RU2442011C1 - Electric thermal micro engine - Google Patents
Electric thermal micro engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2442011C1 RU2442011C1 RU2010127372/06A RU2010127372A RU2442011C1 RU 2442011 C1 RU2442011 C1 RU 2442011C1 RU 2010127372/06 A RU2010127372/06 A RU 2010127372/06A RU 2010127372 A RU2010127372 A RU 2010127372A RU 2442011 C1 RU2442011 C1 RU 2442011C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cylindrical
- micromotor
- gas duct
- barrel
- flanges
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к космической технике, а именно к электротермическим микродвигателям, входящим в состав двигательных установок микротяги, устанавливаемых на спутники малой массы для решения задач орбитального маневрирования.The invention relates to space technology, and in particular to electrothermal micromotors that are part of microprobe propulsion systems installed on small-mass satellites to solve problems of orbital maneuvering.
Современный уровень развития космической техники характеризуется тенденцией к миниатюризации спутников различного назначения (научных, связных, дистанционного зондирования Земли, навигационных, гидрометеорологических и др.) и увеличению количества их запусков. Для решения задач орбитального маневрирования в состав спутников вводятся двигательные установки микротяги, в которых реактивная тяга создается электротермическими микродвигателями. Тяга таких микродвигателей составляет 0.02-0.05 Н (2-5 гс).The current level of development of space technology is characterized by a tendency toward miniaturization of satellites for various purposes (scientific, communications, remote sensing of the Earth, navigation, hydrometeorological, etc.) and an increase in the number of launches. To solve the problems of orbital maneuvering, the propulsion systems of microtrack are introduced into the composition of the satellites, in which the jet traction is created by electrothermal micromotors. The thrust of such micromotors is 0.02-0.05 N (2-5 gf).
В настоящее время как в России, так и за рубежом создано немало образцов двигателей микротяги, среди которых электротермические (электронагревательные) микродвигатели являются наиболее простыми и отработанными.At present, both in Russia and abroad, many models of microtractive engines have been created, among which electrothermal (electric heating) micromotors are the simplest and most developed.
Создание реактивной микротяги в электротермических микродвигателях осуществляется посредством подвода энергии к нагревательному элементу, размещенному в микродвигателе, прокачиванием рабочего тела вдоль «горячих» поверхностей микродвигателя, на которых происходит испарение и нагрев рабочего тела и выброс нагретого газа через реактивное сопло (сопло Лаваля).The creation of a reactive microtractor in electrothermal micromotors is carried out by supplying energy to a heating element located in a micromotor by pumping the working fluid along the “hot” surfaces of the micromotor, on which the working fluid is evaporated and heated and heated gas is ejected through the jet nozzle (Laval nozzle).
Эффективность микродвигателя в первую очередь определяется величиной его удельной тяги, которая напрямую зависит от величины нагрева газообразного топлива на входе в реактивное сопло.The efficiency of a micromotor is primarily determined by its specific thrust, which directly depends on the amount of heating of gaseous fuel at the inlet of the jet nozzle.
Известен микродвигатель по патенту №2154748 (заявка №96117948/06 от 09.09.1996).Known micromotor according to patent No. 2154748 (application No. 96117948/06 from 09.09.1996).
Данный микродвигатель содержит камеру термического разложения топлива, внутри которой расположено устройство для стартового разогрева микродвигателя, выполненное в виде полого стакана (газовода) с перфорированными стенками с донышком, обращенным к форсунке, внутри которой установлен шнековый завихритель. Открытый конец стакана прикреплен к корпусу камеры и месту ее стыка с соплом Лаваля двигателя. На стакан намотан с зазором между витками нагреватель, а на внутренней поверхности боковой стенки камеры намотан с зазором между витками дополнительный электрический нагреватель.This micromotor contains a chamber for thermal decomposition of fuel, inside of which there is a device for starting heating of the micromotor, made in the form of a hollow glass (gas duct) with perforated walls with a bottom facing the nozzle, inside of which a screw swirl is installed. The open end of the glass is attached to the camera body and its junction with the engine Laval nozzle. A heater is wound on the glass with a gap between the turns, and an additional electric heater is wound on the inner surface of the side wall of the chamber with a gap between the turns.
Недостатки данного микродвигателя обусловлены компоновкой его составных частей, что снижает его эффективность по параметру удельная тяга, а именно:The disadvantages of this micromotor are due to the layout of its components, which reduces its efficiency in terms of specific thrust, namely:
1. Выполнение перфорации на боковых стенках стакана снижает эффективность нагрева газообразного топлива за счет того, что часть газообразного топлива сразу попадает в отверстия, расположенные у донышка стакана, и по этой причине напрямую не контактирует с нагревательными элементами микродвигателя.1. Perforation on the side walls of the glass reduces the heating efficiency of gaseous fuel due to the fact that part of the gaseous fuel immediately enters the holes located at the bottom of the glass, and for this reason does not directly contact the heating elements of the micromotor.
2. Путь, пройденный газообразным топливом, от входа в камеру микродвигателя до входа в сопло Лаваля, от которого зависит степень нагрева паров топлива, практически ограничен длиной самой камеры. В реальных условиях компоновки микродвигателя в составе двигательной установки и самого спутника имеются ограничения на длину камеры. В этих условиях снижается эффективность микродвигателя.2. The path traveled by gaseous fuel from the entrance to the micromotor chamber to the entrance to the Laval nozzle, on which the degree of heating of the fuel vapor depends, is practically limited by the length of the chamber itself. In real conditions, the layout of the micromotor as part of the propulsion system and the satellite itself has limitations on the length of the chamber. In these conditions, the micromotor efficiency is reduced.
3. В микродвигателе нагреватель намотан на стакан с зазором между витками, а на внутренней поверхности боковой стенки камеры намотан с зазором между витками дополнительный электрический нагреватель. В подобных конструкциях в качестве нагревательного элемента используется проволочный нагревательный элемент, уложенный через слой изоляции в металлической трубке для обеспечения гарантированной изоляции металлического корпуса микродвигателя от электрического нагревателя. В этом случае газообразное топливо напрямую не контактирует с электрическим нагревателем, что также снижает эффективность нагрева топлива.3. In the micromotor, the heater is wound on a glass with a gap between the turns, and on the inner surface of the side wall of the chamber, an additional electric heater is wound with a gap between the turns. In such designs, a wire heating element is used as a heating element, laid through an insulation layer in a metal tube to ensure guaranteed isolation of the metal casing of the micromotor from the electric heater. In this case, the gaseous fuel does not directly contact the electric heater, which also reduces the heating efficiency of the fuel.
Известны микродвигатели, исключающие приведенные недостатки и обладающие повышенной удельной тягой, например электротермический микродвигатель по патенту №2332583. Данный микродвигатель взят за прототип.Known micromotors that eliminate the above disadvantages and have a high specific thrust, for example, an electrothermal micromotor according to patent No. 2332583. This micromotor is taken as a prototype.
В микродвигателе по прототипу газовод выполнен с двумя цилиндрическими фланцами, расположенными на его наружной части с отступом от его торцов, и дополнительно размещен внутри цилиндрического стакана с цилиндрическим буртиком в районе дна так, что свободный торец газовода уперт в дно стакана, длина которого выбрана из условия утопания противоположного цилиндрического фланца относительно открытого торца стакана, и снаружи газовода между цилиндрическими фланцами расположены электрические нагревательные элементы в двухканальных керамических трубках, например, в виде проволоки из нихрома, диаметр которой меньше диаметра отверстий в трубках, с выводом токоподводящих частей нагревательных элементов в трубках через пазы во фланце и отверстия в дне стакана, причем внутренний диаметр стакана равен наружному диаметру цилиндрических фланцев газовода, при этом камера выполнена в виде стакана с внутренним диаметром, равным диаметру цилиндрического буртика, и с отверстием в дне, диаметр которого равен диаметру выступающей торцевой части газовода с соплом Лаваля, выполненной ступенчатой, длина утолщенной цилиндрической части которой равна величине утопания цилиндрического фланца относительно открытого торца стакана, который с расположенным в нем газоводом прижат к дну камеры при помощи цилиндрического выступа пустотелой гайки с наружной резьбой, ввинченной в открытый торец камеры, в теле которой размещена система подачи газофицированного топлива в виде подводящего трубопровода, а завихритель выполнен в виде наклонных газоподводящих прорезей на цилиндрическом буртике, при этом на боковой поверхности свободного торца стакана, а также на боковой поверхности газовода у торца, контактирующего с дном стакана, и в цилиндрических фланцах газовода выполнены прорези, а чувствительные элементы термопар размещены в газоводе через отверстия в дне стакана и вместе с токовыводами выведены наружу через пустотелую гайку, полость которой и торец камеры заполнены термостойким герметиком.In the micromotor of the prototype, the gas duct is made with two cylindrical flanges located on its outer part indented from its ends, and is additionally placed inside the cylindrical cup with a cylindrical shoulder in the bottom region so that the free end of the gas duct rests against the bottom of the cup, the length of which is selected from the condition immersion of the opposite cylindrical flange relative to the open end of the glass, and outside the gas duct between the cylindrical flanges there are electric heating elements in two-channel kera tubes, for example, in the form of nichrome wire, the diameter of which is smaller than the diameter of the holes in the tubes, with the output of the current-carrying parts of the heating elements in the tubes through grooves in the flange and the holes in the bottom of the cup, the inner diameter of the cup being equal to the outer diameter of the cylindrical flanges of the gas duct, the chamber is made in the form of a glass with an inner diameter equal to the diameter of the cylindrical flange, and with a hole in the bottom, the diameter of which is equal to the diameter of the protruding end part of the gas duct with a Laval nozzle, made stepped, the length of the thickened cylindrical part of which is equal to the value of the drowning of the cylindrical flange relative to the open end of the cup, which with the gas duct located in it is pressed to the bottom of the chamber with the help of a cylindrical protrusion of a hollow nut with an external thread screwed into the open end of the chamber, in the body of which there is a gas-supply system fuel in the form of a supply pipe, and the swirl is made in the form of inclined gas supply slots on a cylindrical flange, while on the side surface the butt end of the cup, as well as on the side of the gas duct at the end in contact with the bottom of the cup and in the cylindrical flanges of the gas duct, cuts are made, and the sensitive elements of the thermocouples are placed in the gas duct through the holes in the bottom of the cup and together with the current leads are brought out through a hollow nut, the cavity of which and the end face of the chamber is filled with heat-resistant sealant.
Эксплуатация микродвигателя по прототипу в реальных двигательных установках микротяги, установленных на малых космических аппаратах, показали его эффективность. Вместе с тем выявлены «слабые» места и намечены пути дальнейшего совершенствования данного микродвигателя.The operation of the micromotor according to the prototype in real propulsion systems of microtrack installed on small spacecraft showed its effectiveness. At the same time, “weaknesses” were identified and ways for further improvement of this micromotor were outlined.
При давлении на входе в критическое сечение сопла Лаваля микродвигателя по прототипу порядка 0.05 МПа диаметр критического сечения сопла получается небольшим (0.7 мм) для тяги 0.03 Н (3 гс). С учетом того что физический переход газовода в критическое сечение сопла Лаваля и далее в сопло Лаваля осуществляется через радиусы скругления, то при малом размере критического сечения сопла Лаваля технологически проконтролировать полученные поверхности крайне трудно.When the pressure at the inlet to the critical section of the Laval nozzle of the micromotor according to the prototype is of the order of 0.05 MPa, the diameter of the critical section of the nozzle is small (0.7 mm) for a thrust of 0.03 N (3 gs). Taking into account the fact that the physical transition of the gas duct to the critical section of the Laval nozzle and further to the Laval nozzle occurs through rounding radii, it is extremely difficult to technologically control the obtained surfaces with a small size of the critical section of the Laval nozzle.
Для увеличения диаметра критического сечения сопла Лаваля давление на входе в критическое сечение сопла регулятором давления двигательной установки снижается до 0.02 МПа. При этом диаметр критического сечения сопла Лаваля возрастает (до 1 мм) и его выполнение и контроль не вызывают технологических трудностей.To increase the diameter of the critical section of the Laval nozzle, the pressure at the entrance to the critical section of the nozzle by the pressure regulator of the propulsion system is reduced to 0.02 MPa. Moreover, the diameter of the critical section of the Laval nozzle increases (up to 1 mm) and its implementation and control do not cause technological difficulties.
Как известно, одним из конструктивных путей повышения удельной тяги микродвигателя является применение профилированного сопла Лаваля. Оптимальный диаметр среза профилированного сопла Лаваля для диаметра критического сечения сопла в 1 мм составляет 10 мм.As you know, one of the constructive ways to increase the specific thrust of the micromotor is the use of a profiled Laval nozzle. The optimal cut diameter of the profiled Laval nozzle for the diameter of the critical section of the nozzle of 1 mm is 10 mm.
При использовании пониженного по отношению к прототипу давления на входе в критическое сечение сопла микродвигателя и оптимального по размерам профилированного сопла конструкция микродвигателя по прототипу обладает следующими недостатками.When using reduced pressure with respect to the prototype, the pressure at the inlet to the critical section of the micromotor nozzle and the optimally sized profiled nozzle, the micromotor design of the prototype has the following disadvantages.
1. Выполнение газовода и реактивного сопла Лаваля как единого целого приводит к тому, что общий диаметр микродвигателя неизбежно вырастет из-за увеличения наружного диаметра сопла Лаваля, что приведет к увеличению прогреваемой электрическими нагревателями массы микродвигателя и к снижению его энергетических характеристик.1. The execution of the gas duct and the Laval nozzle as a whole leads to the fact that the total diameter of the micromotor will inevitably increase due to an increase in the outer diameter of the Laval nozzle, which will lead to an increase in the mass of the micromotor heated by electric heaters and to a decrease in its energy characteristics.
2. При увеличении наружного диаметра сопла Лаваля вырастет и диаметр, по которому осуществляется уплотнение внешнего корпуса (стакана) с газоводом, что при нагреве микродвигателя может привести к нарушению герметичности и утечкам рабочего тела наружу.2. With an increase in the outer diameter of the Laval nozzle, the diameter will also increase along which the outer casing (cup) is sealed with a gas duct, which, when the micromotor is heated, can lead to leakage and leakage of the working fluid to the outside.
3. Выполнение газовода и реактивного сопла Лаваля как единого целого представляет собой значительные технологические трудности при изготовлении.3. The implementation of the gas duct and the Laval jet nozzle as a whole is a significant technological difficulties in the manufacture.
Целью заявляемого микродвигателя является повышение его эффективности за счет увеличения удельной тяги микродвигателя и упрощения его конструкции.The purpose of the inventive micromotor is to increase its efficiency by increasing the specific thrust of the micromotor and simplifying its design.
Поставленная цель достигается тем, что дно камеры выполнено с выступающим цилиндрическим фланцем с резьбой, выполненной на внутренней поверхности, и буртиком, при этом сопло Лаваля выполнено профилированным, на цилиндрической поверхности которого выполнена резьба и буртик, а торец сопла выполнен конической формы и контактирует с конической поверхностью, выполненной на торце газовода, при этом цилиндрические буртики камеры и сопла Лаваля соединены сваркой.This goal is achieved in that the bottom of the chamber is made with a protruding cylindrical flange with a thread made on the inner surface and a shoulder, while the Laval nozzle is made profiled, on the cylindrical surface of which a thread and a shoulder are made, and the nozzle end face is conical and in contact with a conical the surface made at the end of the gas duct, while the cylindrical flanges of the chamber and the Laval nozzle are connected by welding.
Заявляемый двигатель поясняется чертежами, на которых показано:The inventive engine is illustrated by drawings, which show:
- на фиг.1 - общий вид микродвигателя в сборе;- figure 1 is a General view of the micromotor assembly;
- на фиг.2 - поперечное сечение по защитному кожуху микродвигателя (сечение В-В на фиг.1);- figure 2 is a cross section along the protective casing of the micromotor (section bb in figure 1);
- на фиг.3 - поперечное сечение по корпусу микродвигателя (сечение Б-Б на фиг.1);- figure 3 is a cross section along the housing of the micromotor (section BB in figure 1);
- на фиг.4 - цилиндрический стакан микродвигателя;- figure 4 is a cylindrical glass micromotor;
- на фиг.5 - вид на дно цилиндрического стакана;- figure 5 is a view of the bottom of a cylindrical glass;
- на фиг.6 - выполнение газовода на поверхности стакана (вид А на фиг.5);- figure 6 - the implementation of the gas duct on the surface of the glass (type a in figure 5);
- на фиг.7 - вид на торец газовода со стороны подвода газообразного топлива;- Fig.7 is a view of the end of the gas duct from the side of the supply of gaseous fuel;
- на фиг.8 - общий вид газовода микродвигателя;- Fig.8 is a General view of the gas duct of the micromotor;
- на фиг.9 - вид на торец газовода со стороны сопла Лаваля;- figure 9 is a view of the end of the gas duct from the side of the Laval nozzle;
- на фиг.10 - общий вид микродвигателя без защитного кожуха с токовыводами и термопарами;- figure 10 is a General view of the micromotor without a protective casing with current leads and thermocouples;
- на фиг.11 - объемный вид основных частей микродвигателя.- figure 11 is a three-dimensional view of the main parts of the micromotor.
Микродвигатель содержит газовод 1, газовая полость 2 которого заканчивается соплом Лаваля 3, выполненным в виде отдельной сопловой вставки. Газовод 1 выполнен с двумя цилиндрическими фланцами 4, 5, расположенными на его наружной части с отступом от его торцов. Газовод 1 размещен внутри цилиндрического стакана 6 с цилиндрическим буртиком 7 в районе дна так, что свободный торец газовода уперт в дно стакана, а длина стакана выбрана из условия утопания противоположного цилиндрического фланца 4 относительно открытого торца стакана 6.The micromotor contains a
Снаружи газовода 1 между цилиндрическими фланцами 4, 5 расположены электрические нагревательные элементы 8 в двухканальных керамических трубках 9, например, в виде проволоки из нихрома с выводом токоподводящих частей нагревательных элементов 8 в трубках 9 через пазы 10 во фланце 5 и отверстия 11 в дне стакана 6.Outside the
Внутренний диаметр стакана 6 равен наружному диаметру цилиндрических фланцев 4, 5 газовода 1. Камера микродвигателя выполнена цилиндрической ступенчатой формы в виде стакана 12 с дном 13 и стакана 14 с фланцем 15 для крепления микродвигателя в составе двигательной установки. Диаметр стакана 14 больше диаметра стакана 12. Диаметр буртика 7 стакана 6 равен внутреннему диаметру стакана 12 камеры. На дне камеры микродвигателя 13 выполнен цилиндрический фланец 16, на внутренней поверхности которого нарезана резьба 17. Цилиндрический фланец 16 заканчивается буртиком 18. На цилиндрической поверхности сопла Лаваля 3 выполнена аналогичная резьба 19 и буртик 20, при этом диаметр буртика 20 равен диаметру буртика 18. При вворачивании сопла Лаваля 3 в стакан 12 буртик 20 упирается в буртик 18. Свободный торец сопла Лаваля 3 упирается в коническую часть газовода 1 и тем самым центрируется. Герметизация резьбового соединения достигается путем сварки оплавлением кромок буртиков 18 и 20.The inner diameter of the
В случае, если предусматривается замена сопла Лаваля 3, например при наземной экспериментальной отработке микродвигателя, допускается не выполнять сварной шов, при этом необходимая степень герметизации достигается за счет выбора мелкого шага резьбы 17 и 19 и самоуплотняющегося контакта по коническим поверхностям газовода 1 и сопла Лаваля 3.If it is planned to replace the
Газовод 1 с нагревателями (обычно монтируется основной и резервный нагреватели) со стаканом 6 устанавливается в цилиндрическую часть 12 корпуса микродвигателя, при этом торец стакана 6 прижат к дну цилиндрической части 12 камеры при помощи ввинченной в цилиндрическую часть 13 камеры пустотелой гайки 21 с наружной резьбой с цилиндрическим выступом 22.The
Завихритель выполнен в виде наклонных газоподводящих прорезей 23 на буртике 7. Подвод газофицированного топлива осуществляется через трубопровод 24, вваренный в гайку 21, в полость между корпусами гайки 21 и цилиндрической части 14 камеры. На боковой поверхности свободного торца стакана 6 до зоны контакта цилиндрического фланца 4 с поверхностью стакана, а также на боковой поверхности газовода 1 у торца, контактирующего с дном стакана 6, до цилиндрического фланца 5 и в цилиндрических фланцах 4, 5 газовода 1 выполнены прорези (отверстия) 25, 26, 27, 28 соответственно для прохода газофицированного топлива.The swirler is made in the form of inclined
Внутри пустотелой гайки 21 размещены токовыводы 29 электрических нагревателей и термопары 30 микродвигателя. Для выхода нагревателей и термопар в дне стакана 6 выполнены отверстия 31, 32 соответственно. Токовыводы 29 нагревателей размещены в изолирующих керамических трубках 33. Токовыводы 29, термопары и подводящий трубопровод закрыты защитным кожухом 34, соединенным с цилиндрической частью 14 камеры микродвигателя. Для снижения габаритов защитный кожух 34 выполнен Т-образной формы.Inside the
Полость гайки 21 и торец камеры загерметизированы при помощи керамического герметика 35.The cavity of the
Подача газообразного топлива в трубопровод 24 осуществляется через штуцер (на чертеже не показан), который соединяется с ответной частью топливной магистрали двигательной установки.The supply of gaseous fuel to the
Работа микродвигателя осуществляется следующим образом.The micromotor is as follows.
Перед подачей газообразного топлива в микродвигатель производится его разогрев включением основного или резервного нагревательных элементов 8. Возможно также включение нагревательных элементов 8 одновременно с подачей газообразного топлива. Расположение нагревательных элементов 8 в керамических трубках 9 обеспечивает надежную изоляцию от корпуса микродвигателя. При этом в торцах керамических трубок 9 проделаны соответствующие пропилы (на чертеже не показаны), обеспечивающие утопание нагревательных элементов в трубках. Контроль температуры разогрева осуществляется термопарами 30, чувствительные элементы которых расположены в полости 2 газовода 1.Before the supply of gaseous fuel to the micromotor, it is heated by switching on the main or
Топливо микродвигателя (например, жидкий аммиак) предварительно газифицируется в испарителе двигательной установки и в газообразном виде подается в трубопровод 24 микродвигателя.The micromotor fuel (for example, liquid ammonia) is pre-gasified in the evaporator of the propulsion system and is supplied in gaseous form to the
Из трубопровода 24 газообразное топливо попадает в полость стакана 14 камеры микродвигателя и затем через завихрители 23 в полость между стаканом 12 камеры микродигателя и стаканом 6, образованную за счет толщины буртика 7. Завихрители 23 обеспечивают вращательно-поступательное движение газообразного топлива в полости, увеличивая тем самым путь вокруг горячего корпуса стакана 6 и нагрев паров топлива.From the
Далее газообразное топливо через прорези 25 в стакане 6 и отверстия 27 во фланце 4 газовода 1 попадает в полость, образованную стаканом 6, газоводом 1 и его фланцами 4, 5. В данной полости расположены нагревательные элементы 8 в двухканальных керамических трубках 9. Диаметр нагревательных элементов (например, проволоки из нихрома) меньше диаметра каналов в трубках 9. Плотность заполнения поперечного сечения данной полости (фиг.3) составляет 67.5%. В этом случае газообразное топливо будет омывать горячие керамические трубки как снаружи, так и изнутри, проходя по самим нагревательным элементам 8. Увеличение степени нагрева газообразного топлива на этом участке достигается заполнением свободного пространства между керамическими трубками и поверхностями стакана 6 и газовода 1 термостойким изолятором, например, керамического типа. В этом случае газообразное топливо пойдет только через отверстия в керамических трубках 9, омывая сами нагревательные элементы и максимально нагреваясь.Next, the gaseous fuel through the
Затем газообразное топливо через отверстия 28 во фланце 5 и прорези 26 у торца газовода 1 попадает в полость 2 газовода 1 и истекает через сопло Лаваля 3, создавая тягу с эффективностью (величиной удельной тяги), в основном определяемой величиной нагрева истекаемого газообразного топлива.Then, the gaseous fuel through the
Термопары 30 (обычно для надежности ставятся две термопары) контролируют температуру газообразного топлива в полости 2 газовода.Thermocouples 30 (usually two thermocouples are installed for reliability) control the temperature of the gaseous fuel in the
Токовыводы 29 выполнены в виде трубок из нержавеющей стали и их длина выбирается из условия наличия на их концах допустимой температуры для соединения токоподводящей кабельной сети путем пайки.The current leads 29 are made in the form of stainless steel tubes and their length is selected from the condition that there is an allowable temperature at their ends for connecting the current-supply cable network by soldering.
Установка микродвигателя в составе двигательной установки осуществляется через фланец 15 камеры микродвигателя. Вокруг камеры микродвигателя в составе двигательной установки для снижения тепловых потерь устанавливается многослойный теплозащитный экран (на чертеже не показан).The installation of the micromotor as part of the propulsion system is carried out through the
Увеличение удельной тяги, как основной характеристики эффективности микродвигателя, во многом определяется минимизацией потерь при истечении газовой струи из сопла Лаваля, а также рациональным выбором давления на срезе сопла Лаваля в зависимости от условий эксплуатации. Известно, что давление на срезе сопла Лаваля и потери в реактивном сопле Лаваля определяются диаметром и длиной профиля сопла Лаваля.The increase in specific thrust, as the main characteristic of the efficiency of a micromotor, is largely determined by minimizing losses during the flow of a gas jet from a Laval nozzle, as well as by a rational choice of pressure at the exit of a Laval nozzle depending on operating conditions. It is known that the pressure at the exit of the Laval nozzle and the losses in the Laval jet nozzle are determined by the diameter and length of the profile of the Laval nozzle.
Оценим диапазон размеров профилированного сопла Лаваля для микродвигателя по прототипу и заявляемого микродвигателя, получаемых без увеличения размеров камеры микродвигателя.We estimate the size range of the profiled Laval nozzle for a micromotor according to the prototype and the inventive micromotor obtained without increasing the size of the micromotor chamber.
В микродвигателе по прототипу максимальный диаметр среза сопла Лаваля определяется наружным диаметром газовода, который в силу конструктивных особенностей не может быть больше 3...5 мм. При этом из-за увеличения площади контакта газовода с корпусом ухудшается степень герметизации камеры микродвигателя. Профилированное сопло Лаваля, выполненное в таких габаритах, будет иметь неоптимальные характеристики, и его выполнение будет представлять значительные технологические трудности. Дальнейшее увеличение диаметра газовода приводит к необходимости увеличения всех поперечных размеров деталей корпуса микродвигателя.In a micromotor according to the prototype, the maximum cut-off diameter of the Laval nozzle is determined by the outer diameter of the gas duct, which due to design features cannot be more than 3 ... 5 mm. Moreover, due to the increase in the area of contact between the gas duct and the housing, the degree of sealing of the micromotor chamber is worsened. A profiled Laval nozzle, made in such dimensions, will have non-optimal characteristics, and its implementation will present significant technological difficulties. A further increase in the diameter of the gas duct leads to the need to increase all the transverse dimensions of the parts of the micromotor housing.
В заявляемом микродвигателе улучшению основных характеристик способствуют следующие существенные конструктивные признаки:In the inventive micromotor, the following essential structural features contribute to the improvement of the main characteristics:
- применение реактивного профилированного сопла Лаваля оптимальной формы, не зависящей от поперечных размеров камеры микродвигателя;- the use of a jet shaped Laval nozzle of an optimal shape, independent of the transverse dimensions of the micromotor chamber;
- выполнение реактивного сопла Лаваля в виде отдельной сменной сопловой вставки, являющейся наиболее технологичной при изготовлении, контроле и наземной отработке микродвигателя;- the implementation of the Laval jet nozzle in the form of a separate replaceable nozzle insert, which is the most technologically advanced in the manufacture, control and ground testing of a micromotor;
- возможность использования реактивных сопел Лаваля любой формы, оптимальной для заданных условий эксплуатации при сохранении составляющих микродвигателя.- the possibility of using Laval jet nozzles of any shape that is optimal for given operating conditions while maintaining the components of the micromotor.
С учетом сказанного удельная тяга по сравнению с прототипом будет выше на 10-15%. Кроме того, будут значительно улучшены технологические и эксплуатационные характеристики микродвигателя.Based on the foregoing, the specific thrust compared to the prototype will be 10-15% higher. In addition, the technological and operational characteristics of the micromotor will be significantly improved.
Заявляемый микродвигатель в составе двигательной установки успешно прошел приемо-сдаточные испытания, включая испытания на функционирование и испытания на прочность (статические, вибрационные, ударные).The inventive micromotor as part of the propulsion system has successfully passed acceptance tests, including functional tests and strength tests (static, vibration, shock).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010127372/06A RU2442011C1 (en) | 2010-07-02 | 2010-07-02 | Electric thermal micro engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010127372/06A RU2442011C1 (en) | 2010-07-02 | 2010-07-02 | Electric thermal micro engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2442011C1 true RU2442011C1 (en) | 2012-02-10 |
Family
ID=45853687
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010127372/06A RU2442011C1 (en) | 2010-07-02 | 2010-07-02 | Electric thermal micro engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2442011C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2538374C1 (en) * | 2013-09-06 | 2015-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Electro-thermal microengine |
| RU2594941C1 (en) * | 2015-04-09 | 2016-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Electro-thermal micromotor |
| RU2631952C1 (en) * | 2016-02-24 | 2017-09-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Corrective propulsion plant with electrothermal micromotor |
-
2010
- 2010-07-02 RU RU2010127372/06A patent/RU2442011C1/en active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2538374C1 (en) * | 2013-09-06 | 2015-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Electro-thermal microengine |
| RU2594941C1 (en) * | 2015-04-09 | 2016-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Electro-thermal micromotor |
| RU2631952C1 (en) * | 2016-02-24 | 2017-09-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Corrective propulsion plant with electrothermal micromotor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2442011C1 (en) | Electric thermal micro engine | |
| RU2435063C2 (en) | Injection and ignition system for rocket engine (versions) and low-thrust rocket engine | |
| RU2000113736A (en) | FUEL INJECTOR CASE FOR A GAS-TURBINE ENGINE (OPTIONS) AND METHOD FOR ITS MANUFACTURE | |
| RU2332583C1 (en) | Thermal-electric micro engine | |
| US20020073708A1 (en) | Method of assembling a fuel injector for the combustion chamber of a turbomachine | |
| US10156353B2 (en) | Instantaneous heater for a smoke generator | |
| US4669658A (en) | Gas detonation coating apparatus | |
| US2925329A (en) | Gas generator | |
| CN104791135A (en) | Hybrid rocket engine igniter | |
| US2884920A (en) | Glow plugs for compression ignition engines | |
| US10361013B2 (en) | Triaxial mineral insulated cable in flame sensing applications | |
| RU2583486C2 (en) | Injector for turbomachine combustion chamber | |
| CN203478234U (en) | Quick-start ground ultra-large three-component heater | |
| CN112943484A (en) | Experimental device for researching heat transfer influence of roughness on wall surface of spray pipe | |
| CN208282159U (en) | A kind of ventilation contact tube and a kind of burning torch | |
| RU2334916C1 (en) | Gas-dynamic igniter | |
| RU2538374C1 (en) | Electro-thermal microengine | |
| RU2636954C1 (en) | Electrothermal micromotor | |
| WO2015091710A1 (en) | Valve with integrated actuating device, notably for a combustion system | |
| RU2631952C1 (en) | Corrective propulsion plant with electrothermal micromotor | |
| CN107706434A (en) | Chemical heater packaging and liquid flow pipe butt joint device and assembling method | |
| US20220001472A1 (en) | Method for removing a support structure and tool therefor | |
| RU2529608C2 (en) | Cryogenic liquid evaporator tract | |
| KR20130077082A (en) | Gas torch igniter for liquid rocket engine combustor | |
| RU2594941C1 (en) | Electro-thermal micromotor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20210205 |