KR100446333B1 - Cooling water injector for after flame gas of fluid fuel rocket engine - Google Patents
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Abstract
본 발명은 종래의 후류가스 냉각 시스템이 복잡한 구조로 되어 있고 냉각수가 후류가스의 중심에까지 공급되지 못할 뿐 아니라 후류가스와의 혼합도 효과적이지 못하여 후류 가스를 충분히 냉각시킬 수 없는 문제점이 있기 때문에,The present invention has a problem that the conventional wake gas cooling system has a complicated structure and the cooling water is not supplied to the center of the wake gas, and the mixing with the wake gas is not effective, and thus the wake gas cannot be sufficiently cooled.
일단이 냉각수 공급부에 연결되고 다른 일단은 일정 각도로 구부러지게 형성된 연결관과, 내측 파이프의 안쪽과 바깥쪽으로 모두 냉각수가 흐르는 이중관 형태로 형성되고 끝단부가 일정 각도로 구부러지게 형성된 메인 배관과, 상기 메인 배관의 끝단부에 설치되어 분사되는 냉각수를 확산시키는 확산수단과, 상기 연결관과 메인 배관 사이에 설치되어 연결관을 통해 공급된 냉각수를 내측 파이프의 안쪽과 바깥쪽으로 분배하여 공급하는 디스트리뷰터로 구성됨으로써,A main pipe having one end connected to the cooling water supply part and the other end bent at an angle, a main pipe formed in the form of a double pipe in which cooling water flows in and out of the inner pipe, and the end bent at an angle; It is composed of a dispersing means installed in the end of the pipe to diffuse the cooling water is injected, and the distributor is installed between the connecting pipe and the main pipe to distribute the cooling water supplied through the connecting pipe to the inside and outside of the inner pipe to supply ,
단순한 형태로 구성되어 제작비가 저렴하고 냉각수를 후류가스의 중심으로 공급함은 물론 분사각의 조절이 가능하므로 후류가스와 냉각수가 효과적으로 혼합되도록 하여 온도 감쇄 효과가 높은 액체로켓엔진의 후류가스 냉각용 인젝터에 관한 것이다.Its simple form makes it cheaper to supply coolant to the center of the wake gas, and the injection angle can be adjusted so that the wake gas and the coolant can be effectively mixed to the injector for the wake gas cooling of liquid rocket engine with high temperature attenuation effect. It is about.
Description
본 발명은 액체로켓엔진의 연소 시험시 발생되는 후류가스를 냉각시켜 후류가스가 부딪치는 바닥면을 보호할 수 있도록 하는 냉각용 인젝터에 관한 것으로서, 특히 후류 가스의 중심에 냉각수를 공급하여 후류가스가 가지고 있는 엔탈피를 냉각수의 잠열을 이용하여 효과적으로 감소시킴으로써 장시간 연소시험을 수행할 수 있도록 하는 액체로켓엔진의 후류가스 냉각용 인젝터에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling injector for cooling the wake gas generated during the combustion test of a liquid rocket engine to protect the bottom surface where the wake gas collides. In particular, the wake gas is supplied by supplying cooling water to the center of the wake gas. The present invention relates to an injector for the cooling of the wake gas of a liquid rocket engine that enables a long time combustion test to be performed by effectively reducing the enthalpy possessed by the latent heat of the cooling water.
일반적으로 액체로켓엔진의 시험장치는 엔진의 설치 방법에 따라 수평형과 수직형으로 분류할 수 있다. 로켓엔진으로부터 배출되는 가스인 후류가스는 3500K 정도의 고온 고속의 고엔탈피 흐름이다. 따라서, 수평형의 경우에는 특별한 장치를 설치하지 않아도 후류가스가 대기중으로 배출되므로 특별히 온도를 낮출 필요가 없으나, 수직형의 경우는 후류가스가 지면 또는 바닥에 부딪치기 때문에 내열재를 바닥에 설치하여 바닥을 보호하거나 후류가스의 온도를 낮추어 바닥을 보호해야만 장시간(1초 이상)의 시험을 수행할 수 있다.In general, test equipment for liquid rocket engines can be classified into horizontal type and vertical type according to the engine installation method. The wake gas, a gas emitted from the rocket engine, is a high temperature, high enthalpy flow of about 3500K. Therefore, in the case of the horizontal type, it is not necessary to lower the temperature in particular because no wake-up gas is discharged into the atmosphere, but in the case of the vertical type, since the wake gas collides with the ground or the floor, a heat-resistant material is installed on the floor. The test can be performed for extended periods of time (more than 1 second) only by protecting the floor or by lowering the temperature of the wake gas.
물론, 바닥면에 단열재를 설치한다 하더라도 고엔탈피 흐름에 의하여 단열재가 파손되어 제 기능을 수행할 수 없는 경우가 발생되므로, 바닥면에 단열재를 설치함과 동시에 후류가스의 온도를 낮출 수 있도록 하는 방법을 사용하는 것이 바람직하다.Of course, even if the insulation is installed on the floor surface, the insulation is damaged due to the high enthalpy flow, so that the function cannot be performed. Thus, the method of installing the insulation on the floor and lowering the temperature of the wake gas at the same time. Preference is given to using.
후류 가스의 온도를 낮추기 위해서는 냉각수를 공급하여 냉각수의 증발잠열을 이용하는 것이 효과적이다. 100℃의 물이 증발잠열은 100℃의 수증기로 변화되는 데 필요한 증발잠열이 매우 크기 때문에 물을 이용하는 것이다.In order to lower the temperature of the wake gas, it is effective to supply the cooling water and use the latent heat of evaporation of the cooling water. The latent heat of evaporation of water at 100 ° C. is used because the latent heat of evaporation required to change to 100 ° C. water vapor is very large.
일반적으로 사용되는 후류가스 냉각시스템은 대부분 구조가 복잡하여 고가일 뿐 아니라 냉각수중의 일부가 인젝터를 보호하기 위하여 사용됨으로써 큰 효과를 얻을 수 없다. 즉, 고온의 후류가스에 노출된 인젝터를 보호하기 위하여 냉각수의 일부를 사용해야 하므로 실제로 후류가스의 냉각에 사용되는 냉각수의 양이 줄어들게 되며, 대부분 인젝터를 보호하기 위하여 인젝터의 끝부분이 후류가스의 중심에까지 이르지 않도록 하고 있어 냉각수가 후류가스의 외측에만 공급되는 현상이 발생된다. 또한, 냉각수가 분사되는 분사각의 조절이 곤란하여 후류가스와 냉각수가 효과적으로 혼합되지 않는다. 이는 결과적으로 후류가스가 효과적으로 냉각될 수 없다는 것을 의미한다.In general, the wake gas cooling system used is not only expensive because of its complicated structure, but also a part of the cooling water is not used to protect the injector. In other words, part of the coolant must be used to protect the injector exposed to the hot wake gas, so the amount of coolant actually used to cool the wake gas is reduced, and most of the end of the injector is the center of the wake gas to protect the injector. The cooling water is supplied only to the outside of the wake gas. In addition, it is difficult to control the injection angle at which the coolant is injected, so that the wake gas and the coolant are not effectively mixed. This in turn means that the wake gas cannot be cooled effectively.
다시 말해서, 종래의 후류가스 냉각 시스템은 복잡한 구조로 되어 있고 냉각수가 후류가스의 중심에까지 공급되지 못할 뿐 아니라 후류가스와의 혼합도 효과적이지 못하여 후류 가스를 충분히 냉각시킬 수 없는 문제점이 있다.In other words, the conventional wake gas cooling system has a complicated structure and the cooling water is not supplied to the center of the wake gas, and the mixing with the wake gas is not effective, and thus the wake gas cannot be sufficiently cooled.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 후류가스의 중심부에 냉각수를 공급하되 냉각수와 후류가스가 효과적으로 혼합되어온도 감쇄 효과가 향상되도록 한 액체로켓엔진의 후류가스 냉각용 인젝터를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, the cooling gas is supplied to the center of the downstream gas, but the cooling water and the downstream gas is effectively mixed with the cooling water and the injector for the wake gas cooling of the liquid rocket engine to improve the temperature attenuation effect The purpose is to provide.
도 1은 본 발명에 의한 액체로켓엔진용 후류가스 냉각용 인젝터의 설치 개념도,1 is a conceptual view illustrating the installation of a wake gas cooling injector for a liquid rocket engine according to the present invention;
도 2는 본 발명에 의한 액체로켓엔진용 후류가스 냉각용 인젝터가 도시된 구성도,2 is a configuration diagram showing an injector for cooling gas for a rocket engine according to the present invention;
도 3은 도 2의 "A-A"단면이 도시된 단면도,3 is a cross-sectional view showing the "A-A" cross section of FIG.
도 4는 도 2의 "B-B" 단면이 도시된 단면도,4 is a cross-sectional view showing a "B-B" cross section of FIG.
도 5는 본 발명의 요부 구성인 디스트리뷰터가 도시된 구성도이다.5 is a diagram illustrating a distributor that is a main component of the present invention.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>
50 : 인젝터 51 : 연결관50: injector 51: connector
52 : 디스트리뷰터 52a : 연결부52: distributor 52a: connection portion
52b : 대직경부 52c : 경사 연결부52b: large diameter portion 52c: inclined connection portion
52d : 소직경부 52e : 구멍52d: small diameter 52e: hole
53 : 메인 배관 53a : 내측 파이프53 main pipe 53a inner pipe
53b : 외측 파이프 53c : 튜브53b: outer pipe 53c: tube
54 : 지지부재 54a : 보스54 support member 54a boss
54b : 리브 55 : 확산날개54b: Rib 55: Diffusion wing
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 일단이 냉각수 공급부에 연결되고 다른 일단은 일정 각도로 구부러지게 형성된 연결관과, 내측 파이프의 안쪽과 바깥쪽으로 모두 냉각수가 흐르는 이중관 형태로 형성되고 끝단부가 일정 각도로 구부러지게 형성된 메인 배관과, 상기 메인 배관의 끝단부에 설치되어 분사되는 냉각수를 확산시키는 확산수단과, 상기 연결관과 메인 배관 사이에 설치되어 연결관을 통해 공급된 냉각수를 내측 파이프의 안쪽과 바깥쪽으로 분배하여 공급하는 디스트리뷰터로 구성된 것을 특징으로 한다.The present invention for solving the above technical problem is one end is connected to the cooling water supply and the other end is formed to be bent at a certain angle, and the inner tube is formed in the form of a double pipe flowing coolant both in and out of the inner pipe and the end is constant The main pipe formed bent at an angle, the diffusion means for diffusing the coolant is installed in the end of the main pipe, and the cooling water is provided between the connecting pipe and the main pipe is provided between the connecting pipe and the main pipe inside the inner pipe And a distributor for distributing outwardly.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 액체로켓엔진의 후류가스 냉각용 인젝터는 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 일단이 냉각수 공급부(40)에 연결되고 다른 일단은 일정 각도로 구부러지게 형성된 연결관(51)과, 내측 파이프(53a)의 안쪽과 바깥쪽으로 모두 냉각수가 흐르는 이중관 형태로 형성되고 끝단부가 일정 각도로 구부러지게 형성된 메인 배관(53)과, 상기 메인 배관(53)의 끝단부에 설치되어 분사되는 냉각수를 확산시키는 확산수단과, 상기 연결관(51)과 메인 배관(53) 사이에 설치되어 연결관(51)을 통해 공급된 냉각수를 내측 파이프(53a)의 안쪽과 바깥쪽으로 분배하여 공급하는 디스트리뷰터(52)로 구성된다.The downstream gas cooling injector of the liquid rocket engine according to the present invention has one end connected to the cooling water supply part 40 and one end bent at an angle as shown in FIGS. The main pipe 53 is formed in the form of a double pipe flowing coolant to both the inside and the outside of the inner pipe (53a) and the end portion is bent at a predetermined angle, and the coolant is injected to the end of the main pipe 53 Distributors 52 which are installed between the diffusion means for diffusing and the connection pipe 51 and the main pipe 53 distribute the cooling water supplied through the connection pipe 51 to the inside and the outside of the inner pipe 53a. It is composed of
상기 메인 배관(53)은 일단이 상기 디스트리뷰터(52)의 소직경부(52d)에 연결되고 타단에는 상기 확산수단이 설치되어 냉각수가 흐르는 내측 파이프(52a)와, 일단이 상기 디스트리뷰터(52)의 대직경부(52b)에 연결되고 타단은 상기 내측 파이프(53a)에 비해 더 돌출된 형태로 형성되어 내측 파이프(53a)와의 사이로 냉각수가 흐르는 외측 파이프(53b)와, 상기 내측 파이프(53a)와 외측 파이프(53b) 사이에 설치되어 둘 사이의 간격을 유지시키고 내측으로는 냉각수가 흐르는 복수개의 튜브(53c)로 구성된다.One end of the main pipe 53 is connected to the small diameter portion 52d of the distributor 52, and the other end of the main pipe 53 is provided with an inner pipe 52a through which the cooling water flows, and one end of the main pipe 53 is opposed to the distributor 52. The outer pipe 53b connected to the neck portion 52b and the other end is formed to protrude more than the inner pipe 53a so that the coolant flows between the inner pipe 53a, and the inner pipe 53a and the outer pipe. It is provided between 53b, it consists of the some tube 53c which maintains the space | interval between them, and flows coolant inside.
여기서, 상기 내측 파이프(53a)와 외측 파이프(53b)는 그 재질이 서로 다른데, 외측 파이프(53b)가 내측 파이프(53a)에 비해 열전달율이 좋은 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 내측 파이프(53a)는 스테인리스 재질로 형성되나 외측 파이프(53b)는 열전달율이 좋은 구리가 사용된다. 물론, 상기 메인 배관(53)은 끝부분이 후류가스의 중심에 위치되도록 설치되며, 상기 연결관(51)의 끝부분이 구부러진 각도와 상기 메인 배관(53)의 끝부분이 구부러진 각도의 합은 90도가 된다.Here, the inner pipe 53a and the outer pipe 53b have different materials, and the outer pipe 53b is preferably formed of a material having a better heat transfer rate than the inner pipe 53a. Therefore, the inner pipe 53a is made of stainless steel, but the outer pipe 53b is made of copper having good heat transfer rate. Of course, the main pipe 53 is installed so that the end is located in the center of the wake gas, the sum of the angle of the bent end of the connecting pipe 51 and the angle of the bent end of the main pipe 53 is 90 degrees.
상기 확산수단은 상기 내측 파이프(53a)의 선단 부분에 설치된 지지부재(54)와, 상기 지지부재(54)의 보스(54a)에 결합되고 원추형으로 형성된 확산날개(55)로 구성된다. 상기 지지부재(54)는 중앙부에 나사홈이 형성된 보스(54a)와, 일단은 상기 보스(54a)에 연결되고 타단은 상기 내측 파이프(53a)의 내측면에 연결된 복수의 리브(54b)로 구성된다. 이때, 상기 확산날개(55)는 상기 지지부재(54)의 보스(54a)에 나사 결합되어 교체가 가능하도록 하며, 원추각이 서로 다른 것을 교체하여 사용할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.The diffusion means is composed of a support member 54 installed at the tip of the inner pipe 53a and a diffusion blade 55 coupled to the boss 54a of the support member 54 and formed in a conical shape. The support member 54 is composed of a boss 54a having a screw groove formed at a central portion thereof, and a plurality of ribs 54b connected at one end thereof to the boss 54a and the other end connected to an inner surface of the inner pipe 53a. do. At this time, the diffusion blade 55 is screwed to the boss (54a) of the support member 54 so that it can be replaced, it is preferable to use a different cone angle to replace.
상기 디스트리뷰터(52)는 상기 연결관(51)에 연결되는 연결부(52a)와, 상기 연결부(52a)에 비해 약간 작은 직경을 가지며 상기 외측 파이프(53b)가 연결되는 대직경부(52b)와, 상기 내측 파이프(53a)에 연결되는 소직경부(52d)와, 상기 대직경부(52b)와 소직경부(52d)를 연결하고 냉각수가 분기되는 복수개의 구멍(52e)이 등간격으로 형성된 경사 연결부(52c)로 구성된다.The distributor 52 has a connecting portion 52a connected to the connecting pipe 51, a large diameter portion 52b having a slightly smaller diameter than the connecting portion 52a, and to which the outer pipe 53b is connected, and Small diameter portion 52d connected to the inner pipe 53a, and a plurality of holes 52e through which the large diameter portion 52b and the small diameter portion 52d are connected, and the plurality of holes 52e through which the coolant is branched are formed at equal intervals. It consists of.
상기와 같이 구성된 본 발명의 후류가스 냉각용 인젝터(50)는 도 1에 도시된 바와 같이 액체로켓엔진(60)과 바닥면(70) 사이에 설치되어 후류가스에 냉각수를 분사하게 된다.The wake gas cooling injector 50 of the present invention configured as described above is installed between the liquid rocket engine 60 and the bottom surface 70 as shown in FIG. 1 to inject cooling water into the wake gas.
냉각수 공급부(40)를 통하여 공급되는 냉각수는 연결관(51)을 거쳐 디스트리뷰터(52)로 공급된다. 디스트리뷰터(52)에서는 냉각수의 일부가 구멍(52e)을 통하여 소직경부(52d)의 외측으로 흐르고 나머지는 소직경부(52d)의 내부를 거쳐 내측 파이프(53a)로 공급된다. 소직경부(52d)의 외측으로 공급된 냉각수는 내측 파이프(53a)와 외측 파이프(53b) 사이의 공간을 통하여 메인 배관(53)의 끝부분으로 흐르게 되며, 그중 일부는 내측 파이프(53a)와 외측 파이프(53b)의 간격을 유지시키는 튜브(53c)를 통하여 흐른다. 내측 파이프(53a)와 외측 파이프(53b) 사이를 흐르는 냉각수는 구리로 형성된 외측 파이프(53b)를 냉각시켜 메인 배관(53)이 고온으로 인하여 손상되는 것을 방지하며, 메인 배관(53)의 끝부분에서 내측 파이프(53a)를 통과한 냉각수와 합쳐진다.The coolant supplied through the coolant supply unit 40 is supplied to the distributor 52 through the connection pipe 51. In the distributor 52, a part of the cooling water flows out of the small diameter portion 52d through the hole 52e, and the rest is supplied to the inner pipe 53a via the inside of the small diameter portion 52d. The coolant supplied to the outside of the small diameter portion 52d flows to the end of the main pipe 53 through the space between the inner pipe 53a and the outer pipe 53b, and some of the cooling water flows to the end of the inner pipe 53a and the outside. It flows through the tube 53c which maintains the space | interval of the pipe 53b. Cooling water flowing between the inner pipe 53a and the outer pipe 53b cools the outer pipe 53b formed of copper to prevent the main pipe 53 from being damaged due to high temperature, and ends of the main pipe 53. And the cooling water passed through the inner pipe 53a.
메인 배관(53)의 끝부분에서 합쳐진 냉각수는 확산수단에 의하여 넓게 퍼지게 되는데, 확산날개(55)의 원추각에 따라 냉각수가 퍼지는 범위가 변화된다. 즉,확산날개(55)의 원추각이 작으면 좁은 범위로 퍼지고, 원추각이 크면 넓은 범위로 퍼져 후류가스와 혼합된다. 따라서, 매 연소시험때마다 필요한 원추각을 가진 확산날개(55)로 교체하여 사용하는 것이 바람직하다.The cooling water combined at the end of the main pipe 53 is widely spread by the diffusion means, and the range in which the cooling water is spread varies according to the cone angle of the diffusion blade 55. That is, if the cone angle of the diffusion wing 55 is small, it spreads in a narrow range, and if the cone angle is large, it spreads in a wide range and mixed with the wake gas. Therefore, it is preferable to replace with the diffusion blade 55 having the necessary cone angle at every combustion test.
이와 같이 본 발명의 액체로켓엔진의 후류가스 냉각용 인젝터는 단순한 형태로 구성되어 제작비가 저렴하고 냉각수를 후류가스의 중심으로 공급함은 물론 분사각의 조절이 가능하므로 후류가스와 냉각수가 효과적으로 혼합되도록 하여 온도 감쇄 효과가 높은 이점이 있다.As described above, the wake gas cooling injector of the liquid rocket engine of the present invention has a simple form, and thus, the manufacturing cost is low, and the cooling water is supplied to the center of the wake gas, and the injection angle can be adjusted so that the wake gas and the cooling water can be effectively mixed. There is a high temperature reduction effect.
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| KR10-2002-0043423A KR100446333B1 (en) | 2002-07-23 | 2002-07-23 | Cooling water injector for after flame gas of fluid fuel rocket engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20040009472A KR20040009472A (en) | 2004-01-31 |
| KR100446333B1 true KR100446333B1 (en) | 2004-09-01 |
Family
ID=37318383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR10-2002-0043423A KR100446333B1 (en) | 2002-07-23 | 2002-07-23 | Cooling water injector for after flame gas of fluid fuel rocket engine |
Country Status (1)
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|---|---|
| KR (1) | KR100446333B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101772774B1 (en) * | 2015-12-11 | 2017-08-29 | 한국항공우주연구원 | Cooling apparatus of after flame gas |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4168763A (en) * | 1978-03-03 | 1979-09-25 | E. C. De Young, Inc. | Sound suppressor apparatus |
| JPH07294194A (en) * | 1994-04-19 | 1995-11-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Missile launching cylinder |
| US6016996A (en) * | 1995-06-02 | 2000-01-25 | British Aerospace Plc | Airborne apparatus for ground erosion reduction |
| KR20010057323A (en) * | 1999-12-21 | 2001-07-04 | 장근호 | Noise suppressor using water |
-
2002
- 2002-07-23 KR KR10-2002-0043423A patent/KR100446333B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US4168763A (en) * | 1978-03-03 | 1979-09-25 | E. C. De Young, Inc. | Sound suppressor apparatus |
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| KR20010057323A (en) * | 1999-12-21 | 2001-07-04 | 장근호 | Noise suppressor using water |
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|---|---|---|---|---|
| KR101772774B1 (en) * | 2015-12-11 | 2017-08-29 | 한국항공우주연구원 | Cooling apparatus of after flame gas |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20040009472A (en) | 2004-01-31 |
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