RU2704058C9 - Separating bottom of multi-impulse solid propellant rocket engine - Google Patents

Separating bottom of multi-impulse solid propellant rocket engine Download PDF

Info

Publication number
RU2704058C9
RU2704058C9 RU2018140861A RU2018140861A RU2704058C9 RU 2704058 C9 RU2704058 C9 RU 2704058C9 RU 2018140861 A RU2018140861 A RU 2018140861A RU 2018140861 A RU2018140861 A RU 2018140861A RU 2704058 C9 RU2704058 C9 RU 2704058C9
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
holes
sustainer
groups
chamber
rocket engine
Prior art date
Application number
RU2018140861A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2704058C1 (en
Inventor
Михаил Дмитриевич Граменицкий
Александр Юрьевич Куликов
Алексей Михайлович Липаткин
Дмитрий Игоревич Макаревский
Original Assignee
Акционерное общество "Машиностроительное конструкторское бюро "Искра" имени Ивана Ивановича Картукова" (АО "МКБ "Искра")
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 Акционерное общество "Машиностроительное конструкторское бюро "Искра" имени Ивана Ивановича Картукова" (АО "МКБ "Искра") filed Critical Акционерное общество "Машиностроительное конструкторское бюро "Искра" имени Ивана Ивановича Картукова" (АО "МКБ "Искра")
Priority to RU2018140861A priority Critical patent/RU2704058C9/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2704058C1 publication Critical patent/RU2704058C1/en
Publication of RU2704058C9 publication Critical patent/RU2704058C9/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/08Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using solid propellants
    • F02K9/28Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using solid propellants having two or more propellant charges with the propulsion gases exhausting through a common nozzle

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.SUBSTANCE: separating bottom of multi-impulse solid-propellant rocket engine comprises housing, launching and sustainer chambers with powder channel charges. Bottom is monolithic with groups of perforated holes symmetrically located relative to the longitudinal axis and closed by flat thin-walled membranes tightly fixed on the dividing bottom and having heat-resistant coating. Groups of perforated holes in monolithic separating bottom are arranged arbitrarily relative to channels (slots) of sustainer chamber, and size of holes is selected from ratios protected by present invention.EFFECT: invention allows improving strength and reliability of rocket engine and reducing labor intensity of manufacturing.1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к многоимпульсным твердотопливным ракетным двигателям, и может быть использовано при создании ракет.The invention relates to the field of rocket technology, namely to multi-pulse solid propellant rocket engines, and can be used to create rockets.

Разделительное днище в составе многоимпульсного ракетного двигателя твердого топлива, в частности двухимпульсного, состоящего из цилиндрического корпуса, стартовой и маршевой камер с пороховыми канальными зарядами и сопла. Разделительное днище расположено между камерами и представляет собой монолитную конструкцию с группами отверстий, симметрично расположенными относительно продольной оси и закрытыми плоскими тонкостенными мембранами, герметично закрепленными на разделительном днище и имеющими теплозащитное покрытие. Группы отверстий располагаются произвольно относительно каналов заряда маршевой ступени, а их размер выбирается из соотношений, указанных в настоящем изобретении, подтвержденных стендовыми испытаниями.Separation bottom as part of a multi-pulse solid fuel rocket engine, in particular a two-pulse one, consisting of a cylindrical body, launch and sustainer chambers with powder channel charges and nozzles. The separation bottom is located between the chambers and is a monolithic design with groups of holes symmetrically located relative to the longitudinal axis and closed with flat thin-walled membranes, hermetically fixed to the separation bottom and having a heat-protective coating. The groups of holes are located randomly relative to the charge channels of the marching stage, and their size is selected from the ratios indicated in the present invention, confirmed by bench tests.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является двухрежимный ракетный двигатель твердого топлива (патент России №2390646 МПК F02K 9/28 (2006/01), содержащий цилиндрический корпус, стартовую и маршевую камеры с пороховыми канальными зарядами, разделительное днище, устройство вскрытия днища и сопло. Устройство вскрытия выполнено в виде симметрично расположенных относительно продольной оси двигателя на днище сферических перфорированных заглушек, выгнутых в сторону маршевой камеры, причем со стороны стартовой камеры заглушка взаимодействует с тонкостенной мембраной, повторяющей форму заглушки, герметично закрепленной по периферии на заглушке и имеющей теплозащитное покрытие, при этом заглушки расположены напротив каналов порохового заряда маршевой камеры.The closest in technical essence and the achieved positive effect is a dual-mode solid fuel rocket engine (Russian patent No. 2390646 IPC F02K 9/28 (2006/01), containing a cylindrical body, launch and marching chambers with powder channel charges, a separation bottom, a bottom opening device and the nozzle. The opening device is made in the form of spherical perforated plugs symmetrically located relative to the longitudinal axis of the engine, curved towards the marching chamber, and from the start side oh chamber stub interacts with the thin-walled diaphragm repeats the shape of the plug sealingly clamped peripherally on the plug, and having a thermal barrier coating, wherein the plugs are disposed opposite channels sustainer propellant charge chamber.

Недостатком этого устройства является следующее.The disadvantage of this device is the following.

Для получения оптимальных внутрибаллистических характеристик на старте, обычно используют максимально возможное рабочее давление в камере сгорания стартового режима. При этом давлении напряжения, возникающие в конструкции разделительного днища, близки к допустимым с учетом запаса прочности.To obtain optimal ballistic characteristics at the start, usually use the maximum possible operating pressure in the combustion chamber of the start mode. At this pressure, the stresses arising in the design of the separation bottom are close to permissible, taking into account the safety margin.

В разделительном днище выполнен ряд основных отверстий, в которые затем вставляются перфорированные заглушки, которые обеспечивают герметизацию стартовой камеры. В случае использования заряда маршевой камеры, имеющего сложную форму, например с количеством каналов (щелей) более 6, соответствующее увеличение количество отверстий под заглушки, располагаемые напротив каналов (щелей) заряда приводит к снижению прочности разделительного днища в местах перемычек между отверстиями за счет их утонения и деформации днища в сторону маршевой камеры на недопустимую величину, что существенно снижает надежность работы двигателя.A number of main holes are made in the dividing bottom, into which then perforated plugs are inserted, which provide sealing of the launch chamber. In the case of using the charge of the marching chamber, which has a complex shape, for example, with the number of channels (slots) more than 6, a corresponding increase in the number of holes for plugs located opposite the channels (slots) of the charge leads to a decrease in the strength of the separation bottom in the places of the jumpers between the holes due to their thinning and deformation of the bottom towards the marching chamber by an unacceptable value, which significantly reduces the reliability of the engine.

Целью изобретения является повышение прочности и надежности двигателя.The aim of the invention is to increase the strength and reliability of the engine.

Поставленная цель достигается тем, что разделительное днище в составе многоимпульсного ракетного двигателя твердого топлива, содержащего цилиндрический корпус, стартовую и маршевую камеры с пороховыми канальными зарядами и сопло, выполнено монолитным с группами отверстий, не более шести, расположенными симметрично относительно продольной оси двигателя, закрытыми плоскими тонкостенными мембранами, герметично закрепленными по периферии отверстий и имеющими теплозащитное покрытие, при этом группы отверстий могут располагаться в произвольном положении относительно каналов (щелей) маршевого заряда, а их суммарный размер в начале работы маршевой камеры и толщина мембраны выбираются из соотношений:This goal is achieved by the fact that the separation bottom as part of a multi-pulse solid fuel rocket engine containing a cylindrical body, a launch and marching chamber with powder channel charges and a nozzle is made monolithic with groups of holes no more than six, located symmetrically relative to the longitudinal axis of the engine, closed flat thin-walled membranes, hermetically fixed around the periphery of the holes and having a heat-shielding coating, while groups of holes can be located in the openings arbitrary position relative to the channels (slots) of the sustainer charge, and their total size at the beginning of the operation of the sustainer chamber and the thickness of the membrane are selected from the ratios:

n⋅Sотв≥1,45Sкр,n⋅S holes ≥1,45S kr

min⋅τср≥Ркс⋅R⋅K,min ⋅τ cf. ≥R ks ⋅R⋅K,

где n - общее число отверстий;where n is the total number of holes;

Sотв - площадь отверстия;S holes - hole area;

Sкр - площадь критического сечения сопла;S cr - the area of the critical section of the nozzle;

δmin- минимальная толщина мембраны;δ min - the minimum thickness of the membrane;

τср - предельное напряжение на срез материала мембраны;τ cf - ultimate stress on the slice of the membrane material;

Ркс - давление в стартовой камере;R ks - pressure in the launch chamber;

R - радиус отверстия;R is the radius of the hole;

K - коэффициент запаса прочности.K is the safety factor.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства, на фиг. 2 - возможное расположение каналов (щелей) в заряде маршевой камеры, на фиг. 3 - расположение отверстий в днище, на фиг. 4 - конструкция днища, на фиг. 5 - мембрана с насечками.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a general view of the device, FIG. 2 - possible arrangement of channels (slots) in the charge of the sustainer chamber, in FIG. 3 - the location of the holes in the bottom, in FIG. 4 - bottom structure, FIG. 5 - membrane with notches.

Устройство (фиг. 1) содержит камеру сгорания 1 с твердотопливным зарядом 2, обеспечивающим стартовый режим, камеру сгорания 3 с твердотопливным зарядом 4, обеспечивающим маршевый режим. В заряде 4 выполнены щелевые каналы 6 (фиг. 2).The device (Fig. 1) contains a combustion chamber 1 with a solid fuel charge 2 providing a starting mode, a combustion chamber 3 with a solid fuel charge 4 providing a marching mode. In the charge 4, slotted channels 6 are made (Fig. 2).

Стартовая (1) и маршевая (3) камеры разделены днищем 5. Разделительное металлическое днище 5 защищено теплоизоляцией 12 со стороны стартовой камеры и теплоизоляцией 13 со стороны маршевой камеры (фиг. 4). В днище (фиг. 3) выполнены шесть групп отверстий, суммарное проходное сечение которых составляет 1,45Sкр, что обеспечивает дозвуковое истечение продуктов сгорания и надежную работу маршевой ступени. Со стороны стартовой камеры группы отверстий 9 закрыты тонкостенными плоскими мембранами 7 с теплоизоляцией 8 (фиг. 4).The start (1) and mid-flight (3) chambers are separated by the bottom 5. The dividing metal bottom 5 is protected by thermal insulation 12 from the side of the launch chamber and thermal insulation 13 from the side of the mid-chamber (Fig. 4). In the bottom (Fig. 3) there are six groups of holes, the total bore of which is 1.45 S cr , which ensures subsonic outflow of combustion products and reliable operation of the marching stage. From the side of the launch chamber, the groups of holes 9 are closed by thin-walled flat membranes 7 with thermal insulation 8 (Fig. 4).

На мембране 7 нанесены радиальные лепестковые насечки 11 (фиг. 5), позволяющие обеспечить ее стабильное вскрытие при достижении заданного давления в маршевой камере.A radial lobe notch 11 is applied to the membrane 7 (Fig. 5), which ensures its stable opening when the specified pressure in the marching chamber is reached.

Для истечения продуктов сгорания из стартовой и маршевой камер используется одно сопло 10 с площадью критического сечения Sкр.For the expiration of combustion products from the launch and mid-flight chambers, one nozzle 10 with a critical cross-sectional area S cr is used .

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Включение стартовой и маршевой камер производится последовательно. При включении стартовой камеры давление продуктов сгорания стремится продавить тонкостенную мембрану через отверстия в разделительном днище, создавая максимальные напряжения по периметру отверстия.The proposed device operates as follows. The start and marching cameras are switched on sequentially. When the start chamber is turned on, the pressure of the combustion products tends to push a thin-walled membrane through the holes in the separation bottom, creating maximum stresses around the perimeter of the hole.

При работе стартовой камеры для предотвращения вскрытия мембраны расчетной принимается нагрузка от воздействия давления на локальный участок мембраны, соответствующий площади одного отверстия, что позволяет применить для герметизации тонкостенную плоскую мембрану.When the launch chamber is used to prevent the opening of the calculated membrane, the load from the pressure on the local portion of the membrane corresponding to the area of one hole is accepted, which allows the use of a thin-walled flat membrane for sealing.

При включении маршевой камеры продукты сгорания, проникая через отверстия, воздействуют на мембрану по всей ее площади, вскрывают ее и, проникая в стартовую камеру, истекают через сопло.When the sustainer chamber is switched on, the combustion products, penetrating through the holes, act on the membrane over its entire area, open it and, penetrating the launch chamber, expire through the nozzle.

Применение в мембране радиальных насечек позволяет обеспечить их стабильное вскрытие при достижении определенного давления.The use of radial notches in the membrane allows for their stable opening when a certain pressure is reached.

Проведенными стендовыми испытаниями подтверждено, что суммарная проходная площадь в разделительном днище, составляющая 1,45 Sкр, обеспечивает дозвуковое истечение продуктов сгорания при работе маршевой камеры и надежную работу двигателя.By bench tests, it was confirmed that the total passage area in the separation bottom, which is 1.45 S cr , ensures subsonic outflow of combustion products during the operation of the sustainer chamber and reliable operation of the engine.

Предложенное техническое решение позволяет повысить надежность и прочность двигателя путем применения простых конструктивных решений.The proposed technical solution allows to increase the reliability and strength of the engine by applying simple design solutions.

Claims (11)

Разделительное днище многоимпульсного ракетного двигателя твердого топлива, содержащего цилиндрический корпус, стартовую и маршевую камеры с пороховыми канальными зарядами, сопло, отличающееся тем, что разделительное днище выполнено монолитным с группами отверстий, не более шести групп, расположенными симметрично относительно продольной оси двигателя, закрытыми плоскими тонкостенными мембранами, герметично закрепленными по периферии отверстий и имеющими теплозащитное покрытие, при этом группы отверстий располагаются в произвольном положении относительно каналов (щелей) маршевого заряда, а их суммарный размер в начале работы маршевой камеры и толщина мембраны выбираются из соотношений:Separation bottom of a multipulse solid propellant rocket engine containing a cylindrical body, launch and sustainer chambers with powder channel charges, a nozzle characterized in that the separation bottom is made monolithic with groups of holes, no more than six groups, located symmetrically relative to the longitudinal axis of the engine, closed with flat thin-walled membranes hermetically fixed around the periphery of the holes and having a heat-shielding coating, while the groups of holes are arranged in random th position relative to the channels (slots) of the sustainer charge, and their total size at the beginning of the operation of the sustainer chamber and the membrane thickness are selected from the relations: nSотв≥1,45Sкр,nS holes ≥1,45S kr min⋅τср≥Ркс⋅R⋅K,min ⋅τ cf. ≥R ks ⋅R⋅K, где n - общее число отверстий;where n is the total number of holes; Sотв - площадь отверстия;S holes - hole area; Sкр - площадь критического сечения сопла;S cr - the area of the critical section of the nozzle; δmin - минимальная толщина мембраны;δ min - the minimum thickness of the membrane; τср - предельное напряжение на срез материала мембраны;τ cf - ultimate stress on the slice of the membrane material; Ркс - давление в стартовой камере;R ks - pressure in the launch chamber; R - радиус отверстия;R is the radius of the hole; К - коэффициент запаса прочности.K is the safety factor.
RU2018140861A 2018-11-20 2018-11-20 Separating bottom of multi-impulse solid propellant rocket engine RU2704058C9 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018140861A RU2704058C9 (en) 2018-11-20 2018-11-20 Separating bottom of multi-impulse solid propellant rocket engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018140861A RU2704058C9 (en) 2018-11-20 2018-11-20 Separating bottom of multi-impulse solid propellant rocket engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2704058C1 RU2704058C1 (en) 2019-10-23
RU2704058C9 true RU2704058C9 (en) 2019-12-18

Family

ID=68318560

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018140861A RU2704058C9 (en) 2018-11-20 2018-11-20 Separating bottom of multi-impulse solid propellant rocket engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2704058C9 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3879942A (en) * 1972-06-22 1975-04-29 Dynamit Nobel Ag Partition for rocket engines
EP0372139A1 (en) * 1983-05-26 1990-06-13 Thiokol Corporation Membrane seal for application to pulsed rocket motor
EP1138923B1 (en) * 2000-03-01 2005-10-19 Roxel France A multi-staged rocket engine with an interstage separation bulkhead
RU2390646C1 (en) * 2008-12-29 2010-05-27 Открытое акционерное общество "Машиностроительное конструкторское бюро "Искра" имени Ивана Ивановича Картукова" Two-mode solid propellant rocket engine
RU161009U1 (en) * 2015-10-06 2016-04-10 Акционерное общество "Машиностроительное конструкторское бюро "Искра" имени Ивана Ивановича Картукова" (АО "МКБ "Искра") MOTOR INSTALLATION

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3879942A (en) * 1972-06-22 1975-04-29 Dynamit Nobel Ag Partition for rocket engines
EP0372139A1 (en) * 1983-05-26 1990-06-13 Thiokol Corporation Membrane seal for application to pulsed rocket motor
EP1138923B1 (en) * 2000-03-01 2005-10-19 Roxel France A multi-staged rocket engine with an interstage separation bulkhead
RU2390646C1 (en) * 2008-12-29 2010-05-27 Открытое акционерное общество "Машиностроительное конструкторское бюро "Искра" имени Ивана Ивановича Картукова" Two-mode solid propellant rocket engine
RU161009U1 (en) * 2015-10-06 2016-04-10 Акционерное общество "Машиностроительное конструкторское бюро "Искра" имени Ивана Ивановича Картукова" (АО "МКБ "Искра") MOTOR INSTALLATION

Also Published As

Publication number Publication date
RU2704058C1 (en) 2019-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109707534B (en) Radial interlayer type double-pulse engine
RU2390646C1 (en) Two-mode solid propellant rocket engine
RU2704058C9 (en) Separating bottom of multi-impulse solid propellant rocket engine
US11643997B2 (en) Propulsion system with single initiator for multiple rocket motors
RU2445492C1 (en) Dual-mode power plant
WO2017033072A1 (en) Cartridge ammunition
RU2383764C1 (en) Solid propellant rocket engine
US11486336B2 (en) Propulsion device for liquid propellant rocket engine
RU2715453C1 (en) Multi-mode solid-propellant rocket engine
US3434419A (en) Rocket assisted projectile with movable piston base plate
RU2422663C1 (en) Solid-propellant rocket engine
RU2715450C1 (en) Multi-mode rocket engine
JP2006226202A (en) Two-step thrust rocket motor
RU2626617C1 (en) Liquid propellant rocket for the first launch vehicle stage
GB1242231A (en) Bi-propellant rocket engine
RU2675983C1 (en) Cumulative-high-explosive charge engine
RU2681733C1 (en) Camera lpr
RU2195628C1 (en) Device for sealing of jet engine nozzle
RU2727116C1 (en) Solid fuel rocket engine
RU2789097C1 (en) Dual-chamber solid propellant rocket engine (spre)
US11852104B2 (en) Propulsion system with single initiator for multiple rocket motors
RU2783054C1 (en) Dual-mode solid propellant rocket engine
RU2308608C1 (en) Solid-propellant rocket engine
RU2322603C1 (en) Solid-propellant charge
RU2133371C1 (en) Solid-propellant rocket engine

Legal Events

Date Code Title Description
TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)
TH4A Reissue of patent specification