RU2526613C1 - Pulse detonation plant to create traction power - Google Patents
Pulse detonation plant to create traction power Download PDFInfo
- Publication number
- RU2526613C1 RU2526613C1 RU2013108770/06A RU2013108770A RU2526613C1 RU 2526613 C1 RU2526613 C1 RU 2526613C1 RU 2013108770/06 A RU2013108770/06 A RU 2013108770/06A RU 2013108770 A RU2013108770 A RU 2013108770A RU 2526613 C1 RU2526613 C1 RU 2526613C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- detonation
- detonation chamber
- chamber
- nozzle
- installation
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано для создания тяги на летательных аппаратах, на других транспортных средства и в энергетических установках.The invention relates to engine building and can be used to create traction on aircraft, on other vehicles and in power plants.
Известен способ работы и устройство энергосиловой детонационной установки [1], состоящей из полузакрытой цилиндрической камеры, к которой крепится под наклоном (0≤α≤90) к продольной осевой линии один или несколько (по периметру) детонационных пакетов, направленных своим открытым торцом в сторону днища. Детонационные пакеты оснащены системой подачи топлива и воспламенения.A known method of operation and the device of an energy-power detonation installation [1], consisting of a semi-closed cylindrical chamber, to which one or more (along the perimeter) detonation packets directed with their open end to the side is attached at an angle (0≤α≤90) to the longitudinal axial line bottoms. Detonation packages are equipped with a fuel supply and ignition system.
Недостатком устройства является то, что детонационные волны, попадая в канал системы для порционной подачи топливной смеси (канал детонационного пакета), повышают теплонапряженность деталей, что приводит к перегреву установки и быстрому выходу ее из строя.The disadvantage of this device is that detonation waves, falling into the channel of the system for portioned supply of the fuel mixture (channel of the detonation packet), increase the thermal stress of the parts, which leads to overheating of the installation and its quick failure.
Известна комбинированная камера пульсирующего двигателя детонационного горения [2], состоящая из полости, выполненной в центральном теле камеры сгорания, установленном в корпусе с насадкой с образованием кольцевого канала, и узла подвода продуктов газогенерации. Камера снабжена устройством для создания ударных волн, выполненным в виде струйного ускорителя и соосно с ним расположенного твердого обтекаемого тела, закрепленного в насадке и имеющего осевую и угловую степень свободы.Known combined chamber of a pulsating detonation combustion engine [2], consisting of a cavity made in the Central body of the combustion chamber mounted in a housing with a nozzle with the formation of an annular channel, and a node for supplying gas generation products. The camera is equipped with a device for creating shock waves, made in the form of a jet accelerator and coaxially located solid streamlined body, mounted in the nozzle and having an axial and angular degree of freedom.
Данной конструкции присущ недостаток, состоящий в том, что изменение тяги происходит путем перемещения твердого обтекаемого тела, что ухудшает приемистость камеры и делает управление режимом ее работы инерционным.This design has an inherent disadvantage in that the change in traction occurs by moving a solid streamlined body, which impairs the throttle response of the camera and makes the control of its operation mode inertial.
Известна регулируемая камера пульсирующего двигателя с детонационным горением [3] (пульсирующая детонационная установка для создания силы тяги), содержащая корпус, внутри которого установлен насадок с полузамкнутой камерой (детонационной камерой), и узел подвода газовой смеси (система подачи окислителя). Насадок выполнен составным из подпружиненных телескопических перевернутых стаканов с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль продольной оси. Узел подвода газовой смеси выполнен в виде газораспределителя с подвижным золотником, соединенным с кольцевыми зазорами. Под действием пружины все телескопические стаканы поджаты торцами друг к другу, в результате чего каналы и соответствующие им проточные части перекрыты. В этом положении детонационная камера имеет максимальный объем. Перед запуском установку необходимо настроить на заданный режим путем перемещения золотника в одно из фиксированных положений, соответствующих числу подвижных стаканов. Стакан под действием давления газов перемещается до упора в насадок, поджимая пружину, в результате чего между донной поверхностью переместившегося и последующего стаканов образуется кольцевая щель для подвода газа в детонационную камеру. Объем детонационной камеры регулируется количеством перемещенных телескопических стаканов. Для изменения режима работы двигателя необходимо одновременно изменить количество компонентов, поступающих в газогенератор, и установить подвижной золотник в соответствующее данному режиму положение. Данное техническое решение, являющееся наиболее близким по существу к заявляемому, и принято за прототип.Known adjustable chamber of a pulsating engine with detonation combustion [3] (pulsating detonation unit for generating traction), comprising a housing inside which nozzles with a semi-closed chamber (detonation chamber) are installed, and a gas mixture supply unit (oxidizer supply system). The nozzles are made integral of spring-loaded telescopic inverted glasses with the possibility of reciprocating movement along the longitudinal axis. The gas supply unit is made in the form of a gas distributor with a movable spool connected to annular gaps. Under the action of the spring, all telescopic cups are pressed end to end to each other, as a result of which the channels and their corresponding flow parts are closed. In this position, the detonation chamber has a maximum volume. Before starting, the installation must be set to the specified mode by moving the spool to one of the fixed positions corresponding to the number of movable glasses. The glass under the influence of gas pressure moves to the stop against the nozzles, pressing the spring, as a result of which an annular gap is formed between the bottom surface of the moving and subsequent glasses to supply gas to the detonation chamber. The volume of the detonation chamber is controlled by the number of telescopic glasses moved. To change the operating mode of the engine, it is necessary to simultaneously change the number of components entering the gas generator and set the movable spool in the position corresponding to this mode. This technical solution, which is the closest in essence to the claimed, and taken as a prototype.
Недостатком указанного технического решения является сложность конструкции, наличие движущихся деталей (стаканы, золотник), которые постоянно подвергаются сильным динамическим уларам, и невозможность получения дозированной силы тяги.The disadvantage of this technical solution is the complexity of the design, the presence of moving parts (glasses, spool), which are constantly exposed to strong dynamic ular, and the inability to obtain a dosed traction force.
Задачей предлагаемого технического решения является упрощение конструкции установки, возможность осуществления требуемого количество единичных циклов с заданной частотой, а также возможность регулирования величины силы тяги в широком диапазоне ее значений.The objective of the proposed technical solution is to simplify the design of the installation, the ability to implement the required number of unit cycles with a given frequency, as well as the ability to control the magnitude of the thrust in a wide range of its values.
Задача решается следующим образом.The problem is solved as follows.
Известная пульсирующая детонационная установка для создания силы тяги содержит корпус, внутри которого установлен насадок с полузамкнутой детонационной камерой, и систему подачи окислителя.Known pulsating detonation installation for creating traction force comprises a housing, inside of which there are nozzles with a semi-closed detonation chamber, and an oxidizer supply system.
Согласно предлагаемому техническому решению детонационная камера насадка выполнена в виде полусферы постоянного объема, что обеспечивает существенное упрощение конструкции установки и долговечность ее деталей. В стенках камеры соосно друг другу установлены форсунка для впрыска топлива и свеча зажигания для воспламенения горючей смеси. Между детонационной камерой и насадком расположено профилированное кольцевое сопло, выполненное в виде кольцевой щели с чередующимися пазами, расположенными под острым углом к продольной оси установки, направленными внутрь детонационной камеры и связанными с системой подачи окислителя в детонационную камеру. Такое выполнение кольцевого сопла обеспечивает увеличение скорости истечения газового потока (окислителя) и создание мощных ударных волн, которые фокусируются в определенной точке детонационной камеры и инициируют детонацию в горючей смеси.According to the proposed technical solution, the detonation chamber nozzle is made in the form of a hemisphere of constant volume, which provides a significant simplification of the design of the installation and the durability of its parts. An injector for fuel injection and a spark plug for igniting the combustible mixture are mounted coaxially with each other in the chamber walls. Between the detonation chamber and the nozzle there is a profiled annular nozzle made in the form of an annular gap with alternating grooves located at an acute angle to the longitudinal axis of the installation, directed inside the detonation chamber and connected with the oxidant supply system to the detonation chamber. This embodiment of the annular nozzle provides an increase in the velocity of the gas flow (oxidizer) and the creation of powerful shock waves that focus at a certain point in the detonation chamber and initiate detonation in the combustible mixture.
Таким образом, работа установки обеспечивается простыми средствами в виде полусферической детонационной камеры постоянного объема, форсунки и свечи зажигания, а также определенной установки кольцевого сопла предлагаемой конструкции. Это упрощает конструкцию самой установки и обеспечивает возможность осуществления требуемого количества единичных циклов с заданной частотой и возможность регулирования величины силы тяги в широком диапазоне ее значений.Thus, the operation of the installation is provided by simple means in the form of a hemispherical detonation chamber of constant volume, nozzles and spark plugs, as well as a specific installation of the annular nozzle of the proposed design. This simplifies the design of the installation itself and provides the ability to implement the required number of unit cycles with a given frequency and the ability to control the magnitude of the thrust in a wide range of its values.
На схеме представлен общий вид заявляемой пульсирующей детонационной установки для создания силы тяги.The diagram shows a General view of the inventive pulsating detonation installation to create traction.
Установка содержит корпус 1, внутри которого расположены детонационная камера 2, выполненная в виде полусферы постоянного объема, и насадок 3 расположенный соосно с ней, являющийся ее продолжением. Между камерой 1 и насадком 3 установлено профилированное кольцевое сопло 4, представляющее собой кольцевую щель с чередующимися пазами, расположенными под острым углом к продольной оси установки и направленными внутрь детонационной камеры 2, которые связывают полость детонационной камеры 2 с системой подачи окислителя (не показана). Чередующиеся пазы кольцевой щели могут быть также расположены под прямым углом к продольной оси установки. В стенках детонационной камеры 2 на некотором расстоянии от кольцевого сопла 4 установлены соосно друг другу форсунка 5 для подачи жидкого (газообразного) топлива и свеча зажигания 6 для воспламенения горючей смеси. Форсунка 5 и свеча зажигания 6 могут быть также смещены относительно друг друга.The installation comprises a housing 1, inside of which there is a
Работа предлагаемой детонационной установки имеет цикличный характер и осуществляется следующим образом. Окислитель (воздух, кислород) под давлением поступает из системы подачи окислителя (не показан) в детонационную камеру 2 через кольцевое сопло 4. Благодаря истечению газовой струи из кольцевого сопла 4 со сверхзвуковой скоростью образуются ударные волны, которые при взаимодействии с поверхностью детонационной камеры 2 усиливаются. Одновременно форсунка 5 впрыскивает определенную порцию жидкого (газообразного) топлива, которое, смешиваясь с окислителем и остаточными газами предыдущего цикла, образует горючую смесь заданного стехиометрического состава. Воспламенение горючей смеси происходит от свечи зажигания 6 в момент полного заполнения детонационной камеры 2. Детонация инициируется при встрече зародившегося в результате воспламенения искрой очага горения с ударными волнами, возникающими при истечении окислителя из кольцевого сопла 4. Формирующаяся детонационная волна, попадая на заднюю поверхность (тяговую стенку) детонационной камеры 2, создает силу тяги. При этом происходит резкое повышение давления в полости детонационной камеры 2, вследствие чего кольцевое сопло 4 перекрывается и подача окислителя прекращается (первый цикл закончен). После прохождения детонационной волны и истечения продуктов детонации наружу давление в детонационной камере 2 резко падает, что приводит к возобновлению поступления окислителя, и цикл повторяется.The work of the proposed detonation installation is cyclical in nature and is carried out as follows. The oxidizing agent (air, oxygen) under pressure enters from the oxidizer supply system (not shown) into the
Требуемый состав топливно-воздушной смеси достигается изменением количества поступающих в детонационную камеру 2 топлива и окислителя с помощью форсунки 5 и системы подачи окислителя.The required composition of the air-fuel mixture is achieved by changing the amount of fuel and oxidizer entering the
Изменяя состав горючей смеси (топлива и окислитель), частоту впрысков топлива через форсунку 5 и длительность каждого впрыска, можно регулировать силу тяги детонационной установки в широких пределах. Положительный эффект предлагаемой пульсирующей детонационной установки для получения тяги подтвержден экспериментально. Например, в модели пульсирующей установки с детонационной камерой диаметра D=40 мм и насадком длины L=65 мм, в которой сжигалась смесь гептана с кислородом и воздухом, сила тяги менялась в пределах R=10-70 H. При этом были использованы автомобильные форсунка и свеча зажигания фирмы Bosh, которые позволяли плавно изменять коэффициент избытка горючего смеси в пределах ϕ=1-4, частоту циклов - в пределах ν=1-1000 Гц.By changing the composition of the combustible mixture (fuel and oxidizer), the frequency of fuel injections through the
После первых нескольких циклов рабочий процесс установки становится стационарным и дальнейшее воспламенение смеси и инициирование детонации происходит за счет создаваемых при истечении газообразного окислителя через кольцевое сопло 4 ударных волн и их взаимодействия с факелом топлива, стенкой детонационной камеры и остаточными продуктами сгорания предыдущего цикла, а также благодаря возрастанию температуры. Это означает, что принудительный поджиг топливно-воздушной смеси свечой используется только для запуска детонационного процесса при продолжительной работе установки (более 5 циклов), а также в тех случаях, когда требуется произвести требуемое количество (один и более) дозированных импульсов.After the first few cycles, the installation workflow becomes stationary and further ignition of the mixture and initiation of detonation occurs due to the shock waves generated during the oxidizing gas flow through the
Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает простыми средствами пульсирующий режим детонационного горения, который определяется скоростью срабатывания форсунки и свечи зажигания, а также предлагаемая установка позволяет осуществлять требуемое количество единичных циклов (один и более) с заданной частотой и регулировать величину силы тяги в широком диапазоне ее значений.Thus, the proposed technical solution provides a simple means of a pulsating detonation combustion mode, which is determined by the speed of the nozzle and spark plug, and the proposed installation allows you to carry out the required number of unit cycles (one or more) with a given frequency and adjust the amount of thrust in a wide range of it values.
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ №2285142, МПК F02K 7/02, 2006.1. RF patent No. 2285142, IPC F02K 7/02, 2006.
2. Патент РФ №2080466, МПК F02K 7/02, 1997.2. RF patent No. 2080466, IPC F02K 7/02, 1997.
3. Патент РФ №2059857, МПК F02K 7/02, 1996.3. RF patent No. 2059857, IPC F02K 7/02, 1996.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013108770/06A RU2526613C1 (en) | 2013-02-27 | 2013-02-27 | Pulse detonation plant to create traction power |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013108770/06A RU2526613C1 (en) | 2013-02-27 | 2013-02-27 | Pulse detonation plant to create traction power |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2526613C1 true RU2526613C1 (en) | 2014-08-27 |
Family
ID=51456203
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013108770/06A RU2526613C1 (en) | 2013-02-27 | 2013-02-27 | Pulse detonation plant to create traction power |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2526613C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2710740C1 (en) * | 2018-12-10 | 2020-01-10 | Сергей Евгеньевич Угловский | Method for formation and combustion of fuel mixture in detonation burning chamber of rocket engine |
US20230147062A1 (en) * | 2021-05-31 | 2023-05-11 | Alden David Meier | Pulse Detonation Wave Generator |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1001645A (en) * | 1961-05-27 | 1965-08-18 | Snecma | Improvements in or relating to thermopropulsive jet engines of periodic combustion type |
US3823554A (en) * | 1973-02-20 | 1974-07-16 | J Melenric | High speed valveless resonant pulse jet engine |
RU2059857C1 (en) * | 1993-06-10 | 1996-05-10 | Саратовская научно-производственная фирма "Растр" | Controllable chamber of pulse detonation engine |
RU2282044C1 (en) * | 2004-11-22 | 2006-08-20 | Бордовский Антон Владимирович | Detonation combustion pulsejet engine |
RU2433293C2 (en) * | 2010-01-22 | 2011-11-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ | Impulse detonation engine |
RU2459150C2 (en) * | 2009-09-25 | 2012-08-20 | Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева Сибирского отделения Российской академии наук (ИГиЛ СО РАН) | Detonation combustion method of flammable mixtures, and device for its implementation |
-
2013
- 2013-02-27 RU RU2013108770/06A patent/RU2526613C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1001645A (en) * | 1961-05-27 | 1965-08-18 | Snecma | Improvements in or relating to thermopropulsive jet engines of periodic combustion type |
US3823554A (en) * | 1973-02-20 | 1974-07-16 | J Melenric | High speed valveless resonant pulse jet engine |
RU2059857C1 (en) * | 1993-06-10 | 1996-05-10 | Саратовская научно-производственная фирма "Растр" | Controllable chamber of pulse detonation engine |
RU2282044C1 (en) * | 2004-11-22 | 2006-08-20 | Бордовский Антон Владимирович | Detonation combustion pulsejet engine |
RU2459150C2 (en) * | 2009-09-25 | 2012-08-20 | Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева Сибирского отделения Российской академии наук (ИГиЛ СО РАН) | Detonation combustion method of flammable mixtures, and device for its implementation |
RU2433293C2 (en) * | 2010-01-22 | 2011-11-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ | Impulse detonation engine |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
2. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2710740C1 (en) * | 2018-12-10 | 2020-01-10 | Сергей Евгеньевич Угловский | Method for formation and combustion of fuel mixture in detonation burning chamber of rocket engine |
US20230147062A1 (en) * | 2021-05-31 | 2023-05-11 | Alden David Meier | Pulse Detonation Wave Generator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107636275B (en) | System and method for igniting an air-fuel mixture in an internal combustion engine | |
US10054102B2 (en) | Quiescent chamber hot gas igniter | |
US5901550A (en) | Liquid fueled pulse detonation engine with controller and inlet and exit valves | |
CN103899435B (en) | A kind of combined type pulse detonation engine detonation chamber | |
CN106715859B (en) | Ignition system for internal combustion engine | |
CN101975124B (en) | Spark plug type electric ignition coaxial nozzle shearing device | |
CN109653903A (en) | A kind of repeatable igniter for solid-liquid rocket | |
RU2526613C1 (en) | Pulse detonation plant to create traction power | |
CN206397619U (en) | A kind of pulse-knocking engine of side exhaust | |
RU2684352C1 (en) | Adjustable pulsative gas dynamic detonation resonator output device for draw production | |
RU2500913C1 (en) | Device to ignite charge of solid-propellant rocket engine | |
CN110905688B (en) | Device for improving working frequency of pulse detonation engine by using non-combustible liquid | |
Wang et al. | Discovery of breathing phenomena in continuously rotating detonation | |
CN106640421A (en) | Side-exhausting pulse detonation engine | |
RU2490491C1 (en) | Device for pulse ignition of combustible mixture | |
RU2397355C2 (en) | Method of operating low-thrust rocket engine | |
RU2778416C2 (en) | Ignition device for low-thrust rocket engines on non-self-igniting gaseous (liquid) fuel and gaseous oxidizer | |
CN220453713U (en) | Powder spraying mechanism and rotary detonation engine | |
RU2216642C2 (en) | Method of cumulative combustion of propellant in jet engines | |
RU2485402C1 (en) | Gas dynamic igniter | |
RU2555601C1 (en) | Gas dynamic ignitor of basic fuel mixture in flow channel | |
RU101501U1 (en) | MISSION MODEL ENGINE FOR SUBMARINE RUNNING | |
CN116857676A (en) | Powder spraying mechanism and rotary detonation engine | |
RU69163U1 (en) | PULSE DETONATION ENGINE | |
JP5988878B2 (en) | Pulse combustion apparatus and thermal spraying apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160228 |