RU2454559C2

RU2454559C2 - Реактивный двигатель

Info

Publication number: RU2454559C2
Application number: RU2011101882/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Иванович Голодяев (RU); Александр Иванович Голодяев; Евгений Александрович Доброквашин (RU); Евгений Александрович Доброквашин; Андрей Иванович Сукочев (RU); Андрей Иванович Сукочев; Юрий Николаевич Шалимов (RU); Юрий Николаевич Шалимов
Original assignee: Александр Иванович Голодяев; Евгений Александрович Доброквашин; Андрей Иванович Сукочев; Юрий Николаевич Шалимов
Priority date: 2011-01-19
Filing date: 2011-01-19
Publication date: 2012-06-27
Also published as: RU2011101882A

Abstract

Изобретение относится к авиации и космонавтике. Реактивный двигатель состоит из корпуса, сопла, генератора электрического тока (например, солнечных батарей). Устройство воспламенения посредством устройства подачи обеспечивает взаимодействие топлива в виде сплава Ве(ВН4)2 или Аl(ВН4)3 (гидриды металлов), изготовленного, как правило, в виде проволоки или ленты с электрической дугой, которая создает плазму из ионизированных атомов в камере сгорания. Изобретение позволяет создать экологически чистый, компактный, дешевый пожаробезопасный и взрывобезопасный двигатель, обладающий возможностью длительного хранения. 1 ил.

Description

Изобретение относится к авиации и космонавтике, а в частности к реактивным двигателям, способным работать как в атмосфере, так и в космосе, и может быть использовано для установки на аэрокосмических летательных аппаратах.

Известно изобретение «РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ», номер публикации №2313683, 3аявка №2006123116/06. C1. Дата публикации 2007.12.27. RU, 2006.06.30, 2007.12.27. индекс МПК F02K 7/00 (2006.01).

Реактивный двигатель содержит полый корпус с диффузором на одном его торце и выходным соплом на другом, а также установленное в корпусе устройство для поджига топливной смеси. Двигатель снабжен топливной камерой, смонтированной в корпусе таким образом, что внутренняя поверхность корпуса и наружная поверхность топливной камеры образуют диффузионный зазор, причем на торце топливной камеры, обращенном к диффузору, установлен обтекатель, а на другом его торце - выходное сопло, в полости топливной камеры, имеющей возможность соединения с топливным баком, размещен нагреватель, а на ее выходе - топливный клапан, при этом устройство поджига топливной смеси расположено за выходным соплом топливной камеры. Топливная камера или обтекатель могут быть установлены в корпусе с возможностью осевого перемещения, причем на корпусе могут быть установлены патрубки для подачи компонента топливной смеси в диффузионный зазор. Реактивный двигатель может содержать несколько скрепленных в блок корпусов, с топливной камерой в каждом из них. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции и снижение стоимости (аналог).

Недостатком данной конструкции является сложность конструкции, наличие отдельных топливных камер и камеры сгорания, используется горючее рабочее тело, - это топливная смесь, высокая стоимость комплектующих и топливной смеси, высокая степень пожароопасности в снаряженном состоянии, т.к. большинство горючих жидкостей воспламеняются при температуре менее 500 градусов Цельсия, а при определенном соотношении окислитель - топливо возможен взрыв двигателя. Продукты органической химии, используемые в качестве топлива, в большей части токсичны для людей.

Известно техническое решение «РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА».Номер публикации №2141571. C1. Дата публикации, 1999.11.20, RU. Заявка №97109228/06. Дата подачи заявки 1997.05.30. Опубликовано 1999.11.20. МПК6, F02K 9/00.

Для повышения эффективности конструкции камеры сгорания, упорядочивания процесса истечения газов, увеличения тяги, повышения надежности и безопасности конструкции ракетного двигателя в реактивном двигателе твердого топлива, содержащем корпус, цилиндрический топливный заряд с выполненной в нем камерой сгорания, камера сгорания имеет форму конуса из негорючего материала с отверстиями для прохода газов, обращенного своей вершиной по ходу движения, причем внутри топливного заряда размещены металлические ленты, на которые подают электрический ток для создания электродуги (прототип).

Недостатком данной конструкции является наличие легкогорючего твердого топлива, его взрывоопасность, возможность в разных температурных режимах окружающей среды к нелинейному горению топлива и к его взрыву, ограниченный срок хранения топлива и особые условия хранения по влажности и температуре.

Целью создания изобретения является создание экологически чистого, с возможностью длительного хранения, компактного, дешевого, пожаробезопасного и взрывобезопасного от внешнего источника ракетного двигателя.

Технический результат достигается тем, что реактивный двигатель, состоящий из корпуса, сопла, генератора электрического тока (например, солнечные батареи), отличается тем, что устройство воспламенения посредством устройства подачи обеспечивает взаимодействие топлива в виде сплава Be(BH4)2 или Al(BH4)3 (гидриды металлов), изготовленного, как правило, в виде проволоки или ленты с электрической дугой, которая создает плазму из ионизированных атомов в камере сгорания.

На Фиг.1 изображен разрез реактивного двигателя.

Статика

Реактивный двигатель (Фиг.1) состоит из корпуса (1), сопла (2), генератора электрического тока (например, солнечные батареи) (3), отличается тем, что устройство воспламенения (4) посредством устройства подачи (5) обеспечивает взаимодействие топлива (6) в виде сплава Be(BH4)2 или Al(BH4)3 ( гидриды металлов), изготовленного, как правило, в виде проволоки или ленты (7) с электрической дугой (8), которая создает плазму (9) из ионизированных атомов в камере сгорания (10).

Работа устройства

В момент возникновения электрической дуги (8) происходит быстрый разогрев топлива, из сплава Be(BH4)2 или Al(BH4)3 до температуры свыше 20000 град Цельсия. При этом образуется низкотемпературная плазма (9). При этой температуре все элементы топлива (6) распадаются на химические ионизированные элементы. Например:

1. - Сплав Be(BH4)2 является аккумулятором водорода (H) и имеет свойство отдавать атомы H при нагреве. В состоянии плазмы вещество распадается на атомы. При этом образуется один моль Bi (бериллия),2 моля B (бора), и 8 молей атомов H (водорода ). Каждый моль вещества при нормальных условиях в виде газа занимает объем в 22, 4 литра, что составляет 246 литров газа в нормальных условиях, а с учетом коэффициента объемного расширения газов (Гей-Люсака), равного 0,00366 на 1 градус и нагреве до 3000 градусов объем, составит 2700 литра.

Один килограмм ракетного топлива из смеси аммиачная селитра + алюминиевый порошок+гексаген дает при горении до 3 метров кубических газа или 3 000 литров. Молярная масса Bi(BH4)2 (2)=37 гр./моль. В 1 килограмме находится 27,02 моля вещества Bi(BH4)2 (2)).

Значит, объем разогретых газов у одного килограмма Bi(BH4)2 (2), будет составлять 72900 литра или 72,9 метра кубического. Это в 24,3 раза больше, чем от горения ракетного топлива из смеси аммиачная селитра + алюминиевый порошок+гексаген. Bi(BH4)2 можно изготавливать в гальванической ванне методом электрохимического насыщения сплава BiB2 ионами водорода.

2. - Сплав Al(BH4)3 является аккумулятором водорода (H) и имеет свойство отдавать атомы H при нагреве. В состоянии плазмы вещество распадается на атомы. При этом образуется один моль Al (алюминия), три моля B (бора), и двенадцать молей атомов H (водорода). Молярная масса Al(BH4)3=70 гр./моль. В 1 килограмме находится 14, 28 моля вещества Al(BH4)3.

Значит, объем разогретых газов у 1 кг Al(BH4)3 будет составлять 55093 литра или 55 метров кубических. Это в 18 раза больше, чем от горения 1 кг ракетного топлива из смеси аммиачная селитра+алюминиевый порошок+гексаген. Таким образом, равномерная подача топлива (6), свернутого в рулон (11), и электрическая дуга(8) обеспечивает очень высокое давление в камере сгорания (10) и равномерную работу двигателя. Значительная разница в объемах получаемых газов при равных весах топлива обычного и предлагаемого гидрида металла обеспечивает большую скорость разгона двигателя и большее время работы двигателя.

Технико-экономические показатели значительно выше прототипа, т.к. имеется огромная разница в объемах получаемого газа в сопле двигателя с одного удельного объема топлива. Стоимость производства Al(BH4)3 и Bi(BH4)2 (гидридов металлов) при серийном производстве будет сопоставима со стоимостью топлива - несимметричного диметилгидразина+азотная кислота.

Перечень позиций

1 - корпус

2 - сопло

3 - генератор электрического тока

4 - устройство воспламенения

5 - устройство подачи топлива

6 - топливо (гидрид металла)

7 - проволока или лента

8 - электрическая дуга

9 - плазма

10 - камера сгорания

11 - рулон.

Claims

Реактивный двигатель, состоящий из корпуса, сопла, генератора электрического тока, отличающийся тем, что устройство воспламенения посредством устройства подачи обеспечивает взаимодействие топлива в виде сплава Ве(ВН4)2 или А1(ВН4)3 (гидриды металлов), изготовленного как правило в виде проволоки или ленты с электрической дугой, которая создает плазму из ионизированных атомов в камере сгорания.