Способ охлаждения камеры жидкостного ракетного двигателя
Владельцы патента RU 2388924:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к двигателестроению, и может быть использовано при создании камер жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Предложен способ охлаждения камеры жидкостного ракетного двигателя, заключающийся в подаче охладителя, преимущественно горючего, через специально выполненные каналы между внутренней и наружной оболочками камеры. На наиболее теплонапряженных участках тракта охлаждения камеры на дополнительной наружной оболочке выполняют дополнительные каналы охлаждения, через которые пропускают окислитель. Изобретение обеспечивает надежное охлаждение теплонапряженных участков тракта. 2 ил.
Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к двигателестроению, и может быть использовано при создании камер жидкостных ракетных двигателей (ЖРД).
Одним из основных направлений в совершенствовании ЖРД является увеличение давления в камере. В свою очередь, увеличение давления ограничивается прочностью камеры ЖРД, и в первую очередь прочностью тракта охлаждения.
В настоящее время в основном применяется регенеративное охлаждение огневой стенки камеры ЖРД, заключающееся в подаче охладителя по специальным пазам, выполненным между внутренней огневой и наружной силовой оболочками, скрепленными между собой по вершинам пазов тракта охлаждения.
Для охлаждения наиболее теплонапряженных участков тракта, как правило, используется горючее, что более безопасно при образовании негерметичности тракта охлаждения и поступлении охладителя в полость камеры.
Известен способ охлаждения камеры жидкостного ракетного двигателя, содержащей смесительную головку с полостями горючего и окислителя, внутреннюю профилированную оболочку с выполненными в ней каналами тракта охлаждения, профилированную наружную оболочку, установленную на внутренней и скрепленную с ней, при этом каналы тракта охлаждения соединены с полостью коллектора подачи горючего, расположенного на наружной оболочке (М.В.Добровольский и др.Жидкостные ракетные двигатели. Основы проектирования, Москва, Высшая школа, 1968 г., рис.4.26.г., стр.166-167 - прототип).
В данной камере охладитель подается в тракт охлаждения, движется по пазам между ребрами и охлаждает огневую поверхность внутренней профилированной оболочки.
Недостатками данного способа является то, что для двигателей малых и средних тяг имеющегося расхода горючего, который меньше расхода окислителя в 4-6 раз, может не хватить для обеспечения надежного охлаждения.
Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков и создание способа охлаждения камеры ЖРД, применение которого позволит обеспечить надежное охлаждение теплонапряженных участков тракта.
Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенном способе охлаждения камеры жидкостного ракетного двигателя, заключающемся в подаче охладителя, преимущественно горючего, через специально выполненные каналы между внутренней и наружной оболочками камеры, согласно изобретению на наиболее теплонапряженных участках тракта охлаждения камеры на наружной оболочке выполняют каналы охлаждения, через которые пропускают окислитель.
В этом случае охладитель, расход которого больше, а температура значительно ниже температуры горючего, пропускаемый через дополнительные каналы охлаждения, будет отбирать часть тепла у горючего, непосредственно охлаждающего огневую стенку внутренней оболочки. Подогрев окислителя перед его подачей в смесительную головку позволит улучшить условия испарения компонентов топлива и, соответственно, смесеобразования. Также наличие дополнительной оболочки позволит уменьшить толщину наружной оболочки, что окажет положительное влияние на массово-габаритные характеристики камеры, связанные с установкой дополнительной оболочки.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан осевой разрез предложенного двигателя, на фиг.2 - поперечное сечение тракта охлаждения.
Предложенный способ реализуется следующим образом.
Компоненты топлива подаются в смесительную головку 1, воспламеняются на выходе из смесительной головки и поступают внутрь камеры сгорания. Для охлаждения внутренней оболочки 2 по каналам 3 тракта охлаждения подается горючее из коллектора 5 подачи горючего, расположенного на наружной оболочке 4. Для улучшения условий охлаждения часть расхода окислителя подается по каналам 7, соединенным с полостью коллектора окислителя 8, расположенного на дополнительной наружной оболочке 9.
Окислитель, проходя по каналам 7, охлаждает наружную оболочку 9 и тем самым отбирает тепло у горючего, подаваемого по пазам 3 внутренней оболочки 2.
Использование предложенного технического решения позволит улучшить условия смесеобразования за счет подогрева горючего и окислителя в тракте и улучшить условия охлаждения наиболее теплонапряженных участков тракта.
Способ охлаждения камеры жидкостного ракетного двигателя, заключающийся в подаче охладителя, преимущественно горючего, через специально выполненные каналы между внутренней и наружной оболочками камеры, отличающийся тем, что на наиболее теплонапряженных участках тракта охлаждения камеры на дополнительной наружной оболочке выполняют дополнительные каналы охлаждения, через которые пропускают окислитель.
