Патент на изобретение №2391544

(54) КАМЕРА ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при создании камер жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Камера жидкостного ракетного двигателя содержит камеру сгорания с сужающейся частью, критическое сечение, сопло, тракт охлаждения, образованный скрепленными между собой профилированными внутренней оболочкой и наружной рубашкой. Коллектор для подачи охладителя в тракт охлаждения расположен на расширяющейся части сопла, а трубы для перепуска охладителя от входной части камеры сгорания к коллектору – на расширяющейся части сопла. Трубы установлены при помощи компенсаторов, представляющих собой кольцо, входная и выходная части которого выполнены по отношению друг к другу с эксцентриситетом. Компенсатор между трубой и ответным посадочным местом камеры установлен с возможностью осевого радиального вращения, причем ось вращения компенсатора перпендикулярна оси камеры, а эксцентриситет компенсатора определен из соотношения е=|L_max-l_min|, где е – эксцентриситет, L_max – максимально возможная длина между осями ответных посадочных мест камеры, l_min – минимально возможная длина между осями выходного и входного сечений трубы. Изобретение обеспечивает упрощение процесса сборки и тем самым снижение трудоемкости. 3 ил.

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при создании камер жидкостных ракетных двигателей (ЖРД).

Известна камера ЖРД, содержащая камеру сгорания с сужающейся частью, критическое сечение, сопло, тракт охлаждения, образованный скрепленными между собой внутренней оболочкой и наружной рубашкой, коллектор для подачи охладителя в тракт охлаждения, расположенный на расширяющейся части сопла, трубы для перепуска охладителя от входной части камеры сгорания к коллектору на расширяющейся части сопла, установленные при помощи компенсаторов, представляющих собой кольцо, входная и выходная части которого выполнены по отношению друг к другу с эксцентриситетом, величина которого в каждом конкретном случае определяется из соотношения е=L-1, где е – эксцентриситет, L – длина между осями ответных посадочных мест камеры, 1 – длина между осями выходного и входного сечений трубы (Michael Рорр. Cryogenic Engine Thrust Chamber Technologies, Paper 4.3, p.1-20, 5th AAAF International Symposium/Propulsion in Space Transportation, Paris, France, 1996, 21 p., рис.13, стр.8. Камера двигателя РД0120 – прототип).

В данной камере охладитель подается в коллектор, расположенный в закритической части сопла, проходит по каналам охлаждения камеры сгорания и собирается в коллекторе, расположенном возле смесительной головки в начальной части камеры сгорания. Из этого коллектора охладитель по перебросным трубам, как правило двум, перебрасывается к закритической части сопла, проходит по каналам охлаждения сопла и собирается в коллекторе, расположенном у среза сопла.

Камера состоит из сварно-паяных частей, линейные размеры которых из-за процессов сварки и пайки изменяются в достаточно широком диапазоне. Трубы для переброса компонентов также изготавливаются при помощи сварки отдельно гнутых участков, при этом в трубах должны быть предусмотрены специальные профилированные участки для компенсации термических напряжений, возникающих при работе двигателя. Выполнение этих условий приводит к тому, что в готовых трубах линейные размеры могут изменяться на несколько миллиметров в любую сторону в зависимости от длины трубы. При сборке окончательно изготовленных камер и труб для компенсации разницы в линейных размерах ответных посадочных мест применяются специальные компенсаторы, представляющие собой кольцо, входная и выходная части которого выполнены по отношению друг к другу с указанным эксцентриситетом. При сборке определяется расстояние между осями выходных сечений, которое может иметь значение от нуля до нескольких миллиметров, подбирается компенсатор, эксцентриситет которого равен расстоянию между осями выходных сечений, и устанавливается между трубой и ответным посадочным местом камеры.

Такая конструкция камеры с перебросными трубами приводит к селективной сборке и необходимости иметь комплект компенсаторов, выполненных с различным эксцентриситетом, величина которого может изменяться от минимально возможного до максимально возможного с определенным шагом, что в конечном итоге приводит к усложнению конструкции и увеличению трудоемкости сборки.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков и создание камеры ЖРД с перебросными трубами, конструкция которой позволит значительно упростить процесс сборки и тем самым снизить трудоемкость.

Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенной камере жидкостного ракетного двигателя, содержащей камеру сгорания с сужающейся частью, критическое сечение, сопло, тракт охлаждения, образованный скрепленными между собой профилированными внутренней оболочкой и наружной рубашкой, коллектор для подачи охладителя в тракт охлаждения, расположенный на расширяющейся части сопла, трубы для перепуска охладителя от входной части камеры сгорания к коллектору на расширяющейся части сопла, установленные при помощи компенсаторов, представляющих собой кольцо, входная и выходная части которого выполнены по отношению друг к другу с эксцентриситетом, согласно изобретению компенсатор между трубой и ответным посадочным местом камеры установлен с возможностью осевого радиального вращения, причем ось вращения компенсатора перпендикулярна оси камеры, а эксцентриситет компенсатора определен из соотношения е=|L_max-l_min|, где е – эксцентриситет, L_max – максимально возможная длина между осями ответных посадочных мест камеры, l_min – минимально возможная длина между осями выходного и входного сечений трубы.

Сущность предложенного изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан осевой разрез перебросных труб предложенной камеры ЖРД в случае, когда расстояние между выходными сечениями трубы больше расстояния между ответными местами камеры, на фиг.2 – осевой разрез перебросных труб предложенной камеры ЖРД в случае, когда расстояние между выходными сечениями трубы меньше расстояния между ответными местами камеры, на фиг.3 – возможные положения компенсатора. На фиг.2 штриховой линией показано возможное положение компенсатора для первого случая. На всех чертежах обозначен эксцентриситет е.

Предложенная камера ЖРД работает следующим образом.

В окончательно изготовленной камере 1 ЖРД между посадочными местами 2 перебросной трубы и ответными посадочными местами 3 камеры устанавливают с возможностью осевого вращения предварительно изготовленный компенсатор 4, эксцентриситет которого для всех возможных случаев сборки определен из соотношения е=|L_max-l_min|, где е – эксцентриситет, L_max – максимально возможная длина между осями ответных посадочных мест камеры, l_min – минимально возможная длина между осями выходного и входного сечений трубы. Компенсатор вращают вокруг его оси вращения, при этом за счет возможности вращения компенсатора и его эксцентриситета подбирают требуемое положение трубы и фиксируют трубу в заданном положении.

В случаях, когда разность расстояний между ответными посадочными местами трубы и камеры имеет минимальное и максимальное значения, ось трубы располагается параллельно оси камеры. Во всех остальных промежуточных положениях ось трубы отклоняется от оси камеры на угол, величина которого не превышает значения =arctg е/ L_max, где – угол между продольными осями перебросной трубы и камеры.

Проведенные работы по установке предложенным способом труб на камеры ЖРД показали, что величина угла составляет ориентировочно 2-4°, что в большинстве случаев находится в допуске на осевое положение трубы, никоим образом не сказывается на конструкции и не влияет на дальнейшую сборку.

Использование предложенного технического решения позволит значительно сократить время и трудоемкость установки перебросных труб на камеру ЖРД и снизить себестоимость камеры за счет изготовления одного компенсатора взамен комплекта компенсаторов с различным эксцентриситетом и подгонки труб.

Формула изобретения

Камера жидкостного ракетного двигателя, содержащая камеру сгорания с сужающейся частью, критическое сечение, сопло, тракт охлаждения, образованный скрепленными между собой профилированными внутренней оболочкой и наружной рубашкой, коллектор для подачи охладителя в тракт охлаждения, расположенный на расширяющейся части сопла, трубы для перепуска охладителя от входной части камеры сгорания к коллектору на расширяющейся части сопла, установленные при помощи компенсаторов, представляющих собой кольцо, входная и выходная части которого выполнены по отношению друг к другу с эксцентриситетом, отличающаяся тем, что компенсатор между трубой и ответным посадочным местом камеры установлен с возможностью осевого радиального вращения, причем ось вращения компенсатора перпендикулярна оси камеры, а эксцентриситет компенсатора определен из соотношения e=|L_max-l_min|, где е – эксцентриситет, L_max – максимально возможная длина между осями ответных посадочных мест камеры, l_min – минимально возможная длина между осями выходного и входного сечений трубы.

РИСУНКИ