Полезная модель рф 70346

Авторы патента:


 

Головка смесительная относится к области ракетных двигателей малой тяги (РДМТ), применяемых в качестве исполнительных органов реактивных систем управления космических летательных аппаратов. Техническим результатом является обеспечение наибольшей полноты сгорания газообразных компонентов топлива при минимальных габаритных размерах. Головка содержит корпус с выполненными в нем коллекторами окислителя и горючего, смеситель с внутренним объемом, разделенным на последовательно расположенные цилиндрические полости большого и малого диаметров, предназначенных соответственно для сжигания и предварительного смешения компонентов топлива. В смесителе выполнены гнездо для установки агрегата зажигания, соединенное с полостью малого диаметра, а также радиальные струйные форсунки окислителя, выходящие из коллектора окислителя в полость малого диаметра, струйные форсунки горючего, соединяющие форсунки окислителя и коллектор горючего, форсунки внутреннего охлаждения смесителя, выходящие из коллектора окислителя в полость большого диаметра. В смесителе на выходе из полости меньшего диаметра выполнен кольцевой выступ. 1 ил.

Головка смесительная относится к области ракетных двигателей малой тяги (РДМТ), применяемых в качестве исполнительных органов реактивных систем управления космических летательных аппаратов. Она также может быть использована и в агрегатах промышленной энергетики.

Известна конструкция, содержащая одну двухкомпонентную центробежную форсунку, создающую соосное вращение струй компонентов топлива (горючего и окислителя), обеспечивающую распыл капель и создание в пристеночном слое продуктов сгорания избытка окислителя с целью внутреннего охлаждения [Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей / Г.Г.Гахун, В.И.Баулин, В.А.Володин и др.; под общ. Ред. Г.Г.Гахуна. - М.: Машиностроение, 1989, с.152].

К недостаткам данной головки смесительной относится то, что высокую полноту сгорания в такой конструкции можно получить только на жидких самовоспламеняющихся компонентах топлива. При применении газообразных несамовоспламеняющихся компонентов топлива такая схема реализует плохое качество смесеобразования, в результате чего не удастся получить высокую полноту сгорания топлива. Кроме того, конструкция смесительной головки не предусматривает возможность обеспечение многократного запуска при использовании несамовоспламеняющихся компонентов топлива.

Известна конструкция головки смесительной со струйными форсунками, обеспечивающими столкновение струй горючего и окислителя [там же, с.153].

Однако, при применении газообразных компонентов топлива, такая конструкция будет реализовывать плохое качество смесеобразования. Также

в конструкции не предусмотрена возможность обеспечения многократного запуска при использовании несамовоспламеняющихся компонентов топлива.

Таким образом, к общему недостатку перечисленных конструкций относится неприспособленность работы на газообразных несамовоспламеняющихся компонентах топлива.

Известна конструкция головки смесительной, входящей в состав ракетного двигателя малой тяги, содержащей форсунки впрыска жидкого горючего, шнековый завихритель для подачи газообразного окислителя, пусковую камеру с форсунками подачи жидкого горючего [Пат. 2183761 Российская Федерация, МПК F02K 9/62. Жидкостный ракетный двигатель малой тяги и способ запуска жидкостного ракетного двигателя малой тяги / А.Г.Весноватов, О.А.Барсуков. №2000111776/06, заявл. 11.05.2000; опубл. 20.06.2002]. В способе запуска ракетного двигателя малой тяги с такой смесительной головкой предусматривается после достижения установившейся первоначально величины давления в основной камере сгорания ракетного двигателя выключение подачи горючего в пусковую камеру и переключение всего массового расхода горючего в основную камеру сгорания ракетного двигателя.

К недостатку данной конструкции относится то, что в данном случае реализуется ступенчатый запуск, в результате чего увеличивается время выхода двигателя на установившийся режим.

Известна конструкция головки смесительной, содержащей корпус с выполненными в нем коллекторами окислителя и горючего, смеситель с внутренним объемом, разделенным на последовательно расположенные цилиндрические полости большого и малого диаметров, предназначенных соответственно для сжигания и предварительного смешения компонентов топлива, гнездом для установки агрегата зажигания, соединенным с цилиндрической полостью малого диаметра, струйными форсунками окислителя, выходящими из коллектора окислителя в полость малого диаметра, струйными радиальными форсунками горючего, соединяющими

форсунки окислителя и коллектор горючего, форсунками внутреннего охлаждения смесителя, выходящими из коллектора окислителя в полость большого диаметра [Салич В.Л., Шмаков А.А., Ваулин С.Д. Жидкостные ракетные двигатели малой тяги. - Челябинск: ЮУрГУ, 2006, с.32-33]. Данная конструкция предназначена для работы на несамовоспламеняющихся газообразном окислителе и жидком горючем. Такая конструкция может быть работоспособной и при применении газообразного горючего.

К недостатку существующей конструкции относится то, что для обеспечения высокой полноты сгорания смеситель необходимо выполнять значительных размеров, что в свою очередь приводит к ухудшению массогабаритных характеристик ракетных двигателей. Кроме того, увеличиваются тепловые потери из-за увеличения площади теплообмена.

В основу полезной модели положена техническая задача создания головки смесительной камеры ракетного двигателя малой тяги, которая обеспечит наибольшую полноту сгорания газообразных компонентов топлива при минимальных габаритных размерах.

Поставленная задача решается тем, что в головке смесительной камеры ракетного двигателя малой тяги, содержащей корпус с выполненными в нем коллекторами окислителя и горючего, смеситель с внутренним объемом, разделенным на последовательно расположенные цилиндрические полости большого и малого диаметров, предназначенных соответственно для сжигания и предварительного смешения компонентов топлива, гнездом для установки агрегата зажигания, соединенным с полостью малого диаметра, радиальными струйными форсунками окислителя, выходящими из коллектора окислителя в полость малого диаметра, струйными форсунками горючего, соединяющими форсунки окислителя и коллектор горючего, форсунками внутреннего охлаждения смесителя, выходящими из коллектора окислителя в полость большого диаметра, согласно полезной модели, в смесителе на выходе из полости меньшего диметра выполнен кольцевой выступ.

Наличие кольцевого выступа на внутренней поверхности смесителя вышеуказанным образом обеспечивает более интенсивное смешение компонентов топлива в полости малого диаметра, благодаря чему в полость большого диаметра поступает более равномерная смесь, в результате чего повышается полнота сгорания.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фигуре изображена конструкция головки.

Головка смесительная содержащит корпус 1 с коллекторами окислителя 2 и горючего 3, смеситель 4 с полостями большого 5 диаметра и малого 6 диаметра, гнездом для установки агрегата зажигания 7, струйными форсунками окислителя 8 и горючего 9, форсунками 10 для создания внутреннего охлаждения. На выходе из полости меньшего диаметра на внутренней поверхности смесителя выполнен кольцевой выступ 11.

Головка смесительная работает следующим образом.

Компоненты топлива из коллекторов 2 и 3 поступают соответственно в форсунки окислителя 8 и горючего 9. В местах поступления горючего в форсунках окислителя начинается смешение компонентов топлива, которое продолжается в полости малого 6 диаметра. Кольцевой выступ 11 обеспечивает сохранение направления движения смеси, задаваемое форсунками 8, в результате чего происходит более интенсивный удар противоположно направленных струй, что обеспечивает наибольшую полноту смешения. Из полости малого 6 диаметра смесь через отверстие в кольцевом выступе поступает в полость большого 5 диаметра. Окислитель, поступающий из коллектора 2 в полость большого 5 диаметра через форсунки 10, обеспечивает создание низкотемпературного пограничного слоя, обеспечивая защиту конструкции от высокотемпературного воздействия продуктов сгорания. В принципе, для внутреннего охлаждения возможна также подача горючего; форсунки 10 могут быть радиальными, тангенциальными, расположенными как в одном, так и в нескольких поясах, что определяется, исходя из необходимости обеспечения допустимого

температурного режима элементов конструкции для двигателей, и зависит от тяги РДМТ, компонентов топлива, режимов работы, материалов элементов конструкции. При запуске двигателя в качестве источника поджигания используется агрегат зажигания (на чертеже не показан), устанавливаемый в гнездо 7.

Промышленная применимость

Предложенная головка смесительная предназначена для работы в составе камер сгорания ракетных двигателей малой тяги с газообразными компонентами топлива (например, кислород-водород, кислород-метан).

Головка смесительная может использоваться в качестве источника тепловой энергии для различных целей, при сжигании газообразных топлив при использовании в качестве окислителя воздуха или чистого кислорода.

Головка смесительная камеры ракетного двигателя малой тяги, содержащая корпус с выполненными в нем коллекторами окислителя и горючего, смеситель с внутренним объемом, разделенным на последовательно расположенные цилиндрические полости большого и малого диаметров, предназначенных соответственно для сжигания и предварительного смешения компонентов топлива, гнездом для установки агрегата зажигания, соединенным с полостью малого диаметра, радиальными струйными форсунками окислителя, выходящими из коллектора окислителя в полость малого диаметра, струйными форсунками горючего, соединяющими форсунки окислителя и коллектор горючего, форсунками внутреннего охлаждения смесителя, выходящими из коллектора окислителя в полость большого диаметра, отличающаяся тем, что в смесителе на выходе из полости меньшего диаметра выполнен кольцевой выступ.



 

Похожие патенты:
Наверх