SE465935B - Drivanordning foer missiler - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 40 465 955 2 rymme mellan främre ytan på propergolblocket och drivanord- ningens ändyta, varvid den axiella kanalen och de periferiska kanalerna mynnar i detta fria utrymme genom öppningar upp- tagna i armeringen och avslutade vid den motsatta änden (ned- strömsänden) av ett divergent parti.

Accelerationsdrivanordningen enligt uppfinningen funge- rar utan strålrör även fast den är försedd med ett propergol- block med ett längdförhållande mellan 2,5 och 6.

Var och en av kanalerna uppvisar individuellt ett till- räckligt stort längdförhållande för att gashastigheten skall uppnå ljudhastigheten i en sektion nära kanalens nedströmsände och har nedströms om denna sektion ett divergent parti, som möjliggör gasernas expansion med en godtagbar verkningsgrad.

Dessa kanaler mynnar i blockets baksida på sådant sätt att re- sultanten av dragkraftsvektorerna sammanfaller med axeln hos anordningen som skall accelereras.

Genom att alla kanalerna mynnar i det fria utrymmet anord- nat uppströms om blocket fyller detta rum uppgiften som tryck- utjämningskammare, och tryckutvecklingen i varje kanal som funktion av tiden är sådan, att det i huvudsak är lika tryck dem emellan varje ögonblick. För minimering av förbrännings- återstoden är de periferiska kanalerna anordnade i en eller två koncentriska cirklar och är 6 resp. 12 till antalet. En- ligt ett föredraget kännetecken på uppfinningen har blocket 7 kanaler, l axíell kanal och 6 periferiska kanaler.

Enligt ett annat kännetecken är de sex periferiska kana- lerna parallella med den axiella kanalen.

Dessutom har de periferiska kanalerna i en sådan laddning ett avstånd från propergolblockets ytteryta som motsvarar hälften av det mått som åtskiljer kanalerna inbördes.

Den centrala kanalen kan har cirkulär eller sexkantssek- tion.

De periferiska kanalerna som är belägna på den eller de koncentriska cirklarna kan ha en sektion som är anpassad dels till beskaffenheten av den använda propergolen för att be- gränsa de inbördes verkningarna mellan de olika kanalerna i förbränningsögonblicket, dels till den potentiella mängden av förbränningsåterstoder. Dessa kanaler kan därför i tvärsek- tion ha cirkulär form, regelbunden sexkantsform, femkantsform eller trapetsform, där trapetsets längre bas kan vara krökt 10 15 20 25 30 35 40 ß 465 935 eller rak. Lämpligen uppvisar de periferiska kanalerna en sektion med i huvudsak likbent trapetsform. Fördelen med tra- petsformen är att till ett minimum minska förbränningsrester- na och att så länge som möjligt behålla en effektiv förbrän- ning och gasströmning.

Tryckskillnaden AP som består mellan de båda ändytorna på propergolblocket ökas genom ett stort längdförhållande hos kanalerna. Ett på sådant sätt perforerat propergolblock är emellertid ömtåligare än ett block med en enda kanal och givet- vis än ett block med frontal förbränning.

Det är väl känt av fackmännen att i sidled förbinda pro- pergolblocket med drivanordningens hus medelst en förbränninge- inhibitor. När det gäller ett flerfaldigt perforerat proper- golblock har det befunnits att denna fastsättning är otill- räcklig.

Propergolblocket hos drivanordningen enligt uppfinningen innefattar på sin uppströmssida en armering förenad med driv- anordningens hus, vilken armering lämnar ett fritt utrymme mellan uppströmsänden på propergolblocket och gaveln hos driv- anordningens hus, varvid den axiella och de periferiska kanaler- na mynnar i detta fria utrymme genom öppningar upptagna i ar- meringen.

Enligt ett föredraget kännetecken på uppfinningen består denna armering av en perforerad platta, vars öppningar med sam- ma antal som propergolblockets kanaler står mittför de perife- riska kanalerna och den axiella kanalen och är fäst vid upp- strömsänden på propergolblocket med hjälp av förbränningsinhi- bitorn.

Det fria utrymmet som på detta sätt bildats mellan arme- ringen fäst mot framänden på propergolblocket och bakänden på drivanordningen bildar en kammare för utjämning av det inre trycket, vilken minskar de tryckskillnader som kan uppkomma under förbränningen. Detta försiktighetsmått är berättigat, ty om tjockleken av den propergol som skiljer två kanaler och som blir mindre och mindre i den mån förbränningen fortskrider skulle utsättas för en tryckskillnad skulle denna skillnad mot slutet av förbränningen framkalla ett förtidigt brott i den ännu ej förbrända propergolen med risk för utkastning av pro- pergolfragment och skulle orsaka en oregelbunden förbränning på slutet och därigenom en väsentlig minskning av verknings- lÜ 15 ZÛ 25 30 35 40 465 935 4 graden. Denna tryckutjämningskammare anbragt vid framänden på den accelererande propergolen kan vara belägen nedströms om gasgeneratorn i en rammotor.

Armeríngen framför propergolen har öppningar som låter förbränningsgaserna och därmed trycket fördelas mellan kana- lerna genom förmedling av utjämningskammaren. Dessa öppningar kan ha exakt propergolkanalernas initialform eller en helt an- nan form. Exempelvis kan kanalerna ha trapetsformig sektion, och öppningarna i armeringen kan vara cylindriska eller stympat koniska.

Fördelen med cylindriska eller stympat koniska öppningar är att man kan återanvända denna armering också för det andra steget i drivningen inom ramen för utformningen av en rammotor för att fördela strålarna av förbränningsgas; armeringen an- vändes då som en diffusor-insprutare.

Armeringen är fäst vid drivanordningens gods och åstad- kommer en hämning, närmare bestämt genom återföring av inhibi- torn som fixerar propergolen vid drivanordningens mantel. Inhi- bitorn som tjänar till skydd för denna armering kan vara anord- nad vid dennas ena eller andra sida men är företrädesvis anord- nad vid baksidan på armeringen, dvs. mellan propergolblocket och själva armeringen, så att dess alltför starka upphettning undviks.

Enligt ett föredraget kännetecken utgör drivanordningen en- ligt uppfinningen accelerationssteget i en rammotor. I sådant fall är bakänden på propergolblocket belägen i rammotorns strålrörszon och företrädesvis i höjd med den divergenta delen av detta strålrör, varvid en sådan utformning möjliggör att få plats med mera propergol i drivanordningens hus.

Varje kanal avslutas med ett divergent parti för att för- bättra gasernas expansion, och när det gäller accelerations- blocket i en rammotor är detta vidgade parti beläget i höjd med rammotorns strålrör.

Förbränningen av propergol sker i parallella skikt, och vid slutet av förbränningen finns det kvar oförbrända rester vid omkretsen av den invändiga inhibitorn förenad med driv- anordningens gods, medan den centrala återstoden kastas.

Enligt en första variant kan närvaron av dessa rester eli- mineras partíellt genom användning av ett förbränningshämmande material som tränger in till det inre av den utvändiga cylin- 10 15 20 25 30 35 40 s 465 935 derytan hos propergolblocket i åtminstone två zoner belägna i höjd med dessa rester som därmed bildar längsgående urtag som uppvisar fördelen av att minska uppträdandet av risker för förbränningens stabilitet under rammotorns drift.

Enligt en annan variant elimineras dessa rester helt och snabbt genom användning av ett block av bikomposition varvid propergolen med större förbränningshastighet är förlagd till de zoner som är i höjd med de yttre förbränningsåterstoderna.

Enligt ett föredraget kännetecken på uppfinningen är den använda propergolen en kompositpropergol med ett bindemedel av polybutadien-hydroxikelat och innehåller upp till 5 vikt% ferrocen-katalysatorer.

Exempel på uppfinningen beskrivs nedan med hänvisning till fig. l, 2 och 3.

Fig. 1 visar en drivanordning enligt uppfinningen, använd såsom accelerator inbyggd i en strålmotor, fig. 2 visar ett tvärsnitt AA' av accelerationsdrivanordningen enligt fig. l, fig. 3 visar de teoretiska tryckkurvorna i de periferiska ka- nalerna och i den centrala kanalen i propergolblocket i acce- lerationsdrivanordningen som funktion av förbränningstiden, fig. 4 visar tryckkurvan som funktion av förbränningstiden, och fig. S visar dragkraftskurvan som funktion av förbränningstiden.

Med hänvisning till fig. 1 består en rammotor med inbyggd accelerator av en accelerationsdrivanordning l enligt upp- finningen och en gasgenerator 2.

Brännkammaren i gasgeneratorn benämnes primärkammare 3.

Brännkammaren i accelerationsdrivanordningen, som från början upptages av ett propergolblock, benämnes sekundärkammare 4.

Huset S för accelerationsdrívanordningen l är vid sin framände försett med luftintagsöppningar 6 tíllslutna av lock 7 under accelerationssteget och vid sin bakände med ett strål- rör 8 med stort tvärsnitt, avsett att låta förbränningsgasen från rammotorn expandera och från början tillslutet med ett lock 9.

Rammotorns sekundärkammare upptager ett accelerations- block av propergol med bindemedlet PBHT 10 genomdraget av en central kanal ll och sex periferiska, längsgående kanaler 12.

Blocket 10 har diametern 191 mm vid en längd av 500 mm, alltså ett längdförhållande av 2,61.

Detta block 10 med flera kanaler är förbundet i sidled 10 15 20 25 30 35 40 465 955 6 med drivanordningens hus 5 medelst en förbränningsinhibitor 13. Framänden på blocket är försedd med en platta 14 genom- dragen av stympat koniska öppningar 15 med samma antal som och mittför de periferiska kanalerna 12 och den centrala ka- nalen ll i propergolblocket 10, till vilket den är fäst medelst en förbränningsinhibitor.

Bakänden på propergolblocket 10 är belägen i höjd med strålrörets 8 divergenta del, och de periferiska kanalerna 12 och den centrala kanalen ll avslutas med ett divergent parti 16.

Gasgeneratorn är försedd med ett block 18 av syrefattig propergol som genererar reducerande gaser, försett med en central kanal 19 och förbundet med primärkammaren 3.

Blocket av syrefattig propergol upptager inte hela voly- men av den primära brännkammaren; ett fritt utrymme 20 lämnas mellan den perforerade plattan 14 och bakänden på blocket 18 för bildande av en kammare för tryckutjämning.

En tändare 21 är anordnad i framänden på den centrala ka- nalen i blocket 18 av syrefattig propergol. Det kan anmärkas att tändaren 21 likaväl kan vara placerad i höjd med det fria utrymmet 20.

Enligt fig. 2 är det flerkanaliga propergolblocket 10 i sidled förbundet med huset 5 hos accelerationsdrivanordningen l medelst ett förbränningsinhiberande material 13. Detta block genomgås av en central sexkantig kanal ll som har höjden 42 mm och sex periferiska kanaler 12 anordnade i en med den centrala kanalen ll koncnetrisk cirkel.

De sex periferiska kanalerna 12 har en i huvudsak som ett likbent trapets formad sektion, som också har höjden 42 mm och är anordnade så att deras sidor är parallella två och två.

Det förbränningsinhiberande materialet 13 skjuter in in- uti den yttre cylinderytan hos propergolblocket 10 i tre zoner belägna i höjd med förbränningsåterstoderna 22 och på så sätt bildande tre längsgående spår 23 parallella med kanalerna.

Vid starten av anordningen försedd med en sådan rammotor med inbyggd accelerator genomströmmar förbränningsgaserna från tändaren 21 den centrala kanalen 19 i det gasgenererande blocket 18 och tränger genom öppningarna i plattan 14 in i kanalerna i flerkanalsblocket 10 i acceleratorn som de tänder.

Trycket i hela den volym som inte upptages av propergolen ll 10 15 20 25 30 35 40 v 465 935 (kanaler i accelerationsblocket, utjämningskammare, kanal i generatorblocket för gas) stiger snabbt och åstadkommer ut- kastande av locket 9, vilket friger utströmningen av förbrän- ningsgaser från acceleratorn och orsakar anordningens acce- leration.

När förbränningsgaserna från tändaren 21 passerar genom den centrala kanalen i det gasgenererande blocket l8 initie- rar de också dess pyrolys. De pyrolysgaser som alstrats under varaktigheten av acceleratorns förbränning utdrivs med den sistnämndas förbränningsgaser och går förlorade för den slut- liga funktionen som rammotor, men de medverkar i någon mån till anordningens acceleration.

Flerkanalsblocket 10 av propergol brinner ca. 1,8 s, och utdrivningen av förbränningsgaserna accelererar anordníngen till en hastighet tillräcklig för att rammotorn skall avlösa acceleratorn.

Förbränningen sker i parallella skikt. Såsom ses av fig. 3 är kurvan över trycket som funktion av tiden fallande, och trycket i de periferiska kanalerna 12 är i huvudsak lika stort som det som råder i höjd med den centrala kanalen ll, varige- nom riskerna för ett förtídigt brott på blocket minskas. Dess- utom möjliggör existensen av spåren 23 i höjd med förbränninge- återstoderna ett distinkt stopp på förbränningen.

Så snart förbränningen av flerkanalsblocket 10 av proper- gol har upphört minskar trycket i brännkammaren, vilket orsakar utkastande av förslutningarna 7 genom den sekundära brännkam- maren 4 och det massiva inträngandet av luft genom öppningar- na 6.

Generatorns pyrolysgaser tänds spontant med luften under de tryck- och temperaturförhållanden de befinner sig i. Bland- ningen av luft och pyrolysgas under förbränning får en väsent- ligt stigande temperatur och utdrivs genom strålröret 8 med stor sektion; rammotorns funktion inledes på detta sätt. fig. 4 och 5 framställer kurvor vid provskjutníng med en flerperforerad acceleratorladdning och visar att tändning av laddningen inträffar efter 20 ms och att förbränningen varar 1,8 s. Vid denna tid observeras en tryckstegring hos kurvorna orsakad av utdrivningen av de centrala förbränningsåterstoder- na.

Förloppen av kurvorna för tryck och dragkraft är jämför- 465 935 a liga med dem för kända laddningar utan strålrör med en enda kanal, nämligen en fallande tryckkurva och en lätt stigande dragkraftskurva.

Claims (14)

10 15 20 25 30 35 9 465 935 Patentkrav ~

1. l. Accelerationsdrivanordning innefattande ett propergol- block (10) i sidled förbundet med drivanordningens hus medelst en förbränningshämmare och innefattande en axiell kanal (ll), k ä n n e t e c k n a d av att dels propergolblocket upp- visar ett längdförhållande mellan 2,5 och 6, vilket block in- nehåller åtminstone sex periferiella, identiskt lika kanaler (12), dels att framsidan på propergolblocket innefattar en ar- mering förbunden med drivanordningens hus, vilken armering lämnar ett fritt utrymme (20) mellan främre ytan på propergol- blocket och drivanordningens ändyta, varvid den axiella kana- len och de periferiska kanalerna mynnar i detta fria utrymme genom öppningar upptagna i armeringen och avslutade vid den motsatta änden (nedströmsänden) av ett divergent parti (16).

2. Drivanordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att propergolblocket (10) innehåller sex periferiska kana- ler (12).

3. Drivanordning enligt krav 2, av att de sex periferiska kanalerna (12) är parallella med k ä n n e t e c k n a d den axiella kanalen (ll).

4. Drivanordning enligt krav l eller 2, n a d av att de periferiska kanalerna (12) uppvisar en sektion med i huvudsak likbent trapetsform.

5. Drivanordning enligt ettdera av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att den utgör accelerationssteget i en rammotor med inbyggd accelerator.

6. Drivanordning enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att bakänden på propergolblocket (10) år belägen i höjd med den divergenta delen av rammotorns strålrör (8).

7. Drivanordning enligt ettdera av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att den flerkanaliga propergolen bildande blocket (10) innefattar en katalysator.

8. Drivanordning enligt ettdera av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att armeringen består av en perfo- rerad platta (lä), vars öppningar (15) med samma antal som pro- pergolblockets kanaler står mittför de periferiska kanalerna (12) och den axiella kanalen (ll).

9. Drivanordning enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att den perforerade plattan (14) är fäst Vid Uppsffömsänden på propergolblocket med hjälp av förbrånningsinhibitorn. k ä n n e t e c k - 10 15 20 465 935 10

10. Drivanordning enligt föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d av att den innefattar en tändare anordnad åt- minstone delvis i höjd med det fria rummet (20).

11. l1.IDrivanordning enligt krav 5, 8 eller 9, k ä n n e - t e c k n a d av att öppningarna (15) i fästplattan (14) ut- gör insprutningsöppningar för reducerande gaser från drivan- ordníngens uppströmsladdning.

12. l2. Drivanordning enligt krav l, k ä n n e t e c k - n a d av att det förbränníngshämmande materialet (13) in- tränger i den yttre cylinderytan hos propergolblocket i åt- minstone två zoner belägna i höjd med de yttre förbränninge- resterna (22).

13. Drivanordning enligt ettdera av kraven l-10, k ä n - n e t e c k n a d av att propergolblocket (10) utgöres av en bikomposition, varvid propergol med större förbränningshastig- het är anordnad i zonerna belägna i höjd med de yttre För- bränningsåterstoderna (22).

14. Drivanordning enligt krav l, k ä n n e t e c k - n a d av att propergolblocket (10) är en kompositpropergol med bindemedlet PBHT.