Камера жидкостного ракетного двигателя малой тяги

Полезная модель относится к ракетной технике, конкретно - к организации защиты стенок камеры в зоне, примыкающей к форсуночной головке, и самой форсуночной головки.

Камера состоит из смесительной головки и установленных в ней через переходник камеры сгорания с соплом, втулки, охватывающей камеру сгорания и установленной с зазором относительно нее. Согласно новому решению на камере сгорания выполнен кольцевой установочный буртик с тонкостенной кольцевой перемычкой, контактирующий с посадочным местом на втулке, а втулка у смесительной головки установлена на посадочные места между камерой сгорания и переходником.

Кроме того, стенка камеры от кольцевого буртика до смесительной головки может иметь толщину, рассчитанную из условия прочности при максимальном рабочем давлении и максимальной рабочей температуре стенки камеры в этой зоне, а полость между втулкой и стенкой камеры сгорания может быть заполнена термостойким теплоизоляционным материалом, при этом для увеличения термосопротивления на внутренней поверхности втулки выполнена кольцевая проточка, а в тонкостенной кольцевой перемычке - равномерно распределенные отверстия. 1 с., 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Полезная модель относится к ракетной технике, конкретно - к организации защиты от перегрева стенок камеры в зоне, примыкающей к форсуночной головке, и самой форсуночной головки.

Известна камера ЖРДМТ по патенту РФ 2100636, F02K 9/62 (з. 93010831 от 01.03.1993) основной задачей которой является повышение надежности работы камеры сгорания ЖРДМТ с высокой степенью полноты сгорания. Данная камера ЖРДМТ содержит форсуночную головку, и установленную в ней через переходник камеру сгорания с соплом, втулку, охватывающую камеру сгорания и установленную с зазором относительно нее.

Основным недостатком организации защиты стенки от перегрева данной камеры является то, что она предназначена для ЖРДМТ тягой более 100Н и непригодна для ЖРДМТ особо малой тяги (0,3-1,0 Н).

Кроме того, в данной конструкции практически невозможно защитить смесительную головку от перегрева при малых расходах компонентов топлива, что характерно для ЖРДМТ особо малых тяг. Эти тепловые потоки способны вызвать деформацию уплотнительных элементов клапанов и перегрев компонентов топлива, а также привести к повышению температуры элементов конструкции космического аппарата.

Задачей предлагаемой полезной модели является организация защиты от перегрева зоны камеры, непосредственно примыкающей к форсуночной головке и самой форсуночной головки с клапанами подачи компонентов топлива.

Решение заключается в том, что камера жидкостного ракетного двигателя малой тяги, состоящая из смесительной головки и установленных в ней через переходник камеры сгорания с соплом, втулки, охватывающей камеру сгорания и установленной с зазором относительно нее; дополнительно камеpa сгорания имеет кольцевой установочный буртик на тонкостенной кольцевой перемычке, контактирующий с посадочным местом на втулке, а втулка у смесительной головки установлена на посадочные места между камерой сгорания и переходником.

В предпочтительном варианте выполнения стенка камеры от кольцевого буртика до смесительной головки имеет толщину, рассчитанную из условий прочности при максимальном рабочем давлении и максимальной рабочей температуре стенки камеры в этой зоне.

Дополнительно полость между втулкой и стенкой камеры сгорания может быть заполнена термостойким теплоизоляционным материалом, а на внутренней поверхности втулки может быть выполнена кольцевая проточка, увеличивающая термосопротивление. В тонкостенной перемычке между камерой сгорания и кольцевым установочным буртиком могут быть выполнены равномерно распределенные отверстия.

Такое выполнение камеры позволит существенно уменьшить тепловые потоки от камеры сгорания к форсуночной головке и элементам конструкции космического аппарата.

Предлагаемая конструкция поясняется чертежами. На фиг.1 показан продольный разрез камеры ЖРДМТ, на фиг.2 - увеличенный фрагмент камеры в районе переходных элементов.

Камера ЖРДМТ состоит из камеры сгорания 1, втулки 2, переходника 3, выполненного из жаропрочной стали типа 12Х18Н10Т и форсуночной головки 4. На камере сгорания 1 выполнена кольцевая проточка 5, уменьшающая толщину стенки камеры с целью повышения термосопротивления. Втулка 2 имеет посадочное место для установки на кольцевой буртик 6 камеры сгорания 1. Перемычка от камеры сгорания 1 к кольцевому буртику 6 выполнена тонкостенной и имеет равномерно распределенные отверстия 7, уменьшающие сечение перемычки и повышающие термосопротивление. На внутренней поверхности втулки 2 может быть выполнена дополнительная кольцевая проточка 8.

Втулка 2 соединена с камерой сгорания 1 сваркой в двух местах. Кольцевые проточки 5 и 8, кроме увеличения термосопротивления, увеличивают кольцевой зазор, в который может быть помещен теплоизоляционный материал, снижающий передачу тепла к втулке 2 излучением. Благодаря этому существенно снижается тепловой поток к переходнику 3.

При работе камеры ЖРДМТ тепловой поток, дойдя до зоны, примыкающей к форсуночной головке, разделяется на две части: одна часть потока продолжает движение по утоненной стенке камеры сгорания 1 под кольцевой проточкой 5. Другая часть теплового потока устремляется по кольцевой перемычке с отверстиями 7 к буртику 6 и втулке 2. Этот тепловой поток существенно ослаблен тонкой перемычкой и отверстиями 7, выполненными в ней. Дополнительно тепловой поток уменьшает кольцевая проточка 8. Заполнение полости между камерой сгорания 1 в районе проточек 5 и 8 и втулкой 2 теплоизоляционным материалом, исключает передачу тепла излучением от стенки камеры сгорания к втулке 2.

Результатом работы такой конструкции камеры ЖРДМТ является значительное ослабление тепловых потоков, передающихся от камеры сгорания к форсуночной головке.

1. Камера жидкостного ракетного двигателя малой тяги, состоящая из смесительной головки и установленных в ней через переходник камеры сгорания с соплом, втулки, охватывающей камеру сгорания и установленной с зазором относительно нее, отличающаяся тем, что на камере сгорания выполнен кольцевой установочный буртик с тонкостенной кольцевой перемычкой, контактирующий с посадочным местом на втулке, а втулка у смесительной головки установлена на посадочные места между камерой сгорания и переходником.

2. Камера по п.1, отличающаяся тем, что стенка камеры от кольцевого буртика до смесительной головки имеет толщину, рассчитанную из условий прочности при максимальном рабочем давлении и максимальной рабочей температуре стенки камеры в этой зоне.

3. Камера по п.1, отличающаяся тем, что полость между втулкой и стенкой камеры сгорания заполнена термостойким теплоизоляционным материалом.

4. Камера по п.1, отличающаяся тем, что на внутренней поверхности втулки выполнена кольцевая проточка.

5. Камера по п.1, отличающаяся тем, что в тонкостенной кольцевой перемычке между кольцевым установочным буртиком и камерой сгорания выполнены равномерно распределенные отверстия.