Жидкостный ракетный двигатель (жрд)

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2559224:

Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" (RU)

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям (ЖРД). Жидкостный ракетный двигатель содержит камеру, газогенератор, насосы, трубопроводы подачи топлива, пусковые клапаны, трубопроводы подачи управляющего газа, электропневмоклапан, при этом в трубопроводы подачи управляющего газа установлены клапаны-тройники с штуцерами входа управляющего газа, входа управляющего рабочего тела, выхода управляющего газа и рабочего тела, при этом между патрубками входа управляющего рабочего тела клапанов-тройников и трубопроводами подачи топлива после насосов установлены трубопроводы управляющего рабочего тела. В корпусе клапана-тройника выполнено седло со стороны подачи управляющего газа, установлены переходник с седлом со стороны подачи управляющего рабочего тела и затвор с фторопластовыми уплотнениями, взаимодействующими с седлами. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции и снижение массы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к ЖРД с камерой, газогенератором, насосами, трубопроводами подачи криогенного топлива, пусковыми клапанами, трубопроводами подачи управляющего газа, электропневмоклапанами (ЭПК), и предназначено для упрощения системы управления, замещением управляющего газа, подводимого к пусковым клапанам криогенного компонента для их открытия при запуске ЖРД, на управляющее рабочее тело для удержания пусковых клапанов в открытом положении при работе ЖРД и закрытию пусковых клапанов при выключении ЖРД по падению давления управляющего рабочего тела.

Известен ЖРД с клапаном (патент RU 2489626, МПК F16K 1/12, F16K 15/02), содержащим корпус с входным и выходным патрубками, затвор, поршень.

Недостатком указанного клапана является необходимость подачи и удержания давления управляющего газа от ЭПК в течение всего времени работы ЖРД и сброса управляющего газа для закрытия клапана.

Общеизвестно, что для срабатывания клапана в ЖРД используется баллон управляющего газа высокого давления и ЭПК. Для предпусковой продувки камеры и газогенератора ЖРД также устанавливается баллон газа высокого давления и ЭПК, при этом после продувки в баллоне давление газа резко падает. Наличие двух баллонов и дополнительного ЭПК усложняет конструкцию ЖРД и увеличивает его массу.

Известен ЖРД с трехходовым клапаном (патент RU 2502005, МПК F16K 11/10), содержащим корпус, с входной, выходной, дренажной и управляющей полостями, входной и дренажный клапаны, соединенные между собой через шток. Дренажный клапан соединен с поршнем, который поджимается пружиной.

Недостатком указанного трехходового клапана является неработоспособность резиновых колец, уплотняющих поршень управляющей полости при работе на криогенных топливах.

Известен ЖРД с клапаном (патент RU 2502911, МПК F16K 31/22), содержащим впускную камеру, выпускную камеру, исполнительный орган и управляющую камеру. Клапан из закрытого положения в открытое перемещается при подаче в управляющую полость рабочей среды через дроссельное отверстие диафрагмы.

Недостатком указанного клапана является замедленное открытие клапана, сложная конструкция клапана, повышенная масса.

Известна схема ЖРД с насосной системой подачи топлива (Волков Е.Б. и др. Жидкостные ракетные двигатели. М., Воениздат, 1970, рис. 0.9, стр. 20, 21. - прототип), содержащая камеру, газогенератор, насосы, трубопроводы подачи топлива, пусковые клапаны, трубопроводы подачи управляющего газа от ЭПК.

Недостатком указанной схемы ЖРД, принятой в качестве прототипа, является необходимость подачи и удержания давления управляющего газа от ЭПК к пусковым клапанам в течение всего времени работы ЖРД и сброса управляющего газа для закрытия клапанов, что усложняет конструкцию ЖРД и увеличивает его массу.

Целью предлагаемого изобретения является упрощение схемы ЖРД замещением управляющего газа от ЭПК, подводимого к пусковым клапанам для их открытия при запуске ЖРД, на управляющее рабочее тело для удержания пусковых клапанов в открытом положении при работе ЖРД и закрытию пусковых клапанов при выключении ЖРД по падению давления управляющего рабочего тела, упрощение конструкции ЖРД, снижение массы ЖРД.

Поставленная задача решается следующим образом.

В известной схеме ЖРД с насосной системой подачи топлива, содержащей камеру, газогенератор, насосы, трубопроводы подачи топлива, пусковые клапаны, трубопроводы подачи управляющего газа, ЭПК, согласно изобретению в трубопроводы подачи управляющего газа установлены клапаны-тройники со штуцерами входа управляющего газа, входа управляющего рабочего тела, выхода управляющего газа и рабочего тела, при этом между патрубками входа управляющего рабочего тела клапанов-тройников и трубопроводами подачи топлива после насосов установлены трубопроводы управляющего рабочего тела.

Кроме того, в корпусе клапана-тройника выполнено седло со сторона подачи управляющего газа, в корпус установлены переходник с седлом со стороны управляющего рабочего тела, затвор с фторопластовыми уплотнениями, взаимодействующими с седлами.

Предлагаемая схема ЖРД представлена на фиг. 1 и 2,

где:

1 - камера;

2 - газогенератор;

3 - насосы;

4 - трубопроводы подачи топлива;

5 - пусковые клапаны;

6 - трубопроводы подачи управляющего газа;

7 - ЭПК;

8 - клапаны тройники;

9 - трубопроводы подачи управляющего рабочего тела;

10 - корпус клапана тройника;

11 - переходник с седлом;

12 - затвор с фторопластовыми уплотнениями;

Вход А - вход управляющего газа;

Вход Б - вход управляющего рабочего тела;

Выход В - выход управляющего газа и рабочего тела.

ЖРД содержит камеру 1, газогенератор 2, насосы 3, трубопроводы подачи топлива 4, пусковые клапаны 5, трубопроводы подачи управляющего газа 6, ЭПК 7, трубопроводы подачи управляющего рабочего тела 9 и клапаны-тройники 8, имеющие штуцеры для входа управляющего газа А, входа управляющего рабочего тела Б, выход управляющего газа и рабочего тела В и состоящего из корпуса клапана тройника 10, переходника с седлом 11 и затвора с фторопластовыми уплотнениями 12.

ЖРД работает следующим образом: при запуске подается давление газа для продувки головок камеры 1, газогенератора 2 и к клапанам-тройникам 8 как управляющее давление для открытия пусковых клапанов 5. Затвор с фторопластовыми уплотнениями 12 перемещается до посадки на седло переходника 11. Давление управляющего газа попадает в полость выхода клапана-тройника 8 и затем к пневмоприводам пусковых клапанов 5. Пусковые клапаны 5 открываются и компоненты топлива попадают в камеру 1 и газогенератор 2. ЖРД запускается и выходит на основной режим. Компоненты по трубопроводам подачи управляющего рабочего тела 9 воздействуют на затвор с фторопластовыми уплотнениями 12 клапанов-тройников 8. Через 1-2 секунды после выхода ЖРД на основной режим, давление управляющего газа падает и затвор с фторопластовыми уплотнениями 12 возвращается в исходное положение. Управляющее давление газа замещается управляющим давлением рабочего тела. Такое положение пусковых клапанов 5 сохраняется в течение всего времени работы двигателя. При выключении двигателя давление управляющего рабочего тела падает и пусковые клапаны 5 закрываются.

Так как предлагаемое изобретение ЖРД планируется использовать в ракетной технике его детали выполнены из материалов: затвор с фторопластовыми уплотнениями клапана-тройника их бронзы БРАЖ 9-4 и фторопласта-4, пружина клапана тройника из стали 12Х18Н10Т, остальные детали из стали 07X16H6.

Таким образом, применение указанного изобретения позволяет расширить возможность применения ЖРД за счет замены управляющего газа, подводимого к пусковым клапанам, на управляющее давление рабочего тела в изделиях машиностроения, работающих по командам управления на открытие и закрытие пусковых клапанов, упростить конструкцию и снизить массу.

1. Жидкостный ракетный двигатель, содержащий камеру, газогенератор, насосы, трубопроводы подачи топлива, пусковые клапаны, трубопроводы подачи управляющего газа, электропневмоклапан, отличающийся тем, что в трубопроводы подачи управляющего газа установлены клапаны-тройники с штуцерами входа управляющего газа, входа управляющего рабочего тела, выхода управляющего газа и рабочего тела, при этом между патрубками входа управляющего рабочего тела клапанов-тройников и трубопроводами подачи топлива после насосов установлены трубопроводы управляющего рабочего тела.

2. Жидкостный ракетный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что в корпусе клапана-тройника выполнено седло со стороны подачи управляющего газа, установлены переходник с седлом со стороны подачи управляющего рабочего тела и затвор с фторопластовыми уплотнениями, взаимодействующими с седлами.

Изобретение относится к ракетной технике и, в частности, к устройствам, воспринимающим тягу жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) и позволяющим обеспечить проток компонентов топлива из баков ракеты в магистрали двигателя и качание двигателя.

Связка из двух пар баков и летательная пусковая установка, снабженная такой связкой // 2509039

Изобретение относится к летательным аппаратам, а именно к летательным пусковым установкам (ЛПУ). ЛПУ содержит связку баков, крепежные средства, крыло, двигатель, полезную нагрузку.

Способ и устройство для заправки гелием бортовых баллонов ракетоносителей // 2440505

Изобретение относится к наземным средствам заправки бортовых баллонов ракетоносителей газообразным гелием. .

Жидкостный ракетный двигатель // 2406857

Изобретение относится к области жидкостных ракетных двигателей. .

Смесительная головка водородно-кислородного парогенератора // 2379590

Изобретение относится к энергетическим установкам, производящим водяной пар высоких параметров, получаемый за счет энергии, выделяемой при сгорании водорода в кислороде.

Жидкостный ракетный двигатель // 2352804

Изобретение относится к ракетному двигателестроению. .

Двигательная установка на кислородно-водородном топливе // 2304727

Изобретение относится к ракетной технике и предназначено для ракетных систем, работающих на кислородно-водородном топливе. .

Устройство (варианты) и способ сжигания ракетного топлива // 2303154

Способ работы системы подачи рабочего тела двигательной установки космического аппарата и устройство для его осуществления // 2293200

Изобретение относится к космической технике, а точнее к области проектирования и эксплуатации ракетных двигательных установок (ДУ) космических аппаратов (КА). .

Шарнирное соединение трубопроводов // 2282094

Изобретение относится к ракетостроению и, в частности, к поворотным соединениям трубопроводов, используемых преимущественно на ракетах для подачи горючего и пускового горючего в отклоняемые рулевые агрегаты жидкостных ракетных двигателей.

Комбинированная насосно-вытеснительная схема подачи жидких компонентов гидрореагирующего топлива к потребителю // 2582372

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к области организации схем подачи топлива к устройствам для сжигания и устройствам для получения продуктов сгорания высокого давления или высокой скорости. Комбинированная насосно-вытеснительная схема подачи жидких компонентов гидрореагирующего топлива (ГРГ) к потребителю, содержащая потребитель с системой охлаждения, насос окислителя, турбину привода насоса окислителя, которая приводится во вращение потоком продуктов реакции горючего и окислителя, бак с горючим, герметично разделенный на полость с гидрореагирующим горючим и полость для вытесняющего тела с помощью сильфона, мешка или подвижной или эластичной перегородки, соединительные магистрали, магистрали подвода и отвода компонентов топлива, клапаны, регулирующие и управляющие органы, при этом окислитель используется в качестве вытесняющего тела для подачи жидкого гидрореагирующего горючего к потребителю, при этом окислитель для вытеснения жидкого гидрореагирующего горючего из бака отбирается из системы охлаждения потребителя, чем обуславливается его высокая температура. В качестве дополнительной поверхности теплообмена между вытесняющим окислителем и ГРГ в баке организуют полости для вытесняющего гидрореагирующее горючее окислителя, ограничивающие поверхности которых хотя бы частично контактируют с гидрореагирующим горючим в баке. Турбина привода насоса окислителя может приводиться в движение перегретым водяным паром, отобранным из системы охлаждения потребителя. Схема может содержать теплообменник. Изобретение обеспечивает снижение массы системы подачи и уменьшение занимаемого ею объема, снижение затрат энергии на подачу и подготовку к подаче ГРГ к потребителю, упрощение обеспечения многорежимности работы системы, улучшение управляемости и устойчивости подводных или двухсредных аппаратов, в составе которых используется изобретение, и упрощение и удешевление конструкции системы подачи. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Корректирующая двигательная установка с электротермическим микродвигателем // 2631952

Изобретение относится к космической технике, а именно к аммиачным корректирующим двигательным установкам с электротермическими микродвигателями, устанавливаемым на меневрирующих малых космических аппаратах. Корректирующая двигательная установка с электротермическим микродвигателем, содержащая топливный бак с топливом, электроклапан цилиндрической формы на расходном трубопроводе бака, фильтр, подогреватель топлива в виде испарителя с нагревательным элементом, регулятор давления, электротермический микродвигатель и соединяющие трубопроводы, в соответствии с изобретением часть расходного трубопровода бака выполнена в виде спирального трубопровода, расположенного на наружной поверхности цилиндрической оболочки и контактирующего с ней при помощи теплопроводящих узлов в виде, например, паяного соединения, при этом во внутренней полости оболочки соосно смонтирован электроклапан, наружная поверхность которого через теплопроводящие узлы в виде, например, теплопроводной пасты, контактирует с внутренней поверхностью цилиндрической оболочки, причем входной патрубок спирального трубопровода соединен с расходным трубопроводом бака, а выходной - с фильтром, соединенным с входным штуцером электроклапана, выходной штуцер которого соединен с входным штуцером первого независимого винтового газовода, выполненного в виде пружины на цилиндрическом корпусе нагревательного элемента и контактирующей с ней поверхности цилиндрического отверстия во внутреннем корпусе испарителя, выходной штуцер которого соединен с входным штуцером регулятора давления, выход которого соединен с входным штуцером второго независимого винтового газовода, выполненного в виде двухзаходной резьбы на наружной поверхности внутреннего корпуса испарителя, контактирующей с внутренней поверхностью основного корпуса, выходной штуцер которого соединен с входом в микродвигатель. Изобретение обеспечивает повышение удельного импульса тяги микродвигателя, сокращение запасов топлива и количества включений для выработки топлива. 7 ил.

Центробежная турбина // 2633974

Изобретение относится к области ракетного двигателестроения и может быть использовано в турбонасосных агрегатах (ТНА) жидкостных ракетных двигателей с продолжительным временем работы при использовании любых компонентов топлива, как высококипящих, так и низкокипящих. Центробежная турбина содержит корпус, диск рабочего колеса центробежной турбины с лопаточным венцом и бандажом, сопловой аппарат, согласно изобретению на диске рабочего колеса центробежной турбины 3 с противоположной стороны от лопаточного венца 6 с бандажом выполнен выступ-противовес 5, образующий лабиринтное уплотнение 11 с корпусом турбины 1 и равный по массе лопаточному венцу с бандажом. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции, снижение веса ТНА, повышение надежности при длительной работе ТНА на высоких скоростях вращения и при высоких температурах рабочего тела после газогенератора, устранение осевой силы, действующей на турбину. 1 ил.

Система и способ для подачи топлива в ракетный двигатель // 2641802

Изобретение относится к области ракетных двигателей, более конкретно к системе подачи ракетного топлива в ракетный двигатель (2), включающей в себя первый бак (3), второй бак (4), первую систему питания (6), соединенную с первым баком (3), и вторую систему питания (7), соединенную со вторым баком (4). Для охлаждения ракетного топлива, содержащегося во втором баке (4), первая система питания (6) включает в себя ответвление (12), проходящее через первый теплообменник (14), встроенный во второй бак (4). Изобретение также относится к способу подачи ракетного топлива в ракетный двигатель (2). Изобретение обеспечивает поддержание давления внутри баков выше минимального предела. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

Схема подачи топлива и способ охлаждения // 2642711

Изобретение относится к авиационно-космической области, и, в частности, к области летательных аппаратов, приводимых в движение ракетными двигателями. В частности, изобретение относится к схеме (6) питания для снабжения ракетного двигателя (2) по меньшей мере первым жидким топливом, причем упомянутая схема питания включает в себя по меньшей мере один буферный бак (20) для упомянутого первого жидкого топлива и первый теплообменник (18), который встроен в упомянутый буферный бак (20) и приспособлен для подсоединения к схеме (17) охлаждения для охлаждения по меньшей мере одного источника питания, чтобы охлаждать упомянутый источник тепла посредством передачи тепла первому топливу. Изобретение обеспечивает улучшение охлаждения бортовых источников тепла. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Ракетный двигатель в сборе // 2642938

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям. Ракетный двигатель в сборе (5), включающий в себя бак (30B) для жидкого кислорода, двигатель (10), имеющий камеру сгорания (12), и «нагреватель» теплообменник (46) для превращения в пар жидкого кислорода. Ракетный двигатель в сборе имеет контур паров кислорода (60) для направления паров кислорода с помощью нагревателя в камеру сгорания или в бак. При направлении паров кислорода в камеру сгорания двигатель развивает малую тягу. Изобретение обеспечивает работу двигателя на большой и малой тяге, избегая появления колебательных явлений в системе подачи горючего. 11 з.п. ф-лы, 4 ил.