Устройство для получения высокоскоростной газовой струи

<п 437320

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Советских

Социалистических

Рестгубпик (61) Зависимый от патента (51) М. Кл. Н 0511 1/00 (22) Заявлено 15.10.70 (21) 1483954/26-25 (32) Приоритет 31.10.69 (31) P 1954851.7 (33) ФРГ

Опубликовано 25.07.74. Бюллетень № 27

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и LlTKpblTHH (53) УДК 533.9.07(088.8) Дата опубликования описания 09.01.75 (72) Автор изобретения

Иностранец

Рудольф Гебель (ФРГ) Иностранная фирма

«Зименс АГ» (ФРГ) (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ

ГАЗОВОЙ СТРУИ

Изобретение относится к технике получения высокоскоростных газовых потоков и может найти применение в аэродинамике, например, при имитации условий полета ракет.

Известны устройства для получения газовых потоков со сверхзвуковой скоростью, состоящие из камер высокого давления с устройствами для нагрева газа дуговым разрядом и с соплом Лаваля на выходе. Высокая скорость на выходе из этих устройств получается вследствие расширения газа.

Недостатком известных устройств является ограниченность максимальной температуры тсплостойкостью конструкционных материалов, из-за чего удается получить относительно невысокие скорости газового потока и низкие к. п. д.

Цель изобретения — повышение скорости газового потока на выходе из устройства.

Для этого применяется двойное концентрическое сопло, обеспечивающее отделение и использование наиболее высокотемпературной части потока. Кроме того, конструкция устройства позволяет увеличить вкладываемую в поток мощность.

На фиг. 1 изображено описываемое устройство.

Оно содержит меру нагрева газа 1, крышку 2, электроды 3 и 4, дуговой шнур 5, промежуточное сопло б, кольцевой канал 7, выходное сопло 8, выходной канал 9, отверстия для подвода а и отвода б охлаждающей жидкости, каналы для отвода газа в, корпус канала для отвода газа 10, задвижку 11, уплотнитель 12, отверстия г для подвода и отвода охлаждающей жидкости, отверстия д для подвода и отвода холодного газа.

Устройство работает следующим образом.

Нагреваемый газ подается в камеру 1. По

1р достижении необходимого давления поджигается разряд между электродами 3 и 4. Мощность, выделяющаяся при горении дуги, идет на нагрев газа, часть которого истекает через выходное сопло и образует используемую

15 струю. Другая часть газа отводится по кольцевому каналу 7 и выводные каналы в. Количество газа, истекающего через выводное отверстие, регулируется при постоянном общем расходе газа задвижками 11, с помощью

2р которых может изменяться поперечное сечение канала в.

Электрод 3 камеры нагрева выполнен с возможностью перемещения вдоль оси устройства.

Элементы конструкции устройства охлаждаются с помощью жидкости, например воды, подводимой и отводимой через отверстия а и б, а уплотнитель 12 задвижки 11 — с помогцью холодного газа, подводимого и отводирр мого через отверстия г и д.

Высокая температура газового потока достигается благодаря использованию высокотемпературного ядра. Кроме того, по сравнению с известными устройствами может быть достигнуто некоторое увеличение удельной мощности, вкладываемой в используемую часть потока. Это обусловлено, во-первых, тем, что допустимая мощность определяется размерами устройства, а в данном случае для нагрева используется сравнительно большая горелка с достаточно протяженными электродами. Поэтому температура в ядре будет значительно больше средней температуры для всей массы продуваемого газа в целом. Ресурс электродов может быть достигнут достаточно большой, поскольку режим работы устройства соответствует ненапряженным режимам камеры нагрева в целом.

Достоинством предлагаемого устройства является также то, что продукты разрушения электродов выносятся внешней частью газового потока в каналы 10 и не загрязняют используемую часть потока. Это обеспечивает больший срок службы выходного сопла и большую сохранность объектов, на которые воздействует «полезный» поток.

Доля полезного потока должна составлять

1/10 — 1/3 часть общего расхода газа. Регули рование ее может осуществляться не только с помощью задвижек в выводных каналах, но и с помощью перемещения промежуточного и выходного сопел друг относительно друга. Для этого одно из них выполнено с возможностью перемещения относительно другого.

Профиль проточной части выходного сопла имеет профиль сопла Лаваля, Кольцевой канал также имеет поперечное сечение, соответствующее профилю сопла Лаваля.

Выводные каналы расположены тангенциально к направлению отводимой части потока, что приводит к радиальному их расположению. Их охлаждение осуществляется также с помощью жидкости.

437320

Предмет изобретения

1. Устрэйство для получения высокоскоростной газовой струи, состоящее из камеры нагрева газа дуговым разрядом и двойного сопла с отверстием для выхода газового потока, расположенным по оси устройства, отл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения скорости выводимого газового потока, сопло

10 выполнено в виде соосных промежуточного и выходного сопел, причем входная часть промежуточного сопла присоединена к камере нагрева, а в центральную часть выходного отверстия промежуточного сопла введена вход15 ная часть выходного сопла таким образом, что выходная часть промежуточного сопла и наружная поверхность выходного сопла образуют кольцевой канал.

2. Устройство по п. 1, отличающееся

20 тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства, поперечное сечение кольцевого канала по направлению движения газового потока имеет профиль сопла Лаваля.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отл и ч а ю ще е25 ся тем, что, с целью обеспечения возможности регулирования количества газа, выводимого через выходное сопло, кольцевой канал между выходной частью промежуточного сопла и наружной поверхностью выходного соп30 ла заканчивается в одном или нескольких выводных каналах, хотя бы один из которых имеет радиальное расположение и изменяемое с помощью задвижек поперечное сечение.

4. Устройство по п. 3, отличающееся ч5 тем, что, с целью защиты уплотнения задвижек для регулирования сечения выводных каналов, в нем имеются магистрали для подвода к уплотнению холодного воздуха.

5. Устройство по п. 1, отличающееся

40 тем, что, с целью обеспечения возможности регулирования режима его работы, хотя бы одна из частей двойного сопла выполнена с возможностью перемещения вдоль оси устройства.

Ю 12 оотг 7

Составитель В. Ким

Редактор Н, Джарагетти Техред В. Рыбалова Корректоры: Л. Корогод и Е. Давыдкина

Заказ 3507/12 Изд. № 73 Тираж 760 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр, Сапунова, 2