Пульсирующий газогенератор на жидких компонентах топлива

 

Изобретение относится к энергетическим установкам, а именно к пульсирующим газогенераторам, работающим на жидких компонентах топлива. Технический результат изобретения: повышение экономичности газогенератора. Пульсирующий газогенератор на жидких компонентах топлива, содержащий две осесимметричные камеры сгорания а и б, связанные между собой U-образными газоводами 3 и 4, в середине каждого из которых установлено по форсунке 11 и 14, подключенной к баку с соответствующим компонентом топлива, запальное устройство, 20 и U-образные патрубки 6 и 7, расположенные в плоскости газоводов 3 и 4, снабжен ресивером 5, который соединен с каждой камерой сгорания соответствующим патрубком 6 и 7. При этом обе камеры сгорания объединены общей оболочкой 1, выполненной в виде эллипсоида вращения, и разделены центральной перегородкой 2 в виде двояковогнутой линзы. Перегородка 2, форсунки 11 и 14 и ресивер 5 расположены на одной оси, а срезы концевых участков патрубков 6 и 7 симметрично утоплены в ресивере 5, обращены один к другому и выполнены в виде газозаборных динамических насадков. При этом ресивер 5 соединен с полостью наддува каждого бака соответствующими дополнительными трубопроводами 15, в которых установлены обратные клапаны 16, 17. 2 з.п.ф-лы, 4 ил. ил.

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, в частности к пульсирующим газогенераторам, работающим на жидких компонентах топлива.

Известен двухкамерный пульсирующий газогенератор [1], содержащий две одинаковые камеры с соплами и патрубками для подвода и отвода рабочей среды, соединение U-образным газодинамическим каналом и боковым топливоподводом и снабженные соплами с волновыми трубами, причем камеры, газодинамический канал, волновые трубы и сопла расположены на одной оси.

Камеры срабатывают поочередно. Когда в одной давление нарастает, в другой возникает разрежение.

Недостатком этого устройства являются малая мощность и эффективность.

Наиболее близким по технической сущности является пульсирующий газогенератор, содержащий две осесимметричные камеры сгорания, связанные между собой двумя U-образными газоводами, в середине каждого из которых установлена форсунка, подключенная к баку с компонентом топлива, запальное устройство и U-образные патрубки, расположенные в плоскости U-образных газоводов [2].

Недостатком прототипа является недостаточная экономичность.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение экономичности газогенератора.

Технический результат достигается тем, что пульсирующий газогенератор на жидких компонентах топлива, содержащий две осесимметричные камеры сгорания, связанные между собой двумя U-образными газоводами, в середине каждого из которых установлена форсунка, подключенная к баку с компонентом топлива, запальное устройство и U-образные патрубки, расположенные в плоскости U-образных газоводов, снабжен выполненным в виде камеры сгорания с соплом ресивером, который соединен с каждой камерой сгорания соответствующим U-образным патрубком, причем обе камеры сгорания объединены общей оболочкой, выполненной в виде эллипсоида вращения, и разделены центральной перегородкой в виде двояковогнутой линзы, при этом перегородка, форсунки и ресивер расположены на одной оси. Кроме того, срезы концевых участков U-образных патрубков симметрично утоплены в ресивере, обращены друг к другу и выполнены в виде газозаборных насадков, а ресивер соединен с полостью наддува каждого бака соответствующими дополнительными трубопроводами, в которых установлены обратные клапаны. При этом длина каждого U-образного газовода больше длины U-образного патрубка, их поперечные сечения прямоугольные, а площадь поперечного сечения U-образного газовода не меньше площади поперечного сечения U-образного патрубка.

На фиг.1 схематически представлен предлагаемый газогенератор; на фиг.2 - вид А-А на фиг.1; на фиг.3 - сечение насадка; на фиг.4 - схема действия двояковогнутой линзы.

Камерные полости "а" и "б" (фиг.1) образованы оболочкой 1, выполненной в виде эллипсоида, разделенной экваториальной перегородкой 2, которая имеет форму двояковогнутой линзы. Камеры между собой сообщены двумя U-образными газоводами 3 и 4, а также сообщены с ресивером 5 посредством U-образных патрубков 6 и 7. На выходе из ресивера предусмотрено сопло 8.

Бак с жидким окислителем "о" при помощи расходной магистрали 9 и дроссельного крана 10 подключен к центробежной форсунке 11. Эта форсунка установлена в середине соответствующего U-образного газовода со стороны камерного блока, причем газоводы изогнуты в плоскости изгиба патрубков. Бак с жидким горючим "г" посредством магистрали 12 и дроссельного крана 13 подключен к центробежной форсунке 14. Она вмонтирована таким же образом в другой U-образный газовод.

Полость ресивера сообщена распределительным трубопроводом наддува 15 с подушечными зонами обоих баков с помощью обратных клапанов 16 и 17. Пусковая система двигателя состоит из пиростартера 18, аккумулирующего распределительного трубопровода 19 и запальной свечи 20. Пиростартер расположен рядом с топливными баками и связан с ними короткими сильно зауженными трубками "к". Более расширенная и длинная импульсная трубка "д" подключена к камере "а", которая противоположна той, на которой смонтирована запальная свеча. Ресивер при этом выполнен в виде камеры сгорания с соплом. В полость ресивера газоводы утоплены так, что их концевые срезы "в" обращены друг к другу и выполнены в виде газозаборных динамических насадков, имеющих круглое сечение (см. фиг.3).

Газогенератор работает следующим образом.

Запуск начинается с включения свечи 20 (см. фиг.1). Одновременно открывают клапаны 10, 13 и при этом дистанционно включают пиростартер 18. Жидкие компоненты топлива из баков "о" и "г" самотеком заполняют предфорсуночные тракты магистралей 9, 12. Взрыв порохового заряда в камере стартера приводит к ударному возрастанию как температуры газов, так и давления их в аккумуляторном трубопроводе 19. Газы из распределительного трубопровода устремляются по длинной трубке "д" в полузамкнутый объем "а" и по зауженным коротким трубкам "к" через обратные клапаны 16 и 17 подушечные зоны топливных баков. Большая же масса газов врывается в полость камеры, где давление увеличивается всплеском. Происходит процесс истечения из упомянутой камеры с падением напора среды как в камерной полости, так и в тракте трубки "д". Одновременно через форсунки 11, 14 осуществляется импульсный впрыск жидких компонентов топлива в серединные участки трактов U-образных газоводов 3 и 4. Высокоскоростные газовые поршни двигаются по указанным каналам к U-образному патрубку 6 в сторону полости "б" и ресиверу 5. В полости камеры "а" и трубке "д" возникает разрежение. Так в аккумуляторе 10 давление становится ниже напора пускового наддува. Входящий в ресивер газовый факел кратковременно наддувает противоположный насадок, принадлежащий U-образному патрубку 7, а жидкие компоненты подаются в камеру "б". Образуется топливная смесь, которая воспламеняется. В случае несамовоспламеняющегося топлива запал происходит с помощью свечи.

Газы из камеры "б" расширяются. При этом они толкают заряды испаряющихся компонентов в сторону полости "а" со сверхзвуковой скоростью и создают газовый факел в ресивере.

На фиг. 4 видно, по каким направлениям летят газовые частички от вогнутой поверхности к выходам камеры. Такой характер сжатия и расширения позволяет сократить потери тепла в окружающее пространство и уберечь стенки камер от перегрева. Исключена здесь и неустойчивость процесса горения.

Циклы следуют один за другим, свеча отключается и сопло ресивера выходит на установившийся режим. Пусковое давление наддува постепенно падает и в работу подключается трубопровод 15.

Формула изобретения

1. ПУЛЬСИРУЮЩИЙ ГАЗОГЕНЕРАТОР НА ЖИДКИХ КОМПОНЕНТАХ ТОПЛИВА, содержащий две осесимметричные камеры сгорания, связанные между собой двумя U-образными газоводами, в середине каждого из которых установлена форсунка, подключенная к баку с компонентом топлива, запальное устройство и U-образные патрубки, расположенные в плоскости U-образных газоводов, отличающийся тем, что он снабжен выполненным в виде камеры сгорания с соплом ресивером, который соединен с каждой камерой сгорания соответствующим U-образным патрубком, причем обе камеры сгорания объединены общей оболочкой, выполненной в виде эллипсоида вращения, и разделены центральной перегородкой в виде двояковогнутой линзы, при этом перегородка, форсунка и ресивер расположены на одной оси.

2. Газогенератор по п.1, отличающийся тем, что срезы концевых участков U-образных патрубков симметрично утоплены в ресивере, обращены друг к другу и выполнены в виде газозаборных динамических насадков, при этом ресивер соединен с полостью наддува каждого бака соответствующими дополнительными трубопроводами, в которых установлены обратные клапаны.

3. Газогенератор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что длина каждого U-образного газовода больше длины U-образного патрубка, их поперечные сечения прямоугольны, а площадь поперечного сечения U-образного газовода не меньше площади поперечного сечения U-образного патрубка.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4