Патент на изобретение №2204731
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) КАМЕРА ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ
(57) Реферат: Камера жидкостного ракетного двигателя содержит камеру сгорания, смесительную головку с клапанами, каналы подачи компонентов топлива и коллекторы со струйными форсунками. Каналы подачи компонентов топлива выполнены в клапанах и на их выходе установлены топливные коллекторы. Оси струйных форсунок топливных коллекторов пересекают кольцевую канавку, выполненную на стенке камеры сгорания. Изобретение позволяет улучшить динамические характеристики двигателя и осуществлять простую модернизацию двигателя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. Изобретение относится к области тепловых двигателей на химическом топливе, а более конкретно к жидкостным ракетным двигателям (ЖРД) многократного включения, преимущественно малой тяги (ЖРДМТ). Известно устройство – пульсирующий ракетный двигатель [1], имеющий клапаны горючего и окислителя, расположенные на некотором расстоянии от форсуночной головки для обеспечения тепловой защиты. Трубопроводы топливных линий между клапанами и форсуночной головкой имеют малый диаметр и толщину стенок для максимального увеличения излучения и сведения к минимуму тепловых потоков в сторону клапанов. Недостатком устройства является наличие значительных заклапанных объемов из-за того, что каждый элемент форсунки соединен отдельным трубопроводом с клапаном подачи компонента топлива. Известна камера ЖРД многократного включения, содержащая камеру сгорания с соплом и смесительную головку с форсуночными элементами с заклапанными полостями и магистралями подачи компонентов топлива с клапанами подачи, в которой заклапанные полости сообщены каналами с отдельными замкнутыми полостями, расположенными в стенке камеры сгорания или сопла [2]. В такой конструкции, за счет опорожнения заклапанных полостей, сохраняются стабильными динамические характеристики при запуске двигателя. Однако, за счет больших заклапанных объемов, происходят нерациональные потери компонентов топлива при включении и выключении двигателя и растягивается время выхода на режим номинальной тяги и время перехода в режим “молчания”. Для исключения указанных недостатков в известной камере жидкостного ракетного двигателя, содержащей камеру сгорания, смесительную головку с клапанами подачи компонентов и каналами подачи компонентов топлива к коллекторам со струйными форсунками предлагается каналы подачи компонентов топлива совместить с выходными каналами клапанов и следом за ними установить коллекторы. В коллекторах предлагается выполнить струйные форсунки, оси которых направить в кольцевую канавку на стенке камеры сгорания. Целесообразно точки пересечения осей струйных форсунок разноименных компонентов с кольцевой канавкой чередовать по окружности. Предлагаемое изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 приведена камера ЖРД в разрезе, на фиг.2 показана схема распределения компонентов топлива по сечению камеры сгорания. Камера ЖРД состоит из смесительной головки 1, к которой присоединена камера сгорания 2 и клапаны 3 и 4. В полостях 5 и 6 расположены соответственно якоря 7 и 8 с уплотнителями 9 и 10. Полости 5 и 6 соединены каналами 11 и 12 подачи компонентов топлива с топливными коллекторами 13 и 14, образованными блоками форсунок 15 и 16 со струйными форсунками 17 и 18 соответственно. В камере сгорания 2 выполнена кольцевая канавка 19, поверхность которой пересекают оси струйных форсунок 17 и 18, причем точки пересечения осями форсунок разноименных компонентов поверхности кольцевой канавки чередуются по окружности. Камера ЖРД работает следующим образом. После подачи команды и срабатывания приводов клапанов 3 и 4 якоря 7 и 8 с уплотнениями 9 и 10, перемещаясь в полостях 5 и 6, открывают доступ компонентов топлива в каналы 11 и 12, на выходе которых расположены коллекторы 13 и 14, образованные блоками форсунок 15 и 16. Компоненты топлива (окислитель и горючее) из топливных коллекторов 13 и 14 через струйные форсунки 17 и 18, пересекая объем камеры сгорания 2, поступают в кольцевую канавку 19, выполненную на стенке камеры сгорания. Струи компонентов топлива, растекаясь по поверхности канавки, меняют направление движения, и в виде пелен и мелких брызг с одного уровня (уровня канавки) поступают вновь в объем камеры сгорания, где перемешиваются, воспламеняются и горят. Канавка 19 постоянно омывается жидкими компонентами топлива, которые снимают часть тепла, поступающего по стенкам камеры сгорания 2 к смесительной головке 1 с клапанами 3 и 4. Кроме того, сама канавка, как конструктивный элемент, является термосопротивлением и уменьшает тепловой поток к смесительной головке в период “молчания” двигателя. Компактное выполнение узла клапан-коллектор – струйные форсунки позволяет осуществлять простую модернизацию двигателя путем совершенствования каждого составляющего элемента, особенно блока струйных форсунок с топливным коллектором. При модернизации двигателя можно менять расходонапряженность (количество струй), уровень рабочего давления, изменять положение струй в пространстве камеры сгорания и т.д. Предлагаемая конструкция допускает автономную проверку, настройку перед монтажом или заменой в ЖРД. Кроме того, за счет минимизации заклапанных объемов особенно актуальной для ЖРДМТ, существенно улучшаются динамические характеристика двигателя, а кольцевая канавка на стенке камеры сгорания, омываемая жидкими компонентами топлива, обеспечивает удовлетворительное тепловое состояние клапанов и топливных коллекторов. Обеспечение удовлетворительного теплового состояния клапанов при их близком расположение к объему камеры сгорания является сложной задачей, но в предлагаемой конструкции она находит приемлемое решение. Источники информации 1. Патент США 3429124, МПК F 02 K 9/02, 7/02, НПК 60-258, 1962 г. 2. Патент РФ 2088782 (з. 93030931 от 17.06.93), МПК 6 F 02 К 9/00, 11/00, публ. 27.08.97, бюл. 24, “Камера жидкостного ракетного двигателя”. Формула изобретения
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
