Газогенератор

Изобретение относится к области жидкостных ракетных двигателей (ЖРД), а именно к газогенераторам, генерирующим газ для привода турбонасосного агрегата. Газогенератор содержит камеру сгорания, смесительную головку, в которой установлена штыревая форсунка, балластировочную решетку, состоящую из втулок, установленных с кольцевыми зазорами и соединенных между собой перепускными каналами, при этом в выходной части каждой втулки выполнены наклонные отверстия, балластировочную камеру и коллектор, соединенный с камерой сгорания и балластировочной решеткой. Изобретение обеспечивает повышение однородности температурного поля генераторного газа и давлений за счет повышения качества смесеобразования. 2 ил.

 

Изобретение относится к области жидкостных ракетных двигателей (ЖРД), а именно к газогенераторам, генерирующих газ для привода турбонасосного агрегата.

Одной из проблем, стоящих в настоящее время в данной области техники, является обеспечение устойчивости рабочего процесса в газогенераторе и достаточно высокой равномерности температурного поля по сечению потока на выходе из него.

Известен газогенератор, содержащий охлаждаемую камеру сгорания, форсуночную головку, состоящую из переднего, среднего и огневого днищ, форсунок окислителя и горючего, установленный по оси газогенератора распределитель избыточного компонента. Распределитель избыточного компонента выполнен в виде полого цилиндра, закрытого продольным днищем. Распределитель снабжен смесительными элементами подачи избыточного компонента в зону смешения, которые выполнены в виде полых перфорированных цилиндров, закрытых перфорированными шатровыми головками, и расположенных по боковой поверхности распределителя в шахматном порядке с уменьшающейся их высотой по потоку газа. На распределителе между огневым днищем и смесительными элементами расположены радиальные профилированные пластины с каналами подачи компонента из полости распределителя в полость камеры газогенератора, выполненными на всю высоту пластины. Днище распределителя выполнено в виде усеченного конуса, обращенного вершиной в сторону огневого днища. В месте перехода цилиндра в днище и в вершине конуса выполнены отверстия (Патент РФ №2179256, МПК: F02K 9/64 - прототип).

Указанный газогенератор работает следующим образом.

Горючее поступает в полость форсуночной головки, откуда через форсунки поступает в камеру сгорания. Окислитель поступает в полость форсуночной головки, откуда по форсункам подается в камеру сгорания и частично по каналам тракта охлаждения камеры сгорания поступает на охлаждение внутренней оболочки. Большая часть окислителя поступает в полость распределителя, и далее через отверстия, выполненные в смесительных элементах и пластинах, подается в поток горючих газов, идущих со стороны форсуночной головки. Этим обеспечивается равномерная раздача окислителя по всему сечению камеры сгорания и равномерное его перемешивание с потоком горячих газов на коротком по длине участке. Коническое днище обеспечивает плавный поворот потока окислителя в полости от осевого направления в радиальное. Оставшаяся часть окислителя, поступающая через отверстия в зону за днищем, сдувает зону завихрений за днищем. Перегородки делят полость камеры сгорания в районе форсуночной головки на ряд полостей и препятствуют распространению вибрационного горения из одной из этих полостей в другую.

В известном газогенераторе сложно обеспечить высококачественное смесеобразование и устойчивый процесс горения при больших величинах соотношения расходов компонентов топлива в условиях малых габаритов.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, и повышение однородности температурного поля генераторного газа на выходе в широком диапазоне температур и давлений за счет повышения качества смесеобразования и оптимизации конструкции газогенератора.

Решение указанной задачи достигается тем, что предложенный газогенератор, содержащий камеру сгорания, смесительную головку, в которой установлена штыревая форсунка, балластировочную решетку, состоящую из втулок, установленных с кольцевыми зазорами и соединенными между собой перепускными каналами, отличающийся тем, что в выходной части каждой втулки балластировочной решетки выполнены наклонные отверстия, и содержит балластировочную камеру и коллектор, соединенный с камерой сгорания и балластировочной решеткой.

Предлагаемая конструкция газогенератора, за счет своих отличительных признаков, обеспечивает решение поставленной технической задачи - снижение габаритов, массы устройства, а также повышение однородности температурного поля генераторного газа на выходе в широком диапазоне температур и давлений за счет повышения качества смесеобразования и оптимизации конструкции газогенератора.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан продольный разрез газогенератора, на фиг. 2 - разрез А-А - поперечный разрез газогенератора.

Газогенератор содержит камеру сгорания 1, смесительную головку 2, в которой установлена штыревая форсунка 3, балластировочную решетку 4, балластировочную камеру 5 и коллектор 6.

Балластировочная решетка 5 состоит из втулок 7 установленных с кольцевыми зазорами 8 и соединенными между собой перепускными каналами 9, при этом в выходной части каждой втулки 7 выполнены наклонные отверстия 10.

Предложенный газогенератор работает следующим образом.

Горючее поступает в штыревую форсунку 3.

Окислитель поступает в коллектор 6 из которого его основная часть, направляется в балластировочную решетку 4, а оставшаяся часть - через камеру сгорания 1 и смесительную головку 2 в штыревую форсунку 3.

В камере сгорания 1 окислитель и горючее, поступающие через штыревую форсунку 3, смешиваются и сгорают.

Образовавшиеся высокотемпературные продукты сгорания компонентов топлива направляются через кольцевые зазоры 8, образованными втулками 7 балластировочной решетки 4 в балластировочную камеру 5, где они охлаждаются и перемешиваются с окислителем, поступающим через наклонные отверстия 10.

Использование предложенного технического решения позволит снизить габариты и массу газогенератора, а также повысить однородности температурного поля генераторного газа на выходе в широком диапазоне температур и давлений за счет повышения качества смесеобразования и оптимизации конструкции газогенератора.

Газогенератор, содержащий камеру сгорания, смесительную головку, в которой установлена штыревая форсунка, балластировочную решетку, состоящую из втулок, установленных с кольцевыми зазорами и соединенных между собой перепускными каналами, отличающийся тем, что в выходной части каждой втулки балластировочной решетки выполнены наклонные отверстия, и содержит балластировочную камеру и коллектор, соединенный с камерой сгорания и балластировочной решеткой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ракетной технике. Камера жидкостного ракетного двигателя, содержащая камеру сгорания, снабженную трактом охлаждения с продольными каналами с поперечными перемычками, входным для подвода недостающего в газогенераторе компонента коллектором за минимальным сечением по направлению к срезу сопла, и выходным коллектором, размещенным у смесительной головки и соединенным трубопроводом с входным коллектором тракта охлаждения с продольными каналами и поперечными перемычками сопла, выходным коллектором тракта охлаждения последнего соединенным трубопроводом со смесительной головкой, при этом участки поперечных перемычек в зоне сопряжения входных коллекторов сопла и камеры сгорания выполнены прерывистыми и размещены поочередно между продольными каналами в окружном направлении, входной коллектор сопла размещен между минимальным сечением сопла и входным коллектором тракта охлаждения камеры сгорания, а продольные каналы трактов охлаждения камеры сгорания и сопла в зоне сопряжения с входными коллекторами соединены у поперечных перемычек поочередно радиальными каналами с одноименными входными коллекторами.

Изобретение относится к способам функционального контроля и диагностирования состояния сложных пневмогидравлических объектов, например жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Предлагается устройство для измерения температуры сопла ракетного двигателя, которое содержит выполненное из электропроводящих и жаропрочных материалов сопло, на внутреннюю поверхность которого нанесен слой из материала с низкой работой выхода, при этом эмиссионный слой на поверхности сопла образуют катод, на выходе из сопла расположен анод, причем анод электрически последовательно связан с катодом через источник электроэнергии, анод находится в механическом контакте с соплом через слой электроизоляции, эмиссионный слой выполнен в форме кольца толщиной от 5 до 10 мм, в области критического сечения, в электрической цепи между анодом и источником напряжения располагается измерительный комплекс, при этом добавлено устройство хранения и подачи веществ с низким потенциалом ионизации в форме форсунки подачи веществ с низким потенциалом ионизации, расположенной в камере сгорания перед критическим сечением сопла и гидравлически через трубопровод и регулируемый клапан, соединенной с баком для хранения веществ с низким потенциалом ионизации (ВНПИ), причем регулируемый клапан электрически соединен с сигнальным выходом измерительного комплекса, выходное отверстие форсунки подачи веществ с низким потенциалом ионизации расположено заподлицо с поверхностью стенки ЖРД.

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано в конструкциях многокамерных ракетных двигателей с охлаждением камер жидким криогенным компонентом топлива. Многокамерный жидкостный ракетный двигатель (ЖРД), включающий камеры сгорания, охлаждаемые криогенным компонентом топлива с изменением его фазового состояния в трактах охлаждения, турбонасосный агрегат, обеспечивающий подачу компонентов топлив к камерам, магистрали, подводящие компонент топлива - охладитель с выхода насоса турбонасосного агрегата на входы в тракты охлаждения камер, согласно изобретению в каждую магистраль, подводящую компонент – охладитель, включен компенсатор отклонения расхода охладителя в виде подпружиненного дросселирующего элемента, изменяющего под воздействием скоростного напора потока охладителя и перепада давления на нем площадь проходного сечения магистрали противоположно изменению скоростного напора и перепада давления на дросселирующем элементе.

Изобретение относится к способам функционального контроля и диагностирования состояния сложных пневмогидравлических объектов, например жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Предложено устройство для измерения температуры стенок сопла ракетного двигателя, которое содержит выполненное из элетропроводящих и жаропрочных материалов сопло, на внутреннюю поверхность которого нанесен слой из материала с низкой работой выхода электронов, при этом эмиссионный слой на поверхности сопла образует катод, на выходе из сопла расположен анод, причем анод электрически последовательно связан с катодом через источник электроэнергии, анод находится в механическом контакте с соплом через слой электроизоляции, эмиссионный слой выполнен в форме кольца толщиной от 5 до 10 мм, в области критического сечения, в электрической цепи между анодом и источником напряжения располагается измерительный комплекс.

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям, работающим с дожиганием генераторного газа. Камера ЖРД, работающего с дожиганием восстановительного генераторного газа, состоящая из магистралей подвода компонентов топлива, смесительной головки с полостью охлаждения огневого днища, цилиндрической части, дозвуковой и сверхзвуковой частей сопла, согласно изложению, в сверхзвуковой части тракта охлаждения в полости высокого давления выполнена полость тракта охлаждения с пониженным давлением, соединенная с полостью охлаждения огневого днища головки, при этом соединение частей сверхзвуковой части сопла по внутренней и наружной стенкам выполнено в полости тракта охлаждения низкого давления.

Изобретение относится к охлаждению жидкостных ракетных двигателей. Предлагается камера ЖРД, работающая с дожиганием генераторного газа, содержащая смесительную головку со смесительными элементами, корпус камеры с расположенным на нем коллектором подвода горючего, газовода тороидальной формы в районе минимального сечения и неохлаждаемый металлический насадок, согласно изложению между каналами охлаждения в корпусе камеры перед коллектором подвода охладителя выполнены отверстия, соединяющие полость газовода с внутренней полостью корпуса камеры.

Изобретение относится к области ракетного двигателестроения и может быть использовано при проектировании жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Жидкостный ракетный двигатель содержит камеру сгорания с трактом охлаждения и форсуночной головкой, генератор синтез-газа, турбонасосный агрегат, включающий в себя насос окислителя, насос горючего, насос воды и турбину, вход которой сообщается с выходом генератора синтез-газа, а выход с форсуночной головкой, при этом охлаждение камеры сгорания осуществляется горючим, в варианте исполнения охлаждение камеры сгорания осуществляется водой.

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям. Камера жидкостного ракетного двигателя, работающего по безгазогенераторной схеме, содержащая корпус камеры, смесительную головку, состоящую из периферийной и центральной частей, наружное днище, магистрали подвода горючего и окислителя и расположенный в полости камеры теплообменник, согласно изложению, каналы охлаждения в теплообменнике выполнены с двухсторонним расположением, на наружной и (или) внутренней поверхности теплообменника выполнены интенсификаторы теплообмена, теплообменник хотя бы в одной плоскости сечения состоит из двух или более сегментов, коллектор входа и (или) выхода теплообменника, закрепленного на наружном днище и пилонах корпуса головки, расположены вне полости камеры.

Изобретение относится к ракетным двигателям. Камера жидкостного ракетного двигателя, состоящая из непроницаемой внешней стенки и непроницаемой внутренней стенки, камеры сгорания и сопла, согласно изобретению между внешней стенкой и внутренней стенкой расположена пористая вставка, а камера представляет собой монолитную конструкцию, изготовленную аддитивным методом.

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям. Камера жидкостного ракетного двигателя, работающего по безгазогенераторной схеме, состоящая из последовательно соединенных смесительной головки, камеры сгорания и сопла, согласно изложению, смесительная головка совместно с камерой сгорания выполнена из двух или более конструктивно обособленных параллельно функционирующих блоков, объединенных единым соплом по трактам продуктов сгорания.
Наверх