрепляемых с дном СРД с помощью узлов крепления (фиг. 1). Конструкции подобных метательных зарядов (МЗ) отражены в патентах США №3278356 кл. 156-294 1996 г., Франции №2181178 кл. F42C, 1974 г., России №2211354 кл. F02K, 2002 г., №2348827 кл. F02K, 2007 г. At present, the most effective SRDs are based on charges of a “brush” design with a central igniter. Most of the "brush" charges, the design of which provides the most effective ballistic characteristics, contain powder checkers in the form of single-channel tubes held together with the bottom of the SRD using attachment points (Fig. 1). Designs of such propellant charges (MH) are reflected in US patents №3278356 class. 156-294 1996, France No. 2181178 Cl. F42C, 1974, Russia No. 2211354 class. F02K, 2002, No. 2348827 Cl. F02K, 2007

Наиболее значимые недостатки данных зарядов связаны с использованием шашек в форме одноканальных трубок, у которых в процессе горения возникает значительный перепад давлений в канале и по наружной поверхности. Учитывая, что для обеспечения малого времени работы (0,01…0,02 с) необходимы трубки с уменьшенной толщиной стенки (горящего свода - 2e₁), перепад давлений приводит к их разрушению и выносу остатков трубок через сопло в момент покидания реактивным снарядом (гранатой) пусковой трубы и не обеспечивает безопасность стрелка от воздействий этих остатков.The most significant shortcomings of these charges are associated with the use of checkers in the form of single-channel tubes, which in the process of combustion there is a significant pressure drop in the channel and on the outer surface. Considering that in order to ensure a short operating time (0.01 ... 0.02 s), tubes with reduced wall thickness (burning arch - 2e ₁ ) are necessary, the pressure differential leads to their destruction and the removal of tube residues through the nozzle as it leaves grenade) launch tube and does not provide security shooter from the effects of these residues.

Кроме того, во всех отечественных зарядах «щеточной» конструкции применяются шашки из пироксилинового (одноосновного) пороха, серьезным недостатком которого является его затухание при горении на спаде давления, особенно при отрицательных температурах, и недостаточно высокие энергетические характеристики, определяемые лишь его нитратцеллюлозной (95-97% масс.) основой. Это не позволяет полностью реализовать энергию, заложенную в метательном заряде (МЗ) и приводит к высокому значению температурного перепада начальной скорости гранаты (в 3-4 раза большей, чем у зарубежных аналогов), а также исключает возможность использования высокоэнергетических двух- и трехосновных порохов баллиститного типа, лишенных подобного недостатка, т.к. последние заметно уступают по прочностным характеристикам порохам пироксилинового типа, особенно в области отрицательных температур, и потому в условиях высоких нагрузок, возникающих при выстреле, гарантировано разрушаются и выносятся в виде крупных горящих остатков через сопло, что заметно снижает баллистическую способность выстрела и не обеспечивает безопасность стреляющего.In addition, all domestic charges of the “brush” design use checkers made of pyroxylin (monobasic) powder, a serious drawback of which is its attenuation when burning during a pressure drop, especially at negative temperatures, and insufficiently high energy characteristics, determined only by its cellulose nitrate (95 97% of the mass.) Basis. This does not allow to fully realize the energy implanted in the propellant charge (MH) and leads to a high value of the temperature difference of the initial speed of the grenade (3-4 times higher than that of foreign analogues), and also excludes the possibility of using high-energy two-and three-base ballistic powders type, devoid of such a disadvantage, because the latter are noticeably inferior in the strength characteristics of pyroxylin-type powders, especially in the area of negative temperatures, and therefore, under high loads, arising from a shot, they are guaranteed to break down and are discharged as large burning residues through a nozzle, which significantly reduces the ballistic ability .

Указанные недостатки устраняются в заряде по патенту Франции №2439174, кл. С06В, C06D, F42B, 1978 г. (прототип). В данном заряде вместо одноканальных тонкостенных трубок использованы шашки из двух- или трехосновного пороха сложного поперечного сечения в виде трех разомкнутых окружностей, соединенных между собой, что образует в пороховой шашке три продольных зазора, либо в виде двух соединенных спиралевидных сечений, образующих два продольных зазора. Это ликвидирует каналы шашек и исключает перепад давлений по их поверхностям, но для увеличения прочности элементов заряда требуется обеспечить их достаточно сложное поперечное сечение, в том числе с «усечением» на свободных концах трубок, что требует использование прессоснастки сложного профиля.These drawbacks are eliminated in the charge of the French patent No. 2439174, cl. C06B, C06D, F42B, 1978 (prototype). In this charge, instead of single-channel thin-walled tubes, checkers from two- or three-base powder of complex cross-section are used in the form of three open circles connected to each other, which forms three longitudinal gaps in the gunpowder or two connected helical sections forming two longitudinal gaps. This eliminates the channels of drafts and eliminates the pressure drop across their surfaces, but to increase the strength of charge elements, it is required to provide them with a rather complicated cross section, including a “truncation” at the free ends of the tubes, which requires the use of a press profile of a complex profile.

Кроме того, такая форма сечения шашек твердого топлива ограничивает массу заряда, размещаемого в камере СРД и, соответственно, начальную скорость реактивного снаряда (гранаты), для сохранения которой требуется увеличения габаритных размеров камеры СРД, что, в свою очередь, тянет за собой ряд нежелательных факторов (увеличение массы реактивной гранаты и т.д.).In addition, this form of cross section of solid fuel drafts limits the mass of the charge placed in the SRD chamber and, accordingly, the initial velocity of the missile (grenades), which require an increase in the overall dimensions of the SRD chamber, which, in turn, pulls a number of undesirable factors (increase in mass of the jet grenade, etc.).

Для ликвидации этого недостатка и обеспечения максимальной вместимости элементов твердого топлива в камеру СРД при «щеточной» конструкции заряда предлагается использовать двухосновное или трехосновное твердое топливо в виде пороховых шашек S-образного сечения, при котором ширина зазора составляет 1,4…2,0 толщины горящего свода в S-образном сечении шашки, а внутренний диаметр скругленности этого сечения составляет 2,5…3,0 толщины горящего свода (фиг. 2).To eliminate this drawback and ensure maximum capacity of solid fuel elements in the SRD chamber with a “brush” charge design, it is proposed to use dibasic or tribasic solid fuel in the form of S-shaped powder checkers, in which the gap width is 1.4 ... 2.0 thickness of burning set in the S-shaped section of the block, and the internal diameter of the roundness of this section is 2.5 ... 3.0 thickness of the burning set (Fig. 2).

Положительный результат предлагаемого технического решения достигается за счет того, что при выполнении заряда традиционной конструкции из стандартных трубчатых элементов длинной 190 мм максимальная вместимость в камеру СРД диаметром 90 мм с центральным воспламенительным устройством масса заряда составляет 580 г, а при использовании элементов S-образного сечения размещение данной массы заряда обеспечивается при существенно меньшей длине элементов ТТ. Это достигается за счет того, что продольные поверхности элементов образуют «сцепление», входя в зазоры, имеющиеся в шашках за счет S-образного сечения, что повышает прочность заряда в целом и устойчивость его к радиальным нагрузкам от воздействий газов центрального воспламенительного устройства (фиг. 3). При этом уменьшение длины заряда способствует оптимизации процесса горения и безопасности стрелка вследствие практически одновременного выгорания элементов S-образного сечения по длине за счет уменьшения эрозионного горения, что повышает баллистическую эффективность заряда и позволяет при меньшей навеске пороха получать на выходе сопоставимые баллистические характеристики.A positive result of the proposed technical solution is achieved due to the fact that when performing a charge of a traditional design of standard tubular elements 190 mm long, the maximum capacity in the SRD chamber is 90 mm in diameter with a central igniter, the charge mass is 580 g, and when using S-shaped elements This mass of charge is provided with a significantly smaller length of the TT elements. This is achieved due to the fact that the longitudinal surfaces of the elements form a “clutch”, entering the gaps existing in the checkers due to the S-shaped section, which increases the strength of the charge as a whole and its resistance to radial loads from the effects of gases of the central igniter (FIG. 3). At the same time, reducing the length of the charge helps optimize the combustion process and safety of the shooter due to the almost simultaneous burning out of S-shaped elements along the length by reducing erosive burning, which increases the ballistic efficiency of the charge and allows for a comparable weight of powder to yield comparable ballistic characteristics.

Положительный результат предлагаемого изобретения подтвержден натурными испытаниями заряда в составе СРД к 105 мм реактивной гранате (таблица).The positive result of the invention is confirmed by field tests of the charge in the composition of the PSA to 105 mm rocket grenade (table).

Как видно из результатов проведенных натурных испытаний, сравниваемые заряды, описанные выше, обеспечивают близкие баллистические характеристики, однако на заряде из трубчатых элементов наблюдаются вылетающие из сопла СРД остатки разрушенных шашек, в то время как на заряде, собранном из шашек с S-образным сечением, вылетающие остатки отсутствуют.As can be seen from the results of the field tests carried out, the compared charges described above provide similar ballistic characteristics, but on the charge from tubular elements there are remnants of destroyed checkers flying out of the SRD nozzle, while on a charge made of checkers with an S-shaped cross section, departing residues are missing.

Фиг. 1FIG. one

Стартовый реактивный двигатель с МЗ «щеточной» конструкции:Starting jet engine with the MH "brush" design:

1 - дно СРД; 2 - узел крепления шашек ТТ с дном СРД;1 - bottom of the PSA; 2 - mounting unit stitches TT with the bottom of the PSA;

3 - пучок шашек ТТ; 4 - центральное воспламенительное устройство3 - a bunch of checkers TT; 4 - central igniter

Фиг. 2FIG. 2

Вид шашки твердого топлива (пороха) в поперечном сечении:View checkers solid fuel (powder) in cross section:

2е₁ - толщина горящего свода; d_вн - диаметр скругленности S-образного сечения; b - размер зазора2e ₁ - the thickness of the burning arch; d _NR is the diameter of the roundness of the S-shaped section; b - the size of the gap

Фиг. 3FIG. 3

Схема размещения S-образных элементов в камере СРДLayout of S-shaped elements in the chamber SRD

Claims

The charge of solid fuel to the launch jet engine, consisting of a bundle of dibasic or tribasic powder checkers fastened to the bottom of the starting jet engine, characterized in that each block has an S-shaped cross section, while in the charge the width of the longitudinal gaps is 1.4-2 , 0 is the thickness of the burning arch in the S-shaped section of the checker, and the inner diameter of the roundness of the cross section is 2.5-3.0 of the thickness of the burning arch.