RU2558488C2 - Solid-propellant rocket engine - Google Patents

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention relates to rocketry. Rocket engine comprises body, charge, nozzle and front cover. The latter is composed of the barrel with inner cylindrical surface in contact with reciprocating piston, thrust bead being arranged at barrel open end. Payload is secured by appropriate fixtures at the piston while pressure accumulator is arranged between said piston and barrel bottom to develop pressure in said barrel that exceeds that the body is rated for.

EFFECT: decreased weight with no increase in overall dimensions.

2 dwg

Description

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при создании ракетного двигателя твердого топлива (РДТТ) летательного аппарата, имеющего габаритные ограничения в исходном состоянии, с полезным грузом, разгоняемым РДТТ (капсулой с приборами, или снарядом, или РДТТ последующей ступени, субракетой), причем длина полезного груза сопоставима с длиной корпуса РДТТ.The invention relates to rocket technology and can be used to create a solid propellant rocket engine (solid propellant rocket engine) of an aircraft having overall limitations in the initial state, with a payload accelerated by solid propellant rocket engine (capsule with devices, or a projectile, or solid propellant rocket engine of the next stage, subracket), moreover, the length of the payload is comparable with the length of the body of the solid propellant rocket engine.

Известно, что с целью сокращения габаритов РДТТ и летательного аппарата в целом крышки корпусов РДТТ выполняют вогнутыми во внутреннюю полость корпуса РДТТ. Вогнутую полость передней крышки используют для размещения элементов летательного аппарата. В патенте RU 2222771 в полости передней крышки, выполненной в виде стакана, частично (по длине) размещен полезный груз, разгоняемый РДТТ. «Кормовая часть 3» полезного груза имеет форму цилиндра с диаметром, меньшим внутреннего диаметра стакана. С внутренней цилиндрической поверхностью стакана контактирует поршень, установленный с возможностью продольного перемещения. На поршне посредством узлов фиксации закреплен полезный груз. Недостаток рассматриваемого устройства сводится к тому, что полезный груз размещен по длине в полости стакана не полностью, а лишь своей «кормовой частью 3». При этом сокращение длиннового габарита летательного аппарата реализуется не в полной мере.It is known that in order to reduce the dimensions of the solid propellant rocket engine and the aircraft as a whole, the solid rocket hull covers are made concave into the internal cavity of the solid rocket motor housing. The concave cavity of the front cover is used to place the elements of the aircraft. In the patent RU 2222771 in the cavity of the front cover, made in the form of a glass, partially (along the length) is placed a payload accelerated by the solid propellant rocket engine. The “aft part 3” of the payload has the shape of a cylinder with a diameter smaller than the inner diameter of the cup. A piston mounted with the possibility of longitudinal movement is in contact with the inner cylindrical surface of the glass. A payload is fixed to the piston by means of fixation units. The disadvantage of the device under consideration is that the payload is not completely placed along the length in the glass cavity, but only with its “stern 3”. At the same time, the reduction in the long dimension of the aircraft is not fully realized.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к предлагаемому изобретению является ракетный двигатель твердого топлива [патент US 6647889], содержащий корпус, заряд, сопло, переднюю крышку, выполненную в виде стакана, с внутренней цилиндрической поверхностью которого контактирует поршень, установленный с возможностью продольного перемещения. На поршне посредством узлов фиксации закреплен полезный груз, причем между поршнем и дном стакана установлен аккумулятор давления. На открытом торце стакана установлен упорный буртик. Полезный груз размещен в полости стакана полностью, что обеспечивает максимальное сокращение габаритов летательного аппарата. Недостаток - повышенная масса стакана, цилиндрическая обечайка которого должна работать на устойчивость при действий на нее наружного (относительно стакана) внутрикамерного давления, возникающего в корпусе при работе РДТТ. Прочность цилиндрической обечайки (стакана) обеспечивается минимальной толщиной стенок (соответствующей минимальной массе стакана) при действии на обечайку внутреннего давления. Если такое же давление на обечайку действует не изнутри, а снаружи, потребная для обеспечения прочности (устойчивости) толщина стенок стакана и его масса должна быть в разы большей.The closest in technical essence and the achieved positive effect to the present invention is a solid fuel rocket engine [US Pat. No. 6,647,889], comprising a housing, a charge, a nozzle, a front cover made in the form of a cup, with a piston in longitudinal contact with the cylindrical surface displacement. A payload is fixed on the piston by means of fixing units, and a pressure accumulator is installed between the piston and the bottom of the cup. A persistent shoulder is installed on the open end of the glass. The payload is fully placed in the glass cavity, which ensures the maximum reduction in the dimensions of the aircraft. The disadvantage is the increased mass of the glass, the cylindrical shell of which must work for stability when the external (relative to the glass) pressure inside the chamber arises in the housing during the operation of the solid propellant rocket. The strength of the cylindrical shell (glass) is ensured by the minimum wall thickness (corresponding to the minimum mass of the glass) when exposed to internal pressure on the shell. If the same pressure on the shell does not act from the inside, but from the outside, the thickness of the glass walls and its mass, required to ensure strength (stability), should be several times greater.

Технической задачей настоящего изобретения является уменьшение массы ракетного двигателя твердого топлива при минимизации в исходном состоянии габаритов летательного аппарата с указанным РДТТ.An object of the present invention is to reduce the mass of a solid fuel rocket engine while minimizing in the initial state the dimensions of the aircraft with the specified solid propellant rocket motor.

Сущность изобретения заключается в том, что в ракетном двигателе твердого топлива, содержащем корпус, заряд, сопло, переднюю крышку, выполненную в виде стакана, с внутренней цилиндрической поверхностью которого контактирует поршень, установленный с возможностью продольного перемещения, а на поршне посредством узлов фиксации закреплен полезный груз, причем между поршнем и дном стакана установлен аккумулятор давления, при этом на открытом торце стакана установлен упорный буртик, аккумулятор давления рассчитан на создание давления в стакане, превышающего давление, на которое рассчитан корпус.The essence of the invention lies in the fact that in a rocket engine of solid fuel containing a housing, a charge, a nozzle, a front cover made in the form of a cup, a piston mounted with the possibility of longitudinal movement is in contact with the inner cylindrical surface, and a useful load, and a pressure accumulator is installed between the piston and the bottom of the cup, while a persistent shoulder is installed on the open end of the cup, the pressure accumulator is designed to create a pressure of Ana greater than the pressure to which the housing is designed.

Технический результат достигается за счет обеспечения возможности снижения толщины стакана при исключении наружного перепада давления. При работе РДТТ давление в полости его корпуса воздействует на наружную поверхность стакана. Для того чтобы не увеличивать массу стакана (за счет увеличения толщины его цилиндрической обечайки, работающей на устойчивость), в предложенном устройстве внутренняя полость стакана наддувается давлением, превышающим давление во внутренней полости корпуса РДТТ. Таким образом, реализуется разгрузка стакана, обеспечивающая минимизацию толщины его стенок и, соответственно, массы. Между поршнем и дном стакана установлен аккумулятор давления, обеспечивающий как выдвижение агрегата из корпуса РДТТ при полете, так и разгрузку стакана.The technical result is achieved by providing the possibility of reducing the thickness of the glass with the exception of the external pressure drop. During operation of a solid propellant rocket pressure in the cavity of its body acts on the outer surface of the glass. In order not to increase the mass of the glass (by increasing the thickness of its cylindrical shell working for stability), in the proposed device, the internal cavity of the glass is pressurized with a pressure exceeding the pressure in the internal cavity of the solid propellant rocket motor. Thus, the unloading of the glass is realized, which minimizes the thickness of its walls and, accordingly, the mass. A pressure accumulator is installed between the piston and the bottom of the cup, which ensures both the extension of the unit from the solid propellant rocket housing during flight and the unloading of the cup.

Данное техническое решение не известно из патентной и технической литературы.This technical solution is not known from the patent and technical literature.

Изобретение поясняется следующим графическим материалом:The invention is illustrated by the following graphic material:

на фиг. 1 показан продольный разрез РДТТ в исходном состоянии;in FIG. 1 shows a longitudinal section of a solid propellant solid propellant rocket in its initial state;

на фиг. 2 показан продольный разрез РДТТ в летной (рабочей) конфигурации с выдвинутым полезным грузом.in FIG. 2 shows a longitudinal section of a solid propellant rocket engine in flight (working) configuration with extended payload.

Ракетный двигатель твердого топлива содержит корпус 1, во внутренней полости 2 которого размещен заряд 3, сопло 4 и переднюю крышку 5. Передняя крышка 5 выполнена в виде стакана 6, размещенного внутри канала заряда 3. Стакан 6 содержит цилиндрическую обечайку 7, дно 8 и открытый торец 9. В стакане 6 установлен с возможностью продольного перемещения поршень 10, контактирующий с внутренней цилиндрической поверхностью 11 стакана 6. На поршне 10 выполнены узлы 12 фиксации полезного груза 13. Между поршнем 10 и дном 8 стакана 6 установлен аккумулятор 14 давления. Аккумулятор 14 давления рассчитан на создание давления в стакане 6, превышающего давление, на которое рассчитан корпус 1. На открытом торце 9 стакана 6 установлен упорный буртик 15.The rocket engine of solid fuel contains a housing 1, in the inner cavity 2 of which a charge 3 is placed, a nozzle 4 and a front cover 5. The front cover 5 is made in the form of a glass 6 placed inside the charge channel 3. The glass 6 contains a cylindrical shell 7, bottom 8 and open end face 9. In the barrel 6, a piston 10 is mounted with the possibility of longitudinal movement, which contacts the inner cylindrical surface 11 of the barrel 6. On the piston 10, nodes 12 for fixing the payload 13 are made. A pressure accumulator 14 is installed between the piston 10 and the bottom 8 of the barrel 6. . The pressure accumulator 14 is designed to create a pressure in the glass 6, exceeding the pressure for which the housing 1 is designed. A stop shoulder 15 is installed on the open end 9 of the glass 6.

Устройство работает следующим образом. Перед запуском РДТТ подается команда на срабатывание аккумулятора 14 давления. Под действием аккумулятора 14 давления внутри стакана 6 давление возрастает, воздействуя на поршень 10. Поршень 10 вместе с полезным грузом 13 перемещается до упора в упорный буртик 15. Таким образом, летательный аппарат переводится из исходного состояния в летную конфигурацию. Дальнейшая работа аккумулятора 14 давления обеспечивает внутри стакана 6 наддув давлением, превышающим давление во внутренней полости 2 корпуса 1 при работе РДТТ. Далее подается команда на запуск РДТТ. Во внутренней полости 2 корпуса 1 повышается давление за счет горения заряда 3. РДТТ начинает работу, разгоняя полезный груз 13. Аккумулятора 14 давления обеспечивает прочностную разгрузку стакана 6.The device operates as follows. Before starting the solid propellant rocket motor, a command is issued to operate the pressure accumulator 14. Under the action of the pressure accumulator 14, the pressure inside the nozzle 6 increases, acting on the piston 10. Together with the payload 13, the piston 10 moves all the way into the stop shoulder 15. Thus, the aircraft is transferred from the initial state to the flight configuration. Further operation of the pressure accumulator 14 provides pressurization inside the glass 6 with a pressure exceeding the pressure in the internal cavity 2 of the housing 1 during the operation of the solid propellant rocket motor. Next, a command is issued to start the solid propellant rocket motor. In the internal cavity 2 of the housing 1, the pressure rises due to the burning of the charge 3. The solid propellant rocket motor starts to work, dispersing the payload 13. The pressure accumulator 14 provides strength unloading of the glass 6.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого изобретения, по сравнению с прототипом, в качестве которого выбран ракетный двигатель твердого топлива [патент US 6647889], заключается в уменьшении массы ракетного двигателя твердого топлива при минимизации в исходном состоянии габаритов летательного аппарата с указанным РДТТ.The technical and economic efficiency of the present invention, compared with the prototype, for which a solid fuel rocket engine is selected [US Pat. No. 6,647,889], consists in reducing the mass of a solid fuel rocket engine while minimizing the initial dimensions of the aircraft with the specified solid propellant rocket engine.

Claims (1)

Ракетный двигатель твердого топлива, содержащий корпус, заряд, сопло, переднюю крышку, выполненную в виде стакана, с внутренней цилиндрической поверхностью которого контактирует поршень, установленный с возможностью продольного перемещения, а на поршне посредством узлов фиксации закреплен полезный груз, причем между поршнем и дном стакана установлен аккумулятор давления, при этом на открытом торце стакана установлен упорный буртик, отличающийся тем, что аккумулятор давления рассчитан на создание давления в стакане, превышающего давление, на которое рассчитан корпус. A solid propellant rocket engine comprising a housing, a charge, a nozzle, a front cover made in the form of a cup, with a piston mounted with the possibility of longitudinal movement in contact with the inner cylindrical surface, and a payload is fixed to the piston by fixation units, and between the piston and the bottom of the cup a pressure accumulator is installed, while a persistent flange is installed on the open end of the glass, characterized in that the pressure accumulator is designed to create a pressure in the glass exceeding the pressure The housing is designed for.

Images