RU2075722C1

RU2075722C1 - Process of filling of model of rocket with working medium and structure for its implementation

Info

Publication number: RU2075722C1
Application number: RU93053609A
Authority: RU
Inventors: Юлий Борисович Лакоткин
Original assignee: Юлий Борисович Лакоткин
Priority date: 1993-11-30
Filing date: 1993-11-30
Publication date: 1997-03-20

Abstract

FIELD: rocket engineering. SUBSTANCE: process of filling of model of rocker with working medium (water) during its movement across underwater section of trajectory consists in supply of working medium by gravity into space formed by extension of model head over rods by movement of piston under action of pressure of powder gases produced by burning of powder grain. One portion of gases passes through gas conduit and runs out of nozzle creating reactive force, the other portion passes through gas conduit, runs out of atomizers located in wall of gas conduit gradually increasing pressure in chamber between mobile shell and bottom of sleeve of immobile body. Pressure in it grows gradually and is used to move collar with mobile shell with time interval from moment of extension of model head required to fill space formed by extension of model head and puts it on to head ensuring sealed joining. EFFECT: provision for sealed joining. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к ракетной технике и может использоваться в том числе и для разработки геофизических ракет, ракет для запуска коммерческих спутников. The invention relates to rocket technology and can be used including for the development of geophysical rockets, rockets for launching commercial satellites.

Известны ракеты типа "Титан", "Полярис", "Минитмен", "Посейдон" использующие твердое и жидкое ракетные топлива. Known missiles such as "Titan", "Polaris", "Minuteman", "Poseidon" using solid and liquid rocket fuels.

С целью улучшения экологии и, в частности, создания экологически чистых ракетных двигателей, целесообразно рассмотреть возможность использования в качестве рабочего тела воды, нагреваемой до высокой температуры каким-либо источником энергии, находящимся на борту ракеты. In order to improve the environment and, in particular, to create environmentally friendly rocket engines, it is advisable to consider the possibility of using water as a working medium heated to a high temperature by any source of energy on board the rocket.

Для морских ракет с подводным стартом конструкция баков ракеты может быть телескопической; в шахте подводной лодки она находится в сложенном состоянии, только частично заполненная рабочим телом, а затем раздвигается и при прохождении подводного участка траектории добирает рабочее тело. For marine missiles with underwater launch, the design of the rocket tanks may be telescopic; in the submarine shaft, it is in a folded state, only partially filled with a working fluid, and then it moves apart and, when passing the underwater section of the trajectory, gets the working fluid.

Одним из важных условий при создании такой конструкции является определение принципиальной возможности заполнения рабочим телом баков ракеты после старта в процессе прохождения подводного участка траектории. One of the important conditions for creating such a design is the determination of the fundamental possibility of filling the rocket tanks with the working fluid after launch during the passage of the underwater section of the trajectory.

Известны прямоточные двигательные установки с водозаборными отверстиями. Direct-flow propulsion systems with water intake openings are known.

При относительно незначительной протяженности подводного участка они не позволяют обеспечить требуемый приход воды для заполнения баков. Поэтому целесообразно рассматривать новые способы и конструкции, включающие, например, раздвижную конструкцию корпуса бака. With a relatively insignificant length of the underwater section, they do not allow providing the required water supply for filling the tanks. Therefore, it is advisable to consider new methods and structures, including, for example, the sliding structure of the tank body.

Очевидно, что осуществлять отработку способа заполнения рабочим телом ракеты на натурной конструкции экономически нецелесообразно. It is obvious that it is economically inexpedient to develop a method for filling a rocket with a working body on a full-scale structure.

Поэтому желательно вначале проводить отработку способа на масштабных моделях в баллистическом бассейне. Therefore, it is advisable to first test the method on scale models in a ballistic pool.

Способ забора рабочего тела и конструкции для его осуществления итальянской торпеды РХ-5, используют взаимодействие щелочного металла с забортной водой, поступающей в двигатель извне через водозаборные отверстия. Как изложено выше, этот способ и конструкция не могут являться основой для разработки модели ракеты, так как водозаборные отверстия при вертикальном старте не обеспечивает требуемый приход воды для заполнения баков ввиду малого промежутка времени нахождения ракеты на подводном участке траектории. Поэтому целесообразно рассмотреть такой способ и конструкцию, которые обеспечили бы заполнение баков при ограниченном времени движения на подводном участке траектории. The method of sampling the working fluid and the design for its implementation of the Italian torpedo PX-5, use the interaction of an alkali metal with outboard water entering the engine from the outside through the intake openings. As described above, this method and design cannot be the basis for developing a rocket model, since the water intake openings during vertical launch do not provide the required water supply to fill the tanks due to the short period of time the rocket is in the underwater section of the trajectory. Therefore, it is advisable to consider such a method and design that would ensure filling of the tanks with a limited time of movement in the underwater section of the trajectory.

Таким образом, целью настоящего изобретения является разработка способа заполнения модели ракеты рабочим телом и конструкции для ее осуществления с раздвижным корпусом бака для определения времени заполнения и количества рабочего тела, попадающего в баки в процессе движения ракеты на подводном участке траектории в зависимости от скорости движения ракеты, времени движения, гидростатического давления. Thus, the aim of the present invention is to develop a method of filling a rocket model with a working fluid and design for its implementation with a sliding tank body to determine the time of filling and the amount of working fluid falling into the tanks during the movement of the rocket in the underwater section of the trajectory, depending on the speed of the rocket, movement time, hydrostatic pressure.

Поставленная цель достигается следующим образом. Предлагается способ заполнения модели ракеты рабочим телом (водой) самотеком из окружающей среды в процессе движения ее на подводном участке траектории, отличающийся тем, что подачу рабочего тела осуществляют в полость, образующуюся в результате выдвижения на штангах головной части перемещением поршня под действием давления пороховых газов, возникающих при горении пороховой шашки, одна часть из которых, проходя по газоходу, истекает через сопло, создавая реактивную силу, а другая часть, проходя по газоходу, истекает через форсунки в газоходе, постепенно повышая давление в камере между подвижной обечайкой и днищем неподвижного корпуса, под действием которого с интервалом Δτ от момента выдвижения головной части, требуемым для заполнения рабочим телом, образующейся при выдвижении головной части, полости, перемещают манжету с подвижной обечайкой, надвигая ее на головную часть, обеспечивая герметичную стыковку. The goal is achieved as follows. A method is proposed for filling a rocket model with a working fluid (water) by gravity from the environment during its movement on the underwater section of the trajectory, characterized in that the working fluid is supplied into the cavity formed as a result of the extension of the head part by moving the piston under the influence of the pressure of the powder gases, arising from the burning of a powder checker, one part of which, passing through the gas duct, expires through the nozzle, creating a reactive force, and the other part, passing through the gas duct, expires through nozzles into the gas the course, gradually increasing the pressure in the chamber between the movable shell and the bottom of the stationary body, under the action of which, with an interval Δτ from the moment of extension of the head, required to fill the working body formed when the head of the cavity extends, the cuff with the movable shell is moved by sliding it over the head, providing a tight dock.

Конструкция модели ракеты, обеспечивающая способ, показана на фиг. 1-3. The rocket model design providing the method is shown in FIG. 1-3.

Она состоит из головной части 1, в которой закреплены штанги 2, проходящие через крышку 3, ввинченную в неподвижный корпус 4, соединенные с поршнем 5. Неподвижный корпус 4 заканчивается газоходом 6 с ввернутым в него центральным соплом 7 и форсунками 8. На газоходе 6 неподвижного корпуса 4 закреплен стакан 9 с днищем 10, внутри которого расположена термостойкая манжета 11.На неподвижный корпус 4 одета подвижная обечайка 12, входящая в стакан 9. Внутри неподвижного корпуса расположен заряд твердого топлива 13 и решеткой 14 и воспламенитель 15. Указанные детали конструкции модели ракеты образуют две камеры. Одна камера 16 между днищем 10 стакана 9 и термостойкой манжетой 11. Вторая камера 17 между поршнем 5 и крышкой 3 неподвижного корпуса 4. It consists of the head part 1, in which the rods 2 are fixed, passing through the cover 3, screwed into the stationary housing 4, connected to the piston 5. The stationary housing 4 ends with a gas duct 6 with a central nozzle 7 screwed into it and nozzles 8. On the gas duct 6 body 4, a glass 9 is fixed with a bottom 10, inside of which a heat-resistant cuff 11 is located. A stationary shell 4 is wearing a movable shell 12, which is included in the glass 9. Inside the stationary body there is a charge of solid fuel 13 and a grill 14 and an ignitor 15. These d hoist design model rocket form two chambers. One chamber 16 between the bottom 10 of the glass 9 and the heat-resistant cuff 11. The second chamber 17 between the piston 5 and the cover 3 of the fixed housing 4.

Модель ракеты находится в шахте в сложенном состоянии (фиг.1). При подаче импульса на воспламенитель 15 срабатывает заряд 13 и под действием давления пороховых газов поршень 5 перемещается вместе со штангами 2 и головной частью 1, образуя пространство для последующего заполнения его водой (фиг.2). Одновременно с этим пороховые газы проходят по газоходу 6 и выходят через центрально расположенное сопло 7, за счет чего создается реактивная сила и модель ракеты выходит из шахты. The rocket model is in the mine in the folded state (figure 1). When a pulse is supplied to the igniter 15, a charge 13 is triggered and under the influence of the pressure of the powder gases, the piston 5 moves together with the rods 2 and the head part 1, forming a space for subsequent filling it with water (figure 2). At the same time, the powder gases pass through the gas duct 6 and exit through the centrally located nozzle 7, due to which a reactive force is created and the rocket model leaves the mine.

В процессе движения на подводном участке свободное пространство между головной частью 1 и крышкой 3 неподвижного корпуса заполняется водой. В то же время часть пороховых газов, двигающихся по газоходу, проникает через форсунки 8 в камеру 16, создавая в ней давление. При достижении заданного давления подвижная обечайка 12 с манжетой 11 перемещается до стыковки с головной частью, захлопывая пространство между головной частью 1 и крышкой 3 неподвижного корпуса 4 (фиг.3). During movement in the underwater section, the free space between the head part 1 and the cover 3 of the fixed body is filled with water. At the same time, part of the powder gases moving along the gas duct penetrates through the nozzles 8 into the chamber 16, creating pressure in it. Upon reaching a predetermined pressure, the movable shell 12 with the cuff 11 moves to the docking with the head part, slamming the space between the head part 1 and the cover 3 of the fixed body 4 (Fig. 3).

Герметичность стыковки и ее фиксация осуществляется за счет герметизирующего резинового кольца 18 и кольцевого пружинного фиксатора 19.Диаметр форсунок подбирается таким, что обеспечить необходимое (достаточное для заполнения полости 17 водой) время запаздывания Dt от окончания перемещения поршня 5 до начала перемещения подвижной обечайки 12. The tightness of the docking and its fixation is carried out due to the sealing rubber ring 18 and the annular spring clip 19. The nozzle diameter is selected so as to provide the necessary (sufficient to fill the cavity 17 with water) delay time Dt from the end of the movement of the piston 5 to the beginning of the movement of the moving shell 12.

Примерный график изменения давления в пространстве 16 показан на фиг.4, где
t₁ время с начала воспламенения заряда 13 до начала движения поршня 5;
τ₂ время с начала воспламенения заряда 13 до конца движения поршня 5;
τ₃ время с начала воспламенения заряда 13 до начала движения подвижной обечайки 12;
τ₄ время с начала воспламенения заряда 13 до стыковки подвижной обечайки 12 с головной частью 1;
P₁ давление в полости 17 в момент трогания поршня в полости 16;
P₂ давление в полости 17 в момент окончания движения поршня в полости 16;
P₃ давление в полости 17 в момент трогания подвижной обечайки 12;
P₄ давление в полости 17 в момент стыковки подвижной обечайки 12 с головной частью 1.An exemplary graph of pressure changes in space 16 is shown in figure 4, where
t ₁ time from the start of ignition of the charge 13 to the start of movement of the piston 5;
τ ₂ time from the beginning of ignition of the charge 13 to the end of the movement of the piston 5;
τ ₃ time from the beginning of ignition of the charge 13 to the beginning of the movement of the movable shell 12;
τ ₄ time from the beginning of the ignition of the charge 13 to the docking of the movable shell 12 with the head part 1;
P ₁ pressure in the cavity 17 at the time of starting the piston in the cavity 16;
P ₂ pressure in the cavity 17 at the end of the movement of the piston in the cavity 16;
P _{3 the} pressure in the cavity 17 at the moment of moving the movable shell 12;
P _{4 the} pressure in the cavity 17 at the time of docking the movable shell 12 with the head part 1.

Claims

1. Способ заполнения модели ракеты рабочим телом (водой) самотеком из окружающей среды в процессе движения ее на подводном участке траектории, отличающийся тем, что подачу рабочего тела осуществляют в полость, образующуюся в результате выдвижения на штангах головной части перемещением поршня в камере неподвижного корпуса под действием давления пороховых газов, образующихся при горении пороховой шашки, воспламеняемой при старте, одна часть из которых, проходя по газоходу, истекает через сопло, создавая реактивную силу, а другая часть, проходя по газоходу, истекает через форсунки в нем расположенные, в камеру между подвижной обечайкой и днищем стакана неподвижного корпуса, постепенно повышая в ней давление, которым с интервалом времени Δτ от момента выдвижения головной части, требуемым для заполнения рабочим телом образующейся при выдвижении головной части полости, перемещают манжету с подвижной обечайкой, надвигая ее на головную часть и обеспечивая герметичную стыковку. 1. A method of filling a rocket model with a working fluid (water) by gravity from the environment during its movement on the underwater section of the trajectory, characterized in that the supply of the working fluid is carried out in the cavity formed by the extension of the head part on the rods by moving the piston in the chamber of the stationary body under the action of the pressure of the powder gases generated during the combustion of the powder bomb, ignited at start-up, one part of which, passing through the gas duct, flows through the nozzle, creating a reactive force, and the other part Wearing along the gas duct, it flows through nozzles located in it, into the chamber between the movable shell and the bottom of the cup of the stationary body, gradually increasing the pressure in it, with a time interval of Δτ from the moment the head is pulled out, which is required to fill the cavity formed when the head is pulled out , move the cuff with a movable shell, pushing it over the head and providing a tight seal.

2. Конструкция модели ракеты, состоящая из головной части, бака для заправки рабочего тела, двигателя, заряда твердого ракетного топлива и воспламенителя, отличающаяся тем, что она выполнена раздвижной и включает неподвижную относительно заднего среза модели часть, состоящую из корпуса с крышкой и днищем, газохода, сопла, форсунок, стакана, и подвижную часть, включающую подвижную обечайку, поршень с закрепленными на нем штангами, ввинченными в головную часть, приводящимися в движение одним источником энергии, давлением пороховых газов при сгорании заряда твердого топлива. 2. The design of the rocket model, consisting of a head part, a tank for refueling a working fluid, an engine, a charge of solid rocket fuel and an igniter, characterized in that it is extensible and includes a part that is stationary relative to the rear cut of the model, consisting of a body with a cover and a bottom, gas duct, nozzles, nozzles, cups, and the movable part, including the movable shell, the piston with rods fixed on it, screwed into the head, driven by a single energy source, the pressure of the powder gases at combustion of a charge of solid fuel.