RU2147073C1 - Система подачи рабочего тела ядерного ракетного двигателя - Google Patents
Система подачи рабочего тела ядерного ракетного двигателя Download PDFInfo
- Publication number
- RU2147073C1 RU2147073C1 RU98105034/06A RU98105034A RU2147073C1 RU 2147073 C1 RU2147073 C1 RU 2147073C1 RU 98105034/06 A RU98105034/06 A RU 98105034/06A RU 98105034 A RU98105034 A RU 98105034A RU 2147073 C1 RU2147073 C1 RU 2147073C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- path
- nuclear
- cooling
- cooling paths
- heat
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03H—PRODUCING A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03H1/00—Using plasma to produce a reactive propulsive thrust
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21D—NUCLEAR POWER PLANT
- G21D5/00—Arrangements of reactor and engine in which reactor-produced heat is converted into mechanical energy
- G21D5/02—Reactor and engine structurally combined, e.g. portable
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
Abstract
Система подачи рабочего тела ядерного ракетного двигателя предназначена для использования в ядерных энергодвигательных установках. Она снабжена байпасной магистралью с регулирующим клапаном, включенной между входом и выходом тепловоспринимающего тракта рекуператора, что позволяет в режимах запуска и выключения ядерного ракетного двигателя изменять температуру рабочего тела в трактах охлаждения ядерного реактора и поддерживать необходимое тепловое состояние входных участков тепловыделяющих сборок и замедлителя в режимах пониженной тепловой мощности, что способствует повышению надежности ядерного ракетного двигателя в переходных режимах его работы. 1 ил.
Description
Изобретение используется при создании летных образцов ядерных ракетных двигателей и ядерных энергодвигательных установок, а также их наземных прототипов при экспериментальной отработке.
Известна система подачи рабочего тела ядерного ракетного двигателя, содержащая турбонасосный агрегат, состоящий из насоса, соединенного своим входным трактом с баком хранения жидкого водорода (рабочего тела), и механически связанной с ним общим валом газовой турбины, рекуператор с тепловоспринимающим и теплоотдающим трактами, основной и охлаждающий тракты реактивного сопла и тракты охлаждения низкотемпературных узлов ядерного реактора, тракты охлаждения низкотемпературных узлов ядерного реактора, тракты охлаждения тепловыделяющих сборок активной зоны, при этом выход насоса через тепловоспринимающий тракт рекуператора соединен с входным трактом газовой турбины и с трактом охлаждения реактивного сопла, а выходной тракт газовой турбины соединен с трактом охлаждения низкотемпературных узлов ядерного реактора и с входным трактом газовой турбины посредством байпасной магистрали с регулирующим клапаном, а к трактам охлаждения низкотемпературных узлов ядерного реактора подключен выход тракта охлаждения реактивного сопла, между выходом трактов охлаждения низкотемпературных узлов ядерного реактора и входом в тракты охлаждения тепловыделяющих сборок активной зоны подключен теплоотдающий тракт рекуператора, выход трактов охлаждения тепловыделяющих сборок активной зоны соединен с входом основного тракта реактивного сопла (AIP Conference Proceedings 324. Twelfth Simposium Space Nuclear Power and Propulsion. Albugergue, NM 1995, pp. 409 - 420).
Техническим результатом, который может быть получен при использовании предлагаемого изобретения, является повышение надежности работы ядерного ракетного двигателя за счет обеспечения возможности изменения температуры рабочего тела на входе в тракты охлаждения ядерного реактора в режимах запуска и выключения ядерного ракетного двигателя.
Получение указанного технического результата обеспечивается следующей совокупностью существенных признаков предлагаемого изобретения: система подачи рабочего тела и охлаждения ядерного ракетного двигателя включает турбонасосный агрегат, состоящий из насоса, соединенного своим входным трактом с баком хранения рабочего тела (жидкого водорода), и механически связанной с ним газовой турбины, а также рекуператор с тепловоспринимающим и теплоотдающим трактами, основной и охлаждающий тракты реактивного сопла и тракты охлаждения части низкотемпературных узлов ядерного реактора, тракты охлаждения тепловыделяющих сборок активной зоны, при этом выход насоса через тепловоспринимающий тракт рекуператора соединен с входным трактом газовой турбины и с трактом охлаждения реактивного сопла, а выходной тракт газовой турбины соединен с трактами охлаждения низкотемпературных узлов ядерного реактора и с входным трактом газовой турбины посредством байпасной магистрали с регулирующим клапаном, а к трактам охлаждения низкотемпературных узлов ядерного реактора подключен выход тракта охлаждения реактивного сопла, между выходом из трактов охлаждения низкотемпературных узлов ядерного реактора и входом в тракты охлаждения тепловыделяющих сборок активной зоны подключен теплоотдающий тракт рекуператора, выход из трактов охлаждения тепловыделяющих сборок активной зоны соединен с входом основного тракта реактивного сопла, при этом система подачи рабочего тела ядерного ракетного двигателя снабжена дополнительной байпасной магистралью с регулирующим клапаном, включенной между входом и выходом тепловоспринимающего тракта рекуператора.
Предлагаемое изобретение изображено схематично на чертеже.
Система подачи рабочего тела ядерного ракетного двигателя включает турбонасосный агрегат, состоящий из насоса 1 для перекачки рабочего тела (жидкого водорода) из расходного бака (не показан) и механически связанной с насосом 1 общим валом 2 газовой турбины 3, рекуператор 4 с тепловоспринимающим 5 и теплоотдающим 6 трактами, основной 7 и охлаждающий 8 тракты реактивного сопла 9, тракты охлаждения 10 низкотемпературных узлов 11 ядерного реактора, тракты охлаждения 12 тепловыделяющих сборок активной зоны 13. Выход насоса 1 через тепловоспринимающий тракт 5 рекуператора 4 соединен с входным трактом газовой турбины 3 и с трактом охлаждения 8 реактивного сопла 9. Выходной тракт газовой турбины 3 соединен с трактами охлаждения 10 низкотемпературных узлов 11 ядерного реактора и с входным трактом газовой турбины 3 посредством байпасной магистрали 14 с регулирующим клапаном 15, к трактам охлаждения 10 низкотемпературных узлов 11 ядерного реактора подключен выход тракта охлаждения 8 реактивного сопла 9, между выходом трактов охлаждения 10 низкотемпературных узлов 11 ядерного реактора и входом трактов охлаждения 12 тепловыделяющих сборок активной зоны 13 подключен теплоотдающий тракт 6 рекуператора 4, выход трактов охлаждения 12 тепловыделяющих сборок активной зоны 13 соединен с входом основного тракта 7 реактивного сопла 9. Между входом и выходом тепловоспринимающего тракта 5 рекуператора 4 включена дополнительная байпасная магистраль 16 с регулирующим клапаном 17.
Работа системы подачи рабочего тела ядерного ракетного двигателя осуществляется следующим образом.
Рабочее тело в сжиженном виде под низким давлением подается из расходного бака на вход насоса 1, приводимого в действие газовой турбиной 3. Насос 1 обеспечивает подачу рабочего тела непосредственно в тепловоспринимающий тракт 5 рекуператора 4 и на охлаждение реактивного сопла 9. Энергия вращения вала 2 газовой турбины 3 вырабатывается благодаря тому, что на ее вход подается рабочее тело с высокими параметрами - давлением и температурой, причем высокое давление создается насосом 1, а подогрев и испарение рабочего тела происходит в тепловоспринимающем тракте 5 рекуператора 4, передающем рабочему телу тепло, образовавшееся в результате охлаждения низкотемпературных узлов 11 и реактивного сопла 9. Из теплоотдающего тракта 6 рекуператора 4 рабочее тело подается в тепловыделяющие сборки активной зоны 13, где происходит окончательный его разогрев и подача в основной тракт 7 реактивного сопла 9, через которое оно с большой скоростью истекает в окружающее пространство, создавая реактивную тягу ядерного реактивного двигателя.
В режимах запуска и остановки ядерного ракетного двигателя согласование изменяющейся мощности тепловыделения в элементах конструкции ядерного реактора и подачи рабочего тела для их охлаждения осуществляется с помощью регулирующего клапана 15, перераспределяющего расход между газовой турбиной и ее байпасной магистралью 14, что позволяет соответственно изменять производительность насоса 1.
Наличие дополнительной байпасной магистрали 16 с регулирующим клапаном 17 позволяет путем перераспределения расхода между тепловоспринимающим трактом 5 рекуператора 4 и его байпасной магистралью 16 изменять в режимах запуска и остановки ядерного ракетного двигателя отбор тепла в тепловоспринимающий тракт 5 рекуператора 4 и тем самым устанавливать необходимый тепловой режим на входе в блок замедлителя, относящегося к низкотемпературным элементам 11, и на входе в тепловыделяющие сборки активной зоны 13, что особенно важно при работе ядерного реактора на пониженных уровнях мощности, когда из-за малых значений расхода рабочего тела поддержание максимально высокого подогрева в этих элементах конструкции ради экономии на затратах рабочего тела и стремления уменьшить общую массу ядерного ракетного двигателя может возникнуть гидродинамическая неустойчивость течения рабочего тела, а чрезмерное захолаживание рабочим телом, поступающим из теплоотдающего тракта 6 рекуператора 4, входных нагревных секций тепловыделяющих сборок активной зоны 13 может неблагоприятно отразиться на ресурсной работоспособности активной зоны ядерного реактора.
Таким образом, применение указанной дополнительной байпасной магистрали с регулирующим клапаном, позволяя в режимах запуска и выключения ядерного ракетного двигателя изменять температуру рабочего тела в трактах охлаждения ядерного реактора, поддерживает необходимое тепловое состояние входных участков тепловыделяющих сборок и замедлителя в режимах пониженной тепловой мощности, что повышает надежность ядерного ракетного двигателя в переходных режимах.
Claims (1)
- Система подачи рабочего тела ядерного ракетного двигателя, включающая турбонасосный агрегат, состоящий из насоса, соединенного своим входным трактом с баком хранения рабочего тела и механически связанной с ним общим валом газовой турбины, а также рекуператор с тепловоспринимающим и теплоотдающим трактами, основной и охлаждающий тракты реактивного сопла, тракты охлаждения низкотемпературных узлов ядерного реактора, тракты охлаждения тепловыделяющих сборок активной зоны, при этом выход насоса через тепловоспринимающий тракт рекуператора соединен с входным трактом газовой турбины, а выходной тракт газовой турбины соединен с трактами охлаждения низкотемпературных узлов ядерного реактора и с входным трактом газовой турбины посредством байпасной магистрали с регулирующим клапаном, между выходом трактов охлаждения низкотемпературных узлов ядерного реактора и входом в тепловыделяющие сборки активной зоны подключен теплоотдающий тракт рекуператора, выход трактов охлаждения тепловыделяющих сборок активной зоны соединен с входом основного тракта реактивного сопла, отличающаяся тем, что дополнительно включает байпасную магистраль с регулирующим клапаном, включенную между входом и выходом тепловоспринимающего тракта рекуператора, при этом выход насоса соединен с трактом охлаждения реактивного сопла, выход которого подключен к трактам охлаждения низкотемпературных узлов ядерного реактора.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98105034/06A RU2147073C1 (ru) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | Система подачи рабочего тела ядерного ракетного двигателя |
AU33479/99A AU3347999A (en) | 1998-03-26 | 1999-03-26 | System for supplying a working medium in a nuclear rocket engine |
PCT/RU1999/000090 WO1999049202A2 (fr) | 1998-03-26 | 1999-03-26 | Systeme d'alimentation en milieu de travail pour moteur de fusee atomique |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98105034/06A RU2147073C1 (ru) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | Система подачи рабочего тела ядерного ракетного двигателя |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU98105034A RU98105034A (ru) | 2000-01-27 |
RU2147073C1 true RU2147073C1 (ru) | 2000-03-27 |
Family
ID=20203571
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98105034/06A RU2147073C1 (ru) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | Система подачи рабочего тела ядерного ракетного двигателя |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
AU (1) | AU3347999A (ru) |
RU (1) | RU2147073C1 (ru) |
WO (1) | WO1999049202A2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2459102C1 (ru) * | 2011-06-10 | 2012-08-20 | Николай Борисович Болотин | Звездолет с ядерной силовой установкой и атомный ракетный двигатель |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2610623C1 (ru) * | 2015-08-07 | 2017-02-14 | Федеральное государственное унитарное предприятие "ОПЫТНОЕ КОНСТРУКТОРСКОЕ БЮРО "ФАКЕЛ" ОКБ "ФАКЕЛ" | Динамический имитатор стационарных плазменных двигателей |
-
1998
- 1998-03-26 RU RU98105034/06A patent/RU2147073C1/ru not_active IP Right Cessation
-
1999
- 1999-03-26 WO PCT/RU1999/000090 patent/WO1999049202A2/ru not_active Application Discontinuation
- 1999-03-26 AU AU33479/99A patent/AU3347999A/en not_active Withdrawn
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
CONFERENCE ON ALTERNATIVE POWER FROM SPACE, 12 TH SYMPOSIUM ON SPACE NUCLEAR POWER AND PROPULSION, AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS, ALBUQERQUE, NEW MEXICO, 1995, p.411, FIG.2. * |
Бассард Р., Де-Лауэр Р. Ракета с атомным двигателем. - М.: Изд-во иностранной литературы, 1960, с.392, фиг.9.7. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2459102C1 (ru) * | 2011-06-10 | 2012-08-20 | Николай Борисович Болотин | Звездолет с ядерной силовой установкой и атомный ракетный двигатель |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO1999049202A2 (fr) | 1999-09-30 |
AU3347999A (en) | 1999-10-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3623604B1 (en) | Hybrid expander cycle with pre-compression cooling and turbo-generator | |
US6295803B1 (en) | Gas turbine cooling system | |
JP6702636B2 (ja) | 動力発生システムおよび動力を発生させるための方法 | |
JP3974519B2 (ja) | 燃焼タービン移行部に用いる圧縮空気蒸気発生器 | |
JP4627907B2 (ja) | タービンエンジンに冷却空気を供給する方法及び装置 | |
JP2675732B2 (ja) | 燃焼装置 | |
US5161365A (en) | Endothermic fuel power generator and method | |
US3238719A (en) | Liquid cooled gas turbine engine | |
US5392595A (en) | Endothermic fuel energy management system | |
RU2576403C2 (ru) | Комбинированный турбопрямоточный реактивный двигатель | |
EP1154136B1 (en) | Method and apparatus to cool the cooling air for turbine engines | |
JP2898290B2 (ja) | 機械的エネルギ発生装置 | |
US8381508B2 (en) | Closed-cycle rocket engine assemblies and methods of operating such rocket engine assemblies | |
US7784268B1 (en) | Partial superheat cycle for operating a pump in a rocket system | |
JP2013543556A (ja) | 航空機エンジンシステムおよびそれを動作させるための方法 | |
JP4225556B2 (ja) | 複合サイクルエンジンの再生冷却システム | |
CN108869036A (zh) | 高速飞行器及涡喷发动机 | |
RU2147073C1 (ru) | Система подачи рабочего тела ядерного ракетного двигателя | |
US4023367A (en) | Steam engine for a motor vehicle | |
JPS5941645A (ja) | 空気のない空間で駆動するための副流構造様式の液体ロケツト推進装置 | |
RU95112367A (ru) | Жидкостный ракетный двигатель на криогенном топливе | |
CA3168539A1 (en) | Dual cycle intercooled engine architectures | |
US11927116B2 (en) | Methods and systems for starting and stopping a closed-cycle turbomachine | |
RU2187684C2 (ru) | Способ работы жидкостного ракетного двигателя и жидкостной ракетный двигатель | |
Lei et al. | Analysis and comparison of cooling performance, thermodynamic performance and system weight of different Brayton systems based on scramjet engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050327 |