RU2185522C1

RU2185522C1 - Rocket engine igniter

Info

Publication number: RU2185522C1
Application number: RU2001104249A
Authority: RU
Inventors: А.П. Талалаев; А.В. Козьяков; В.Ф. Молчанов; В.В. Чураков; В.Н. Аликин; Г.Э. Кузьмицкий
Original assignee: Государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов"; Федеральное государственное унитарное предприятие "Пермский завод им.С.М.Кирова"
Priority date: 2001-02-13
Filing date: 2001-02-13
Publication date: 2002-07-20

Abstract

FIELD: rocketry; engines. SUBSTANCE: igniter of rocket engine solid propellant charge has pyrotechnical cartridge and igniter whose housing is made equidistant to surface of seat in engine. Igniter housing is made of polymeric film in form of three-dimensional unit with cavity in housing. Cavity accommodates cartridge divider which has central blind channel and side radial channels. Cross sizes of cavity are either equal to or slightly less than cross sizes of divider. Radial channels of divider are mutually opposite. EFFECT: provision of compact design of igniter with convenience of arrangement and fastening in rocket engine and improved reliability of operation. 2 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при проектировании, отработке и изготовлении ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ) и воспламенительных устройств к ним. The present invention relates to the field of rocket technology and can be used in the design, development and manufacture of solid propellant rocket engines (solid propellant rocket engines) and ignition devices for them.

В РДТТ широко применяются конструкции воспламенителей различного конструктивного оформления. Наиболее широко в последнее время используются пленочные пакетные конструкции воспламенителей. In solid propellant rocket engines, igniter designs of various design are widely used. The most widely used film package designs of igniters in recent years.

Однако одним из недостатков пленочных конструкций воспламенителей являются затруднения при креплении (фиксации) их в камере двигателя. По сути, для них приходится выделять специальный ограниченный объем, играющий роль жесткого корпуса, ограничивающего их перемещение в камере при срабатывании пиропатрона и ориентирующего их относительно пиропатрона требуемым образом. В определенной степени этот недостаток устраняется в объемных пленочных конструкциях воспламенителей, изготавливаемых методом вакуум-деформирования. Однако они также требуют элементов крепления, что усложняет конструкцию двигателя в целом. Другим недостатком рассмотренных конструкций является наличие некоторого расстояния между воспламенителем и пиропатроном, что создает определенный риск несрабатывания или срабатывания с задержкой воспламенителя. На этапах отработки, как правило, этот момент подтверждается многочисленными испытаниями при предельных условиях и параметрах воспламенительного узла (варьируются толщина стенки воспламенителя, величина навески, расстояние до пиропатрона, взаимное расположение (верх-низ) пиропатрона и воспламенителя и проч.). However, one of the disadvantages of the film structures of igniters is the difficulty in fixing (fixing) them in the engine chamber. In fact, they have to allocate a special limited volume, playing the role of a rigid body, restricting their movement in the chamber when the igniter is triggered and orienting them relative to the igniter in the required manner. To a certain extent, this drawback is eliminated in bulk film designs of igniters manufactured by vacuum deformation. However, they also require fasteners, which complicates the design of the engine as a whole. Another drawback of the considered designs is the presence of a certain distance between the igniter and the igniter, which creates a certain risk of failure or operation with a delay of the igniter. At the mining stages, as a rule, this moment is confirmed by numerous tests under extreme conditions and parameters of the igniter assembly (the igniter wall thickness, the size of the sample, the distance to the igniter, the relative position (top-bottom) of the igniter and igniter, etc.).

В качестве прототипа заявляемой конструкции выбрано воспламенительное устройство, описанное в источнике: И.Х.Фахрутдинов, А.В.Колесников. Конструкция и проектирование ракетных двигателей твердого топлива. М.: Машиностроение, 1987, с. 208-211, рис. 9.4. As a prototype of the claimed design, the ignition device described in the source is selected: I.Kh. Fakhrutdinov, A.V. Kolesnikov. Design and engineering of solid propellant rocket engines. M .: Engineering, 1987, p. 208-211, fig. 9.4.

Недостатками прототипа являются: сложность и громоздкость конструкции, пониженная надежность срабатывания воспламенителя от пиропатрона, наличие возмущающего импульса при срабатывании пиропатрона. The disadvantages of the prototype are: the complexity and bulkiness of the design, reduced reliability of the igniter from the igniter, the presence of a disturbing pulse when the igniter is triggered.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание компактной конструкции воспламенительного устройства, удобного с точки зрения размещения и крепления в ракетном двигателе, с повышенной надежностью в срабатывании. The technical task of the invention is the creation of a compact design of an igniter device, convenient from the point of view of placement and fastening in a rocket engine, with increased reliability in operation.

Указанная задача в предлагаемой конструкции узла воспламенения достигается за счет выполнения воспламенителя объемным, из полимерной пленки, с углублением в корпусе воспламенителя, а пиропатрон при этом снабжен, выступающим внутрь углубления воспламенителя и контактирующим с ним по боковой поверхности углубления, рассекателем форса пламени с глухим центральным каналом и с боковыми радиальными каналами. The specified task in the proposed design of the ignition unit is achieved by making the ignitor volumetric, made of a polymer film, with a recess in the igniter body, while the pyro cartridge is equipped with a flame force divider with a blank central channel protruding into the igniter recess and in contact with it along the side surface of the recess and with lateral radial channels.

Сущность изобретения также заключается в утапливании пиропатрона с рассекателем в корпус воспламенителя, что, совместно с выполнением контактирующих между собой поверхностей двигателя (крышки двигателя), воспламенителя и рассекателя форса пламени пиропатрона эквидистантными друг относительно друга, позволяет достичь максимального компоновочного эффекта - компактности и одновременно повысить надежность срабатывания воспламенителя, так как форм пламени из отверстий боковых радиальных каналов буквально "упирается" в стенку углубления в корпусе воспламенителя. The invention also consists in recessing the pyro cartridge with a divider into the igniter body, which, together with the contact surfaces of the engine (engine cover), igniter and flame divider of the pyro cartridge, being equidistant relative to each other, allows to achieve the maximum layout effect - compactness and at the same time increase reliability igniter operation, since the forms of flame from the holes of the lateral radial channels literally "rests" against the wall I'm in the igniter housing.

Выполнение поперечных размеров углубления равными или несколько меньшими (конструкция объемного пленочного воспламенителя обладает определенной податливостью) поперечных размеров рассекателя форса позволяет обеспечить фиксацию (закрепление) воспламенителя, исключить его перемещения в двигателе и возможные, в связи с этим, механические повреждения. The transverse dimensions of the recess are equal to or slightly smaller (the design of the volumetric film igniter has a certain flexibility) of the transverse dimensions of the force divider to ensure fixation (fixing) of the igniter, to exclude its movement in the engine and possible mechanical damage due to this.

Для некоторых РДТТ, в частности для разгонных и маршевых РДТТ малогабаритных ракет, весьма существенным является влияние импульса силы срабатывающего пиропатрона на аэродинамическую устойчивость ракеты на начальном участке траектории. Для нейтрализации этого эффекта предлагается боковые радиальные каналы в рассекателе выполнять попарно противоположными с одинаковым размером отверстий. For some solid propellant rocket engines, in particular for small-sized rocket booster rockets and marching rocket engines, the influence of the force of the triggered pyro cartridge on the aerodynamic stability of the rocket in the initial part of the trajectory is very significant. To neutralize this effect, it is proposed that the lateral radial channels in the divider be made pairwise opposite with the same hole size.

Помимо достигаемых технических результатов, заявляемая конструкция обладает существенно более высокой технологичностью в изготовлении, простотой конструкции (отсутствие мембран, резьбовых элементов, уплотнений и т.п.), удобством и безопасностью в снаряжении сборке в состав ракетного двигателя. In addition to the achieved technical results, the claimed design has significantly higher manufacturability in manufacturing, simplicity of design (lack of membranes, threaded elements, seals, etc.), convenience and safety in equipping the assembly of the rocket engine.

Таким образом, отличительными признаками заявляемой конструкции являются следующие. Thus, the hallmarks of the claimed design are the following.

1. Выполнение в корпусе воспламенителя углубления, установка на пиропатрон рассекателя, размещенного внутри углубления воспламенителя. 1. The implementation in the housing of the igniter of the recess, the installation on the igniter divider placed inside the recess of the igniter

2. Выполнение поверхностей корпуса воспламенителя эквидистантно посадочной поверхности двигателя, а углубления в корпусе воспламенителя - эквидистантным рассекателю с поперечными размерами, равными или несколько меньшими поперечных размеров рассекателя. 2. The execution of the surfaces of the igniter casing is equidistant to the landing surface of the engine, and the recesses in the igniter casing are equidistant to the divider with transverse dimensions equal to or slightly smaller than the transverse dimensions of the divider.

3. Выполнение центрального глухого канала и боковых радиальных каналов в рассекателе. При этом боковые отверстия выполнены попарно противоположными (с равными диаметрами). 3. The implementation of the central blind channel and the lateral radial channels in the divider. In this case, the lateral openings are made in pairs opposite (with equal diameters).

Достигаемый технический результат изобретения заключается:
1) в компактности заявляемой конструкции;
2) в простом и надежном способе фиксации (закрепления) воспламенителя в двигателе;
3) в повышении надежности срабатывания воспламенителя;
4) в исключении влияния импульса срабатывания пиропатрона на полет ракеты.The technical result of the invention is:
1) in the compactness of the claimed design;
2) in a simple and reliable way of fixing (fixing) the igniter in the engine;
3) to increase the reliability of the igniter;
4) in eliminating the influence of the activation pulse of the squib on the flight of the rocket.

5) в повышении технологичности изготовления, упрощении конструкции. 5) in improving the manufacturability of manufacturing, simplifying the design.

Сущность изобретения поясняется следующими графическими материалами. The invention is illustrated by the following graphic materials.

Фиг.1. Конструкция заявляемого воспламенительного устройства (размещение в тороидальной крышке двигателя с кольцевой камерой сгорания). Figure 1. The design of the inventive igniter (placement in a toroidal engine cover with an annular combustion chamber).

Фиг.2. Размещение воспламенителя в крышке двигателя (сечение А-А на фиг. 1). Figure 2. Placement of the igniter in the engine cover (section AA in FIG. 1).

На фигурах обозначены:
1 - корпус двигателя;
2 - заряд твердого топлива;
3 - крышка двигателя;
4 - воспламенитель;
5 - рассекатель форса пламени пиропатрона;
6 - пиропатрон;
7 - каналы рассекателя;
В - поверхность корпуса воспламенителя, сопрягаемая с крышкой двигателя;
К - поверхность крышки двигателя, сопрягаемая с поверхностью корпуса воспламенителя;
У - поверхность углубления в корпусе воспламенителя, сопрягаемая с рассекателем;
Р - поверхность рассекателя, сопрягаемая с поверхностью углубления в воспламенителе;
d - диаметр отверстий каналов рассекателя;
Д₁, Д₂ - поперечный размер рассекателя и углубления соответственно.In the figures indicated:
1 - engine housing;
2 - charge of solid fuel;
3 - engine cover;
4 - igniter;
5 - divider flame force pyrocartridge;
6 - pyro cartridge;
7 - divider channels;
In - the surface of the igniter body, mating with the engine cover;
K is the surface of the engine cover mating with the surface of the igniter body;
U - the surface of the recess in the igniter body, mating with the divider;
P is the surface of the divider, mating with the surface of the recess in the igniter;
d is the diameter of the holes of the divider channels;
D ₁ , D ₂ - the transverse size of the divider and the recesses, respectively.

Патентуемая конструкция реализуется в следующем конструктивном оформлении. Patented design is implemented in the following design.

Воспламенитель (4) - корпус выполнен вакуумдеформированием из полиэтиленовой пленки толщиной 0,5...0,8 мм; форма корпуса (4) полутороидальная, эквидистантная форме передней крышки двигателя (3); в корпусе (1) выполнено углубление сложной формы, эквидистантное конструктивному оформлению рассекателя (5) и элементам его крепления в крышке двигателя (3). Igniter (4) - the casing is made by vacuum deformation from a polyethylene film with a thickness of 0.5 ... 0.8 mm; the shape of the housing (4) is one and a half, equidistant to the shape of the front cover of the engine (3); in the housing (1), a deepening of a complex shape was made, equidistant to the design of the divider (5) and its fastening elements in the engine cover (3).

Рассекатель (5) - цилиндрическая металлическая втулка с глухим дном и двумя взаимно противоположными боковыми отверстиями (7). The divider (5) is a cylindrical metal sleeve with a blank bottom and two mutually opposite side holes (7).

Пиропатрон (6) - штатный малоразмерный инициатор. Pyro cartridge (6) is a standard small initiator.

Claims

1. An ignition device for a solid propellant charge of a rocket engine containing a squib, an ignitor, the casing of which is made equidistant to the surface of the seat in the engine, characterized in that the igniter casing is made of a polymer film in the form of a volume unit with a recess in the igniter casing, in which the igniter divider is located, equipped with a central blind channel and lateral radial channels, while the transverse dimensions of the recess are made equal to or slightly smaller pop Cross sectional dimensions.

2. The igniter device according to claim 1, characterized in that the radial channels of the divider are made pairwise opposite.