Смесительная головка камеры жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям. Смесительная головка камеры ЖРД, содержащая наружное днище, корпус, огневое днище, двухкомпонентные форсунки, закрепленные в корпусе и огневом днище, кольцевую периферийную часть, магистрали подачи жидкого и газообразного компонента, согласно изобретению в корпусе выполнено три ряда отверстий, один ряд, выполненный в цилиндрической части корпуса, и второй ряд отверстий, выполненный в полостной стенке корпуса, соединяют полость, коллектора жидкого компонента с кольцевой периферийной частью, третий ряд отверстий, выполненный в плоской стенке корпуса, соединяет полость камеры жидкого компонента с жидкой полостью центральной части, а между отверстиями третьего ряда в плоской части корпуса выполнены дозирующие отверстия для подачи газообразного компонента в кольцевую периферийную часть и полости двухкомпонентных форсунок и периферийная кольцевая полость через полости коллекторов соединена с магистралями подвода жидкого и газообразного компонентов топлива. Изобретение обеспечивает повышение надежности и снижение трудоемкости изготовления. 3 ил.

 

При разработке жидкостного ракетного двигателя предъявляются предельно высокие требования по экономичности и надежности работы. Одним из основных его элементов, влияющих на экономичность и надежность, является смесительная головка камеры.

В настоящее время широкое распространение в России и за рубежом получили смесительные головки, в которых используются двухкомпонентные форсунки.

Известны конструкции смесительных головок, они изложены в патентах RU 2205289 C2, RU 291976 С1 и RU 328615 C1, в которых в состав смесительной головки входят двухкомпонентные форсунки, расположенные по концентрическим окружностям.

Недостатком данных конструкций является расположение периферийного ряда форсунок вблизи внутренней стенки камеры. Компоненты топлива, вытекая из периферийных форсунок, превращаются в продукты сгорания в виде высокотемпературных газовых струй, которые натекают на внутреннюю стенку камеры. При длительных испытаниях в зонах натекания могут появляться трещины, пролизы и даже прогары.

Известна конструкция щелевой смесительной головки, в которой вместо двухкомпонентных форсунок выполнены кольцевые втулки, зазоры между которыми образуют кольцевые каналы подвода жидкого и газообразного компонента топлива, изложенная в патенте RU 2170841 С1 - принятая за прототип. Данная конструкция позволяет устранить натекание высокотемпературных периферийных струй на стенку. Но в конструкции щелевой смесительной головки имеется очень большое количество ненадежных паяно-сварных соединений (на порядок больше, чем в форсуночной головке), что существенно снижает надежность работы ракетного двигателя. Кром этого трудоемкость изготовления щелевой смесительной головки существенно больше трудоемкости изготовления форсуночной головки.

Предлагаемое изобретение решает техническую задачу по обеспечению высокой надежности, снижает трудоемкость изготовления и обеспечивает высокую экономичность.

Поставленная техническая задача решается тем, что в смесительной головке камеры ЖРД, содержащей наружное днище, корпус, огневое днище, двухкомпонентные форсунки, закрепленные в корпусе и огневом днище, кольцевую периферийную часть, магистрали подачи жидкого и газообразного компонента, согласно изложению, в корпусе выполнено три ряда отверстий, один ряд, выполненный в цилиндрической части корпуса, и второй ряд отверстий, выполненный в полостной стенке корпуса соединяет полость, коллектора жидкого компонента с кольцевой периферийной частью, третий ряд отверстий, выполненный в плоской стенке корпуса, соединяет полость камеры жидкого компонента с жидкой полостью центральной части, а между отверстиями третьего ряда в плоской части корпуса выполнены дозирующие отверстия для подачи газообразного компонента в кольцевую периферийную часть и полости двухкомпонентных форсунок, и периферийная кольцевая полость через полости коллекторов соединена с магистралями подвода жидкого и газообразного компонентов топлива.

Такое выполнение смесительной головки позволяет значительно повысить надежность работы головки за счет существенного уменьшения количества паянных и сварных соединений, обеспечивает надежную работу внутренней стенки камеры, снижает трудоемкость изготовления при реализации высоких энергетических характеристик двигателя.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется схемами, показанными на фиг. 1, 2 и 3.

На фиг. 1 показан продольный разрез смесительной головки, где

1 - магистраль подвода жидкого компонента топлива;

2 - магистраль подвода газообразного компонента топлива;

3 - коллектор подвода жидкого компонента топлива;

4 - наружное днище;

5 - отверстия первого ряда подвода жидкого компонента топлива в кольцевую полость 7 периферийной части;

6 - отверстия второго ряда, выполненные в плоской стенке корпуса, соединяющие полость коллектора 3 жидкого компонента топлива с кольцевой полостью 7 периферийной части;

9 - дозирующие отверстия, соединяющие газовую полость внутри наружного днища 4 с газовой полостью двухкомпонентных форсунок 10.

10 - двухкомпонентные форсунки, закрепленные с корпусом 11 и огневым днищем 14.

12 - отверстия подачи жидкого компонента топлива в двухкомпонентные форсунки 10.

15 - отверстия в периферийной части головки;

На фиг. 2 показан вид смесительной головки со стороны входа газообразного компонента в головку, где

1 - магистраль подвода жидкого компонента топлива;

5 - отверстия первого ряда, соединяющие полость коллектора 3 подвода жидкого компонента топлива в кольцевую полость 7 периферийной части;

6 - отверстия второго ряда, выполненные в плоской стенке корпуса, соединяющие полость коллектора 3 жидкого компонента топлива с кольцевой полостью 7 периферийной части;

16 - отверстия третьего ряда, выполненные в плоской стенке корпуса, соединяющие полость коллектора 3 жидкого компонента топлива с полостью жидкого компонента двухкомпонентных форсунок 10;

8 - дозирующие отверстия, соединяющие газовую полость внутри наружного днища с газовой кольцевой полостью периферийной части.

9 - дозирующие отверстия, соединяющие газовую полость внутри наружного днища с газовой полостью двухкомпонентных форсунок 10.

11 - корпус головки.

На фиг. 3 показано сечение головки Б-Б по отверстиям, расположенным в плоской стенке корпуса, где

1 - магистраль подвода жидкого компонента топлива;

3 - коллектор подвода жидкого компонента;

6 - отверстия второго ряда, выполненные в плоской стенке корпуса, соединяющие полость коллектора 3 жидкого компонента топлива с кольцевой полостью 7 периферийной части;

16 - отверстия третьего ряда, выполненные в плоской стенке корпуса, соединяющие полость коллектора 3 жидкого компонента топлива с полостью жидкого компонента двухкомпонентных форсунок 10;

10 - двухкомпонентные форсунки;

11 - корпус головки;

17 - отверстия соединяющие отверстия третьего ряда с полостью жидкого компонента центральной части.

Смесительная головка камеры жидкостного ракетного двигателя работает следующим образом.

В соответствии с циклограммой работы жидкостного ракетного двигателя подаются команды на поступление компонентов топлива в магистрали 1 и 2. Из магистрали жидкого компонента топлива 1, через коллектор 3, первый и второй ряд отверстий 5 и 6 жидкий компонент топлива подается в кольцевую полость 7 периферийной части 13, из которой через отверстия 15 попадет в газовую полость периферийной части 13.

Газообразный компонент из входной магистрали 2 через полость внутри наружного днища 4 через дозирующие отверстия 8 в корпусе 11 поступает в кольцевую полость периферийной части головки. Происходит перемещение компонентов топлива в периферийной части головки.

В соответствии с циклограммой жидкий компонент топлива из подводной магистрали жидкого компонента 1, через коллектор 3 и третий ряд отверстий 16, расположенных в плоской части корпуса 11 через отверстия 17, поступает в центральную часть головки, где расположены двухкомпонентные форсунки 10. Через отверстия 12 в форсунках 10 жидкий компонент поступает внутрь форсунки. Газообразный компонент из полости, расположенной внутри наружного днища, через дозирующие отверстия 9 в корпусе 11 поступает во внутреннюю полость двухкомпонентных форсунок 10.

Происходит перемешивание компонентов топлива в двухкомпонентных форсунках, расположенных в центральной части головки. По соответствующей команде происходит поджиг компонентов топлива от специального устройства. Начинается сгорание компонентов топлива. Наличие кольцевой периферийной зоны у внутренней стенке камеры обеспечивает равномерное горение у стенки камеры, защищает ее от струй газов, вытекающих из форсунок. Наличие в центральной части двухкомпонентных форсунок, существенно уменьшает количество ответственных поясно-сварных соединений.

Таким образом, использование смесительной головки, в корпусе которого выполнено три ряда отверстий, соединяющих полость жидкого компонента топлива с периферийной и центральной частью, повышает надежность, снижает трудоемкость изготовления и позволяет обеспечить предельно высокие требования по экономичности двигателя.

Смесительная головка камеры жидкостного ракетного двигателя, содержащая наружное днище, корпус, огневое днище, двухкомпонентные форсунки, закрепленные в корпусе и огневом днище, кольцевую периферийную часть и магистрали подвода жидкого и газообразного компонента, отличающаяся тем, что в корпусе выполнено три ряда отверстий, первый ряд, выполненный в цилиндрической части корпуса, и второй ряд, выполненный в плоской стенке корпуса, соединяют полость коллектора жидкого компонента с кольцевой периферийной частью, третий ряд отверстий, выполненный в плоской стенке корпуса, соединяет полость коллектора жидкого компонента с жидкой полостью центральной части, а между отверстиями третьего ряда в плоской части корпуса выполнены дозирующие отверстия для подачи газообразного компонента в кольцевую периферийную часть и полости двухкомпонентных форсунок и периферийная кольцевая полость через полости коллекторов соединена с магистралями подвода жидкого и газообразного компонентов топлива.



 

Похожие патенты:

Использование: для смесеобразования компонентов топлива. Сущность изобретения заключается в том, что смесительная головка камеры жидкостного ракетного двигателя содержит корпус с полостями подвода компонентов, пояса подачи компонентов, соединенные с соответствующими полостями компонентов при помощи каналов, при этом пояса подачи компонентов выполнены в виде нескольких коаксиально установленных обечаек, расположенных друг по отношению к другу с кольцевыми зазорами и образующих замкнутые кольцевые полости, открывающиеся в камеру сгорания, причем кольцевые полости компонентов топлива равномерно чередуются между собой, при этом на торцах обечаек со стороны входа установлены торцевые профилированные днища, скрепленные между собой и с корпусом и образующие последовательно расположенные торцевые кольцевые полости, причем в указанных днищах и полостях выполнены изолированные каналы разного диаметра, причем диаметр каналов монотонно уменьшается от периферии к центру головки, соединяющие упомянутые торцевые полости через одну между собой, при этом указанные кольцевые полости компонентов топлива соединены с соответствующими полостями подвода компонентов через упомянутые торцевые полости, образованные профилированными днищами.

Использование: для смесеобразования компонентов топлива. Сущность изобретения заключается в том, что смесительная головка камеры жидкостного ракетного двигателя содержит корпус с полостями подвода компонентов, пояса подачи компонентов, соединенные с соответствующими полостями компонентов при помощи каналов, при этом пояса подачи компонентов выполнены в виде нескольких коаксиально установленных обечаек, расположенных по отношению друг к другу с кольцевыми зазорами, и образующими замкнутые кольцевые полости, открывающиеся в камеру сгорания, причем на охватываемых обечайках выполнены винтовые каналы, при этом кольцевые полости компонентов топлива равномерно чередуются между собой, а на торцах обечаек со стороны входа установлены торцевые профилированные днища, скрепленные между собой и с корпусом и образующие последовательно расположенные торцевые кольцевые полости, причем в указанных днищах и полостях выполнены изолированные каналы, соединяющие упомянутые торцевые полости через одну между собой, при этом указанные кольцевые полости компонентов топлива соединены с соответствующими полостями подвода компонентов через упомянутые торцевые полости, образованные профилированными днищами.

Изобретение относится к устройствам впрыска для ракетных двигателей. Устройство впрыска, камера сгорания и ракетный двигатель содержат основной корпус (21) устройства, разделенный на коллектор (33) горючего и коллектор (34) окислителя, и множество инжекторов (22, 23, 24), размещенных с заданными интервалами в основном корпусе (21) устройства для впрыска горючего и окислителя в жаровую трубу (12), каждый из инжекторов (22А, 22В, 22С, 22D) содержит канал (43а, 43b) LOx, содержащий проксимальный концевой участок, сообщающийся с коллектором (33) окислителя, и дистальный концевой участок, сообщающийся с жаровой трубой (12), ограничитель (45а, 45b), предусмотренный на проксимальном концевом участке канала (43а, 43b) LOx, и канал (47а, 47б) GH2, содержащий проксимальный концевой участок, сообщающийся с коллектором (34) горючего, и дистальный концевой участок, сообщающийся с жаровой трубой (12), при этом ограничители (45а, 45b, 45 с, 45d) имеют разные формы.

Изобретение относится к камерам сгорания ракетных двигателей. Камера сгорания и ракетный двигатель содержат устройство (11) впрыска, которое впрыскивает окисляющий агент и горючее из поверхности (23) впрыска, жаровую трубу (12), в которой образуется газообразный продукт сгорания путем сжигания окисляющего агента и горючего, впрыскиваемых из устройства (11) впрыска, резонатор (31), соединенный с возможностью сообщения с жаровой трубой (12) через канал (35) связи, и перфорированную пластину (41), выполненную в канале (35) связи.

Изобретение относится к энергетическим установкам летательных аппаратов, а именно к смесительным головкам камер жидкостных ракетных двигателей. Смесительная головка камеры жидкостного ракетного двигателя содержит корпус с полостями подвода компонентов и пояса подачи компонентов, соединенные с соответствующими полостями компонентов при помощи каналов.

Настоящее изобретение относится к устройству для определения неисправности и способу определения неисправности. Устройство для определения неисправности согласно одному аспекту настоящего изобретения представляет собой устройство для определения неисправности, которое выполнено с возможностью определения неисправности устройства подачи текучей среды под давлением, используемого в насосе, причем устройство для определения неисправности содержит блок считывания реакции на механическое напряжение, выполненный с возможностью считывания реакции на механическое напряжение, указывающей на временное изменение механического напряжения, приложенного к устройству подачи текучей среды под давлением, блок вычисления степени накопленных усталостных повреждений, выполненный с возможностью вычисления степени накопленных усталостных повреждений устройства подачи текучей среды под давлением на основании реакции на механическое напряжение, блок вычисления скорости уменьшения срока службы, выполненный с возможностью вычисления скорости уменьшения срока службы, которая представляет собой скорость изменения степени накопленных усталостных повреждений во времени, и блок определения, выполненный с возможностью определения неисправности устройства подачи текучей среды под давлением на основании степени накопленных усталостных повреждений и скорости уменьшения срока службы, причем устройство подачи текучей среды под давлением выполнено с возможностью его использования только в течение заданного времени использования при эксплуатации насоса.

Изобретение относится к области ракетного двигателестроения и может быть использовано при создании безгазогенераторных жидкостных ракетных двигателей (ЖРД), работающих на криогенных компонентах топлива.

Изобретение относится к области ракетной техники. Камера сгорания состоит из камеры, образующей полость камеры сгорания с присоединенным к ней герметично корпусом смесительной головки с каналами подачи компонентов топлива, центральной струйной форсункой первого компонента топлива (горючего) и периферийными струйными форсунками второго компонента (окислителя), направленными к оси центральной форсунки.

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при создании смесительных головок камер сгорания жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Смесительная головка камеры сгорания ЖРД содержит корпус, огневое днище и установленные между ними двухкомпонентные газожидкостные форсунки, отличающаяся тем, что часть форсунок выступает за огневое днище, образуя радиальные перегородки, и содержит внутреннюю и наружную втулки, установленные коаксиально и соединенные между собой с помощью ребер, расположенных на наружной поверхности внутренней втулки и между которыми находятся пазы подвода жидкого компонента топлива, при этом в половине пазов, расположенных в выходной части внутренней втулки, выполнены радиальные отверстия, соединенные с каналом подачи газообразного компонента топлива, причем в районе отверстий пазы со стороны подачи жидкого компонента топлива перекрыты перемычками, а в выходной части внутренней втулки и перед перемычками выполнены кольцевые канавки, соединяющие между собой пазы.

Изобретение относится к ракетной технике, а более конкретно - к организации смесеобразования жидких самовоспламеняющихся компонентов топлива в камере жидкостного ракетного двигателя малой тяги (ЖРДМТ).

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям. Смесительная головка камеры ЖРД, содержащая наружное днище, корпус, огневое днище, двухкомпонентные форсунки, закрепленные в корпусе и огневом днище, кольцевую периферийную часть, магистрали подачи жидкого и газообразного компонента, согласно изобретению в корпусе выполнено три ряда отверстий, один ряд, выполненный в цилиндрической части корпуса, и второй ряд отверстий, выполненный в полостной стенке корпуса, соединяют полость, коллектора жидкого компонента с кольцевой периферийной частью, третий ряд отверстий, выполненный в плоской стенке корпуса, соединяет полость камеры жидкого компонента с жидкой полостью центральной части, а между отверстиями третьего ряда в плоской части корпуса выполнены дозирующие отверстия для подачи газообразного компонента в кольцевую периферийную часть и полости двухкомпонентных форсунок и периферийная кольцевая полость через полости коллекторов соединена с магистралями подвода жидкого и газообразного компонентов топлива. Изобретение обеспечивает повышение надежности и снижение трудоемкости изготовления. 3 ил.

Наверх