RU2328615C1 - Смесительная головка камеры жрд - Google Patents
Смесительная головка камеры жрд Download PDFInfo
- Publication number
- RU2328615C1 RU2328615C1 RU2007101666/06A RU2007101666A RU2328615C1 RU 2328615 C1 RU2328615 C1 RU 2328615C1 RU 2007101666/06 A RU2007101666/06 A RU 2007101666/06A RU 2007101666 A RU2007101666 A RU 2007101666A RU 2328615 C1 RU2328615 C1 RU 2328615C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oxidiser
- cavity
- oxidizer
- nozzles
- mixing head
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к области энергетических установок, а именно к устройствам для перемешивания и распыления компонентов топлива, и может быть использовано при разработке смесительных головок жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Смесительная головка камеры ЖРД содержит блок подачи горючего, блок окислителя, соединенные между собой, форсунки с каналами подачи окислителя и горючего, установленные в блоках по концентрическим окружностям и соединяющие полости блоков с полостью камеры сгорания. В периферийной зоне полости блока окислителя выполнена дополнительная полость, отделяющая часть периферийных форсунок от форсунок центральной зоны, а каналы для подачи окислителя в камеру сгорания из этой полости расположены на корпусах форсунок, размещенных в данной полости, при этом на смесительной головке установлен дополнительный коллектор окислителя для подачи окислителя в указанную полость. Изобретение обеспечивает расширение функциональных возможностей устройства путем раздельной подачи окислителя в периферийные и центральные форсунки. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области энергетических установок, а именно к устройствам для перемешивания и распыливания компонентов топлива, и может быть использовано при разработке смесительных головок жидкостных ракетных двигателей (ЖРД).
Одной из основных проблем при создании смесительных головок камер ЖРД является обеспечение предельно возможной полноты сгорания компонентов, что в основном достигается за счет равномерного распределения компонентов по форсункам смесительной головки и обеспечения таким образом заданного соотношения компонентов.
Одним из способов, позволяющих улучшить массово - энергетические характеристики ракет-носителей с кислородно-водородными ЖРД, может быть применение кислородно-водородных ЖРД, работающих от начала полета до выхода на орбиту в широком диапазоне изменения соотношения компонентов от Кm≈15 на начальном участке до 6 при выходе на орбиту при номинальном соотношении Кm=6.
Работа ЖРД с повышенным соотношением компонентов обеспечивает возможность получения повышенного расхода компонента с большей плотностью кислорода на начальном режиме работы с последующим переходом на номинальное соотношение компонентов. Использование повышенного расхода кислорода позволит повысить среднюю плотность топлива и, следовательно, уменьшить объем и массу баков компонента с меньшей плотностью водорода.
В то же время повышенное соотношение компонентов топлива в ядре головки приводит к увеличению температуры продуктов сгорания, и для надежного охлаждения стенок камеры сгорания необходимо обеспечить постоянное пониженное соотношение компонентов в пристеночном слое, например Кm≈4...4,5.
Известна смесительная головка камеры ЖРД, содержащая блок подачи горючего, блок окислителя, соединенные между собой, форсунки с каналами подачи окислителя и горючего, установленные в блоках по концентрическим окружностям и соединяющие полости блоков с полостью камеры сгорания (патент РФ №2127820, прототип).
Принцип работы данной смесительной головки заключается в следующем.
Из полости блока горючего горючее по каналам периферийных и центральных форсунок подается в камеру сгорания.
Из полости блока окислителя окислитель по каналам периферийных и центральных форсунок подается в камеру сгорания, при этом перепад давления и расход окислителя через все форсунки остается неизменным в течение всего времени работы двигателя, а на режимах малой тяги и дросселирования расход и перепад изменяются пропорционально на всех форсунках. Необходимо отметить, что при этом перепад изменяется по квадратичному закону, а расход - по линейному.
Недостатками данной смесительной головки является то, что в периферийные и центральные форсунки кислород поступает из одной межфорсуночной полости, что приводит при увеличении расхода через центральные форсунки к пропорциональному увеличению расхода через периферийные форсунки, что на начальном режиме работы не позволяет обеспечить расчетное пониженное соотношение компонентов топлива в пристеночном слое.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и создание смесительной головки, конструкция которой позволяет обеспечить раздельную подачу окислителя в периферийные и центральные форсунки.
Указанная задача решается тем, что в предложенной смесительной головке камеры ЖРД, содержащей блок подачи генераторного газа, блок окислителя, блок горючего, соединенные между собой, форсунки с каналами подачи окислителя и горючего, установленные в блоках по концентрическим окружностям и соединяющие полости блоков с полостью камеры сгорания, согласно изобретению в периферийной зоне полости блока окислителя выполнена дополнительная полость, отделяющая часть периферийных форсунок от форсунок центральной зоны, а каналы для подачи окислителя в камеру сгорания из этой полости расположены на корпусах форсунок, размещенных в данной полости, при этом на смесительной головке установлен дополнительный коллектор окислителя для подачи окислителя в указанную полость.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что в заявляемом устройстве в отличие от конструктивного выполнения прототипа, в периферийной зоне полости блока окислителя выполнена дополнительная полость, отделяющая часть периферийных форсунок от форсунок центральной зоны, а каналы для подачи окислителя в камеру сгорания из этой полости расположены на корпусах форсунок, размещенных в данной полости, при этом на смесительной головке установлен дополнительный коллектор окислителя для подачи окислителя в указанную полость, что позволяет в отличие от конструктивного выполнения прототипа обеспечивать постоянный расход окислителя в периферийной зоне смесительной головки при различных режимах работы смесительной головки.
Таким образом, совокупность существенных признаков заявляемого технического решения благодаря наличию новых признаков обеспечивает получение технического результата, выражающегося в расширении функциональных возможностей устройства.
Указанные существенные признаки в совокупности, характеризующие сущность заявляемого технического решения, не известны в настоящее время для смесительных головок камер ЖРД. Аналог, характеризующийся идентичностью всем существенным признакам заявляемого изобретения, в ходе исследований не обнаружен, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «Новизна».
Существенные признаки заявляемого изобретения не могут быть представлены как комбинация, выявленная из известных решений с реализацией в виде отличительных признаков для достижения технического результата, из чего следует вывод о соответствии критерию «Изобретательский уровень».
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на чертеже показан осевой разрез предложенной смесительной головки.
Основными элементами предложенной смесительной головки являются:
1 - блок генераторного газа;
2 - блок окислителя;
3 - блок горючего;
4 - периферийные форсунки;
5 - форсунки центральной зоны;
6 - канал подачи окислителя;
7 - канал подачи генераторного газа;
8 - канал подачи окислителя;
9 - канал подачи генераторного газа;
10 - дополнительная полость;
11 - дополнительный коллектор окислителя.
12 - каналы горючего.
Предложенная смесительная головка камеры ЖРД представляет собой сварно-паяную конструкцию, состоящую из блока генераторного газа 1, блока окислителя 2 и блока горючего 3, соединенных между собой. В блоках по концентрическим окружностям установлены периферийные форсунки 4 и форсунки центральной зоны 5. В форсунках 4 выполнены каналы 6 подачи окислителя и каналы 7 подачи горючего. В форсунках 5 выполнены каналы 8 подачи окислителя и каналы 9 подачи горючего.
В периферийной зоне блока окислителя 2 выполнена дополнительная полость 10, отделяющая периферийные форсунки 4, расположенные по концентрическим окружностям в пристеночной зоне, от форсунок 5 центральной части. На корпусах форсунок, расположенных в данной полости, выполнены каналы 6 подачи окислителя. Для подачи окислителя в указанную полость на смесительной головке установлен коллектор подачи окислителя 11.
Для подачи горючего из полости блока горючего 3 в камеру сгорания выполнены каналы 12.
Предложенная смесительная головка работает следующим образом.
Из полости блока генераторного газа 1 генераторный газ по каналам 7 периферийных форсунок 4 и каналам 9 форсунок 5 подается в камеру сгорания.
Из полости блока горючего 3 по каналам 12 горючее поступает в камеру сгорания через втулки, установленные в блоке 3.
Из полости блока окислителя 2 окислитель по каналам 8 форсунок 5 подается в камеру сгорания, при этом перепад давления и расход через центральные форсунки зависит от режима работы двигателя. На начальном режиме работы расход подбирается таким образом, чтобы среднее соотношение по головке составило Кm≈15. В этом случае соотношение по центральной зоне должно быть в пределах Кm≈25-28, а на периферии - Кm≈4...4,5.
Из дополнительного коллектора подачи 11 окислитель поступает в полость 10. Из полости 10 окислитель по каналам 6 форсунок 4 подается в камеру сгорания. Расход и перепад давления на форсунках 4 в течение всего времени работы двигателя на различных режимах остается неизменным, чтобы обеспечивалось соотношение компонентов топлива в пристеночной зоне в пределах Кm≈4...4,5.
Таким образом, использование предложенного технического решения позволит создать смесительную головку, которая обеспечит надежное охлаждение стенок камеры сгорания независимо от режима работы двигателя.
В соответствии с теоретическими предпосылками авторами был проведен расчет экономичности кислородно-водородного двигателя РД0120 на режимах с увеличенным соотношением компонентов топлива Кm.
Камера двигателя РД0120 обеспечивает удельный импульс тяги в пустоте Iу.п=455 с при номинальном соотношении компонентов топлива Кm=6. Как и для штатного варианта камеры, в варианте с повышенным соотношением компонентов у смесительной головки организуется пристеночный слой с относительным расходом компонентов топлива 12,5% и соотношением компонентов топлива Кm=4,2, независимо от среднего значения соотношения компонентов топлива по головке Кm. В результате расчетов было получено, что при средних соотношениях топлива по головке Кm=12-15 и средней плотности топлива ρт=592-570 кг/м3 удельный импульс тяги в пустоте Iу.п для двигателя РД0120 составит 378-345 с соответственно.
Следует отметить, что в настоящее время ведутся исследовательские работы по созданию трехкомпонентного двигателя, работающего на компонентах кислород-керосин-водород. Полученные экспериментальные и расчетные данные дают основание полагать, что эффективность трехкомпонентного двигателя при средней плотности топлива ρт=590 кг/м3 практически равна эффективности кислородно-водородного двигателя, работающего при повышенном соотношении компонентов, но при этом в отличие от трехкомпонентного двигателя нет необходимости в третьей линии подачи керосина.
Claims (1)
- Смесительная головка камеры ЖРД, содержащая блок подачи генераторного газа, блок окислителя, блок горючего, соединенные между собой, форсунки с каналами подачи окислителя и горючего, установленные в блоках по концентрическим окружностям и соединяющие полости блоков с полостью камеры сгорания, отличающаяся тем, что в периферийной зоне полости блока окислителя выполнена дополнительная полость, отделяющая часть периферийных форсунок от форсунок центральной зоны, а каналы для подачи окислителя в камеру сгорания из этой полости расположены на корпусах форсунок, размещенных в данной полости, при этом на смесительной головке установлен дополнительный коллектор окислителя для подачи окислителя в указанную полость.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007101666/06A RU2328615C1 (ru) | 2007-01-18 | 2007-01-18 | Смесительная головка камеры жрд |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007101666/06A RU2328615C1 (ru) | 2007-01-18 | 2007-01-18 | Смесительная головка камеры жрд |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2328615C1 true RU2328615C1 (ru) | 2008-07-10 |
Family
ID=39680751
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007101666/06A RU2328615C1 (ru) | 2007-01-18 | 2007-01-18 | Смесительная головка камеры жрд |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2328615C1 (ru) |
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2479740C1 (ru) * | 2012-03-15 | 2013-04-20 | Владимир Викторович Черниченко | Камера жидкостного ракетного двигателя |
RU2479741C1 (ru) * | 2012-03-15 | 2013-04-20 | Владимир Викторович Черниченко | Смесительная головка камеры жидкостного ракетного двигателя |
RU2479739C1 (ru) * | 2012-03-15 | 2013-04-20 | Владимир Викторович Черниченко | Жидкостный ракетный двигатель |
RU2480607C1 (ru) * | 2012-03-15 | 2013-04-27 | Владимир Викторович Черниченко | Жидкостный ракетный двигатель |
RU2480606C1 (ru) * | 2012-03-15 | 2013-04-27 | Владимир Викторович Черниченко | Жидкостный ракетный двигатель |
RU2481491C1 (ru) * | 2012-03-15 | 2013-05-10 | Владимир Викторович Черниченко | Смесительная головка камеры жидкостного ракетного двигателя |
RU2481485C1 (ru) * | 2012-03-15 | 2013-05-10 | Владимир Викторович Черниченко | Камера жидкостного ракетного двигателя |
RU2481487C1 (ru) * | 2012-03-15 | 2013-05-10 | Владимир Викторович Черниченко | Камера жидкостного ракетного двигателя |
RU2482314C1 (ru) * | 2012-03-15 | 2013-05-20 | Владимир Викторович Черниченко | Камера жидкостного ракетного двигателя |
RU2484282C1 (ru) * | 2012-03-15 | 2013-06-10 | Черниченко Владимир Викторович | Жидкостный ракетный двигатель |
RU2484289C1 (ru) * | 2012-03-15 | 2013-06-10 | Владимир Викторович Черниченко | Смесительная головка камеры жидкостного ракетного двигателя |
RU2484288C1 (ru) * | 2012-03-15 | 2013-06-10 | Черниченко Владимир Викторович | Смесительная головка камеры жидкостного ракетного двигателя |
RU2493405C1 (ru) * | 2012-06-27 | 2013-09-20 | Владимир Викторович Черниченко | Камера жидкостного ракетного двигателя |
RU2497010C1 (ru) * | 2012-06-27 | 2013-10-27 | Владимир Викторович Черниченко | Жидкостный ракетный двигатель |
RU2497013C1 (ru) * | 2012-06-27 | 2013-10-27 | Владимир Викторович Черниченко | Камера жидкостного ракетного двигателя |
RU2741530C1 (ru) * | 2019-02-07 | 2021-01-26 | Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" | Смесительная головка камеры жидкостного ракетного двигателя |
-
2007
- 2007-01-18 RU RU2007101666/06A patent/RU2328615C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2479740C1 (ru) * | 2012-03-15 | 2013-04-20 | Владимир Викторович Черниченко | Камера жидкостного ракетного двигателя |
RU2479741C1 (ru) * | 2012-03-15 | 2013-04-20 | Владимир Викторович Черниченко | Смесительная головка камеры жидкостного ракетного двигателя |
RU2479739C1 (ru) * | 2012-03-15 | 2013-04-20 | Владимир Викторович Черниченко | Жидкостный ракетный двигатель |
RU2480607C1 (ru) * | 2012-03-15 | 2013-04-27 | Владимир Викторович Черниченко | Жидкостный ракетный двигатель |
RU2480606C1 (ru) * | 2012-03-15 | 2013-04-27 | Владимир Викторович Черниченко | Жидкостный ракетный двигатель |
RU2481491C1 (ru) * | 2012-03-15 | 2013-05-10 | Владимир Викторович Черниченко | Смесительная головка камеры жидкостного ракетного двигателя |
RU2481485C1 (ru) * | 2012-03-15 | 2013-05-10 | Владимир Викторович Черниченко | Камера жидкостного ракетного двигателя |
RU2481487C1 (ru) * | 2012-03-15 | 2013-05-10 | Владимир Викторович Черниченко | Камера жидкостного ракетного двигателя |
RU2482314C1 (ru) * | 2012-03-15 | 2013-05-20 | Владимир Викторович Черниченко | Камера жидкостного ракетного двигателя |
RU2484282C1 (ru) * | 2012-03-15 | 2013-06-10 | Черниченко Владимир Викторович | Жидкостный ракетный двигатель |
RU2484289C1 (ru) * | 2012-03-15 | 2013-06-10 | Владимир Викторович Черниченко | Смесительная головка камеры жидкостного ракетного двигателя |
RU2484288C1 (ru) * | 2012-03-15 | 2013-06-10 | Черниченко Владимир Викторович | Смесительная головка камеры жидкостного ракетного двигателя |
RU2493405C1 (ru) * | 2012-06-27 | 2013-09-20 | Владимир Викторович Черниченко | Камера жидкостного ракетного двигателя |
RU2497010C1 (ru) * | 2012-06-27 | 2013-10-27 | Владимир Викторович Черниченко | Жидкостный ракетный двигатель |
RU2497013C1 (ru) * | 2012-06-27 | 2013-10-27 | Владимир Викторович Черниченко | Камера жидкостного ракетного двигателя |
RU2741530C1 (ru) * | 2019-02-07 | 2021-01-26 | Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" | Смесительная головка камеры жидкостного ракетного двигателя |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2328615C1 (ru) | Смесительная головка камеры жрд | |
US7685807B2 (en) | Three component injector for kerosene-oxygen rocket engine | |
CN104919167A (zh) | 火箭发动机、火箭及火箭发动机的启动方法 | |
RU2291976C1 (ru) | Смесительная головка камеры жидкостного ракетного двигателя | |
CN113944568A (zh) | 一种基于han单元推进剂的粉末燃料支板引射火箭基组合循环发动机 | |
RU2315193C1 (ru) | Прямоточный воздушно-реактивный двигатель с распределенным по длине тепломассоподводом | |
RU2301352C1 (ru) | Жидкостный ракетный двигатель (варианты) | |
RU2497012C1 (ru) | Камера жидкостного ракетного двигателя | |
CN115045777B (zh) | 一种基于组合式药柱的变推力固液火箭发动机 | |
RU2493412C1 (ru) | Жидкостный ракетный двигатель | |
RU2488012C1 (ru) | Способ подачи компонентов топлива в камеру трехкомпонентного жидкостного ракетного двигателя и соосно-струйная форсунка для реализации указанного способа | |
RU2493407C1 (ru) | Смесительная головка камеры жрд | |
RU2493410C1 (ru) | Жидкостный ракетный двигатель | |
RU2494274C1 (ru) | Жидкостный ракетный двигатель | |
RU2493408C1 (ru) | Смесительная головка камеры жрд | |
RU2497013C1 (ru) | Камера жидкостного ракетного двигателя | |
RU2789943C1 (ru) | Жидкостный ракетный двигатель с форсажем | |
CN112628016B (zh) | 一种rbcc发动机供应系统 | |
RU2496021C1 (ru) | Жидкостный ракетный двигатель | |
RU2497011C1 (ru) | Соосно-струйная форсунка | |
RU2493411C1 (ru) | Жидкостный ракетный двигатель | |
RU2497008C1 (ru) | Способ подачи компонентов топлива в камеру трехкомпонентного жидкостного ракетного двигателя | |
RU2450154C1 (ru) | Жидкостный ракетный двигатель | |
Scharlemann et al. | Turbo-Pump Fed Miniature Rocket Engine | |
RU2575238C1 (ru) | Трехкомпонентный жидкостный ракетный двигатель |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090119 |