RU2300007C1 - Vortex rocket motor - Google Patents

Vortex rocket motor Download PDF

Info

Publication number
RU2300007C1
RU2300007C1 RU2006101934/06A RU2006101934A RU2300007C1 RU 2300007 C1 RU2300007 C1 RU 2300007C1 RU 2006101934/06 A RU2006101934/06 A RU 2006101934/06A RU 2006101934 A RU2006101934 A RU 2006101934A RU 2300007 C1 RU2300007 C1 RU 2300007C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vortex
chamber
cone
nozzles
oxidant
Prior art date
Application number
RU2006101934/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Константинович Тимошенко (RU)
Игорь Константинович Тимошенко
Original Assignee
Игорь Константинович Тимошенко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Игорь Константинович Тимошенко filed Critical Игорь Константинович Тимошенко
Priority to RU2006101934/06A priority Critical patent/RU2300007C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2300007C1 publication Critical patent/RU2300007C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Toys (AREA)

Abstract

FIELD: rocketry.
SUBSTANCE: invention can be used in liquid propellant and oxidant motors. According to invention, in proposed vortex rocket motor containing combustion chamber in form of cylinder with bottom at one side and dome to change into neck at other side, and nozzles to deliver propellant and oxidant, cone is made on bottom of chamber to turn vortex, some nozzles are uniformly spaced on dome to provide formation of vortex and designed to deliver propellant and part of oxidant, and one nozzle is located in cone to turn vortex and is designed to deliver remaining part of oxidant. Propellant and oxidant delivery nozzles are arranged tangentially relative to circumference of dome at angle of 60° to dome surface. motor is furnished with deflecting blades to compensate for reactive rotation of chamber secured on cone which is mated with chamber neck.
EFFECT: simplified design, reduced mass.
3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области ракетостроения и может быть использовано для конструирования тяговых двигателей ракет на жидком топливе с окислителем.The invention relates to the field of rocket science and can be used to design traction engines for liquid fuel rockets with an oxidizing agent.

Известен ракетный двигатель, содержащий камеру сгорания, рабочая часть которой предназначена для горения топлива и окислителя и соединена посредством горловины с расширяющимся соплом для выпуска газов, образующихся в результате горения. Рабочая часть питается окислителем с конца, противоположного горловине, и охвачена пористым поверхностным слоем из термоструктурируемого композиционного материала, в который подается топливо с наружной стороны, противоположной рабочей части. Часть топлива подается в рабочую часть через пористый поверхностный слой и служит для питания двигателя. Другая часть топлива, не проходящая через пористый поверхностный слой, направляется к горловине и предназначена для ее охлаждения. Такой ракетный двигатель небольшой массы, содержащий небольшое количество деталей прост в изготовлении (см. патент на изобретение РФ №2266423, МПК F02K 9/64).Known rocket engine containing a combustion chamber, the working part of which is intended for combustion of fuel and oxidizer and is connected through the neck with an expanding nozzle for the release of gases resulting from combustion. The working part is fed with an oxidizing agent from the end opposite the neck and is covered by a porous surface layer of a thermally structured composite material, into which fuel is supplied from the outside, opposite the working part. Part of the fuel is supplied to the working part through a porous surface layer and serves to power the engine. Another part of the fuel that does not pass through the porous surface layer is directed to the neck and is designed to cool it. Such a small-mass rocket engine containing a small number of parts is easy to manufacture (see RF patent No. 2266423, IPC F02K 9/64).

Недостатком является относительно большое сопло, кроме того, наличие пористой мембраны создает большое сопротивление скоростной подачи топлива.The disadvantage is the relatively large nozzle, in addition, the presence of a porous membrane creates a high resistance to high-speed fuel supply.

Известен жидкостный ракетный двигатель на топливе, содержащем гелиевую добавку, включающий камеру сгорания с соплом, которые снабжены каналами регенеративного охлаждения, турбонасосную систему подачи окислителя и горючего в камеру сгорания двигателя, гелиевый контур регенеративного охлаждения камеры, включающий агрегат подачи с турбинным приводом (см. заявку на изобретение №2004106581, МПК F02K 1/00).Known liquid propellant rocket engine containing helium additive, including a combustion chamber with a nozzle, which are equipped with regenerative cooling channels, a turbopump system for supplying oxidizer and fuel to the combustion chamber of the engine, a helium circuit for regenerative cooling of the chamber, including a turbine drive supply unit (see application for invention No. 2004106581, IPC F02K 1/00).

Однако данный двигатель также имеет большую массу, сложность условий хранения компонентов окислителя и топлива.However, this engine also has a large mass, the complexity of the storage conditions of the components of the oxidizer and fuel.

Наиболее близким к предлагаемому решению является двигатель, который состоит из вихревой камеры воспламенения и сжигания топлива, магнитного ускорителя плазмы и газодинамического сопла, соединенных соосно и сопряженных торцовыми поверхностями, на которых размещены форсунки для подачи воды (пара) и коронирующие электроды. Причем магнитный ускоритель ионно-радиационной плазмы обеспечивает создание вращающегося магнитного поля и разделение ионизированных газов плазмы по спектральной массе, а сопло заканчивается зондами для концентрации и стечения ионизированных газов (см. патент РФ №2099572, МПК F02K 11/00).Closest to the proposed solution is an engine, which consists of a vortex chamber for igniting and burning fuel, a magnetic plasma accelerator and a gas-dynamic nozzle connected coaxially and conjugated by end surfaces, on which nozzles for supplying water (steam) and corona electrodes are placed. Moreover, the magnetic accelerator of ion-radiation plasma provides the creation of a rotating magnetic field and the separation of ionized plasma gases by spectral mass, and the nozzle ends with probes for the concentration and confluence of ionized gases (see RF patent No. 2099572, IPC F02K 11/00).

Недостатком является большая масса и сложность конструкции. Кроме того, рабочее тело, образующееся в камере сгорания, начинает разгон с перехода камеры сгорания в сопло и до края сопла. Истечение его происходит хаотично, что приводит к возникновению вибраций, передающихся самой ракете, поэтому ракета должна обладать избыточной прочностью.The disadvantage is the large mass and complexity of the design. In addition, the working fluid formed in the combustion chamber begins acceleration from the transition of the combustion chamber into the nozzle and to the edge of the nozzle. Its outflow occurs randomly, which leads to the occurrence of vibrations transmitted to the rocket itself, so the rocket must have excessive strength.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции двигателя и снижение его массы за счет передачи функции сопла камере сгорания при исключении окисления стенок камеры сгорания.The objective of the invention is to simplify the design of the engine and reduce its mass by transferring the function of the nozzle to the combustion chamber with the exception of oxidation of the walls of the combustion chamber.

Поставленная задача решается тем, что в вихревом ракетном двигателе, содержащем камеру сгорания в виде цилиндра с дном с одной стороны и сводом для перехода в горловину с другой стороны, форсунки для подачи топлива и окислителя, согласно изобретению на дне камеры выполнен конус для разворота вихря, часть форсунок расположена равномерно на своде с возможностью обеспечения образования вихря и предназначена для ввода топлива и части окислителя, а одна форсунка расположена в конусе для разворота вихря и предназначена для ввода оставшейся части окислителя.The problem is solved in that in a vortex rocket engine containing a combustion chamber in the form of a cylinder with a bottom on one side and a vault for passing into the neck on the other hand, nozzles for supplying fuel and an oxidizing agent, according to the invention, a cone for turning the vortex is made at the bottom of the chamber, part of the nozzles is located evenly on the arch with the possibility of ensuring the formation of a vortex and is intended to introduce fuel and part of the oxidizer, and one nozzle is located in the cone to turn the vortex and is intended to enter the remaining part the oxidizing agent.

Форсунки подачи топлива и окислителя расположены по касательной к окружности свода под углом 60° к поверхности свода.The fuel and oxidizer nozzles are tangential to the circumference of the arch at an angle of 60 ° to the surface of the arch.

Двигатель снабжен отклоняющими лопатками для компенсации реактивного вращательного движения камеры, закрепленными на конусе, который сопряжен с горловиной камеры.The engine is equipped with deflecting blades to compensate for the jet rotational movement of the chamber, mounted on a cone, which is paired with the neck of the chamber.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 приведен общий вид двигателя в разрезе, на фиг.2 - поперечный разрез по А-А, на фиг.3 - поперечный разрез по Б-Б, на фиг.4 - поперечный разрез по В-В, на фиг.5 - расположение одной из форсунок 2. Позициями на чертежах обозначены:The invention is illustrated by drawings. In Fig.1 shows a General view of the engine in section, in Fig.2 is a transverse section along aa, in Fig.3 is a transverse section along bb, Fig.4 is a transverse section along bb, in Fig. 5 - the location of one of the nozzles 2. The positions in the drawings indicate:

1 - камера сгорания;1 - combustion chamber;

2 - форсунки ввода 100% топлива и 60% окислителя;2 - injection nozzles for 100% fuel and 60% oxidizer;

3 - конус в виде углубления в дне камеры сгорания;3 - a cone in the form of a recess in the bottom of the combustion chamber;

4 - форсунка ввода 40% окислителя;4 - nozzle input 40% of the oxidizing agent;

5 - отклоняющие лопатки;5 - deflecting blades;

6 - конус крепления отклоняющих лопаток;6 - cone fastening deflecting blades;

7 - свод;7 - arch;

8 - область "холодного" восходящего вихря;8 - region of the "cold" ascending vortex;

9 - "горячий" факел окончательного разгона рабочего тела.9 - "hot" torch of the final acceleration of the working fluid.

Двигатель содержит камеру сгорания 1, выполненную в виде цилиндра с плавным переходом (сводом) 7 к горловине камеры для выхода рабочего тела. Цилиндр имеет также плавный переход к дну камеры, по центру которого расположен конус 3, на вершине которого монтируется форсунка 4 ввода 40% окислителя. Она имеет клапан-заглушку (на чертеже не показан). Камера сгорания снабжена форсунками 2 ввода 100% топлива и 60% окислителя, расположенными равномерно на своде по его периметру. Форсунки 2 монтируются по касательной к окружности свода 7 и под углом 60° к поверхности свода 7. Двигатель снабжен отклоняющими лопатками 5, имеющими, например, профиль лопаток турбины и предназначенными для компенсации реактивного вращательного движения камеры 1 и создания дополнительной тяги. Лопатки закреплены на конусе 6, который сопряжен с горловиной камеры 1.The engine contains a combustion chamber 1, made in the form of a cylinder with a smooth transition (vault) 7 to the neck of the chamber to exit the working fluid. The cylinder also has a smooth transition to the bottom of the chamber, in the center of which there is a cone 3, on top of which a nozzle 4 for introducing 40% of the oxidizer is mounted. It has a dummy valve (not shown in the drawing). The combustion chamber is equipped with nozzles 2 for introducing 100% fuel and 60% of the oxidizer, located evenly on the arch along its perimeter. The nozzles 2 are mounted tangentially to the circumference of the vault 7 and at an angle of 60 ° to the surface of the vault 7. The engine is equipped with deflecting vanes 5 having, for example, the profile of the turbine blades and designed to compensate for the jet rotational movement of the chamber 1 and create additional traction. The blades are mounted on a cone 6, which is paired with the neck of the chamber 1.

Устройство работает следующим образом. При заглушенной форсунке 4 через форсунки 2 поступает топливо и окислитель и поджигается. При этом образуется вихревой факел ("холодный" вихрь), разбрасываемый по стенкам. Компоненты факела содержат много топлива и не дают окисляться стенкам камеры сгорания при работе. "Холодный" вихрь 8, поднимаясь к дну камеры, конусом 3 разворачивается к оси и в него затем впрыскивается форсункой 4 недостающие 40% окислителя. Возникает второй "горячий" факел 9 окончательного разгона рабочего тела, ускоряющийся от конуса 3 до горловины.The device operates as follows. When the nozzle 4 is muffled, fuel and oxidizer enter through the nozzles 2 and are ignited. In this case, a vortex torch ("cold" vortex) is formed, scattered along the walls. The components of the torch contain a lot of fuel and do not allow the walls of the combustion chamber to oxidize during operation. The “cold” vortex 8, rising to the bottom of the chamber, turns by a cone 3 to the axis and then the missing 40% of the oxidizer is injected into the nozzle 4. There is a second "hot" torch 9 of the final acceleration of the working fluid, accelerating from cone 3 to the neck.

Следует заметить, что разгон рабочего тела возможен до вершины "горячего" факела. Поэтому необходимо, чтобы весь факел находился в камере сгорания. Это достигается путем экспериментального подбора длины камеры сгорания для каждого вида топлива и окислителя. Расчет сводится к тому, чтобы весь факел "горячего" вихря находился внутри камеры сгорания, при этом достигается максимальная тяга. Выходящий из горловины вихрь имеет паразитную закрученность, которая частично снимается путем введения в края вихря отклоняющих лопаток 5. Количество и профиль лопаток зависит от числа форсунок 2, расхода рабочего тела и подбирается экспериментально. Двигатель может работать без конуса с отклоняющими лопатками, но в этом случае необходимо на ракете установить два двигателя или их парное количество с право- и левовращающимися вихрями.It should be noted that the acceleration of the working fluid is possible to the top of the "hot" torch. Therefore, it is necessary that the entire torch is in the combustion chamber. This is achieved by experimental selection of the length of the combustion chamber for each type of fuel and oxidizer. The calculation boils down to the fact that the entire torch of the "hot" vortex is inside the combustion chamber, while maximum thrust is achieved. The vortex emerging from the neck has a parasitic twist, which is partially removed by introducing deflecting blades 5 into the edges of the vortex. The number and profile of the blades depends on the number of nozzles 2, the flow rate of the working fluid, and is selected experimentally. The engine can work without a cone with deflecting blades, but in this case it is necessary to install two engines on a rocket or their paired number with right- and left-rotating vortices.

Изобретение позволяет снизить вибрацию двигателя и, соответственно, летательного аппарата, а также увеличить тягу за счет увеличения скорости истечения рабочего тела из камеры сгорания, а также снизить вес и габариты двигателя. Требования к жесткости конструкции летательного аппарата могут быть снижены. Камера сгорания защищена от агрессивного воздействия окислителя за счет двухступенчатого горения топлива в вихревом пространстве.The invention allows to reduce the vibration of the engine and, accordingly, the aircraft, and also to increase traction by increasing the speed of the expiration of the working fluid from the combustion chamber, as well as reduce the weight and dimensions of the engine. The structural rigidity requirements of the aircraft can be reduced. The combustion chamber is protected from the aggressive effects of the oxidizing agent due to two-stage combustion of fuel in a vortex space.

Claims (3)

1. Вихревой ракетный двигатель, содержащий камеру сгорания в виде цилиндра с дном с одной стороны и сводом для перехода в горловину с другой стороны, форсунки для подачи топлива и окислителя, отличающийся тем, что на дне камеры выполнен конус для разворота вихря, часть форсунок расположена равномерно на своде с возможностью обеспечения образования вихря и предназначена для ввода топлива и части окислителя, а одна форсунка расположена в конусе для разворота вихря и предназначена для ввода оставшейся части окислителя.1. A vortex rocket engine containing a combustion chamber in the form of a cylinder with a bottom on one side and a vault for passing into the neck on the other side, nozzles for supplying fuel and an oxidizing agent, characterized in that a cone for turning the vortex is made at the bottom of the chamber, part of the nozzles is located evenly on the arch with the possibility of providing a vortex and is intended to enter fuel and part of the oxidizer, and one nozzle is located in the cone to turn the vortex and is intended to enter the remaining part of the oxidizer. 2. Вихревой ракетный двигатель по п.1, отличающийся тем, что форсунки подачи топлива и окислителя расположены по касательной к окружности свода под углом 60° к поверхности свода.2. The vortex rocket engine according to claim 1, characterized in that the fuel and oxidizer nozzles are arranged tangentially to the circumference of the arch at an angle of 60 ° to the surface of the arch. 3. Вихревой ракетный двигатель по п.1, отличающийся тем, что снабжен отклоняющими лопатками для компенсации реактивного вращательного движения камеры, закрепленными на конусе, который сопряжен с горловиной камеры.3. The vortex rocket engine according to claim 1, characterized in that it is equipped with deflecting blades to compensate for the jet rotational movement of the chamber, mounted on a cone, which is paired with the neck of the chamber.
RU2006101934/06A 2006-01-25 2006-01-25 Vortex rocket motor RU2300007C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006101934/06A RU2300007C1 (en) 2006-01-25 2006-01-25 Vortex rocket motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006101934/06A RU2300007C1 (en) 2006-01-25 2006-01-25 Vortex rocket motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2300007C1 true RU2300007C1 (en) 2007-05-27

Family

ID=38310726

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006101934/06A RU2300007C1 (en) 2006-01-25 2006-01-25 Vortex rocket motor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2300007C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2488712C2 (en) * 2011-07-20 2013-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет (ТГУ) Method of operating space engine running on gas fuel
RU2504683C1 (en) * 2012-06-22 2014-01-20 Михаил Никитович Алексенко Method of control over aircraft jet thrust vector
RU2527798C2 (en) * 2012-11-28 2014-09-10 Михаил Никитович Алексенко Jet engine thrust vector control device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2488712C2 (en) * 2011-07-20 2013-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет (ТГУ) Method of operating space engine running on gas fuel
RU2504683C1 (en) * 2012-06-22 2014-01-20 Михаил Никитович Алексенко Method of control over aircraft jet thrust vector
RU2527798C2 (en) * 2012-11-28 2014-09-10 Михаил Никитович Алексенко Jet engine thrust vector control device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4256820B2 (en) Detonation engine and aircraft equipped with the same
RU2243403C2 (en) Rocket engine (versions), rotor for rocket engine (versions), method of execution of working processes in rocket engine (versions) and method of cooling of rocket engine
US6865878B2 (en) Hybrid rocket engine and method of propelling a rocket
US7621118B2 (en) Constant volume combustor having a rotating wave rotor
US8544280B2 (en) Continuous detonation wave engine with quenching structure
JPH0656132B2 (en) Gas compressor for jet engine
US10563619B2 (en) Aerospace turbofan engines
JP2008309466A (en) Turbomachine combustion chamber with helical air circulation
US20150007549A1 (en) Rotary Turbo Rocket
RU2300007C1 (en) Vortex rocket motor
RU2352804C1 (en) Liquid propellant jet engine
US6272847B1 (en) Centrifugal direct injection engine
CN108361109A (en) General molded breadth energy rotary jet engine
CN110475963B (en) Thrust chamber arrangement and method for operating a thrust chamber arrangement
JP2017142044A (en) Rotation detonation combustor
EP3532718B1 (en) Gas turbine engine
US11204002B2 (en) Ignition device and ignition method
WO2000071880A2 (en) Simplified high-efficiency propulsion system
RU2429368C1 (en) Solid-propellant rocket engine (versions)
KR20200070894A (en) An auxiliary power unit for reducing the flow loss of the gas
RU2195566C2 (en) Rocket ramjet engine
RU2084674C1 (en) Steam-gas jet propulsion engine
JPH0861150A (en) Injection device for hybrid rocket
WO2023171681A1 (en) Combustion mode switching engine
EP1905997B1 (en) Rocket engine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110126