Смесительная головка камеры сгорания жрд

Авторы патента:

F02K9/52 - распылительные головки (вообще B05B)

Владельцы патента RU 2658160:

Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" (RU)

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 с выполненными в нем втулками, зазоры между которыми образуют кольцевые каналы подвода газообразного компонента. Втулки соединены между собой перепускными каналами. Каждая втулка состоит из наружного и внутреннего колец, соединенных между собой равномерно расположенными наклонными или прямыми ребрами, между которыми находятся пазы подвода жидкого компонента. На выходных концах наружного и внутреннего колец втулок имеются наклонные или прямые отверстия, соединенные с каналами подвода газообразного компонента. Отверстия располагаются в половине пазов между ребрами. В зоне отверстий пазы со стороны повода горючего перекрыты перемычками. По другой половине пазов горючее поступает к торцу канала, охлаждает его стенку, далее разворачивается в канавке и по остальным пазам направляется к отверстиям. Изобретение обеспечивает повышение удельного импульса тяги ЖРД и экономичность работы камеры сгорания. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при создании смесительных головок камер сгорания жидкостных ракетных двигателей (ЖРД).

В настоящее время одной из основных проблем при создании ЖРД является получение высокого значения удельного импульса тяги за счет обеспечения предельно высокой полноты сгорания топлива.

Известна смесительная головка камеры сгорания ЖРД, содержащая корпус с днищем и установленные в нем втулки, зазоры между которыми образуют кольцевые каналы подвода жидкого и газообразного компонентов. В указанную смесительную головку введены смесительные элементы, закрепленные на выходных концах втулок.

Каждый смесительный элемент состоит из двух концентрически соединенных между собой колец, на одной из внутренних поверхностей которых выполнены две винтовые нарезки с образованием коллектора между ними. Коллектор соединен наклонными отверстиями с каналами подвода газообразного компонента. Наклонные отверстия выполнены на противоположных стенках газового канала, равномерно смещены относительно друг друга. Первая винтовая нарезка по потоку горючего обеспечивает стойкость поверхности канала от термического воздействия горения в канале. Вторая винтовая нарезка обеспечивает подачу части горючего через торец канала для обеспечения его охлаждения (патент RU №2170841, заявка №99124002/06 от 15.11.1999 г.).

В такой смесительной головке часть горючего подается не в отверстия, а используется для охлаждения торцов каналов, что снижает эффективность смесеобразования компонентов топлива и, соответственно, удельный импульс тяги двигателя.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение оптимального смесеобразования всего расхода компонентов топлива с одновременным обеспечением надежного охлаждения торцов каналов горючего смесительной головки.

Указанная задача достигается тем, что смесительная головка камеры сгорания ЖРД содержит корпус с выполненными в нем втулками, зазоры между которыми образуют кольцевые каналы подвода газообразного компонента. Втулки соединены между собой перепускными каналами. Каждая втулка состоит из наружного и внутреннего колец, соединенных между собой равномерно расположенными наклонными или прямыми ребрами, между которыми находятся пазы подвода жидкого компонента.

На выходных концах наружного и внутреннего колец втулок имеются наклонные или прямые отверстия, соединенные с каналами подвода газообразного компонента. Отверстия располагаются равномерно в половине пазов между ребрами. В зоне отверстий пазы со стороны подвода жидкого компонента перекрыты перемычками. Перед перемычками и перед торцом канала жидкого компонента выполнены кольцевые канавки. По другой половине пазов весь расход горючего поступает к торцу канала, охлаждает его стенку, далее разворачивается в канавке и по остальным пазам направляется к отверстиям, что обеспечивает повышение эффективности смесеобразования.

Сущность предложенного изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид смесительной головки, на фиг. 2 - втулки и газовый канал, на фиг. 3 - развертка канала жидкого компонента, на фиг. 4 - схема движения жидкого компонента по пазам жидкого компонента.

Смесительная головка включает в себя корпус (1) с выполненными в нем втулками (3), образующими концентрически расположенные каналы жидкого (4) и газообразного (5) компонентов. Втулки, образующие каналы жидкого компонента, соединены между собой перепускными каналами (6). Каждая втулка состоит из внутреннего (7) и наружного колец (8), соединенных между собой равномерно расположенными наклонными или прямыми ребрами (10), между которыми находятся пазы (11) подвода жидкого компонента. На выходных концах наружного и внутреннего колец втулок имеются наклонные или прямые отверстия (12), соединенные с каналами подвода газообразного компонента. Отверстия располагаются в половине пазов между ребрами. В зоне отверстий пазы со стороны повода жидкого компонента перекрыты перемычками (13). Перед перемычками расположена канавка (14). По другой половине пазов горючее поступает к торцу канала (15), охлаждает его стенку (16), далее разворачивается в канавке (17) и по остальным пазам направляется к отверстиям.

Предложенная смесительная головка работает следующим образом:

Газообразный компонент через дросселирующие отверстия (2) поступает в каналы газообразного компонента (5), расположенные между втулками (3).

Жидкий компонент через перепускные каналы (6) поступает в каналы (4), образованные наружными и внутренними кольцами втулок и далее, по пазам (11), расположенным между ребрами (10) направляется к выходным концам втулок. По половине пазов жидкий компонент доходит сразу до торца канала (15), а по другой половине - до кольцевой канавки (14) перед перемычками (13), где разворачивается и поступает в соседние пазы и далее также доходит до торца (15). В кольцевой канавке (17) жидкий компонент разворачивается, охлаждая стенку (15) канала, и по остальным пазам направляется к отверстиям (12).

Через отверстия (12) весь расход жидкого компонента поступает в газовые каналы, где вступает в реакцию с газообразным компонентом.

Таким образом, совокупность новых признаков, отсутствующих в известных технических решениях, позволяет достичь наиболее полного сгорания компонентов топлива в камере сгорания ЖРД и обеспечить стойкость конструкции к термическому воздействию продуктов сгорания.

1. Смесительная головка камеры сгорания ЖРД, содержащая корпус с выполненными в нем втулками, зазоры между которыми образуют кольцевые каналы подвода газообразного компонента, а каждая втулка состоит из наружного и внутреннего колец, соединенных между собой равномерно расположенными наклонными или прямыми ребрами, между которыми находятся пазы подвода жидкого компонента, при этом на выходных концах наружного и внутреннего колец втулок имеются наклонные или прямые отверстия, соединенные с каналами подвода газообразного компонента, отличающаяся тем, что отверстия располагаются равномерно в половине пазов между ребрами.

2. Смесительная головка камеры сгорания ЖРД по п. 1, отличающаяся тем, что в зоне отверстий пазы со стороны повода жидкого компонента перекрыты перемычками.

3. Смесительная головка камеры сгорания ЖРД по п. 1, отличающаяся тем, что перед перемычками и перед торцом канала жидкого компонента выполнены кольцевые канавки.

Изобретение относится к ракетной технике, конкретно - к организации в жидкостном ракетном двигателе малой тяги высокой степени перемешивания самовоспламеняющихся компонентов топлива.

Смесительная головка камеры жидкостного ракетного двигателя // 2649173

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к жидкостному ракетному двигателю, работающему на двухкомпонентном топливе. Смесительная головка камеры жидкостного ракетного двигателя, работающего по схеме с дожиганием генераторного газа, содержит подвод генераторного газа, корпус, имеющий каналы для подачи жидкого компонента в полость смесительных элементов, смесительные элементы, состоящие из концентрически соединенных между собой колец, на выходе из которых выполнены наклонные отверстия, соединенные с полостью подвода генераторного газа, поступающего через отверстия в корпусе, отверстие в центре для расположения запального устройства, при этом корпус со смесительными элементами представляют собой единую цельную конструкцию, изготовленную методом послойного порошкового лазерного спекания гранул, с постоянным по площади трактом для поступления компонента топлива.

Ракетный двигатель малой тяги на газообразном водороде и кислороде с предварительным смешением компонентов в смесительной головке // 2648040

Изобретение относится к ракетным двигателям малой тяги. Ракетный двигатель малой тяги на газообразных водороде и кислороде, состоящий из электропневмоклапанов горючего и окислителя, смесительной головки, включающей воспламенительное устройство со свечой зажигания, дозвуковую газовую завесу для обеспечения допустимого теплового состояния конструкции двигателя, камеры сгорания и сопла, согласно изобретению на камере сгорания установлены друг над другом два кольцевых цилиндра из жаростойкой и жаропрочной стали с коллекторами водорода и кислорода соответственно, на торцевых поверхностях которых установлены прямоугольные каналы так, чтобы каждый канал водорода пересекался с каналом кислорода.

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).

Ракетный двигатель малой тяги на газообразном водороде и кислороде с форсунками типа струя в сносящем потоке // 2641785

Изобретение относится к ракетным двигателям малой тяги. Ракетный двигатель малой тяги на газообразных водороде и кислороде, состоящий из свечи зажигания топлива, смесительной головки, обеспечивающей смешение топлива и внутреннее охлаждение стенки камеры сгорания, камеры сгорания и сопла, в смесительной головке двигателя выполнены струйные форсунки типа струя в сносящем потоке кислорода, суммарные векторы потоков которых направлены в плоскости, перпендикулярной оси двигателя, навстречу друг другу.

Жидкостный ракетный двигатель малой тяги // 2641323

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в конструкции жидкостных ракетных двигателей малой тяги (ЖРДМТ). ЖРДМТ, содержащий камеру 1, смесительную головку с внутренним днищем 2, осевую центробежную форсунку 3, периферийный пояс струйных форсунок 4, кольцевой конический дефлектор 5 между ними, при этом срез 6 центробежной форсунки углублен от выходной кромки 7 образующей поверхности дефлектора в сторону периферийного пояса струйных форсунок 4, полость камеры сгорания 8 над наружной поверхностью 9 дефлектора и полость 10 под внутренней поверхностью 11 дефлектора и внутренним днищем смесительной головки сообщены между собой каналами 12, которые смещены относительно отверстий форсунки на полшага (α/2).

Камера сгорания жрд, работающего с дожиганием генераторного газа // 2640893

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям, работающим с дожиганием генераторного газа. Камера сгорания ЖРД, работающего с дожиганием генераторного газа, содержащая газовод, смесительную головку со смесительными элементами, корпус камеры и магистрали подвода компонентов топлива, согласно изобретению в районе минимального сечения камеры выполнен газовод тороидальной формы, полость которого с помощью оребренного тракта, выполненного на наружной стенке корпуса камеры и наружного днища головки, соединена со смесительными элементами головки.

Ракетный двигатель малой тяги на газообразных водороде и кислороде с центробежными форсунками // 2628143

Изобретение относится к области ракетных двигателей малой тяги (РДМТ), работающих на газообразных водороде (Н2) и кислороде (О2) в качестве исполнительных органов систем управления объектов ракетно-космической техники.

Ракетный двигатель малой тяги на газообразных водороде и кислороде с центробежной и струйными форсунками // 2626189

Изобретение относится к области ракетных двигателей малой тяги (РДМТ). Ракетный двигатель малой тяги, состоящий из головки двигателя, свечи зажигания топлива, системы подачи компонентов топлива в зону электроискрового разряда и в камеру сгорания с внутренним охлаждением, при этом в камере сгорания установлены центробежная форсунка водорода и не менее шести периферийных струйных форсунок кислорода с возможностью активного взаимодействия потока водорода и струй кислорода, при этом форсунки расположены равномерно по окружности на поверхности головки, и оси которых направлены под углом 35°-45° к оси двигателя.

Водородно-кислородный ракетный двигатель малой тяги // 2623610

Изобретение относится к области ракетных двигателей малой тяги (РДМТ), работающих на газообразных водороде (Н2) и кислороде (О2) в космическом пространстве в качестве исполнительных органов систем управления объектов ракетно-космической техники.