RU176796U1

RU176796U1 - Massive jet engine

Info

Publication number: RU176796U1
Application number: RU2016146929U
Authority: RU
Inventors: Федор Анатольевич Савченко; Михаил Александрович Комратов; Бринис Абдельгани Лабед; Александр Дмитриевич Бабаев
Priority date: 2016-11-29
Filing date: 2016-11-29
Publication date: 2018-01-29

Abstract

Полезная модель относится к области стартовых реактивных двигателей (СРД), применяемых в безоткатных средствах ближнего боя, в которых происходит процесс преобразования химической энергии порохового заряда в тепловую энергию пороховых газов, а затем в кинетическую энергию истекающей газовой струи.Цель полезной модели - улучшение внутрибаллистических (увеличение полного импульса силы тяги (I)), эргономических (снижение импульсного избыточного давления (LΔ)) характеристик при работе СРД в условиях многостороннего экранирования огневой позиции и при стрельбе из помещений замкнутого объема и уменьшение стоимости изделия. Цель достигается за счет совершенствования внутрикамерного рабочего процесса путем организации радиально-вихревого истечения продуктов сгорания и диспергирования реакционной инертной массы (РИМ).СРД (фиг. 1) конструктивно состоит из корпуса (6), в котором размещен пороховой заряд (5), удерживаемый передней (4) и задней (7) диафрагмами, конфузора сопла, представляющего собой вихревой узел форсирования (8), воспламенителя (9), соплового насадка (10), в котором размещается реакционная инертная масса (12).Новым в предлагаемой схеме заявляемого СРД с противомассой является конструкция газодинамического тракта, включающая переднюю (4) и заднюю (7) диафрагмы, обеспечивающие удержание и горение вкладного порохового заряда (5), при этом для уменьшения давления во фронте ударной воспламенительной волны в полость передней диафрагмы (3) помещен поглотитель ударной волны, выполненный из пористой резины. Для уменьшения газодинамического сопротивления у вихревого узла форсирования (8) обтекатель и окончание корпуса камеры сгорания (6) выполнены в виде конуса. Для увеличение силы тяги реакционная инертная масса (12), представляющая собой мелкодисперсный порошок, размещена как в сопловом насадке, так и реакционной камере, выполненной в виде усеченного конуса.The utility model relates to the field of jet engines used in recoilless melee vehicles, in which the chemical energy of the powder charge is converted into the thermal energy of the powder gases, and then into the kinetic energy of the expiring gas jet. The purpose of the utility model is to improve the ballistic ( an increase in the total impulse of the traction force (I)), ergonomic (decrease in impulse overpressure (LΔ)) characteristics during the operation of the SDE in the conditions of multilateral shielding of fire zitsii and shooting from the premises of the closed volume and a decrease in product cost. The goal is achieved by improving the intra-chamber working process by organizing the radial-vortex outflow of combustion products and dispersion of the reaction inert mass (RIM). The WDS (Fig. 1) constructively consists of a housing (6), in which a powder charge (5) is held, which is held by the front (4) and the rear (7) diaphragms, the nozzle confuser, which is a vortex forcing unit (8), an ignitor (9), a nozzle nozzle (10), in which the reaction inert mass (12) is placed. New in the proposed scheme of the claimed SRD with etc the otivomass is the design of the gas-dynamic path, including the front (4) and rear (7) diaphragms, which ensure the holding and combustion of the external powder charge (5), while to reduce the pressure in the front of the shock igniter wave, a shock absorber is placed in the cavity of the front diaphragm (3) made of porous rubber. To reduce the gas-dynamic resistance of the vortex forcing unit (8), the fairing and the end of the combustion chamber body (6) are made in the form of a cone. To increase the thrust force, the reaction inert mass (12), which is a fine powder, is placed both in the nozzle nozzle and in the reaction chamber made in the form of a truncated cone.

Description

Полезная модель относится к области стартовых реактивных двигателей (СРД) безоткатных средств ближнего боя, в которых происходит процесс преобразования химической энергии порохового заряда в тепловую энергию пороховых газов, а затем в кинетическую энергию истекающей газовой струи.The utility model relates to the field of starting jet engines (recoiling engines) of recoilless melee weapons, in which the process of converting the chemical energy of the powder charge into the thermal energy of the powder gases, and then into the kinetic energy of the expiring gas jet.

Недостатком существующих СРД к безоткатным средствам ближнего боя является значительный выброс несгоревших частиц порохового заряда по причине разрушения пороховых элементов из-за перепада давлений по длине заряда, а также высокий уровень импульсного избыточного давления, действующего на стрелка при выстреле, особенно при стрельбе в условиях многостороннего экранирования огневой позиции, а также из помещений ограниченного объема. Выброс топлива обусловливает соответствующую потерю полного теплосодержания и приводит к существенному снижению (более 20%) комплексной внутрибаллистической характеристики СРД - полного импульса силы тяги I_п, значительному разбросу времени работы τ_р(до 10%) и высоким значениям импульсного избыточного давления в местах расположения расчета L_Δр.The disadvantage of existing SLDs to recoilless melee weapons is a significant release of unburned particles of the powder charge due to the destruction of the powder elements due to pressure differences along the charge length, as well as the high level of pulse overpressure acting on the shooter during firing, especially when firing under conditions of multilateral shielding firing position, as well as from premises of limited volume. The emission of fuel causes a corresponding loss of total heat content and leads to a significant decrease (more than 20%) of the integrated ballistic characteristic of the engine control system - the total impulse of the traction force I _p , a significant spread in the operating time τ _p (up to 10%) and high values of the pulse overpressure at the locations of the calculation L _Δp .

Известен СРД, состоящий из порохового заряда, скрепленного с переходным дном, корпуса и воспламенителя. Дозвуковая часть сопла в прототипе представляет собой вихревое устройство, выполненное в виде двухкамерного тангенциально-щелевого стакана с центральным отверстием, а сопловой насадок имеет цилиндрическое удлинение, в котором размещена реакционная инертная масса (РИМ), представляющая собой мелкодисперсный порошок, а узел форсирования размещается во второй камере вихревого устройства.Known SRD, consisting of a powder charge bonded to the transition bottom, the housing and the ignitor. The subsonic part of the nozzle in the prototype is a vortex device made in the form of a two-chamber tangential-slotted nozzle with a central hole, and the nozzle nozzles have a cylindrical extension, in which the reaction inert mass (RIM) is placed, which is a fine powder, and the forcing unit is placed in the second chamber of the vortex device.

Цель полезной модели - улучшение внутрибаллистических (увеличение полного импульса силы тяги (I_п)) и эргономических (снижение импульсного избыточного давления (L_Δр)) характеристик при функционировании СРД в условиях многостороннего экранирования огневой позиции и при стрельбе из помещений замкнутого объема, а также уменьшения стоимости изделия. Цель достигается за счет совершенствования внутрикамерного рабочего процесса путем организации радиально-вихревого истечения продуктов сгорания и диспергирования РИМ.The purpose of the utility model is to improve the intra-ballistic (increase in the total impulse of the traction force (I _p )) and ergonomic (decrease in the pulse overpressure (L _Δр )) characteristics during the operation of the self-propelled guns in the conditions of multilateral screening of the firing position and when shooting from enclosed spaces, as well as reducing product cost. The goal is achieved by improving the intra-chamber working process by organizing the radial-vortex outflow of the combustion products and dispersion of the ROME.

Достижение цели осуществляется за счет организации газодинамического тракта, заявляемого СРД с противомассой радиально-вихревого истечения продуктов сгорания и диспергирования реакционной инертной массы, представленного на фиг. 1.Achieving the goal is carried out by organizing a gas-dynamic path, the claimed SRD with the mass of the radial-vortex outflow of the combustion products and dispersion of the reaction inert mass shown in FIG. one.

Предлагаемый СРД с противомассой (фиг. 1) конструктивно состоит из корпуса (6), в котором размещен пороховой заряд (5), удерживаемый передней (4) и задней (7) диафрагмами, конфузора сопла, представляющего собой вихревой узел форсирования (8), содержащий пенопластиковую пробку (11), воспламенителя (9), соплового насадка (10), в котором размещается реакционная инертная масса (12).The proposed anti-mass DRS (Fig. 1) structurally consists of a housing (6) in which a powder charge (5) is held by the front (4) and rear (7) diaphragms, the nozzle confuser, which is a vortex forcing unit (8), containing a foam plug (11), an ignitor (9), a nozzle nozzle (10), in which the reaction inert mass (12) is placed.

Новым в предлагаемой схеме заявляемого СРД с противомассой является конструкция газодинамического тракта, включающая переднюю (4) и заднюю (7) диафрагмы, обеспечивающие удержание и горение вкладного порохового заряда (5), при этом для уменьшения давления во фронте ударной воспламенительной волны в полость передней диафрагмы (3) помещен поглотитель ударной волны, выполненный из пористой резины. Для уменьшения газодинамического сопротивления у вихревого узла форсирования (8) обтекатель и окончание корпуса камеры сгорания (6) выполнены в виде конуса. Для увеличение силы тяги и увеличения объема диспергирования реакционной инертной массы (11), представляющей собой мелкодисперсный порошок, она размещается как в сопловом насадке, так и реакционной камере, выполненной в виде усеченного конуса.New in the proposed scheme of the inventive SLD with anti-mass is the design of the gas-dynamic path, including the front (4) and rear (7) diaphragms, which ensure retention and combustion of the external powder charge (5), while reducing pressure in the front of the shock ignition wave into the cavity of the front diaphragm (3) placed shock absorber made of porous rubber. To reduce the gas-dynamic resistance of the vortex forcing unit (8), the fairing and the end of the combustion chamber body (6) are made in the form of a cone. To increase the traction force and increase the dispersion volume of the reaction inert mass (11), which is a fine powder, it is placed both in the nozzle nozzle and in the reaction chamber made in the form of a truncated cone.

Предлагаемый СРД с противомассой функционирует следующим образом. При срабатывании воспламенителя (9), размещенного в конусном обтекателе вихревого узла форсирования (8), его пороховые газы распространяются через щели задней диафрагмы (7) и воспламеняют вкладной пороховой заряд (5) по его наружной и внутренней поверхностям. При достижении фронта пороховых газов воспламенителя передней диафрагмы (4) и пройдя через ее щели происходит их перетекание между зазорами пороховых элементов (5) и отражение от поглотителя воспламенительной волны (3), вследствие чего выравнивается давления как по длине, так и по радиусу камеры сгорания, что предотвращает возникновения критических напряжений в пороховых элементах и предотвращает разрушение заряда. Пороховые газы при достижении давления форсирования выталкивают из вихревого узла форсирования, пенопластиковую пробку (11), размещенную в задней камере вихревого узла форсирования (10) и РИМ (12) и через тангенциальные щели вихревого узла форсирования (10), закручиваясь коаксиально в двух взаимопротивоположных направлениях, истекают через сопловой насадок (12).The proposed SRM with anti-mass operates as follows. When the igniter (9) is placed in the cone fairing of the vortex forcing unit (8), its powder gases propagate through the slits of the rear diaphragm (7) and ignite the external powder charge (5) along its outer and inner surfaces. Upon reaching the front of the powder gases of the ignitor of the front diaphragm (4) and passing through its slits, they flow between the gaps of the powder elements (5) and are reflected from the absorber of the igniter wave (3), as a result of which pressure is equalized both along the length and along the radius of the combustion chamber , which prevents the occurrence of critical stresses in the powder elements and prevents the destruction of the charge. Powder gases, when the forcing pressure is reached, push out of the vortex forcing unit, the foam plug (11) located in the rear chamber of the vortex forcing unit (10) and RIM (12) and through the tangential slots of the vortex forcing unit (10), twisting coaxially in two opposite directions expire through nozzle nozzles (12).

При выходе РИМ за казенный срез соплового насадка под действием осевой, радиальной и тангенциальной составляющей истекающей газовой струи происходит ее диспергирование в засопловом пространстве. При этом энергия отката при выстреле компенсируется метаемой в противоположную сторону движению гранаты РИМ и за счет функционирования СРД после выхода РИМ из газодинамического тракта.When RIM leaves the breech section of the nozzle nozzle under the action of the axial, radial, and tangential components of the outflowing gas jet, it disperses in the sub-space. In this case, the recoil energy during the shot is compensated by the movement of the RIM grenade thrown in the opposite direction and due to the functioning of the SRD after the RIM exits the gas-dynamic path.

На дигрессивной стадии функционирования СРД из-за разносводности пороховых трубок происходит их разрушение. Разрушенные частицы вкладного порохового заряда вместе с пороховыми газами попадают в вихревой узел форсирования (8), где происходит процесс их дожигания, обусловленный одновременным увеличением пути пребывания частиц в камере сгорания и интенсификацией скорости их горения в турбулентном потоке пороховых газов. Стадия дожигания частиц пороха в вихревом устройстве обеспечивает повышение полноты сгорания порохового заряда, за счет чего обеспечивается увеличение I_п.At the digressive stage of the functioning of the SRD, due to the diversity of the powder tubes, they are destroyed. The destroyed particles of the loose powder charge together with the powder gases fall into the vortex forcing unit (8), where the process of their afterburning occurs, due to the simultaneous increase in the path of particles in the combustion chamber and the intensification of their burning rate in the turbulent flow of powder gases. The stage of afterburning of powder particles in a vortex device provides an increase in the completeness of combustion of the powder charge, due to which an increase in I _p .

Снижение импульсного избыточного давления при работе заявляемого СРД обусловлено радиально-вихревым диспергированием РИМ в засопловом пространстве. Часть энергии реактивной газовой струи затрачивается на разгон частиц РИМ в засопловом пространстве гранатомета, а поскольку ударная волна имеет большую скорость, чем частицы, то и отражается она от преград раньше, чем частицы РИМ их достигают. При отражении ударной волны от преград она меняет свое направление и двигается навстречу частицам РИМ, затрачивая часть энергии на их торможение. При этом при диспергировании РИМ увеличивается конус ее диспергирования, как за счет непосредственно радиально-вихревого диспергирования, так и конструкции соплового насадка (10), имеющего форму усеченного конуса. С увеличением конуса диспергирования увеличивается площадь перекрытия стрелка, обеспечивающая поглощение части энергии, отраженной от экранирующих поверхностей огневой позиции ударной волны. Таким образом, при подходе ударной волны к стрелку она становится более ослабленной, чем и объясняется уменьшение импульсного избыточного давления, действующего на стрелка.The decrease in impulse overpressure during operation of the inventive SLD is due to radial-vortex dispersion of RIM in the sub-flooded space. Part of the energy of a jet gas jet is expended to disperse RIM particles in the sub-flooded space of a grenade launcher, and since a shock wave has a higher velocity than particles, it is reflected from obstacles earlier than RIM particles reach them. When a shock wave is reflected from obstacles, it changes its direction and moves towards RIM particles, spending part of the energy for their braking. In this case, when dispersing RIM, the dispersion cone increases, both due to the directly radial-vortex dispersion and the nozzle nozzle design (10) having the shape of a truncated cone. With an increase in the dispersion cone, the overlap area of the arrow increases, which ensures the absorption of part of the energy reflected from the screening surfaces of the firing position of the shock wave. Thus, when the shock wave approaches the arrow, it becomes weaker, which explains the decrease in the pulse overpressure acting on the arrow.

Экспериментальные исследования заявляемого СРД с радиально-вихревым диспергированием РИМ, проведенные авторами, показали, что по сравнению с прототипом полный импульс силы тяги I_п увеличился на 5%, а уровень импульсного избыточного давления L_Δp уменьшился на 42% при стрельбе на открытой местности и на 64% при стрельбе из помещений ограниченного объема. При этом разброс величин I_п снизился более чем в 2 раза, что свидетельствует о достигнутой цели полезной модели.Experimental studies of the inventive SLD with radial-vortex dispersion of RIM conducted by the authors showed that, compared with the prototype, the total impulse of traction force I _p increased by 5%, and the level of impulse overpressure L _Δp decreased by 42% when shooting in open areas and 64% when shooting from rooms of limited volume. In this case, the scatter of I _p values decreased by more than 2 times, which indicates the achieved goal of the utility model.

Claims

A starting jet engine, consisting of a housing including a forcing unit, having a vortex device, which is a two-chamber tangential slit glass with a central hole, a nozzle nozzle having an elongated cylindrical part in which the reaction inert mass is placed, and a powder charge with an igniter, characterized in that the powder charge is freely enclosed in the housing having a cone between the front, containing the shock absorber of the igniter wave, and the rear diaphragms, wherein enitel arranged tangentially with an end-slotted nozzle assembly forcing the vortex, which fairing is formed as a cone and the nozzle orifice is designed as a truncated cone.