RU2458245C1 - Liquid-propellant rocket engine and turbopump unit - Google Patents

Liquid-propellant rocket engine and turbopump unit Download PDF

Info

Publication number
RU2458245C1
RU2458245C1 RU2011115585/06A RU2011115585A RU2458245C1 RU 2458245 C1 RU2458245 C1 RU 2458245C1 RU 2011115585/06 A RU2011115585/06 A RU 2011115585/06A RU 2011115585 A RU2011115585 A RU 2011115585A RU 2458245 C1 RU2458245 C1 RU 2458245C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel pump
combustion chamber
turbine
pump
fuel
Prior art date
Application number
RU2011115585/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Борисович Болотин (RU)
Николай Борисович Болотин
Original Assignee
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 Николай Борисович Болотин filed Critical Николай Борисович Болотин
Priority to RU2011115585/06A priority Critical patent/RU2458245C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2458245C1 publication Critical patent/RU2458245C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: proposed engine comprises bearing frame, combustion chamber with cylindrical part and nozzle secured on bearing frame by suspension assembly to swing in two planes and driven by drives attached to force ring made on combustion chamber. gas generator and turbopump unit including turbine, oxidiser and fuel pump, extra fuel pump and gas line communicating turbine outlet with combustion chamber head via suspension assembly. Note here that fuel pump comprises two independent stages with independent interconnected shafts coupled with extra fuel pump by device designed to transfer torque and vary rpm. Said device is arranged in housing with feed and discharge channels. Note also that turbine shafts and those of fuel pumps of both stages are arranged concentrically to make annular chamber feed channel there between while discharge channel is communicated with pump inlet. Note that said device designed to transfer torque and vary rpm is made up of magnetic gearing comprising discs with permanent magnets arranged in circle with constant pitch.
EFFECT: higher reliability.
2 cl, 3 dwg

Description

Группа изобретений относится к ракетной технике, конкретно к жидкостным ракетным двигателям, выполненным по закрытой схеме, с дожиганием газогенераторного газа, и к турбонасосным агрегатам ЖРД.The group of inventions relates to rocket technology, specifically to liquid-propellant rocket engines made in a closed circuit, with afterburning of gas-generating gas, and to turbo-pumping units of the LRE.

Известен 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.Known liquid rocket engine according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2095607, intended for use in space booster blocks, stages of rocket launchers and as the main engine of spacecraft, 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 ЖРД по патенту РФ на изобретение №2190114, МПК7 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. September 27, 2002. This liquid-propellant rocket engine 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 ЖРД.Known liquid rocket engine and TNA according to the patent of the Russian Federation for the invention №2161263, prototype rocket engine.

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, containing, in turn, a turbine, an oxidizer pump, a fuel pump and an additional fuel pump, a gas duct connecting the outlet from a turbine with a combustion chamber, and a rocking unit of the 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 sealing the supply of gas-generating gas, which has 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 во углам крена вовсе отсутствует.The thrust vector control is not reliable, and there is no control at all in the corners of the roll.

Известен турбонасосный агрегат с системой смазки редуктора, где редуктор частично заполняют смазкой так, чтобы одна из шестерен редуктора была погружена в смазку и разносила смазку на остальные шестерни и разбрызгивала ее (см. патент Великобритании № 1281362, Н. кл. F1C, 1972).A known turbopump assembly with a gearbox lubrication system, where the gearbox is partially filled with grease so that one of the gears of the gearbox is immersed in the grease and spread the grease to the remaining gears and spray it (see UK patent No. 1281362, N. CL F1C, 1972).

Недостатком известного турбонасосного агрегата является малая эффективность смазки и охлаждения при высоких нагрузках.A disadvantage of the known turbopump unit is the low efficiency of lubrication and cooling at high loads.

Наиболее близким к изобретению является турбонасосный агрегат, содержащий турбину и насос, валы которых соединены между собой при помощи редуктора, размещенного в корпусе с подводящими и отводящими каналами (см. патент США № 3269317, Н. кл. 417-405, 1966).Closest to the invention is a turbopump assembly comprising a turbine and a pump, the shafts of which are interconnected by a gearbox placed in a housing with inlet and outlet channels (see US patent No. 3269317, N. CL. 417-405, 1966).

Недостатком известного турбонасосного агрегата является малая эффективность смазки и охлаждения редуктора.A disadvantage of the known turbopump unit is the low efficiency of lubrication and cooling of the gearbox.

Известен турбонасосный агрегат по патенту РФ на изобретение №2318129 (прототип).Known turbopump assembly according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2318129 (prototype).

Этот турбонасосный агрегат содержит турбину и насос окислителя, насос горючего, дополнительный насос горючего, валы которых соединены между собой при помощи устройства для передачи вращающего момента и изменения частоты вращения.This turbopump assembly comprises a turbine and an oxidizer pump, a fuel pump, an additional fuel pump, the shafts of which are interconnected using a device for transmitting torque and changing the speed.

Недостаток заключается в низкой надежности и пожароопасности конструкции насоса горючего из-за нагрева горючего, охлаждающего редуктор.The disadvantage is the low reliability and fire hazard of the fuel pump design due to heating of the fuel cooling the gearbox.

Задача создания изобретения - обеспечение надежности работы турбонасосного агрегата ЖРД.The objective of the invention is to ensure the reliability of the turbopump engine rocket engine.

Решение указанной задачи достигнуто в жидкостном ракетном двигателе, содержащем 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, дополнительный насос горючего, газовод, соединяющий выход из турбины с головкой камеры сгорания через узел подвески, тем, что согласно изобретению, насос горючего выполнен двухступенчатым, содержащим независимые ступени с собственными валами, которые соединены между собой и с валом дополнительного насоса горючего при помощи устройства для передачи вращающего момента и изменения частоты вращения. The solution to this problem was achieved in a liquid-propellant rocket engine 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 actuators attached to a power ring made on a combustion chamber, a gas generator and a turbopump assembly, which in turn contains a turbine, an oxidizer pump, a fuel pump, an additional fuel pump, a gas duct connecting the turbine outlet to the head of the combustion chamber through the suspension unit, in that according to the invention, the fuel pump is made two-stage, comprising independent stages with its own shafts, which are connected to each other and to the shaft of the additional fuel pump using a device for transmitting torque and changing the speed.

Решение указанной задачи достигнуто в турбонасосном агрегате, содержащем турбину и насос окислителя, насос горючего, дополнительный насос горючего, валы которых соединены между собой при помощи устройства для передачи вращающего момента и изменения частоты вращения, тем, что согласно изобретению насос горючего выполнен двухступенчатым, устройство для передачи вращающего момента и изменения частоты вращения размещено в корпусе с подводящим и отводящим каналами, при этом валы турбины и обеих ступеней насоса горючего расположены концентрично с образованием кольцевой волости между ними, служащей подводящим каналом, а отводящий канал сообщен с входом насоса, при этом в качестве устройства для передачи вращающего момента и изменения частоты вращения применена магнитная передача, содержащая диски с постоянными магнитами, размешенными по окружности с постоянным шагом.The solution to this problem was achieved in a turbopump assembly containing a turbine and an oxidizer pump, a fuel pump, an additional fuel pump, the shafts of which are interconnected using a device for transmitting torque and changing the speed, so that according to the invention the fuel pump is made two-stage, the device for transmission of torque and changes in speed are located in a housing with inlet and outlet channels, while the shafts of the turbine and both stages of the fuel pump are located trically with the formation of an annular volost between them, which serves as the supply channel, and the discharge channel is in communication with the pump inlet, while a magnetic transmission containing disks with permanent magnets placed around a circle with a constant pitch is used as a device for transmitting torque and changing the speed.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1…3, гдеThe invention is illustrated in figure 1 ... 3, where

- на фиг.1 приведена схема компоновки жидкостного ракетного двигателя в боковом ракетном блоке,- figure 1 shows the layout of the liquid rocket engine in the side rocket unit,

- на фиг.2 - схема насосов горючего и дополнительного насоса горючего,- figure 2 is a diagram of a fuel pump and an additional fuel pump,

- на фиг.3 приведена схема узла качания камеры сгорания.- figure 3 shows a diagram of the node of the swing of the combustion chamber.

Жидкостный ракетный двигатель (фиг.1…3) содержит камеру сгорания 1, выполненную с возможностью качания в двух плоскостях, газогенератор 2 и турбонасосный агрегат 3, подстыкованный к камере сгорания 1 посредством газовода 4. Турбонасосный агрегат содержит, в свою очередь, турбину 5, насос окислителя 6, насос горючего 7. Турбонасосный агрегат 3 также содержит дополнительный насос горючего 8.A liquid-propellant rocket engine (FIGS. 1 ... 3) comprises a combustion chamber 1, capable of swinging in two planes, a gas generator 2 and a turbopump assembly 3, coupled to the combustion chamber 1 by means of a gas duct 4. The turbopump assembly, in turn, comprises a turbine 5, oxidizer pump 6, fuel pump 7. Turbopump assembly 3 also contains an additional fuel pump 8.

Выход из насоса горючего 7 соединен трубопроводом 9 с входом в дополнительный насос горючего 8. Камера сгорания 1 содержит головку 10, цилиндрическую часть 11 и сопло 12. Газогенератор 2 закреплен на силовой раме 13 при помощи шарнира 14, а ТНА 3 при помощи двух шарнирных тяг 15. Между газоводом 4 и камерой сгорания 1, точнее ее головкой 10, установлен узел подвески 16 камеры сгорания 1. Он обеспечивает качание камеры сгорания 1 в одной плоскости относительно центра узла подвески 16 для управления вектором тяги R, с целью управления ракетой-носителем по углам тангажа и рысканию.The output of the fuel pump 7 is connected by a pipe 9 to the entrance to the additional fuel pump 8. The combustion chamber 1 contains a head 10, a cylindrical part 11 and a nozzle 12. The gas generator 2 is mounted on the power frame 13 using a hinge 14, and the TNA 3 using two hinged rods 15. Between the gas duct 4 and the combustion chamber 1, or rather its head 10, a suspension assembly 16 of the combustion chamber 1 is mounted. It provides the swing of the combustion chamber 1 in one plane relative to the center of the suspension assembly 16 for controlling the thrust vector R, in order to control the launch vehicle in angle m pitch and yaw.

Для этого каждый жидкостный ракетный двигатель содержит приводы 17, выполненные, например, в виде гидроцилиндров 18, прикрепленных к силовой раме 13 посредством шарнира 19 и имеющих штоки 20. На камере сгорания 1, например на ее цилиндрической части 11, выполнено основное силовое кольцо 21, к которому шарнирно прикреплены штоки 20 приводов 17. Приводы 17 служат для управления ракетой-носителем по углам тангажа и рысканию.For this, each liquid rocket engine contains actuators 17, made, for example, in the form of hydraulic cylinders 18, attached to the power frame 13 by means of a hinge 19 and having rods 20. On the combustion chamber 1, for example on its cylindrical part 11, the main power ring 21 is made to which the rods 20 of the actuators 17 are pivotally attached. The actuators 17 serve to control the launch vehicle at pitch angles and yaw.

Возможная пневмогидравлическая схема ЖРД приведена на фиг.1 и содержит трубопровод горючего 22, подсоединенный одним концом к выходу из насоса горючего 7, содержащим пуско-отсечной клапан 23 и сильфон 24, выход этого трубопровода соединен с главным коллектором 25 камеры сгорания 1. Выход из насоса окислителя 6 трубопроводом окислителя 26, содержащим пускоотсечной клапан окислителя 27, соединен с газогенератором 2. Также выход из дополнительного насоса горючего 8 трубопроводом горючего 28, содержащим пускоотсечной клапан горючего 29, соединен с газогенератором 2. На газогенераторе 2 и на камере сгорания 1 установлены, по меньшей мере, по одному запальному устройству 30.A possible pneumohydraulic scheme of the liquid propellant rocket engine is shown in Fig. 1 and contains a fuel pipe 22 connected at one end to the outlet of the fuel pump 7, containing a start-shut-off valve 23 and a bellows 24, the output of this pipe is connected to the main manifold 25 of the combustion chamber 1. Exit from the pump the oxidizer 6 by the oxidizer pipe 26 containing the start-off valve of the oxidizer 27 is connected to the gas generator 2. Also, the output of the additional fuel pump 8 by the fuel pipe 28 containing the start-off valve of the fuel 29 is connected to gas a generator 2. On the gas generator 2 and on the combustion chamber 1 are installed at least one ignition device 30.

Двигатель оборудован блоком управления 31, который электрическими связями 32 соединен с запальными устройствами 30 и с пускоотсечными клапанами 23, 27 и 29.The engine is equipped with a control unit 31, which is connected by electrical connections 32 to the ignition devices 30 and to the shut-off valves 23, 27 and 29.

Особенностью двигателя (фиг.1…3) является то, что ТНА 3 жестко закреплен на силовой раме 13 при помощи не менее трех шарнирных тяг 15, а камера сгорания 1 имеет возможность поворачиваться относительно центра узла подвески 16 в одной плоскости.A feature of the engine (Fig. 1 ... 3) is that the TNA 3 is rigidly fixed to the power frame 13 with at least three articulated rods 15, and the combustion chamber 1 has the ability to rotate relative to the center of the suspension assembly 16 in one plane.

Особенностью турбонасосного агрегата 3 (фиг.2) является то, что насос горючего 7 выполнен двухступенчатым, содержащим две независимые (с разными скоростями вращающиеся) ступени 33 и 34, установленные соответственно на внешнем и внутреннем валах 35 и 36. Насос горючего 7 имеет входной патрубок 37, корпус 38, внутри которого установлено устройство для передачи вращающего момента и изменения частоты вращения 39, например редуктор, и отверстие 40, соединяющее внутреннюю полость 41 корпуса 38 с входной полостью 42. Кроме того, устройство соединено с дополнительным насосом горючего 8, точнее с его центробежным колесом 43. Между валами 35 и 36 выполнен кольцевой зазор 44, для подачи горючего во внутреннюю полость 41 для охлаждения устройства для передачи вращающего момента и изменения частоты вращения 39. В качестве устройства для передачи вращающего момента и изменения частоты вращения 39 предложено применить магнитную передачу, содержащую вместо шестерен цилиндры 45 с постоянными магнитами 46, размешенными по окружности с постоянным шагом, что на порядок уменьшит нагрев горючего, охлаждающего для передачи вращающего момента и изменения частоты вращения 39 и уменьшит пожароопасность.A feature of the turbopump assembly 3 (Fig. 2) is that the fuel pump 7 is made of a two-stage, containing two independent (with different speeds rotating) stages 33 and 34 mounted respectively on the outer and inner shafts 35 and 36. The fuel pump 7 has an inlet pipe 37, a housing 38, inside which a device is installed for transmitting torque and changing the rotational speed 39, for example a gearbox, and an opening 40 connecting the internal cavity 41 of the housing 38 with the input cavity 42. In addition, the device is connected to a fuel fuel pump 8, more precisely, with its centrifugal wheel 43. An annular gap 44 is made between the shafts 35 and 36 to supply fuel to the internal cavity 41 for cooling the device for transmitting torque and changing the rotational speed 39. As a device for transmitting torque and changes in the rotational speed 39 it is proposed to use a magnetic transmission containing instead of gears cylinders 45 with permanent magnets 46, placed around a circle with a constant pitch, which will reduce the heating of fuel cooling for transmitting torque and changing rotational speed 39 and will reduce fire hazard.

Узел подвески 16 камеры сгорания 1 ЖРД (фиг.3) содержит две части: неподвижную 47 и подвижную 48. Неподвижная часть 47 жестко соединена с газоводом 4, а подвижная часть 48 жестко соединена с головкой 10 камеры сгорания 1, за счет того, что обе части образуют сферическое шарнирное соединение 49, выполненное пустотелым внутри.The suspension assembly 16 of the combustion chamber 1 of the LRE (Fig. 3) contains two parts: the stationary 47 and the movable 48. The fixed part 47 is rigidly connected to the gas duct 4, and the movable part 48 is rigidly connected to the head 10 of the combustion chamber 1, due to the fact that both the parts form a spherical joint 49 made hollow inside.

Двигатель запускается следующим образом.The engine starts as follows.

В исходном положении все клапаны двигателя закрыты. При запуске ЖРД на горючем с блока управления 31 по электрическим каналам связи 32 подается команда на ракетный клапаны окислителя и горючего (ракетные клапаны на фиг.1…3 не показаны). После заливки насосов окислителя 6 и горючего 7 и 8 открывают пускоотсечные клапаны 23, 27 и 29 (фиг.13), установленные за насосом окислителя 6, после насоса горючего 7 и после дополнительного насоса горючего 8. Окислитель и горючее поступают в газогенератор 2, где воспламеняются при помощи запальников 30. Газогенераторный газ и горючее подается в камеру сгорания 1. Горючее охлаждает камеру сгорания 1, проходя через зазор, между оболочками ее сопла 12 и цилиндрической части 11, образующими регенеративный тракт охлаждения (фиг.1), выходит во внутреннюю полость камеры сгорания 1 для дожигания газогенераторного газа, идущего из газогенератора 2. Воспламенение этих компонентов осуществляется также запальными устройствами 30, установленными на камере сгорания 1.In the initial position, all engine valves are closed. When starting a liquid propellant liquid propellant rocket engine from a control unit 31 through an electric communication channel 32, a command is given to the oxidizer and fuel rocket valves (rocket valves are not shown in FIGS. 1 ... 3). After filling the oxidizer pumps 6 and fuel 7 and 8, the start-off valves 23, 27 and 29 (Fig. 13) are opened, installed behind the oxidizer pump 6, after the fuel pump 7 and after the additional fuel pump 8. The oxidizing agent and fuel enter the gas generator 2, where ignited using igniters 30. Gas-generating gas and fuel is supplied to the combustion chamber 1. The fuel cools the combustion chamber 1, passing through the gap, between the shells of its nozzle 12 and the cylindrical part 11 forming the regenerative cooling path (Fig. 1), goes into the inner awn combustion chamber 1 for afterburning gasification gas coming from the gasifier 2. The ignition of these components are also ignition devices 30 mounted on the combustion chamber 1.

После запуска турбонасосного агрегата 3 (фиг.1) газогенераторный газ подается из газогенератора 2 в турбину 5, раскручивается внутренний вал 36, давление на выходах насосов 6, 7 и 8 возрастает. Далее по газоводу 4 и через узел подвески 16 газогенераторный газ подается в головку 10 камеры сгорания 1.After starting the turbopump unit 3 (Fig. 1), the gas-generating gas is supplied from the gas-generator 2 to the turbine 5, the internal shaft 36 is untwisted, the pressure at the outputs of the pumps 6, 7 and 8 increases. Next, through the gas duct 4 and through the suspension unit 16, the gas-generating gas is supplied to the head 10 of the combustion chamber 1.

Для управления ракетой-носителем, на которой установлены предложенные жидкостные ракетные двигатели, по углам тангажа и крена подают команду с блока управления 31 (фиг.3) на привод 17.To control the launch vehicle on which the proposed liquid propellant rocket engines are installed, a command is sent from the control unit 31 (Fig. 3) to the drive 17 at the pitch and roll angles.

Применение изобретения позволило:The application of the invention allowed:

1. Значительно повысить надежность и пожаробезопасность ТНА и двигателя в целом за счет применения магнитной передачи вместо редуктора.1. Significantly increase the reliability and fire safety of the TNA and the engine as a whole through the use of magnetic transmission instead of the gearbox.

2. Обеспечить надежное управление вектором тяги ЖРД и управление ракетой-носителем по углам тангажа и рыскания.2. To provide reliable control of the thrust vector of the rocket engine and control of the launch vehicle at the angles of pitch and yaw.

Claims (2)

1. Жидкостный ракетный двигатель, 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, дополнительный насос горючего, газовод, соединяющий выход из турбины с головкой камеры сгорания через узел подвески, отличающийся тем, что насос горючего выполнен двухступенчатым, содержащим независимые ступени с собственными валами, которые соединены между собой и с валом дополнительного насоса горючего при помощи устройства для передачи вращающего момента и изменения частоты вращения.1. A liquid rocket engine 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 provides the ability to swing in two planes by means of actuators attached to a power ring made on the combustion chamber, a gas generator and a turbopump unit, comprising, in turn, a turbine, an oxidizer pump, a fuel pump, an additional fuel pump, a gas duct connecting the outlet of the turbine to the head of the combustion chamber through a unit suspension, characterized in that the fuel pump is a two-stage, containing independent stages with its own shafts, which are connected to each other and to the shaft of the additional fuel pump using a device for transmitting torque and changing the speed. 2. Турбонасосный агрегат, содержащий турбину и насос окислителя, насос горючего, дополнительный насос горючего, валы которых соединены между собой при помощи устройства для передачи вращающего момента и изменения частоты вращения, отличающийся тем, что насос горючего выполнен двухступенчатым, устройство для передачи вращающего момента и изменения частоты вращения размещено в корпусе с подводящим и отводящим каналами, при этом валы турбины и обеих ступеней насоса горючего расположены концентрично с образованием кольцевой полости между ними, служащей подводящим каналом, а отводящий канал сообщен с входом насоса, при этом в качестве устройства для передачи вращающего момента и изменения частоты вращения применена магнитная передача, содержащая диски с постоянными магнитами, размещенными по окружности с постоянным шагом. 2. A turbopump assembly comprising a turbine and an oxidizer pump, a fuel pump, an additional fuel pump, the shafts of which are interconnected using a device for transmitting torque and changing the rotational speed, characterized in that the fuel pump is made two-stage, a device for transmitting torque and changes in the rotational speed are housed in a housing with inlet and outlet channels, and the shafts of the turbine and both stages of the fuel pump are concentric with the formation of an annular cavity between them, which serves as the supply channel, and the discharge channel is in communication with the pump inlet, while a magnetic transmission is used as a device for transmitting torque and changing the rotational speed, comprising disks with permanent magnets arranged around a circle with a constant pitch.
RU2011115585/06A 2011-04-20 2011-04-20 Liquid-propellant rocket engine and turbopump unit RU2458245C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011115585/06A RU2458245C1 (en) 2011-04-20 2011-04-20 Liquid-propellant rocket engine and turbopump unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011115585/06A RU2458245C1 (en) 2011-04-20 2011-04-20 Liquid-propellant rocket engine and turbopump unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2458245C1 true RU2458245C1 (en) 2012-08-10

Family

ID=46849656

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011115585/06A RU2458245C1 (en) 2011-04-20 2011-04-20 Liquid-propellant rocket engine and turbopump unit

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2458245C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2514582C1 (en) * 2013-06-18 2014-04-27 Николай Борисович Болотин Liquid propellant rocket engine
RU2531831C1 (en) * 2013-06-18 2014-10-27 Николай Борисович Болотин Liquid fuel rocket motor
RU2531835C1 (en) * 2013-07-02 2014-10-27 Николай Борисович Болотин Liquid propellant rocket engine
RU2562315C1 (en) * 2014-08-05 2015-09-10 Николай Борисович Болотин Three-component liquid propellant rocket engine

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2064102C1 (en) * 1993-08-24 1996-07-20 Производственно-коммерческая фирма "Инпром А.Г." Magnetic coupling
US5918460A (en) * 1997-05-05 1999-07-06 United Technologies Corporation Liquid oxygen gasifying system for rocket engines
RU2161263C2 (en) * 1995-12-19 2000-12-27 Акционерное общество открытого типа "Самарский научно-технический комплекс им. Н.Д.Кузнецова" Liquid-propellant afterburner rocket engine
RU2197628C2 (en) * 2001-03-26 2003-01-27 Бахмутов Аркадий Алексеевич Method of operation of liquid-propellant rocket engine with turbopump delivery of cryogenic propellant on basis of oxygen oxidizer and hydrocarbon fuel and liquid- propellant rocket engine implementing said method
RU2216662C1 (en) * 2002-09-30 2003-11-20 Открытое акционерное общество "Петербургский трамвайно-механический завод" Magnetic clutch
RU2265133C1 (en) * 2004-04-14 2005-11-27 Дубских Николай Иванович Automobile starter-generator
RU2318129C1 (en) * 2006-09-13 2008-02-27 Николай Борисович Болотин Turbo-pump unit of liquid-propellant engine

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2064102C1 (en) * 1993-08-24 1996-07-20 Производственно-коммерческая фирма "Инпром А.Г." Magnetic coupling
RU2161263C2 (en) * 1995-12-19 2000-12-27 Акционерное общество открытого типа "Самарский научно-технический комплекс им. Н.Д.Кузнецова" Liquid-propellant afterburner rocket engine
US5918460A (en) * 1997-05-05 1999-07-06 United Technologies Corporation Liquid oxygen gasifying system for rocket engines
RU2197628C2 (en) * 2001-03-26 2003-01-27 Бахмутов Аркадий Алексеевич Method of operation of liquid-propellant rocket engine with turbopump delivery of cryogenic propellant on basis of oxygen oxidizer and hydrocarbon fuel and liquid- propellant rocket engine implementing said method
RU2216662C1 (en) * 2002-09-30 2003-11-20 Открытое акционерное общество "Петербургский трамвайно-механический завод" Magnetic clutch
RU2265133C1 (en) * 2004-04-14 2005-11-27 Дубских Николай Иванович Automobile starter-generator
RU2318129C1 (en) * 2006-09-13 2008-02-27 Николай Борисович Болотин Turbo-pump unit of liquid-propellant engine

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2514582C1 (en) * 2013-06-18 2014-04-27 Николай Борисович Болотин Liquid propellant rocket engine
RU2531831C1 (en) * 2013-06-18 2014-10-27 Николай Борисович Болотин Liquid fuel rocket motor
RU2531835C1 (en) * 2013-07-02 2014-10-27 Николай Борисович Болотин Liquid propellant rocket engine
RU2562315C1 (en) * 2014-08-05 2015-09-10 Николай Борисович Болотин Three-component liquid propellant rocket engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8555612B2 (en) Constant volume combustor having rotating wave rotor
RU2711887C1 (en) Liquid propellant propulsion system with auxiliary electric power
US7137243B2 (en) Constant volume combustor
CN111502864A (en) Open-cycle liquid oxygen kerosene engine system and use method thereof
RU2458245C1 (en) Liquid-propellant rocket engine and turbopump unit
RU2420669C1 (en) Liquid propellant engine with controlled thrust vector, and nozzle block of roll
RU2418970C1 (en) Liquid-propellant engine and turbo-pump unit
RU2431756C1 (en) Liquid propellant engine with controlled thrust vector, and nozzle block of roll
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
RU2413862C1 (en) Liquid propellant rocket engine (lpre)
RU2441170C1 (en) Liquid propellant rocket engine with controlled nozzle, and unit of bank nozzles
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
RU2464208C1 (en) Multistage carrier rocket, liquid-propellant rocket engine, turbo pump unit and bank nozzle unit
RU2431053C1 (en) Liquid propellant rocket engine and roll nozzle block
RU2300657C1 (en) Liquid-propellant rocket engine
RU2318129C1 (en) Turbo-pump unit of liquid-propellant engine
RU2476709C1 (en) Liquid propellant rocket engine
RU2476708C1 (en) Liquid propellant rocket engine
RU2455515C1 (en) Three-stage booster-rocket, liquid propellant rocket engine and roll nozzle block
RU2390476C1 (en) Multi-stage
RU2409754C1 (en) Controlled thrust vector lpre and lpre combustion chamber suspension assembly
RU2484287C1 (en) Three-component liquid-propellant engine
RU2531833C1 (en) Liquid propellant rocket engine