RU2420669C1 - Liquid propellant engine with controlled thrust vector, and nozzle block of roll - Google Patents

Liquid propellant engine with controlled thrust vector, and nozzle block of roll Download PDF

Info

Publication number
RU2420669C1
RU2420669C1 RU2010119986/06A RU2010119986A RU2420669C1 RU 2420669 C1 RU2420669 C1 RU 2420669C1 RU 2010119986/06 A RU2010119986/06 A RU 2010119986/06A RU 2010119986 A RU2010119986 A RU 2010119986A RU 2420669 C1 RU2420669 C1 RU 2420669C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
roll
gas
combustion chamber
nozzle
nozzles
Prior art date
Application number
RU2010119986/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Евгеньевич Варламов (RU)
Сергей Евгеньевич Варламов
Николай Борисович Болотин (RU)
Николай Борисович Болотин
Original Assignee
Сергей Евгеньевич Варламов
Николай Борисович Болотин
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 Сергей Евгеньевич Варламов, Николай Борисович Болотин filed Critical Сергей Евгеньевич Варламов
Priority to RU2010119986/06A priority Critical patent/RU2420669C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2420669C1 publication Critical patent/RU2420669C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: engines and pumps. ^ SUBSTANCE: liquid propellant engine with controlled thrust vector includes power frame, combustion chamber having head, cylindrical part and nozzle, which is fixed on power frame by means of suspension assembly providing the possibility of rolling in two planes by means of drives attached to power ring made on combustion chamber, gas generator and turbo pump unit which in its turn contains turbine, pump of oxidiser, fuel pump, gas line connecting the turbine outlet to head of combustion chamber through suspension assembly, according to invention the roll nozzles are grouped into blocks of roll nozzles in pairs and mounted on annular header installed in lower part of nozzle, which has diametre which is more than that of nozzle section; gas generator gas removal pipeline is connected to annular header, and the other end of the above pipeline is connected to gas passage; annular header is attached by means of two articulated rods to turbo pump unit and by means of two articulated rods to damper bracket installed on gas generator gas removal pipeline. Roll nozzle block contains two roll nozzles combined into one assembly; at that, pair of roll nozzles is opposite installed and equipped with three-way valve installed between them; three-way valve has the drive connected to shaft. ^ EFFECT: improved control of thrust vector and control of rocket as to roll. ^ 5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к ракетной технике, конкретно к жидкостным ракетным двигателям, выполненным по закрытой схеме, с дожиганием газогенераторного газа, и предназначено для управления вектором тяги двигателя.The invention relates to rocket technology, specifically to liquid-propellant rocket engines made in a closed circuit with afterburning of gas-generating gas, and is intended to control the thrust vector of the engine.

Известный жидкостный ракетный двигатель по патенту РФ на изобретение №2095607, предназначенный для использования в составе космических разгонных блоков, ступеней ракетоносителей и как маршевый двигатель космических аппаратов, включает в себя камеру сгорания с регенеративным трактом охлаждения, насосы подачи компонентов - горючего и окислителя с турбиной на одном валу, в который введен конденсатор. Выход конденсатора по линии хладагента соединен с входом в камеру сгорания и с входом в тракт регенеративного охлаждения камеры сгорания.The well-known liquid rocket engine according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2095607, intended for use as a part of space booster blocks, stages of rocket launchers and as a main engine of space vehicles, includes a combustion chamber with a regenerative cooling path, pumps for supplying components - fuel and an oxidizer with a turbine one shaft into which the capacitor is inserted. The condenser outlet through the refrigerant line is connected to the entrance to the combustion chamber and to the entrance to the regenerative cooling path of the combustion chamber.

Недостатком этого двигателя является отсутствие управления вектором тяги.The disadvantage of this engine is the lack of thrust vector control.

Известен жидкостный ракетный двигатель по патенту РФ на изобретение №2187684. Способ работы жидкостного ракетного двигателя заключается в подаче компонентов топлива в камеру сгорания двигателя, газификации одного из компонентов в тракте охлаждения камеры сгорания, подводе его на турбину турбонасосного агрегата с последующим сбросом в форсуночную головку камеры сгорания. Часть расхода одного из компонентов топлива направляют в камеру сгорания, а оставшуюся часть газифицируют и направляют на турбины турбонасосных агрегатов. Отработанный на турбинах газообразный компонент смешивают с жидким компонентом, поступающим в двигатель при давлении, превышающем давление насыщенных паров получаемой смеси.Known liquid rocket engine according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2187684. The method of operation of a liquid-propellant rocket engine is to supply fuel components to the combustion chamber of the engine, gasify one of the components in the cooling path of the combustion chamber, supply it to the turbine of the turbopump unit, and then discharge it into the nozzle head of the combustion chamber. Part of the flow rate of one of the fuel components is directed to the combustion chamber, and the remaining part is gasified and directed to turbines of turbopump units. The gaseous component spent on the turbines is mixed with the liquid component entering the engine at a pressure higher than the saturated vapor pressure of the resulting mixture.

Недостатком этой схемы является то, что тепловой энергии, снимаемой при охлаждении камеры сгорания, может оказаться недостаточно для привода турбонасосного агрегата двигателя очень большой мощности.The disadvantage of this scheme is that the thermal energy removed during cooling of the combustion chamber may not be enough to drive a turbopump engine unit of very high power.

Известен ЖРД по патенту РФ на изобретение №2190114, МПК 7 F02K 9/48, опубл. 27.09.2002 г. Этот ЖРД включает в себя камеру сгорания с трактом регенеративного охлаждения, турбонасосный агрегат ТНА с насосами окислителя и горючего, выходные магистрали которых соединены с головкой камеры сгорания, основную турбину и контур привода основной турбины. В контур привода основной турбины входят последовательно соединенные между собой насос горючего и тракт регенеративного охлаждения камеры сгорания, соединенный с входом в основную турбину. Выход из турбины ТНА соединен с входом второй ступени насоса горючего.Known LRE according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2190114, IPC 7 F02K 9/48, publ. 09/27/2002 This LPRE includes a combustion chamber with a regenerative cooling path, a TNA turbopump unit with oxidizer and fuel pumps, the output lines of which are connected to the head of the combustion chamber, the main turbine and the drive circuit of the main turbine. The main turbine drive circuit includes a fuel pump and a regenerative cooling path of the combustion chamber connected in series with each other and connected to the main turbine inlet. The exit from the turbine TNA is connected to the input of the second stage of the fuel pump.

Этот двигатель имеет существенный недостаток. Перепуск подогретого в тракте регенеративного охлаждения камеры сгорания горючего на вход во вторую ступень насоса горючего приведет к его кавитации. Большинство ЖРД используют такие компоненты топлива, что расход окислителя почти всегда больше расхода горючего. Следовательно, для мощных ЖРД, имеющих большую тягу и большое давление в камере сгорания, эта схема не приемлема, т.к. расхода горючего будет недостаточно для охлаждения камеры сгорания и привода основной турбины. Кроме того, не проработана система запуска ЖРД, система воспламенения компонентов топлива и система выключения ЖРД и его очистки от остатков горючего в тракте регенеративного охлаждения камеры сгорания.This engine has a significant drawback. Bypassing the fuel combustion chamber heated in the regenerative cooling path to the entrance to the second stage of the fuel pump will lead to cavitation. Most LREs use fuel components such that the oxidizer consumption is almost always greater than the fuel consumption. Therefore, for powerful rocket engines with great thrust and high pressure in the combustion chamber, this scheme is not acceptable, because fuel consumption will not be enough to cool the combustion chamber and drive the main turbine. In addition, the LRE launch system, the ignition system of the fuel components and the LRE shutdown system and its cleaning of fuel residues in the regenerative cooling path of the combustion chamber have not been developed.

Известен жидкостный ракетный двигатель по патенту РФ на изобретение №2232915, опубл. 10.09.2003 г., который содержит камеру, турбонасосный агрегат, газогенератор, систему запуска, средства для зажигания компонентов топлива и топливные магистрали. Выход насоса окислителя соединен с входом в газогенератор. Выход первой ступени насоса горючего соединен с каналами регенеративного охлаждения камеры и со смесительной головкой. Выход второй ступени насоса горючего соединен с регулятором расхода с электроприводом.Known liquid rocket engine according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2232915, publ. September 10, 2003, which contains a chamber, a turbopump unit, a gas generator, a launch system, means for igniting fuel components and fuel lines. The output of the oxidizer pump is connected to the inlet of the gas generator. The output of the first stage of the fuel pump is connected to the channels of regenerative cooling of the chamber and to the mixing head. The output of the second stage of the fuel pump is connected to an electric flow regulator.

Недостаток - двигатель не имеет системы регулирования вектора тяги и управления по крену.The disadvantage is that the engine does not have a thrust vector control system and roll control.

Известен жидкостный ракетный двигатель и ТНА по патенту РФ на изобретение №2161263, прототип.Known liquid rocket engine and TNA according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2161263, prototype.

Этот двигатель содержит силовую раму, камеру сгорания, выполненную с возможностью качания в двух плоскостях, газогенератор и турбонасосный агрегат, подстыкованный к газогенератору посредством газовода, содержащий в свою очередь турбину, насос окислителя, насос горючего и дополнительный насос горючего, газовод, соединяющий выход из турбины с камерой сгорания, и узел качания камеры сгорания ЖРД, установленный между газоводом и камерой сгорания, точнее головкой камеры сгорания. Этот узел выполнен в виде сильфона и кардана, которые совместно обеспечивают качание камеры сгорания и герметизацию подвода газогенераторного газа, имеющего большие давление и температуру. Кроме того, предусмотрена система охлаждения сильфона, так как его работоспособность в столь экстремальных условиях вызывает сомнение.This engine contains a power frame, a combustion chamber made with the possibility of swinging in two planes, a gas generator and a turbopump unit, coupled to the gas generator by means of a gas duct, which in turn contains a turbine, an oxidizer pump, a fuel pump and an additional fuel pump, a gas duct connecting the turbine exit with a combustion chamber, and a rocket assembly of a rocket engine combustion chamber installed between the gas duct and the combustion chamber, more precisely, the head of the combustion chamber. This unit is made in the form of a bellows and a universal joint, which together provide the swing of the combustion chamber and the sealing of the supply of gas-generating gas having high pressure and temperature. In addition, a bellows cooling system is provided, since its performance under such extreme conditions is in doubt.

Турбонасосный агрегат содержит турбину с рабочим колесом и насосы окислителя, горючего и дополнительный насос горючего, установленные соосно насосу.The turbopump assembly comprises a turbine with an impeller and oxidizer, fuel and additional fuel pumps mounted coaxially to the pump.

Недостатки этого двигателя и узла подвески камеры сгорания, входящего в его состав: низкая ненадежность узла подвески камеры сгорания ЖРД из-за наличия большого количества деталей, малой прочности тонкостенных сильфонов, работающих при высоких давлении и температуре. Подшипники карданного подвеса, передающее силу тяги камеры сгорания, достигающую 200…1000 тс, также работают при высокой температуре (от 500 до 800°С), при этом смазка выгорает, подшипники разрушаются, управление вектором тяги затрудняется.The disadvantages of this engine and the suspension unit of the combustion chamber included in its composition: low unreliability of the suspension unit of the combustion chamber of the rocket engine due to the presence of a large number of parts, low strength of thin-walled bellows operating at high pressure and temperature. Gimbal bearings, transmitting the thrust of the combustion chamber, reaching 200 ... 1000 tf, also work at high temperatures (from 500 to 800 ° C), while the grease burns out, the bearings are destroyed, the thrust vector control is difficult.

Применение для охлаждения этого узла горючего, предназначенного для подачи в камеру сгорания, не только усложняет конструкцию этого узла и в целом двигателя, но и делает ее работу чрезвычайно опасной, так как при разрыве сильфона горючее и газогенераторный газ, содержащий избыток окислителя, войдут в контакт, что неизбежно приведет к пожару в двигательном отсеке ракеты и прекращению подачи горючего в камеру сгорания.The use for cooling this unit of fuel, intended for feeding into the combustion chamber, not only complicates the design of this unit and the engine as a whole, but also makes its operation extremely dangerous, since when the bellows breaks, the fuel and gas-generating gas containing excess oxidizer will come into contact that will inevitably lead to a fire in the engine compartment of the rocket and the cessation of fuel supply to the combustion chamber.

Управление вектором тяги выполнено ненадежно, а управление по углам крена отсутствует.The thrust vector control is unreliable, and there is no control over roll angles.

Задачи создания изобретения - обеспечение надежности управления вектором тяги ЖРД и управление ракетой по крену.The objective of the invention is to ensure the reliability of the thrust vector control of the rocket engine and rocket control over the roll.

Решение указанных задач достигнуто за счет того, что жидкостный ракетный двигатель с управляемым вектором тяги, содержащий силовую раму, камеру сгорания, имеющую головку, цилиндрическую часть и сопло, которая закреплена на силовой раме при помощи узла подвески, обеспечивающего возможность качания в двух плоскостях посредством приводов, прикрепленных к силовому кольцу, выполненному на камере сгорания, газогенератор и турбонасосный агрегат, содержащий в свою очередь турбину, насос окислителя, насос горючего, газовод, соединяющий выход из турбины с головкой камеры сгорания через узел подвески, при этом сопла крена сгруппированы в блоки сопел крена попарно и установлены на кольцевом коллекторе, установленном в нижней части сопла и имеющем диаметр больше диаметра среза сопла, к кольцевому коллектору присоединен трубопровод отбора газогенераторного газа, другой конец которого соединен с газоводом, крепление кольцевого коллектора осуществлено при помощи двух шарнирных тяг к турбонасосному агрегату, двух шарнирных тяг - к демпфирующему кронштейну, установленному на трубопроводе отбора газогенераторного газа. В районе критического сечения камеры сгорания концентрично ему и с зазором установлено дополнительное силовое кольцо, к которому через демпфирующую опору прикреплен трубопровод отбора газогенераторного газа и присоединены две шарнирные тяги, концы которых соединены с кольцевым коллектором.The solution to these problems was achieved due to the fact that a liquid-propellant rocket engine with a controlled thrust vector containing a power frame, a combustion chamber having a head, a cylindrical part and a nozzle, which is mounted on the power frame using a suspension unit that allows swinging in two planes by means of drives attached to a power ring made on the combustion chamber, a gas generator and a turbopump assembly, which in turn contains a turbine, an oxidizer pump, a fuel pump, a gas duct connecting the outlet of turbines with a combustion chamber head through a suspension unit, while the bank nozzles are grouped into bank nozzle blocks in pairs and are mounted on an annular manifold installed in the lower part of the nozzle and having a diameter larger than the nozzle cut diameter; a gas generation gas extraction pipe is connected to the annular manifold, the other end of which connected to the gas duct, the annular manifold is mounted using two hinged rods to the turbopump assembly, two hinged rods to the damping bracket mounted on the pipe Gadfly selection gasification gas. In the vicinity of the critical section of the combustion chamber, an additional force ring is mounted concentrically to it and with a gap, to which a gas-generating gas extraction pipe is attached through a damping support and two articulated rods are attached, the ends of which are connected to the annular collector.

Решение указанных задач достигнуто в блоке сопел крена, содержащем два сопла крена, объединенных в один узел, при этом пара сопел крена установлена оппозитно, оборудована трехходовым краном, установленным между ними и имеющим привод, соединенный с ним валом.The solution of these problems was achieved in a block of nozzles of a bank containing two nozzles of a bank combined into one node, while a pair of nozzles of a bank was installed opposite, equipped with a three-way valve installed between them and having a drive connected to it by a shaft.

К каждому соплу крена подведена от насоса горючего трубка горючего, имеющая пускоотсечной клапан. Все сопла крена оборудованы запальным устройством. Сущность изобретения поясняется на фиг.1…3, где:A fuel pipe having a start-off valve is connected to each roll nozzle from the fuel pump. All roll nozzles are equipped with an ignition device. The invention is illustrated in figure 1 ... 3, where:

- на фиг.1 приведена схема жидкостного ракетного двигателя,- figure 1 shows a diagram of a liquid rocket engine,

- на фиг.2 приведен вид сверху,- figure 2 shows a top view,

- на фиг.3 приведена конструкция блока сопел крена.- figure 3 shows the design of the block nozzle roll.

Жидкостный ракетный двигатель (фиг.1…3) содержит силовую раму 1, камеру сгорания 2, выполненную с возможностью качания в двух плоскостях, газогенератор 3 и турбонасосный агрегат 4, подстыкованный к газогенератору 3 посредством газовода 5, содержащий в свою очередь турбину 6, насос окислителя 7, насос горючего 8. Турбонасосный агрегат может содержать дополнительный насос горючего 9.A liquid-propellant rocket engine (FIGS. 1 ... 3) contains a power frame 1, a combustion chamber 2, which is designed to swing in two planes, a gas generator 3 and a turbopump 4, coupled to the gas generator 3 by means of a gas duct 5, which in turn contains a turbine 6, a pump oxidizer 7, fuel pump 8. The turbopump assembly may include an additional fuel pump 9.

Выход из насоса горючего 8 соединен трубопроводом 10 с входом в дополнительный насос горючего 9 (при его наличии). Камера сгорания 2 содержит головку 11, цилиндрическую часть 12 и сопло 13. Газогенератор 3 закреплен на силовой раме 1 при помощи шарнира 14, а ТНА 4 при помощи двух шарнирных тяг 15. Между газоводом 5 и камерой сгорания 2, точнее ее головкой 11, установлен узел подвески 16 камеры сгорания 2. Он обеспечивает качание камеры сгорания 2 в двух плоскостях относительно точки «О», для управления вектором тяги R.The exit from the fuel pump 8 is connected by a pipe 10 to the entrance to the additional fuel pump 9 (if any). The combustion chamber 2 contains a head 11, a cylindrical part 12 and a nozzle 13. The gas generator 3 is mounted on the power frame 1 with a hinge 14, and the TNA 4 with two hinged rods 15. Between the gas duct 5 and the combustion chamber 2, more precisely, its head 11 is installed the suspension assembly 16 of the combustion chamber 2. It provides the swing of the combustion chamber 2 in two planes relative to the point "O", to control the thrust vector R.

Для этого двигатель содержит два привода 17, установленных во взаимно перпендикулярных плоскостях камеры сгорания 2, выполненных, например, в виде гидроцилиндров 18, прикрепленных шарнирами 14 к силовой раме 1, и имеющих штоки 19. На камере сгорания 2, например, на ее цилиндрической части 12, выполнено основное силовое кольцо 20, к которому шарнирно прикреплены штоки 19 приводов 17. Приводы 17 служат для управления ракетой по углам тангажа и рыскания.For this, the engine contains two drives 17 mounted in mutually perpendicular planes of the combustion chamber 2, made, for example, in the form of hydraulic cylinders 18, hinged 14 to the power frame 1, and having rods 19. On the combustion chamber 2, for example, on its cylindrical part 12, the main power ring 20 is made, to which the rods 19 of the actuators 17 are pivotally attached. The actuators 17 serve to control the rocket at the pitch and yaw angles.

Возможная пневмогидравлическая схема ЖРД приведена на фиг.1 и содержит трубопровод горючего 21, подсоединенный одним концом к выходу из насоса горючего 8, содержащим пускоотсечной клапан 22 и сильфон 23, выход этого трубопровода соединен с главным коллектором 24 камеры сгорания 2. Выход из насоса окислителя 7 трубопроводом окислителя 25, содержащим пускоотсечной клапан окислителя 26, соединен с газогенератором 3. Также выход из дополнительного насоса горючего 9 трубопроводом горючего 27, содержащим пускоотсечной клапан горючего 28, соединен с газогенератором 3. На газогенераторе 3 и на камере сгорания 2 установлены, по меньшей мере, по одному запальному устройству 29.A possible pneumohydraulic scheme of the liquid propellant rocket engine is shown in Fig. 1 and contains a fuel pipe 21 connected at one end to the outlet of the fuel pump 8, containing a start-off valve 22 and a bellows 23, the outlet of this pipeline is connected to the main manifold 24 of the combustion chamber 2. Exit from the oxidizer pump 7 the oxidizer pipe 25 containing the start-off valve of the oxidizer 26 is connected to the gas generator 3. Also, the output from the additional fuel pump 9 the fuel pipe 27 containing the start-off valve of the fuel 28 is connected to gas generator 3. On the gasifier 3 and the combustion chamber 2 are set, at least one ignition device 29.

Двигатель оборудован блоком управления 30, который электрическими связями 31 соединен с запальными устройствами 29 и с пускоотсечными клапанами 22, 26 и 28.The engine is equipped with a control unit 30, which is electrically connected 31 to the ignition devices 29 and to the shut-off valves 22, 26 and 28.

Особенностью двигателя (фиг.1 и 2) является то, что ТНА 4 жестко закреплен на силовой раме 1 при помощи не менее чем трех шарнирных тяг 15, а камера сгорания 2 имеет возможность поворачиваться относительно точки «О».A feature of the engine (FIGS. 1 and 2) is that the TNA 4 is rigidly fixed to the power frame 1 using at least three articulated rods 15, and the combustion chamber 2 has the ability to rotate relative to the point “O”.

Узел подвески 16 камеры сгорания 2 ЖРД содержит две части: неподвижную 32 и подвижную 33. Неподвижная часть 32 жестко соединена с газоводом 5, а подвижная часть 33 жестко соединена с головкой 11 камеры сгорания 2 за счет того, что обе части образуют сферическое шарнирное соединение, выполненное пустотелым.The suspension assembly 16 of the combustion chamber 2 of the LRE contains two parts: the fixed 32 and the movable 33. The fixed part 32 is rigidly connected to the gas duct 5, and the movable part 33 is rigidly connected to the head 11 of the combustion chamber 2 due to the fact that both parts form a spherical joint, executed hollow.

Система управления по углу крена (фиг.1 и 3) содержит четыре сопла крена 35, установленных в виде блока сопел крена. Блоки сопел крена содержат по два сопла крена 35, установленных на нижнем силовом кольце 36. Нижнее силовое кольцо 36 установлено в районе среза сопла 13 и жестко соединено с ним. Это силовое кольцо служит для передачи крутящего момента от сопел крена 36 на силовую раму 1, для этого каждый блок сопел крена 35 присоединен к нижнему силовому кольцу при помощи двух наклонных тяг 37. К соплам крена 35 подведены трубопроводы подачи газогенераторного газа 38, другие концы которого соединены с трубопроводом отбора газа 39 и далее - с газоводом 5. В блоке сопел крена 35 между ними установлен трехходовой кран 40, который патрубком 39 соединен с трубопроводом подачи газогенераторного газа 38. К каждому соплу крена 35 подсоединена трубка горючего 41, идущая от насоса горючего 8 и содержащая пускоотсечной клапан 42. На трехходовых кранах 40 установлены приводы 43. Таким образом, каждые два сопла крена 35, трехходовой кран 40 и привод 43 образуют один узел: блок сопел крена. Сопла крена 35 (фиг.3) выполнены с двумя стенками 44 и 45 и коллекторами (не показано) для прохода охлаждающего горючего. В каждом сопле крена 35 установлены форсунки горючего 47, окислителя 48 и запальное устройство 49. Пускоотсечные клапаны 42 могут быть установлены на коллекторах (на фиг.1÷3 не показано).The roll angle control system (FIGS. 1 and 3) comprises four roll nozzles 35 mounted as a roll nozzle block. The roll nozzle blocks contain two roll nozzles 35 mounted on the lower power ring 36. The lower power ring 36 is installed in the region of the nozzle exit 13 and is rigidly connected to it. This power ring serves to transmit torque from the nozzles of the roll 36 to the power frame 1, for this, each block of nozzles of the roll 35 is connected to the lower power ring using two inclined rods 37. Gas supply gas supply pipelines 38, the other ends of which are connected to the nozzles of the roll 35 connected to the gas sampling pipe 39 and then to the gas duct 5. In the block of nozzles of the roll 35, a three-way valve 40 is installed between them, which is connected by a pipe 39 to the supply pipe of the gas-generating gas 38. A th tube is connected to each nozzle of the roll 35 the throttle 41, coming from the fuel pump 8 and containing a start-off valve 42. Actuators 43 are installed on the three-way valves 40. Thus, each two nozzles of the bank 35, the three-way valve 40 and the actuator 43 form one unit: the block of nozzles of the bank. The nozzle roll 35 (figure 3) is made with two walls 44 and 45 and manifolds (not shown) for the passage of cooling fuel. In each nozzle of the roll 35, fuel nozzles 47, an oxidizer 48 and an ignition device 49 are installed. Start-off valves 42 can be installed on the manifolds (not shown in FIGS. 1–3).

Двигатель запускается следующим образом.The engine starts as follows.

В исходном положении все клапаны двигателя закрыты. При запуске ЖРД на горючем с блока управления 30 по электрическим каналам связи 31 подается команда на ракетный клапаны окислителя и горючего (ракетные клапаны на фиг.1 не показаны). После заливки насосов окислителя 7 и горючего 18 открывают пускоотсечные клапаны 22, 26 и 28, установленные за насосом окислителя 7, после насоса горючего 8 и после дополнительного насоса горючего 9. Окислитель и горючее поступают в газогенератор 3, где воспламеняются при помощи запальника 29. Газогенераторный газ и горючее подаются в камеру сгорания 2. Горючее охлаждает камеру сгорания 2, проходя через зазор, между оболочками ее сопла 13 и цилиндрической части 12, образующими регенеративный тракт охлаждения (фиг.1), выходит во внутреннюю полость камеры сгорания 2 для дожигания газогенераторного газа, идущего из газогенератора 3. Воспламенение этих компонентов осуществляется также запальным устройством 29, установленным на камере сгорания 2In the initial position, all engine valves are closed. When starting a liquid propellant liquid propellant rocket from a control unit 30, an instruction is sent via electric communication channels 31 to the rocket valves of the oxidizer and fuel (rocket valves are not shown in FIG. 1). After priming the oxidizer 7 and fuel 18 pumps, the start-off valves 22, 26 and 28 are installed, installed behind the oxidizer 7, after the fuel pump 8 and after the additional fuel pump 9. The oxidizing agent and fuel enter the gas generator 3, where they are ignited using the igniter 29. The gas generator gas and fuel are supplied to the combustion chamber 2. The fuel cools the combustion chamber 2, passing through the gap, between the shells of its nozzle 13 and the cylindrical part 12 forming the regenerative cooling path (Fig. 1), enters the inner cavity of the chamber Combustion rods 2 for afterburning the gas generating gas coming from the gas generator 3. Ignition of these components is also carried out by the ignition device 29 mounted on the combustion chamber 2

После запуска турбонасосного агрегата 4 газогенераторный газ подается из газогенератора 3 в турбину 6, раскручивается ротор ТНА (на фиг.1…3 не показано), давление на выходах насосов 7, 8 и 9 возрастает. Далее по газоводу 5 и через узел подвески 16 газогенераторный газ подается в головку 11 камеры сгорания 2. Часть газогенераторного газа отбирается по трубопроводу отбора газа 39 и далее по трубопроводам 38 и через трехходовые краны поступает в блоки сопел крена.After the start of the turbopump unit 4, the gas-generating gas is supplied from the gas-generator 3 to the turbine 6, the TNA rotor is untwisted (not shown in FIGS. 1 ... 3), the pressure at the outputs of the pumps 7, 8 and 9 increases. Further, through the gas duct 5 and through the suspension assembly 16, the gas-generating gas is supplied to the head 11 of the combustion chamber 2. A part of the gas-generating gas is taken through the gas sampling pipe 39 and then through the pipelines 38 and through three-way valves enters the bank nozzle blocks.

Для управления вектором тяги R, при помощи привода 17 воздействуя штоком 19 на силовое кольцо 20, поворачивают камеру сгорания 2 относительно точки «О» на угол 5…7°. При этом направление вектора тяги R1 отклоняется относительно первоначального положения R1 продольной оси симметрии камеры сгорания 2 и относительно ракеты, на которой этот двигатель установлен (ракета на фиг.1…3 не показана).To control the thrust vector R, using the actuator 17 acting on the power ring 20 by the rod 19, rotate the combustion chamber 2 relative to the point "O" at an angle of 5 ... 7 °. The direction of the thrust vector R1 deviates relative to the initial position R1 of the longitudinal axis of symmetry of the combustion chamber 2 and relative to the rocket on which this engine is mounted (the rocket is not shown in FIGS. 1 ... 3).

Для управления ракетой, на которой установлен двигатель, подают команду с блока управления 30 на приводы 43 и пускоотсечные клапаны 42, при этом включается по одному соплу крена 35 из каждой пары и их реактивная тяга создает крутящий момент, который через нижнее силовое кольцо 36 и через четыре наклонные тяги 37 передается сначала на сопло 13, потом - на силовую раму 1 и далее на корпус ракеты (ракета на фиг.1…3 не показана).To control the rocket on which the engine is mounted, a command is sent from the control unit 30 to the actuators 43 and start-off valves 42, while one roll nozzle 35 from each pair is turned on and their jet thrust generates a torque that through the lower power ring 36 and through four inclined thrusts 37 are transmitted first to the nozzle 13, then to the power frame 1 and then to the rocket body (the rocket is not shown in FIGS. 1 ... 3).

Применение изобретения позволило обеспечить надежное управление вектором тяги ЖРД и управление ракетой по углу крену за счет применения двух блоков сопел крена, содержащих по два оппозитно установленных сопла крена, и их рационального крепления на двигателе на кольцевом коллекторе и применения четырех наклонных тяг, обеспечивающих передачу вращающего момента на сопло двигателя и далее - на силовую раму при минимальном весе элементов конструкции, передающих момент вращения.The application of the invention made it possible to ensure reliable control of the thrust vector of the rocket engine and roll control over the angle of roll due to the use of two blocks of roll nozzles containing two opposed roll nozzles, and their rational mounting on the engine on the annular manifold and the use of four inclined rods providing torque transmission to the engine nozzle and further to the power frame with a minimum weight of structural elements transmitting the torque.

Claims (5)

1. Жидкостный ракетный двигатель с управляемым вектором тяги, содержащий силовую раму, камеру сгорания, имеющую головку, цилиндрическую часть и сопло, которая закреплена на силовой раме при помощи узла подвески, обеспечивающего возможность качания в двух плоскостях посредством приводов, прикрепленных к силовому кольцу, выполненному на камере сгорания, газогенератор и турбонасосный агрегат, содержащий, в свою очередь, турбину, насос окислителя, насос горючего, газовод, соединяющий выход из турбины с головкой камеры сгорания через узел подвески, отличающийся тем, что сопла крена сгруппированы в блоки сопел крена попарно и смонтированы на кольцевом коллекторе, установленном в нижней части сопла, который имеет диаметр больше диаметра среза сопла, к кольцевому коллектору присоединен трубопровод отбора газогенераторного газа, другой конец которого соединен с газоводом, крепление кольцевого коллектора осуществлено при помощи двух шарнирных тяг к турбонасосному агрегату и двух шарнирных тяг - к демпфирующему кронштейну, установленному на трубопроводе отбора газогенераторного газа.1. A liquid-propellant rocket engine with a controlled thrust vector, comprising a power frame, a combustion chamber having a head, a cylindrical part and a nozzle, which is mounted on the power frame using a suspension unit that allows swinging in two planes by means of actuators attached to the power ring made on the combustion chamber, a gas generator and a turbopump assembly, which in turn contains a turbine, an oxidizer pump, a fuel pump, a gas duct connecting the outlet of the turbine to the head of the combustion chamber through a unit under suspensions, characterized in that the nozzle rolls are grouped into blocks of nozzle rolls and mounted on an annular collector installed in the lower part of the nozzle, which has a diameter greater than the diameter of the nozzle cut, a gas-extraction gas extraction pipe is connected to the annular collector, the other end of which is connected to the gas duct The annular manifold is mounted using two hinged rods to the turbopump assembly and two hinged rods to a damping bracket mounted on the gas-generating extraction pipe th gas. 2. Жидкостный ракетный двигатель по п.1, отличающийся тем, что в районе критического сечения камеры сгорания концентрично ему и с зазором установлено дополнительное силовое кольцо, к которому через демпфирующую опору прикреплен трубопровод отбора газогенераторного газа и присоединены две шарнирные тяги, концы которых соединены с кольцевым коллектором.2. The liquid rocket engine according to claim 1, characterized in that in the critical section of the combustion chamber, an additional force ring is mounted concentrically to it and with a gap, to which a gas generation gas extraction pipe is attached through a damping support and two articulated rods are connected, the ends of which are connected to ring collector. 3. Жидкостный ракетный двигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что к каждому соплу крена подведена от насоса горючего трубка подачи горючего, причем каждая из них оборудована пуско-отсечным клапаном.3. The liquid propellant rocket engine according to claim 1 or 2, characterized in that a fuel feed pipe is connected to each roll nozzle from the fuel pump, each of which is equipped with a start-and-shut off valve. 4. Жидкостный ракетный двигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что все сопла крена оборудованы запальным устройством.4. The liquid rocket engine according to claim 1 or 2, characterized in that all the nozzle roll are equipped with an ignition device. 5. Блок сопел крена, содержащий два сопла крена, объединенных в один узел, отличающийся тем, что пара сопел крена установлена оппозитно и оборудована трехходовым краном, установленным между ними, трехходовой кран имеет привод, соединенный с валом. 5. The block of nozzles of the roll, containing two nozzles of the roll, combined in one node, characterized in that the pair of nozzles of the roll installed opposite and equipped with a three-way valve installed between them, a three-way valve has a drive connected to the shaft.
RU2010119986/06A 2010-05-18 2010-05-18 Liquid propellant engine with controlled thrust vector, and nozzle block of roll RU2420669C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010119986/06A RU2420669C1 (en) 2010-05-18 2010-05-18 Liquid propellant engine with controlled thrust vector, and nozzle block of roll

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010119986/06A RU2420669C1 (en) 2010-05-18 2010-05-18 Liquid propellant engine with controlled thrust vector, and nozzle block of roll

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2420669C1 true RU2420669C1 (en) 2011-06-10

Family

ID=44736721

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010119986/06A RU2420669C1 (en) 2010-05-18 2010-05-18 Liquid propellant engine with controlled thrust vector, and nozzle block of roll

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2420669C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2466056C1 (en) * 2011-12-21 2012-11-10 Николай Борисович Болотин Nuclear submarine and marine-version rocket engine
RU2488517C1 (en) * 2012-03-23 2013-07-27 Николай Борисович Болотин Nuclear submarine and marine-version liquid-propellant rocket engine
RU2494004C1 (en) * 2012-03-29 2013-09-27 Николай Борисович Болотин Nuclear submarine
RU2524483C1 (en) * 2013-02-20 2014-07-27 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" Liquid propellant rocket engine
RU2527006C1 (en) * 2013-02-12 2014-08-27 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" Liquid-propellant four-chamber rocket engine frame
RU2612978C1 (en) * 2013-04-23 2017-03-14 Эрбюс Дефенс Энд Спейс Сас Oriented rocket engine system

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2466056C1 (en) * 2011-12-21 2012-11-10 Николай Борисович Болотин Nuclear submarine and marine-version rocket engine
RU2488517C1 (en) * 2012-03-23 2013-07-27 Николай Борисович Болотин Nuclear submarine and marine-version liquid-propellant rocket engine
RU2494004C1 (en) * 2012-03-29 2013-09-27 Николай Борисович Болотин Nuclear submarine
RU2527006C1 (en) * 2013-02-12 2014-08-27 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" Liquid-propellant four-chamber rocket engine frame
RU2524483C1 (en) * 2013-02-20 2014-07-27 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" Liquid propellant rocket engine
RU2612978C1 (en) * 2013-04-23 2017-03-14 Эрбюс Дефенс Энд Спейс Сас Oriented rocket engine system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2420669C1 (en) Liquid propellant engine with controlled thrust vector, and nozzle block of roll
RU2431756C1 (en) Liquid propellant engine with controlled thrust vector, and nozzle block of roll
RU2418970C1 (en) Liquid-propellant engine and turbo-pump unit
RU2412370C1 (en) Liquid propellant rocket engine with controlled vector of thrust and unit of combustion chamber suspension
RU2413863C1 (en) Liquid propellant rocket engine (lpre) and its combustion chamber suspension assembly
US8250854B2 (en) Self-starting turbineless jet engine
RU2413862C1 (en) Liquid propellant rocket engine (lpre)
RU2441170C1 (en) Liquid propellant rocket engine with controlled nozzle, and unit of bank nozzles
RU2458245C1 (en) Liquid-propellant rocket engine and turbopump unit
RU2302547C1 (en) Liquid-propellant rocket engine
RU2459971C1 (en) Carrier rocket, liquid-propellant rocket engine and roll nozzle block
RU2455514C1 (en) Multistage booster-rocket, liquid propellant rocket engine and roll nozzle block
RU2431053C1 (en) Liquid propellant rocket engine and roll nozzle block
RU2385274C1 (en) Multi-stage carrier rocket, method to launch it and three-component rocket engine
RU2382223C1 (en) Three-component liquid propellant rocket engine and method of its operation
RU2300657C1 (en) Liquid-propellant rocket engine
RU2476708C1 (en) Liquid propellant rocket engine
RU2476709C1 (en) Liquid propellant rocket engine
RU2484287C1 (en) Three-component liquid-propellant engine
RU2409754C1 (en) Controlled thrust vector lpre and lpre combustion chamber suspension assembly
RU2484285C1 (en) Oxygen-hydrogen liquid-propellant engine
RU2531833C1 (en) Liquid propellant rocket engine
RU2378166C1 (en) Multi-stage rocket carrier, method of its launching and nuclear rocket engine
RU2495273C1 (en) Liquid propellant rocket engine
RU2455515C1 (en) Three-stage booster-rocket, liquid propellant rocket engine and roll nozzle block