RU2298730C1 - Jet nozzle - Google Patents
Jet nozzle Download PDFInfo
- Publication number
- RU2298730C1 RU2298730C1 RU2005128532/06A RU2005128532A RU2298730C1 RU 2298730 C1 RU2298730 C1 RU 2298730C1 RU 2005128532/06 A RU2005128532/06 A RU 2005128532/06A RU 2005128532 A RU2005128532 A RU 2005128532A RU 2298730 C1 RU2298730 C1 RU 2298730C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tip
- combustion
- space
- fuel
- cavity
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Nozzles For Spraying Of Liquid Fuel (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области энергетических установок, а именно - к устройствам для перемешивания и распыливания компонентов топлива, и может быть использовано при разработке форсунок и смесительных головок жидкостных ракетных двигателей (ЖРД).The invention relates to the field of power plants, and in particular to devices for mixing and atomizing fuel components, and can be used in the development of nozzles and mixing heads of liquid rocket engines (LRE).
Одной из основных проблем при создании устройств для перемешивания и распыливания компонентов является обеспечение предельно возможной полноты сгорания компонентов, что обеспечивается увеличением площади поверхности соприкосновения компонентов и уменьшением характерного поперечного размера струи одного из компонентов. В известных форсунках выполнение указанных условий приводит к значительному усложнению конструкции.One of the main problems in creating devices for mixing and atomizing components is to ensure the maximum possible completeness of combustion of the components, which is achieved by increasing the contact surface area of the components and reducing the characteristic transverse jet size of one of the components. In known nozzles, the fulfillment of these conditions leads to a significant complication of the design.
Известна коаксиальная соосно-струйная форсунка, содержащая наконечник в виде полого цилиндра, соединяющий полость жидкого окислителя с зоной горения (полостью камеры сгорания), втулку с цилиндрической внутренней поверхностью, охватывающую с зазором наконечник и соединяющую полость газообразного горючего с зоной горения (В.Е.Алемасов и др. «Теория ракетных двигателей»: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов, М., Машиностроение, 1980, рис.18.2, стр.225-226). В данной форсунке окислитель подается в зону горения по осевому каналу внутри наконечника, а горючее - по кольцевому зазору между втулкой и наконечником. На выходе из форсунки струя окислителя имеет форму сплошного конуса, обращенного вершиной к наконечнику форсунки, а струя горючего - форму полого конуса. Контакт горючего и окислителя происходит по поверхности сплошного конуса. Такая схема подачи не обеспечивает качественного распыла компонентов топлива, что приводит к уменьшению коэффициента полноты сгорания топлива.Known coaxial coaxial-jet nozzle containing a tip in the form of a hollow cylinder, connecting the cavity of the liquid oxidizer with the combustion zone (cavity of the combustion chamber), a sleeve with a cylindrical inner surface, covering the tip with a gap and connecting the cavity of the gaseous fuel with the combustion zone (B.E. Alemasov et al. “Theory of rocket engines”: Textbook for students of engineering specialties of universities, M., Mechanical Engineering, 1980, Fig. 18.2, pp. 225-226). In this nozzle, the oxidizing agent is fed into the combustion zone along the axial channel inside the tip, and the fuel through the annular gap between the sleeve and the tip. At the outlet of the nozzle, the oxidizer stream has the shape of a continuous cone, with its tip facing the nozzle tip, and the fuel stream has the shape of a hollow cone. The contact of fuel and oxidizer occurs on the surface of a continuous cone. Such a supply scheme does not provide a high-quality atomization of fuel components, which leads to a decrease in the coefficient of completeness of fuel combustion.
Известна смесительная головка, содержащая корпус в виде тела вращения относительно оси симметрии, причем этот корпус снабжен несколькими элементами впрыскивания с осями, параллельными этой общей оси симметрии и проходящими сквозь инжекторную перегородку, прикрепленную к этому корпусу и отделяющую эту смесительную головку от блока сгорания, для соединения с которым данная смесительная головка предназначена, отличающаяся тем, что каждый из элементов впрыскивания содержит центральный канал впрыскивания, приспособленный для сообщения с источником второго компонента топлива, и кольцевую щель впрыскивания, окружающую этот центральный канал и приспособленную для сообщения с источником первого компонента топлива, при этом образован дополнительный кольцевой канал впрыскивания второго компонента топлива пространством, существующим вокруг каждого элемента впрыскивания между его боковой поверхностью и инжекторной перегородкой, таким образом, что кольцевая струя первого компонента топлива, истекающая из кольцевой щели, оказывается заключенной между центральной струей второго компонента топлива и наружной кольцевой струей того же второго компонента топлива (патент РФ 2129219, заявка №94040159/06 от 02.11.94. Патент Франции №9313056 от 03.11.93. МКИ: F02К 9/00, F23R 3/00, F23D 14/62 - прототип).A known mixing head containing a housing in the form of a body of revolution with respect to the axis of symmetry, moreover, this housing is equipped with several injection elements with axes parallel to this common axis of symmetry and passing through the injector wall attached to this housing and separating this mixing head from the combustion unit, for connection with which this mixing head is designed, characterized in that each of the injection elements comprises a central injection channel adapted for communication the source of the second fuel component, and an annular injection gap surrounding this central channel and adapted to communicate with the source of the first fuel component, while an additional annular injection channel of the second fuel component is formed by the space existing around each injection element between its side surface and the injector partition, such so that the annular jet of the first fuel component flowing out of the annular gap is trapped between the central jet torogo fuel component and an outer annular stream of the second fuel component (RF patent 2129219, the application №94040159 / 06 of 02/11/94. French patent No. 9313056 from 03.11.93. MKI: F02K 9/00, F23R 3/00, F23D 14/62 - prototype).
В данной смесительной головке один из компонентов подается через каждую форсунку в виде сплошной кольцевой струи. Внутри и снаружи кольцевой струи подается другой компонент. Такое решение позволяет увеличить периметр контакта компонентов, уменьшить характерный размер струи окислителя и значительно сократить длину нераспавшейся части струи.In this mixing head, one of the components is fed through each nozzle in the form of a continuous annular jet. Inside and outside the annular jet, another component is supplied. This solution allows to increase the contact perimeter of the components, reduce the characteristic size of the oxidizer jet and significantly reduce the length of the non-decaying part of the jet.
Недостатком данного решения является значительное увеличение радиальных размеров форсунки, что приводит к уменьшению их количества на смесительной головке, и недостаточная полнота смесеобразования, обеспечиваемая данной форсункой.The disadvantage of this solution is a significant increase in the radial size of the nozzle, which leads to a decrease in their number on the mixing head, and the insufficient completeness of the mixture formation provided by this nozzle.
Задачей изобретения является повышение полноты сгорания компонентов топлива путем увеличения площади соприкосновения компонентов топлива.The objective of the invention is to increase the completeness of combustion of the fuel components by increasing the contact area of the fuel components.
Поставленная задача достигается тем, что в предложенной соосно-струйной форсунке, содержащей полый наконечник, соединяющий полость одного компонента с зоной горения, например полостью камеры сгорания, втулку, охватывающую с кольцевым зазором наконечник и соединяющую полость другого компонента с зоной горения, согласно изобретению внутри наконечника с кольцевым зазором установлена внутренняя трубка, а в кольцевом зазоре между внутренней трубкой и наконечником выполнены продольные ребра, разделяющие кольцевой зазор на изолированные каналы, одни из которых соединены с полостью горючего, другие - через отверстия в наконечнике - с полостью окислителя.The problem is achieved in that in the proposed coaxial-jet nozzle containing a hollow tip connecting the cavity of one component with the combustion zone, for example, the cavity of the combustion chamber, a sleeve covering the tip with an annular gap and connecting the cavity of the other component with the combustion zone, according to the invention, inside the tip an inner tube is installed with an annular gap, and longitudinal ribs are made in the annular gap between the inner tube and the tip, dividing the annular gap into insulated analges, some of which are connected to the cavity of the fuel, others - through the holes in the tip - with the cavity of the oxidizer.
Сопоставительный анализ заявляемого изобретения с прототипом и другими известными решениями в данной области техники показал, что изложенная совокупность признаков неизвестна из существующего уровня техники, на основании чего можно сделать вывод о соответствии технического решения критерию изобретения «новизна».A comparative analysis of the claimed invention with the prototype and other known solutions in the art showed that the set of features described is unknown from the existing level of technology, on the basis of which we can conclude that the technical solution meets the criteria of the invention of "novelty".
При анализе других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявленное изобретение от прототипа, не были выявлены, а изложенная совокупность признаков не следует явным образом для специалиста из существующего уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию изобретения «изобретательский уровень»When analyzing other well-known technical solutions in the art, the features that distinguish the claimed invention from the prototype were not identified, and the set of features set out should not be explicitly for a specialist from the existing level of technology, which allows us to conclude that the claimed technical solution meets the criteria of the invention "inventive level"
Соответствие предлагаемого технического решения критерию «промышленная применимость» следует из приведенного ниже примера конкретного выполнения соосно-струйной форсунки.The compliance of the proposed technical solution with the criterion of "industrial applicability" follows from the following example of a specific embodiment of a coaxial-jet nozzle.
Преимущества настоящего изобретения станут понятны из следующего детального описания примера его выполнения, представленного на чертежах, где на фиг.1 показан осевой разрез предложенной форсунки, на фиг.2 - разрез А-А - поперечный разрез соосно-струйной форсунки, на фиг.3 - вид по стрелке Б на фиг.1.The advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of an example of its implementation, presented in the drawings, in which Fig. 1 shows an axial section of the proposed nozzle, in Fig. 2 - section AA - cross section of a coaxial-jet nozzle, in Fig. 3 - view along arrow B in figure 1.
Основными элементами предложенной соосно-струйной форсунки являются:The main elements of the proposed coaxial-jet nozzle are:
1 - полый наконечник;1 - hollow tip;
2 - кольцевой зазор;2 - annular gap;
3 - внутренняя трубка;3 - an internal tube;
4 - ребра;4 - ribs;
5 - изолированный канал окислителя;5 - an isolated channel of an oxidizing agent;
6 - изолированный канал горючего;6 - an isolated fuel channel;
7 - кольцевой зазор;7 - annular gap;
8 - втулка;8 - sleeve;
9 - отверстия.9 - holes.
Предложенная соосно-струйная форсунка содержит полый наконечник 1, внутри которого с кольцевым зазором 2 установлена внутренняя трубка 3 с ребрами 4, разделяющими кольцевой зазор 2 на изолированные каналы 5 подачи окислителя и каналы 6 подачи горючего. В выходной части форсунки на наконечник 1 с кольцевым зазором 7 установлена втулка 8, соединяющая полость горючего с зоной горения. Для подачи окислителя в каналы 5 в наконечнике 1 выполнены отверстия 9.The proposed coaxial-jet nozzle comprises a hollow tip 1, inside of which an inner tube 3 with
Предложенная форсунка работает следующим образом.The proposed nozzle operates as follows.
Одна часть горючего из полости горючего по кольцевому каналу 7 между наконечником 1 и втулкой 8 подается в зону горения.One part of the fuel from the fuel cavity through the
Другая часть горючего поступает в зону горения по внутренней полости трубки 3 и изолированным продольным каналам 6.Another part of the fuel enters the combustion zone through the internal cavity of the tube 3 and the isolated
Окислитель подается в зону горения из полости окислителя по каналам 5, в которые, в свою очередь, окислитель поступает через отверстия 9. При такой подаче компонентов изолированные струи окислителя оказываются окруженными сплошными струями горючего.The oxidizing agent is fed into the combustion zone from the oxidizer cavity through
Изменение формы струи окислителя со сплошной круглой на полую кольцевую, в виде нескольких изолированных лучей, позволяет улучшить условия разрушения струи, уменьшить характерный поперечный размер струи окислителя и увеличить периметр контакта окислителя с горючим. Таким образом, на выходе из наконечника струя окислителя более склонна к потере своей целостности и быстрее распадается. Указанное воздействие на струю позволяет улучшить условия перемешивания компонентов на всех режимах, повысить значение удельного импульса тяги за счет повышения полноты сгорания топлива и уменьшить возможность возникновения неустойчивого горения.Changing the shape of the oxidizer jet from a continuous round to a hollow annular one, in the form of several isolated beams, improves the conditions for the destruction of the jet, reduces the characteristic transverse size of the jet of oxidizer, and increases the perimeter of the contact of the oxidizer with fuel. Thus, at the exit from the tip, the oxidizer jet is more prone to loss of its integrity and decomposes faster. The specified effect on the jet allows to improve the mixing conditions of the components in all modes, increase the specific thrust impulse by increasing the completeness of fuel combustion and reduce the possibility of unstable combustion.
Проведенные аналитические исследования показывают, что при использовании данного технического решения периметр контакта компонентов может быть увеличен примерно в четыре раза, что позволит значительно, в несколько раз, уменьшить длину нераспавшейся части жидкости и характерный поперечный размер струи жидкости, повысить тем самым эффективность смесеобразования.Conducted analytical studies show that when using this technical solution, the contact perimeter of the components can be increased by about four times, which will significantly, several times, reduce the length of the non-disintegrated part of the liquid and the characteristic transverse size of the liquid stream, thereby increasing the efficiency of mixture formation.
Использование предложенного технического решения позволит повысить удельный импульс тяги, экономичность и обеспечить устойчивость горения в камере сгорания на всех режимах работы двигателя.Using the proposed technical solution will increase the specific thrust impulse, economy and ensure the stability of combustion in the combustion chamber at all engine operating modes.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005128532/06A RU2298730C1 (en) | 2005-09-14 | 2005-09-14 | Jet nozzle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005128532/06A RU2298730C1 (en) | 2005-09-14 | 2005-09-14 | Jet nozzle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2298730C1 true RU2298730C1 (en) | 2007-05-10 |
Family
ID=38107927
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005128532/06A RU2298730C1 (en) | 2005-09-14 | 2005-09-14 | Jet nozzle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2298730C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2518710C2 (en) * | 2010-02-18 | 2014-06-10 | Эр Продактс Энд Кемикалз, Инк. | Method and device for liquid fuel burning |
-
2005
- 2005-09-14 RU RU2005128532/06A patent/RU2298730C1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2518710C2 (en) * | 2010-02-18 | 2014-06-10 | Эр Продактс Энд Кемикалз, Инк. | Method and device for liquid fuel burning |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2431079C1 (en) | Steam generator (versions) | |
RU2298729C1 (en) | Jet nozzle | |
RU2298730C1 (en) | Jet nozzle | |
RU2607918C1 (en) | Coaxial spray nozzle | |
RU2205289C2 (en) | Injector assembly of liquid-propellant rocket engine | |
RU2319895C1 (en) | Nozzle | |
RU2303195C2 (en) | Jet nozzle | |
RU2488012C1 (en) | Method of feeding three-component propellant into combustion chamber of liquid-propellant rocket engine and coaxial-jet atomiser to this end | |
RU2502886C1 (en) | Method of fuel components feed in three-component liquid propellant rocket engine combustion chamber | |
RU2505697C1 (en) | Coaxial spray atomiser | |
RU2495272C1 (en) | Method of feeding three-component fuel into liquid-propellant rocket engine chamber | |
RU2497011C1 (en) | Coaxial spray atomiser | |
RU2481495C1 (en) | Coaxial spray injector | |
RU2783308C1 (en) | Two-component coaxial jet nozzle | |
RU2498102C1 (en) | Mixing head of liquid rocket engine chamber | |
RU2493407C1 (en) | Mixing head of liquid propellant rocket engine chamber | |
RU2493404C1 (en) | Method to supply fuel components in chamber of three-component liquid propellant rocket engine | |
RU2493408C1 (en) | Mixing head of liquid propellant rocket engine chamber | |
RU2480606C1 (en) | Liquid-propellant engine | |
RU2451200C1 (en) | Liquid-propellant rocket engine mixing head | |
RU2490500C1 (en) | Method for supplying fuel components to chamber ot three-component liquid-propellant engine | |
RU2505698C1 (en) | Coaxial spray atomiser | |
RU2479740C1 (en) | Liquid-propellant rocket engine combustion chamber | |
RU2497008C1 (en) | Method of fuel components feed in three-component liquid propellant rocket engine | |
RU2481485C1 (en) | Liquid-propellant engine chamber |