KR100717376B1 - A combustor chamber with regenerative cooling for high-pressure liquid rocket engine - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고압액체로켓엔진용 재생냉각 연소실에 관한 것으로, 연소실의 재생냉각채널에 냉각수가 균일하게 공급 배출되도록 하며, 연소실 연소현상에 대한 상세정보를 파악할 수 있도록 함을 목적으로 한다.The present invention relates to a regenerative cooling combustion chamber for a high-pressure liquid rocket engine, and to uniformly supply and discharge cooling water to the regenerative cooling channel of the combustion chamber, and to obtain detailed information on the combustion chamber combustion phenomenon.

개시된 본 발명에 따른 고압액체로켓엔진용 재생냉각 연소실은, 내통(10)과; 상기 내통의 외부에 결합되는 외통(20)과; 상기 내통과 외통의 사이에 형성되며 냉각수의 유동을 안내하는 재생냉각채널(30)과; 상기 외통의 양측에 각각 설치되며 냉각수가 원주방향으로 균일하게 분포되도록 하는 매니폴드부(41,51)가 구비되어 냉각수가 균일하게 공급 및 배출되도록 안내하는 매니폴드 블록(40,50)과; 상기 외통에 상기 매니폴드 블록과 각각 대응 형성되어 냉각수의 균일한 분포를 유도하는 공급/배출홀(23,24)과; 그리고, 상기 재생냉각채널의 입구측과 출구측에 상기 공급/배출홀과 대응 형성되는 매니폴드(33,34)를 포함하여 구성된다. 상기 재생냉각채널은 상기 내통의 둘레부에 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 형성된 리브(31) 및 상기 리브들의 사이에 형성되는 냉각수로(32)로 이루어진다.The regenerative cooling combustion chamber for a high pressure liquid rocket engine according to the present invention, the inner cylinder (10); An outer cylinder 20 coupled to the outside of the inner cylinder; A regenerative cooling channel (30) formed between the inner cylinder and the outer cylinder to guide the flow of cooling water; Manifold blocks (40, 50) are installed on both sides of the outer cylinder and provided with manifolds (41, 51) for uniformly distributed cooling water in the circumferential direction to guide the cooling water to be uniformly supplied and discharged; Supply / discharge holes (23,24) respectively formed in the outer cylinder to correspond to the manifold block to induce a uniform distribution of cooling water; The manifolds 33 and 34 are formed on the inlet and outlet sides of the regenerative cooling channel to correspond to the supply / discharge holes. The regenerative cooling channel is composed of a rib 31 formed at regular intervals along the circumferential portion of the inner cylinder and a cooling water passage 32 formed between the ribs.

액체로켓, 연소기, 연소실, 재생냉각, 매니폴드, 센서Liquid Rocket, Combustor, Combustion Chamber, Regenerative Cooling, Manifold, Sensor

Description

고압액체로켓엔진용 재생냉각 연소실{A combustor chamber with regenerative cooling for high-pressure liquid rocket engine}A combustor chamber with regenerative cooling for high-pressure liquid rocket engine

도 1은 본 발명에 따른 고압액체로켓엔진용 재생냉각 연소실의 측면도.1 is a side view of a regenerative cooling combustion chamber for a high pressure liquid rocket engine according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 고압액체로켓엔진용 재생냉각 연소실의 정면도.2 is a front view of a regenerative cooling combustion chamber for a high pressure liquid rocket engine according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 고압액체로켓엔진용 재생냉각 연소실에 적용된 공급/배출홀의 확대도.Figure 3 is an enlarged view of the supply / discharge hole applied to the regenerative cooling combustion chamber for a high pressure liquid rocket engine according to the present invention.

도 4는 본 발명에 의한 고압액체로켓엔진용 재생냉각 연소실에 적용된 센서 장착부를 보이기 위한 일부 발췌도.Figure 4 is a partial extract to show the sensor mounting portion applied to the regenerative cooling combustion chamber for high-pressure liquid rocket engine according to the present invention.

도 5와 도 6은 각각 본 발명에 따른 고압액체로켓엔진용 재생냉각 연소실의 측정을 보인 도면.5 and 6 show the measurement of the regenerative cooling combustion chamber for the high-pressure liquid rocket engine according to the present invention, respectively.

<주요 도면부호에 대한 간단한 설명><Short description of the major reference symbols>

10 : 내통, 20 : 외통10: inner cylinder, 20: outer cylinder

23 : 공급홀, 24 : 배출홀23: supply hole, 24: discharge hole

30 : 재생냉각채널, 31 : 리브30: regeneration cooling channel, 31: rib

32 : 냉각수로, 33,34 : 매니폴드32: coolant, 33,34: manifold

40,50 : 매니폴드 블록, 41,51 : 매니폴드부40,50: Manifold block, 41,51: Manifold part

60,70 : 튜브, 80 : 센서 장착부60,70 tube, 80 sensor mounting part

90 : 탐침구,90: probe,

본 발명은 고압액체로켓엔진용 재생냉각 연소실에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고압연소기의 연소실의 모든 부분을 균일하게 냉각할 수 있으며, 냉각수의 압력 등을 확인할 수 있도록 한 고압액체로켓엔진용 재생냉각 연소실에 관한 것이다.The present invention relates to a regeneratively cooled combustion chamber for a high pressure liquid rocket engine, and more particularly, to regenerates and cools all parts of a combustion chamber of a high pressure combustion engine evenly and to check the pressure of the cooling water. It relates to a combustion chamber.

로켓은 고온 고압의 연료가스를 발생하고 이것을 분출시켜 그 반동력으로 전진하는 비행체로, 추진제를 연소시키는 연소기와 상기 연소기에서 만들어진 가스를 가속하여 방향성을 갖게 하기 위한 노즐로 구성된다.The rocket generates a high-temperature, high-pressure fuel gas, ejects it, and moves forward with its reaction force. The rocket includes a combustor for burning propellant and a nozzle for accelerating and directing the gas produced in the combustor.

상기 추진제는 고열을 발하는 열에너지원이어야 함과 동시에 열에너지를 운동에너지로 바꾸는 작용을 하는 것이어야 하므로, 연료인 동시에 연소하는데 필요한 산소를 함유하고, 또한 가스가 되어 팽창하는 정도가 큰 것을 추진제로 선택하게 되는데, 크게 고체상태인 것과 액체상태인 것으로 구분된다.Since the propellant must be a heat energy source that generates high heat and at the same time convert heat energy into kinetic energy, the propellant contains oxygen necessary for combustion as well as fuel and has a high degree of expansion as a gas. It is largely divided into solid state and liquid state.

이 중 액체상태의 추진제를 사용하는 액체로켓은 위성 발사 및 우주 수송에 많이 사용되며, 추진제탱크(산화제와 연료), 공급장치 및 연소기로 구성된다. Among them, liquid rockets using liquid propellant are widely used for satellite launch and space transport, and consist of propellant tank (oxidant and fuel), feeder and combustor.

이러한 로켓의 연소실 안에서 발생한 고온고압의 연소가스는 연소실 벽면으로 흐르면서 매우 큰 열전달이 일어나 벽을 보호하기 위해서는 충분한 냉각이 필요하며, 특히, 국부적인 연소실 벽면에서의 냉각 감소는 바로 치명적인 손상을 가져 오기 때문에 균일한 냉각이 필수적이다. The high-temperature, high-pressure combustion gas generated in the combustion chamber of such a rocket flows to the combustion chamber wall, so that a large amount of heat transfer occurs, and sufficient cooling is required to protect the wall. In particular, the reduction in cooling at the local combustion chamber wall causes fatal damage. Uniform cooling is essential.

일반적으로 추진제 혹은 산화제를 냉각액으로 활용하는 재생냉각방식을 많이 채택하고 있다.In general, many regenerative cooling systems employing propellants or oxidants as coolants.

상기 재생냉각방식은 냉각제로서 추진제 중의 하나를 사용하여 열을 로켓엔진의 뜨거운 표면들을 따라 외부적으로 유도되는 하나의 추진제까지 전달시킴으로써 연소기를 수용 가능한 온도로 유지한다.The regenerative cooling method uses one of the propellants as the coolant to transfer heat to one propellant externally induced along the hot surfaces of the rocket engine to maintain the combustor at an acceptable temperature.

재생냉각채널은 충분한 냉각이 이루어질 수 있는 구조를 가져야 하고, 각 채널에 냉각제인 연료가 균일하게 흘러야 한다. 즉, 연소실은 냉각제가 균일하게 각각의 채널로 공급되는 구조를 가져야 하며, 채널을 통해 흘러나오는 양은 균일해야 한다. The regenerative cooling channel should have a structure capable of sufficient cooling, and fuel, which is a coolant, should flow uniformly in each channel. That is, the combustion chamber must have a structure in which the coolant is uniformly supplied to each channel, and the amount flowing out through the channel must be uniform.

그러나, 종래 기술에 따른 연소실은 냉각수를 공급하는 수준에 그치기 때문에 냉각수를 균일하게 공급하지 못하여 모든 부분이 균일하게 냉각되지 못하는 문제점이 있다.However, since the combustion chamber according to the prior art is only a level for supplying the cooling water, there is a problem in that the cooling water cannot be uniformly supplied and thus all parts are not uniformly cooled.

그리고, 연소실에 연소 상태(정압, 동압) 실시간으로 확인하지 못하여 현실적으로 관리를 하지 못하는 실정이다.In addition, since the combustion state (static pressure, dynamic pressure) in the combustion chamber is not confirmed in real time, it is not practically managed.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 냉각수가 연소실의 모든 부분에 균일하게 분포되어 연소실의 모든 부분을 냉각할 수 있도록 한 고압액체로켓엔진용 연소실을 제공하려는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a combustion chamber for a high-pressure liquid rocket engine in which cooling water is uniformly distributed in all parts of the combustion chamber to cool all parts of the combustion chamber.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 연소실에서 일어나는 연소현상(정압, 동압)등을 측정 가능하도록 연소실 벽면에 센서 측정부 형상을 만들어주며, 이때, 냉각수의 공급을 방해하지 않도록 하려는데 있다.In addition, another object of the present invention is to make the shape of the sensor measuring unit on the wall surface of the combustion chamber to measure the combustion phenomenon (static pressure, dynamic pressure), etc. occurring in the combustion chamber, at this time, so as not to interfere with the supply of cooling water.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고압액체로켓엔진용 연소실은, 직경이 서로 다르며 서로 결합되는 내통/외통, 상기 내통과 외통의 사이에 형성되며 그 내부에 냉각수가 순환하는 재생냉각채널, 상기 외통에 각각 설치되며 냉각수의 공급 및 배출을 위한 매니폴드 블록, 상기 외통에 상기 매니폴드 블록의 매니폴드와 대응 형성되며 재생냉각채널의 냉각수로보다 유효단면적이 큰 공급/배출홀, 상기 재생냉각채널의 입/출구에 각각 원주방향으로 형성되어 냉각수가 균일하게 공급/배출되도록 하는 매니폴드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Combustion chamber for a high-pressure liquid rocket engine according to the present invention for achieving the above object, the inner cylinder / outer cylinder having a different diameter and are coupled to each other, the regenerative cooling channel is formed between the inner cylinder and the outer cylinder and the coolant circulates therein And a manifold block for supplying and discharging cooling water, respectively, installed in the outer cylinder, corresponding to the manifold of the manifold block in the outer cylinder, and having a larger effective cross-sectional area than that of the cooling water of the regeneration cooling channel. It is characterized in that it comprises a manifold formed in each of the inlet / outlet of the cooling channel in the circumferential direction so that the cooling water is uniformly supplied / discharged.

그리고, 재생냉각채널의 도중에는 냉각수의 상태를 확인하기 위한 센서 장착부가 더 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the sensor mounting unit for checking the state of the cooling water is preferably formed in the middle of the regenerative cooling channel.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention;

고압액체로켓엔진용 재생냉각 연소실(100)은, 내통(10)과, 외통(20)과, 내통(10)과 외통(20)의 사이에 형성되는 재생냉각채널(30)과, 재생냉각채널(30)의 둘레부에 일정 거리를 두고 형성되어 재생냉각채널(30)에 냉각수를 각각 공급/배출하는 매니폴드 블록(40,50)와, 매니폴드 블록(40,50)에 각각 연결되어 냉각수의 공급과 배출을 안내하는 튜브(60,70)로 구성된다.The regenerative cooling combustion chamber 100 for the high pressure liquid rocket engine includes an inner cylinder 10, an outer cylinder 20, a regenerative cooling channel 30 formed between the inner cylinder 10 and the outer cylinder 20, and a regenerative cooling channel. The manifold blocks 40 and 50 are formed at a circumferential portion 30 to supply and discharge coolant to the regenerative cooling channel 30, respectively, and are connected to the manifold blocks 40 and 50, respectively. It consists of tubes (60, 70) to guide the supply and discharge of.

내통(10)과 외통(20)은 그 사이에 재생냉각채널(30)이 형성되도록 서로 다른 직경으로 이루어지면서 각각 좌우 양측이 개구된다.The inner cylinder 10 and the outer cylinder 20 are formed with different diameters such that a regenerative cooling channel 30 is formed therebetween, and both left and right sides thereof are opened.

재생냉각채널(30)은 내통(10)과 외통(20)의 사이에 냉각수가 순환되도록 형성되는 것으로, 도 2에서와 같이, 내통(10)과 외통(20)의 사이에 일정 간격을 두고 입설되는 다수의 리브(31) 사이에 형성되는 다수의 냉각수로(32)로 이루어진다. 즉, 냉각수가 리브(31) 사이의 냉각수로(32)를 따라 지나가면서 내통(10)과 리브(31)에 전달된 열을 빼앗는 것이다.The regenerative cooling channel 30 is formed to circulate the cooling water between the inner cylinder 10 and the outer cylinder 20. As shown in FIG. 2, the regenerative cooling channel 30 is installed at a predetermined interval between the inner cylinder 10 and the outer cylinder 20. It consists of a plurality of cooling water passage 32 formed between a plurality of ribs 31 to be. That is, the cooling water passes along the cooling water path 32 between the ribs 31 and takes away the heat transferred to the inner cylinder 10 and the ribs 31.

이때, 리브(31)는 별도로 형성되어 내통(10)과 외통(20)의 사이에 결합될 수도 있지만, 내통(10)의 외주면(또는 외통(20)의 내주면)에 일체로 형성되는 것이 바람직하다.At this time, the rib 31 may be formed separately and coupled between the inner cylinder 10 and the outer cylinder 20, but is preferably integrally formed on the outer circumferential surface of the inner cylinder 10 (or the inner circumferential surface of the outer cylinder 20). .

내통(10)은 대략 그 두께가 0.8~1.2, 바람직하게 1㎜정도이며, 리브(31)의 높이는 3.5~4.5, 바람직하게 4㎜이다.The inner cylinder 10 has a thickness of approximately 0.8 to 1.2, preferably about 1 mm, and the height of the ribs 31 is 3.5 to 4.5, preferably 4 mm.

공급/배출 매니폴드 블록(40,50)은 각각 환형으로 이루어져 외통(20)의 둘레부 양측에 각각 재생냉각채널(30)과 각각 연통되도록 설치되어 재생냉각채널(30)의 냉각수로(32)에 냉각수를 공급, 배출하는 것이다.The supply / discharge manifold blocks 40 and 50 are formed in annular shapes so as to communicate with the regenerative cooling channel 30 on both sides of the outer cylinder 20, respectively, so that the cooling water passage 32 of the regenerative cooling channel 30 is provided. Supplying and discharging cooling water.

도 1에서와 같이, 외통(20)의 둘레부 양측에는 매니폴드 블록(40,50)의 결합 및 위치를 잡아 주기 위한 걸림턱(21,22)이 각각 형성된다. 걸림턱(21,22)은 외통(20)의 둘레면에 환형으로 형성되거나 다수개가 일정 간격을 두고 형성될 수도 있다.As shown in FIG. 1, engaging jaws 21 and 22 for holding and engaging the manifold blocks 40 and 50 are formed at both sides of the outer periphery of the outer cylinder 20, respectively. The catching jaws 21 and 22 may be formed in an annular shape on the circumferential surface of the outer cylinder 20 or a plurality may be formed at regular intervals.

재생냉각채널(30)에서의 냉각 효율은 연소실(100) 실린더부에서 단면적이 일 정하다면 이곳을 지나는 냉각수의 유속(즉, 유량)에 매우 밀접한 관계를 가지고 있다. 액체로켓엔진의 경우 열유속이 연소실에서 10MW/m^2 이상인 관계로 물을 냉각수로 사용하는 경우 유속이 10m/s 이상이 되어야 한다. 연소실에서의 액체추진제 연소는 모든 방향으로 열을 전달하므로 연소실에서 냉각은 연소실(100) 실린더부 전체 주위로 균일하게 되어야 한다. 즉, 재생냉각채널(30)의 하나 내지 두 개의 냉각수로(32)라도 충분한 냉각이 이루어지지 않으면 그곳의 냉각수로(32)와 외통(20)이 연소실에서 전달된 열에 의해 온도가 녹는점 이상으로 올라가 파손을 가져올 수 있다. 액체로켓엔진 연소기의 경우 고압으로 작동하기 때문에 순간적인 매우 작은 연소실 벽면의 파손이라도 바로 고온의 가스가 내부와 외부의 압력차로 매우 큰 파손을 가져와 연소기 자체 및 시험설비의 파손을 가져올 수 있다. 이러한 관계로 재생냉각채널(30)에서의 균일한 냉각수 공급은 매우 중요한 것이다.The cooling efficiency in the regenerative cooling channel 30 is closely related to the flow rate (ie, flow rate) of the cooling water passing through the cylinder section of the combustion chamber 100 if the cross section is constant. In the case of a liquid rocket engine, when the water is used as cooling water because the heat flux is 10MW / m ^ 2 or more in the combustion chamber, the flow rate should be 10m / s or more. Since liquid propellant combustion in the combustion chamber transfers heat in all directions, cooling in the combustion chamber should be uniform around the entire cylinder portion of the combustion chamber 100. That is, even if one or two cooling water passages 32 of the regenerative cooling channel 30 are not sufficiently cooled, the cooling water passages 32 and the outer cylinder 20 therein are above the melting point of the temperature due to heat transferred from the combustion chamber. It can rise and cause damage. Since the liquid rocket engine combustor operates at high pressure, even a momentary breakdown of the wall of a very small combustion chamber can cause very high temperature gas to be damaged by the pressure difference between the inside and the outside, resulting in damage to the combustor itself and the test equipment. In this relationship, the uniform cooling water supply in the regenerative cooling channel 30 is very important.

튜브(60,70)는 냉각수가 공급측 매니폴드 블록(40)/배출측 매니폴드 블록(50)에 각각 원활하게 공급되고 배출되도록 안내하는 것으로, 냉각수 유속이 균일하도록 외통(20)의 둘레부에 원주방향을 따라 일정간격을 두고 4개소에 각각 연결될 수 있다.The tubes 60 and 70 guide the cooling water to the supply-side manifold block 40 and the discharge-side manifold block 50 so as to be smoothly supplied to and discharged from each other. It can be connected to four places at regular intervals along the circumferential direction.

매니폴드 블록(40,50)의 내부에는 튜브(60)를 통해 공급된 냉각수의 원주방향 유속이 작게 하여 균일한 분포가 이루어짐과 아울러, 균일한 분포로 배출되도록 원주방향의 매니폴드(41,51)가 형성된다. 또한, 매니폴드(41)를 거쳐 재생냉각채널(30)에 균일하게 공급 및 배출되도록 외통(20)에는 재생냉각채널(30)의 유효단면적 보다 단면적이 약 1.2배 크도록 타원형으로 형성된 원주 방향의 공급/배출홀(23,24)(도 3참고)들이 재생냉각채널(30)의 냉각수로와 동일한 수량(약 120개)으로 형성된다.The circumferential manifolds 41 and 51 are formed in the manifold blocks 40 and 50 so that the circumferential flow velocity of the coolant supplied through the tube 60 is small, thereby achieving a uniform distribution and discharging the circumferential manifolds. ) Is formed. In addition, the outer cylinder 20 has an elliptical shape formed in an elliptical shape so that the cross-sectional area is about 1.2 times larger than the effective cross-sectional area of the regenerative cooling channel 30 so as to uniformly supply and discharge the regenerative cooling channel 30 through the manifold 41. Supply / discharge holes 23 and 24 (see FIG. 3) are formed in the same quantity (about 120) as that of the cooling water channel of the regenerative cooling channel 30.

공급/배출홀(23,24)은 냉각수의 균일한 공급과 배출을 위함과 아울러 구조적인 강도보강을 위함이다. The supply / discharge holes 23 and 24 are for structural supply strength as well as for uniform supply and discharge of the cooling water.

공급홀(23)을 통해 유입되는 냉각수가 바로 재생냉각채널(30)의 냉각수로(32)로 들어가지 않도록 재생냉각채널(30)의 입/출구측에는 매니폴드(33,34)가 형성된다.Manifolds 33 and 34 are formed at the inlet / outlet side of the regeneration cooling channel 30 so that the coolant flowing through the supply hole 23 does not directly enter the cooling water passage 32 of the regeneration cooling channel 30.

즉, 냉각수는 공급 튜브(60) - 공급측 매니폴드 블록(40) - 공급 매니폴드부(41) - 공급홀(23) - 채널측 공급 매니폴드(33)를 통해 균일하게 냉각수로(32)에 공급되어 냉각수로(32)를 따라 흐르면서 내통(10)과 리브(31)의 열을 빼앗으며, 이후, 채널측 배출 매니폴드(34) - 배출홀(24) - 배출 매니폴드부(51) - 배출측 매니폴드 블록(50) - 배출 튜브(70)를 통해 배출되는 것이다. That is, the cooling water is uniformly supplied to the cooling water path 32 through the supply tube 60-the supply side manifold block 40-the supply manifold part 41-the supply hole 23-the channel side supply manifold 33. Supplied and flows along the cooling water path 32 to deprive the heat of the inner cylinder 10 and the rib 31, and thereafter, the channel side discharge manifold 34-discharge hole 24-discharge manifold portion 51- Discharge side manifold block 50-discharge through the discharge tube (70).

그리고, 연소현상 및 성능을 파악하기 위해서 연소실 압력 측정은 필수적이며, 이에 따라 연소시 압력을 측정하는 센서(S)를 장착하기 위한 센서 장착부(80)가 갖추어진다. In addition, in order to grasp combustion phenomenon and performance, combustion chamber pressure measurement is essential. Accordingly, a sensor mounting unit 80 for mounting a sensor S for measuring pressure during combustion is provided.

센서 장착부(80)는 센서(S)의 형태를 따라 형성되면서 센서(S)의 크기가 하나의 냉각수로(31)의 폭보다 크기 때문에 몇 개(센서(S)의 크기에 따라 달라짐)의 냉각수로(32)를 막으면서 외부와 밀폐된 구조로 이루어진다. 센서 장착부(80)에 의한 냉각수의 유동 흐름이 방해되지 않아야 하므로 센서 장착부(80)는 그 외관이 유선형구조인 것이 바람직하다, Sensor mounting portion 80 is formed along the shape of the sensor (S), because the size of the sensor (S) is larger than the width of one cooling water passage 31, several (depending on the size of the sensor (S)) of the coolant Closing the furnace 32 is made of a sealed structure with the outside. Since the flow of cooling water by the sensor mounting unit 80 should not be disturbed, the sensor mounting unit 80 preferably has a streamlined appearance.

그리고, 냉각수는 센서 장착부(80)의 우측(도면 기준)에서 좌측으로 흐르게 되는데, 이때, 센서 장착부(80)에 의해 냉각수의 흐름이 막히지 않도록 센서 장착부(80)와 이에 근접하는 리브(31)들의 센서 장착부(80)측 단부는 센서 장착부(80)에서 일정 거리 이격되는 것이 당연하다. 즉, 센서 장착부(80)를 중심으로 하여 동심원의 공간(a)이 형성되도록 다수의 리브(31)가 끊긴 구조로 이루어지는 것이다.In addition, the coolant flows from the right side (based on the drawing) of the sensor mounting unit 80 to the left side. At this time, the sensor mounting unit 80 and the ribs 31 adjacent to the sensor mounting unit 80 are not blocked by the sensor mounting unit 80. Naturally, the sensor mounting portion 80 end portion is spaced apart from the sensor mounting portion 80 by a predetermined distance. That is, the plurality of ribs 31 are formed in a structure in which a plurality of ribs 31 are cut off so that the space a of concentric circles is formed around the sensor mounting unit 80.

그리고, 센서 장착부(80)의 하류측에서 유동의 박리현상으로 인해 센서 장착부(80)의 후방측과 대응되는 냉각수로(32a)에 들어가는 냉각수의 양이 다른 냉각수로(32)와 다를 수 있으므로 이를 방지하기 위하여 센서 장착부(80)의 중심과 일치되는 리브(31a)를 중심으로 하여 양측의 리브(31b)는 그 길이가 더 짧아 후방으로 후퇴된 형태를 이루게 된다. 이로써, 센서 장착부(80)의 곡률을 따라 흐르는 냉각수가 중심 리브(31a)의 양측의 냉각수로(32a)에도 다른 냉각수로(32)와 동일하게 유입된다.In addition, the amount of cooling water entering the cooling water path 32a corresponding to the rear side of the sensor mounting part 80 may be different from that of the other cooling water paths 32 due to the separation of flow on the downstream side of the sensor mounting part 80. In order to prevent the ribs 31b on both sides with the center of the ribs 31a coinciding with the center of the sensor mounting portion 80, the length of the ribs 31b is shorter, so that the ribs 31b are retracted to the rear. Thus, the cooling water flowing along the curvature of the sensor mounting portion 80 flows into the cooling water passages 32a on both sides of the center rib 31a in the same manner as the other cooling water passages 32.

이렇게 되면, 센서 장착부(80)의 하류측(도면 기준 좌측)의 배치된 제2리브(31b)의 길이가 짧아진 만큼 센서 장착부(80)의 하류측가 구조적으로 취약해지므로 이를 보강하기 위하여 제1리브(31a)는 센서 장착부(80)에 연결된다.In this case, the downstream side of the sensor mounting unit 80 becomes structurally weak as the length of the second rib 31b disposed downstream of the sensor mounting unit 80 (the left side of the drawing reference) is shortened, so as to reinforce it. The rib 31a is connected to the sensor mounting portion 80.

제1리브(31a)는 냉각수 흐름을 방해하지 않으면서 구조적인 강도를 증가시키는 역할을 한다. 이와 같은 구조로 인하여 연소시험시 센서(S)가 장착되는 부위가 손상되지 않고 압력을 측정할 수 있다.The first rib 31a serves to increase structural strength without disturbing the flow of cooling water. Due to this structure, the pressure can be measured without damage to the site where the sensor (S) is mounted during the combustion test.

한편, 도 5에서처럼, 본 발명에 따르면 냉각수의 유속과 유량을 측정할 수 있는 탐침구(90)를 직접 재생냉각채널(30)에 삽입하여 유속과 유량을 측정함으로써 유동의 균일성을 확인할 수 있다. 그리고, 도 6에서처럼, 탐침구(90)를 외통(20)의 배출홀(24)에 설치하여 유속과 유량을 측정할 수도 있다. On the other hand, as shown in Figure 5, according to the present invention by inserting the probe 90 to measure the flow rate and flow rate of the cooling water directly into the regenerative cooling channel 30 can be confirmed the uniformity of the flow by measuring the flow rate and flow rate . 6, the probe 90 may be installed in the discharge hole 24 of the outer cylinder 20 to measure the flow rate and the flow rate.

유동의 균일성은 공급 매니폴드 블록(40)과 배출 매니폴드 블록(50) 중 어느 하나에만 탐침구(90)를 장착하고 실제 냉각수 및 기체를 공급하여 반대편의 홀(23 또는 24)에서 측정한 결과를 가지고 유동의 균일성을 검증할 수 있다.The uniformity of the flow was measured in the opposite hole 23 or 24 by mounting the probe 90 to only one of the supply manifold block 40 and the discharge manifold block 50 and supplying the actual cooling water and gas. You can verify the uniformity of the flow with.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 고압액체로켓엔진용 재생냉각 연소실의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the regenerative cooling combustion chamber for a high-pressure liquid rocket engine according to the present invention configured as described above are as follows.

복수의 공급측 튜브(50)를 통해 공급된 냉각수는 압력에 의해 매니폴드부(41)를 따라 원주방향으로 분배되어 공급홀(23) - 매니폴드(33)를 경유하여 재생냉각채널(30)의 냉각수로(32)에 공급된다. 이때, 매니폴드부(41), 공급홀(23) 및 매니폴드(33)를 통해 냉각수가 모든 냉각수로(32)에 균일하게 공급된다.Cooling water supplied through the plurality of supply-side tubes 50 is distributed in the circumferential direction along the manifold portion 41 by the pressure to supply the regeneration cooling channel 30 through the supply holes 23-the manifold 33. It is supplied to the cooling water path 32. At this time, the cooling water is uniformly supplied to all the cooling water paths 32 through the manifold portion 41, the supply hole 23, and the manifold 33.

냉각수로(32)에 유입된 냉각수는 냉각수로(32)를 따라 배출측으로 유동하면서 내통(10)과 리브(31)의 열을 빼앗아 연소실(100)을 냉각한다.Cooling water introduced into the cooling water passage 32 flows to the discharge side along the cooling water passage 32 to take heat from the inner cylinder 10 and the rib 31 to cool the combustion chamber 100.

한편, 냉각수가 냉각수로(32)를 따라 흐르는 중에 일부 냉각수가 센서 장착부(80) 주위를 통과하게 된다. 냉각수가 센서 장착부(80) 주위를 통과할 때 센서 장착부(80)가 곡선형(유선형)으로 이루어져 냉각수가 원활하게 흐르며, 센서 장착부(80)의 하류측의 중앙에 배치되는 리브(31a)가 센서 장착부(80)에 이어지면서 그 양측의 제2리브(31b)가 타 리브보다 길이가 짧기 때문에 센서 장착부(80)의 후면에서 발생하는 재순환 영역에 의한 유동방해가 발생하지 않고 냉각수가 모든 냉각수로(32)에 균일하게 공급될 수 있다.On the other hand, while the cooling water flows along the cooling water path 32, some cooling water passes around the sensor mounting portion 80. When the cooling water passes around the sensor mounting portion 80, the sensor mounting portion 80 is curved (wired), so that the cooling water flows smoothly, and the rib 31a disposed at the center of the downstream side of the sensor mounting portion 80 is the sensor. Since the second rib 31b on both sides of the mounting portion 80 has a shorter length than the other ribs, the coolant may be discharged to all the cooling waters without any flow disturbance caused by the recirculation area occurring at the rear surface of the sensor mounting portion 80. 32) can be supplied uniformly.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 고압액체로켓엔진용 재생냉각 연소실에 의하면, 냉각수가 모든 냉각수로에 균일하게 분포되어 고온으로 상승된 연소실의 모든 부분을 균일하게 냉각할 수 있으므로 기기의 내구성 향상 및 수명을 연장할 수 있다.As described above, according to the regeneratively cooled combustion chamber for the high-pressure liquid rocket engine according to the present invention, since the cooling water is uniformly distributed in all the cooling water paths, it is possible to uniformly cool all parts of the combustion chamber that have risen to a high temperature, thereby improving durability of the apparatus. And lifespan can be extended.

그리고, 연소실에 탑재된 센서를 통하여 연소실의 연소현상을 확인할 수 있으며, 센서가 장착되어도 냉각수의 흐름이 방해되지 않으므로 관리가 용이해지는 등의 효과가 있다.In addition, the combustion phenomenon of the combustion chamber can be confirmed through a sensor mounted in the combustion chamber, and even if the sensor is mounted, the flow of the cooling water is not disturbed, so that the management is easy.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it is possible to make various modifications or variations without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims will cover such modifications and variations as fall within the spirit of the invention.

Claims (6)

삭제delete 내통(10)과; 상기 내통의 외부에 결합되는 외통(20)과; 상기 내통과 외통의 사이에 형성되며 냉각수의 유동을 안내하는 재생냉각채널(30)과; 상기 재생냉각채널에는 센서가 장착되는 센서 장착부(80)가 구비되어 이루어지는 고압액체로켓엔진용 재생냉각 연소실에 있어서,Inner cylinder 10; An outer cylinder 20 coupled to the outside of the inner cylinder; A regenerative cooling channel (30) formed between the inner cylinder and the outer cylinder to guide the flow of cooling water; In the regenerative cooling combustion chamber for a high-pressure liquid rocket engine, the regenerative cooling channel is provided with a sensor mounting portion 80 to which a sensor is mounted. 상기 외통(20)의 둘레부 양측에 각각 재생냉각채널(30)과 각각 연통되도록 설치됨과 아울러 냉각수가 원주방향으로 균일하게 분포되도록 하는 매니폴드부(41,51)이 구비되어 재생냉각채널(30)의 냉각수로(32)에 냉각수를 공급, 배출하는 매니폴드 블록(40,50)과; 상기 외통에 상기 매니폴드 블록과 각각 대응 형성되며, 재생냉각채널의 유효단면적 보다 단면적이 크도록 타원형으로 다수개가 형성되어 냉각수의 균일한 분포를 유도하는 공급/배출홀(23,24)과; 그리고, 상기 재생냉각채널의 입구측과 출구측에 상기 공급/배출홀과 대응 형성되는 매니폴드(33,34)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 고압액체로켓엔진용 재생냉각 연소실.Manifolds 41 and 51 are provided on both sides of the outer cylinder 20 so as to communicate with the regenerative cooling channel 30, respectively, and the cooling water is uniformly distributed in the circumferential direction. Manifold blocks (40, 50) for supplying and discharging cooling water to the cooling water passage 32 of the; A supply / discharge hole (23, 24) formed in the outer cylinder corresponding to the manifold block, respectively, and having a plurality of ellipses formed in an elliptical shape so as to have a larger cross-sectional area than an effective cross-sectional area of a regenerative cooling channel; And manifolds (33,34) formed corresponding to the supply / discharge holes on the inlet and outlet sides of the regenerative cooling channel. 제 2 항에 있어서, 상기 공급/배출홀(23,24)은 그 단면적이 상기 재생냉각채널의 냉각수로보다 큰 것을 특징으로 하는 고압액체로켓엔진용 재생냉각 연소실.The regenerative cooling combustion chamber according to claim 2, wherein the supply / discharge holes (23, 24) have a larger cross-sectional area than that of the cooling water channel of the regenerative cooling channel. 삭제delete 제 2 항에 있어서, 상기 센서 장착부(80)는 그 내부에 센서가 장착되도록 그 둘레부가 밀폐된 곡선형 구조이며, 상기 리브 중 상기 센서 장착부와 대응되는 리브들은 상기 센서 장착부의 형상을 따라 상기 둘레로부터 일정 거리 이격되어 냉각수가 흐르는 공간(a)이 형성된 것을 특징으로 하는 고압액체로켓엔진용 재생냉각 연소실.According to claim 2, wherein the sensor mounting portion 80 is a curved structure in which the periphery is sealed so that the sensor is mounted therein, the ribs corresponding to the sensor mounting portion of the ribs along the shape of the sensor mounting portion The regenerated cooling combustion chamber for a high-pressure liquid rocket engine, characterized in that the space (a) is formed spaced apart from the predetermined distance from the cooling water flow. 제 5 항에 있어서, 상기 센서 장착부(80)의 중심과 대응되는 하류측의 리브(31a)는 상기 센서 장착부에 이어지고, 상기 리브(31a)의 양측에 배치되는 각각 하나 이상의 리브(31b)는 근접하는 리브보다 길이가 짧게 형성되어 냉각수가 균일하게 유입되도록 한 것을 특징으로 하는 고압액체로켓엔진용 재생냉각 연소실.The downstream side rib (31a) corresponding to the center of the sensor mounting portion 80 is connected to the sensor mounting portion, each one or more ribs 31b disposed on both sides of the rib (31a) is proximate. A regenerative cooling combustion chamber for a high pressure liquid rocket engine, wherein the length of the rib is shorter than that of the rib to allow the cooling water to flow uniformly.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5377916A (en) 1976-12-22 1978-07-10 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Dual shell combustion part in reproductive cooling type liquid rocket
JPS58214652A (en) 1982-06-08 1983-12-13 Natl Aerospace Lab Composite cooling rocket combustor
JPS63238923A (en) 1987-03-26 1988-10-05 Uchu Kagaku Kenkyusho Combustion chamber of high pressure burner for rocket and its manufacturing method
JPH07243351A (en) * 1994-03-03 1995-09-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Fluid heat exchanger
KR20030086712A (en) * 2002-05-06 2003-11-12 현대모비스 주식회사 Manufacturing method for combustion chamber of liquid rocket engine
KR20050042973A (en) * 2003-11-04 2005-05-11 한국항공우주연구원 Regenerative cooling rocket engine combustor reinforced by filament winding

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5377916A (en) 1976-12-22 1978-07-10 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Dual shell combustion part in reproductive cooling type liquid rocket
JPS58214652A (en) 1982-06-08 1983-12-13 Natl Aerospace Lab Composite cooling rocket combustor
JPS63238923A (en) 1987-03-26 1988-10-05 Uchu Kagaku Kenkyusho Combustion chamber of high pressure burner for rocket and its manufacturing method
JPH07243351A (en) * 1994-03-03 1995-09-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Fluid heat exchanger
KR20030086712A (en) * 2002-05-06 2003-11-12 현대모비스 주식회사 Manufacturing method for combustion chamber of liquid rocket engine
KR20050042973A (en) * 2003-11-04 2005-05-11 한국항공우주연구원 Regenerative cooling rocket engine combustor reinforced by filament winding

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