RU2579293C1 - Liquid propellant engine with thrust vector control - Google Patents

Liquid propellant engine with thrust vector control Download PDF

Info

Publication number
RU2579293C1
RU2579293C1 RU2015110556/06A RU2015110556A RU2579293C1 RU 2579293 C1 RU2579293 C1 RU 2579293C1 RU 2015110556/06 A RU2015110556/06 A RU 2015110556/06A RU 2015110556 A RU2015110556 A RU 2015110556A RU 2579293 C1 RU2579293 C1 RU 2579293C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
main
pump
engine
pumps
oxidizer
Prior art date
Application number
RU2015110556/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Константин Иванович Вовчаренко
Александр Фролович Ефимочкин
Николай Васильевич Подгорный
Александр Викторович Шостак
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики"
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 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" filed Critical Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики"
Priority to RU2015110556/06A priority Critical patent/RU2579293C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2579293C1 publication Critical patent/RU2579293C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: rocket science.
SUBSTANCE: invention relates to rocketry, particularly, to liquid-propellant engines with controlled thrust vector. Liquid propellant engine with controlled thrust vector comprises chamber to swing in journals in the main stabilization planes, main components on the periphery of the engine along its axis, turbo pump unit with main high-pressure pumps and booster units, outputs of the pumps which are made in the form of spiral bends with conical nozzles and are connected in the latter to inputs of the main pumps at the periphery of the chamber with two pairs of two mutually perpendicular series of flexible pipelines in the form of bellows parallel to the main planes of stabilization and connected by curvilinear branch pipes, according to the invention in charge centrifugal pumps are installed by its inputs coaxial lines of supply components, and conical nozzles outlets along longitudinal axes of symmetry of the first towards high-pressure pumps and the nearest bellows flexible pipelines, the booster pump one component is made with possibility of rotation of rotor in opposite direction from the direction of rotor rotation booster another component.
EFFECT: invention provides reduced radial dimensions of liquid propellant engine seal engine layout and thereby reduced engine weight.
1 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области ракетостроения, в частности к жидкостным ракетным двигателям с управляемым вектором тяги, и может быть использовано в жидкостных ракетных двигателях, работающих на сжиженном природном газе и жидком кислороде, а более конкретно, к устройству однокамерного жидкостного ракетного двигателя с управляемым вектором тяги, предназначенного для двигательной установки, состоящей из связки нескольких двигателей, для которых важным является обеспечение минимальных габаритных размеров, особенно радиальных.The invention relates to the field of rocket science, in particular to liquid-propellant rocket engines with a controlled thrust vector, and can be used in liquid rocket engines running on liquefied natural gas and liquid oxygen, and more particularly, to a device for a single-chamber liquid rocket engine with a controlled thrust vector, designed for a propulsion system consisting of a bunch of several engines, for which it is important to ensure minimum overall dimensions, especially radial ones.

Известны жидкостные ракетные двигатели с управляемым вектором тяги, содержащие камеру с возможностью качания в цапфах в главных плоскостях стабилизации, магистрали подвода компонентов на периферии двигателя вдоль его оси, турбонасосный агрегат с центробежными насосами (см. книгу под редакцией Осипова С.О. В.А. Александров и др. «Ракеты-носители». М.: Воениздат, 1981. стр. 203 рис. 6.1. и стр. 232 рис. 7.3а.)Known liquid rocket engines with a controlled thrust vector containing a chamber with the ability to swing in pins in the main stabilization planes, component supply lines on the periphery of the engine along its axis, a turbopump assembly with centrifugal pumps (see book edited by Osipov S.O.A.A. Alexandrov et al. “Launch vehicles.” M.: Military Publishing, 1981. p. 203 Fig. 6.1. And p. 232 Fig. 7.3a.)

На таких двигателях управление вектором тяги обеспечивается за счет качания камеры или всего двигателя в главных плоскостях стабилизации посредством рулевых приводов, расположенных в плоскостях стабилизации ракеты, то есть в вертикальных плоскостях, проходящих через оси карданного подвеса. Магистраль подвода одного из компонентов к двигателям в связке размещены вдоль продольной оси двигательной установки в центральной части бака другого компонента, что усложняет компоновку двигательной установки, так как приходится решать задачу прокладки трубопровода одного из компонентов через полость бака второго компонента с помощью тоннельного трубопровода.On such engines, thrust vector control is provided by rocking the camera or the entire engine in the main stabilization planes by means of steering gears located in the rocket stabilization planes, that is, in vertical planes passing through the axles of the gimbal. The line for supplying one of the components to the engines in a bundle is placed along the longitudinal axis of the propulsion system in the central part of the tank of the other component, which complicates the layout of the propulsion system, since it is necessary to solve the problem of laying the pipeline of one of the components through the tank cavity of the second component using a tunnel pipeline.

Известен также жидкостный ракетный двигатель с управляемым вектором тяги, содержащий камеру с возможностью качания в цапфах в главных плоскостях стабилизации, магистрали подвода компонентов на периферии двигателя вдоль его оси, турбонасосный агрегат с центробежными основными насосами, подкачивающие насосы, выходы которых выполнены в виде спиральных отводов с коническими патрубками и соединены у последних с входами основных насосов по периферии камеры двумя парами двух взаимно перпендикулярных последовательных гибких трубопроводов в виде сильфонов, параллельных главным плоскостям стабилизации и соединенных криволинейными патрубками (см. Ракетно-космическая техника. Научно-технический сборник. Расчет, экспериментальные исследования и проектирование баллистических ракет с подводным стартом. XV Макеевские чтения (25-26 октября 2009 года). Серия XIV, Выпуск 1 (57) стр. 104, рис. 8 - прототип). В указанном двигателе размещение магистрали подвода одного компонента с внешней части бака другого компонента без тоннельного трубопровода обеспечивает достаточную надежность системы подвода компонента к подкачивающим насосам, значительно упрощает компоновочные решения размещения магистралей и баков, снижает массу двигательной установки. Однако не при всех расположениях подкачивающих насосов компонентов, подаваемых на их входы от магистрали на периферии двигателя, обеспечиваются минимальные радиальные габариты жидкостного ракетного двигателя. Это особенно становится заметным при компоновке связки двигателей с управляемым вектором тяги, для которых особенно важным является наличие пространства в отсеке в радиальном направлении для обеспечения качания двигателя. Необходимость свободного пространства, не занятого агрегатами или магистралями, становится острой для двигательных установок, с так называемым «горячим резервированием», когда вышедший из строя один из нескольких двигателей связки приходится отклонять на значительный угол для обеспечения качания остальных двигателей связки. Кроме того, в известном жидкостном ракетном двигателе с управляемым вектором тяги при выполнении входной магистрали от периферии бака к насосам получаются дополнительные гидравлические потери компонента на вынужденной кривизне трубопровода, приводящие к вынужденному нерациональному снижению давления, которое и так является низким из-за ограничения давления в баке, и повышению вероятности кавитации в подкачивающих насосах.Also known is a liquid-propellant rocket engine with a controlled thrust vector, comprising a chamber with the possibility of swinging in pins in the main stabilization planes, component supply lines on the periphery of the engine along its axis, a turbopump unit with centrifugal main pumps, booster pumps, the outputs of which are made in the form of spiral outlets with conical pipes and connected at the latter with the inputs of the main pumps along the periphery of the chamber by two pairs of two mutually perpendicular successive flexible pipelines in the form of bellows parallel to the main planes of stabilization and connected by curvilinear tubes (see. Rocket-space technology. Scientific and technical collection. Calculation, experimental studies and design of ballistic missiles with underwater launch. XV Makeevsky readings (October 25-26, 2009). Series XIV, Issue 1 (57) p. 104, Fig. 8 - prototype). In the specified engine, the location of the line for supplying one component from the outer part of the tank of another component without a tunnel pipe provides sufficient reliability of the system for supplying the component to booster pumps, greatly simplifies layout solutions for the placement of highways and tanks, and reduces the weight of the propulsion system. However, not at all locations of the booster pumps of the components supplied to their inputs from the line at the periphery of the engine, the minimum radial dimensions of the liquid-propellant rocket engine are provided. This is especially noticeable when arranging a bunch of engines with a controlled thrust vector, for which the presence of space in the compartment in the radial direction is especially important for ensuring the engine to swing. The need for free space not occupied by aggregates or highways becomes acute for propulsion systems, with the so-called “hot standby”, when a failed one of several ligament engines must be rejected by a significant angle to ensure that the remaining ligament engines swing. In addition, in the known liquid-propellant rocket engine with a controlled thrust vector, when the input line is run from the periphery of the tank to the pumps, additional hydraulic losses of the component are obtained at the forced curvature of the pipeline, which leads to a forced irrational pressure drop, which is already low due to pressure limitation in the tank , and increasing the likelihood of cavitation in booster pumps.

Для жидкостных ракетных двигателей на сжиженном природном газе и жидком кислороде требование минимальных радиальных габаритов появляется также из-за необходимости предусматривать пространство в отсеке для нанесения криогенной тепловой изоляции на криогенные магистрали. Необходимость минимальных радиальных габаритов появляется и при модернизации ракет-носителей при форсировании жидкостных ракетных двигателей по тяге в прежних размерах двигательного отсека.For liquid rocket engines using liquefied natural gas and liquid oxygen, the requirement of minimum radial dimensions also appears because of the need to provide space in the compartment for applying cryogenic thermal insulation to cryogenic highways. The need for minimum radial dimensions also arises during the modernization of launch vehicles during the forcing of liquid-propellant rocket engines by traction in the previous dimensions of the engine compartment.

Указанное техническое решение не обеспечивает минимальные радиальные габариты двигателя при использовании подкачивающих насосов со спиральными отводами, которые накладывают ограничения на выбор минимального отсека и на обеспечение применения двигателя в стесненных условиях модернизируемых ракет-носителей при их форсировании по тяге в прежних размерах, из-за чего увеличивает массу двигательной установки, что очень важно с точки зрения эффективности форсирования.The specified technical solution does not provide the minimum radial dimensions of the engine when using booster pumps with spiral outlets, which impose restrictions on the choice of the minimum compartment and on ensuring the use of the engine in cramped conditions of modernized launch vehicles when they are thrusted together in the same dimensions, which increases mass of the propulsion system, which is very important from the point of view of boosting efficiency.

Целью предлагаемого изобретения является устранение вышеуказанных недостатков и уменьшение радиальных габаритов жидкостного ракетного двигателя, уплотнение компоновки двигателя и за счет этого уменьшение массы двигателя.The aim of the invention is to eliminate the above disadvantages and reduce the radial dimensions of a liquid rocket engine, seal the layout of the engine and thereby reduce the mass of the engine.

Указанная выше цель изобретения достигается тем, что в известном жидкостном ракетном двигателе с управляемым вектором тяги, содержащем камеру с возможностью качания в цапфах в главных плоскостях стабилизации, магистрали подвода компонентов на периферии двигателя вдоль его оси, турбонасосный агрегат с центробежными основными насосами высокого давления и подкачивающие агрегаты, выходы насосов которых выполнены в виде спиральных отводов с коническими патрубками и соединены у последних с входами основных насосов по периферии камеры двумя парами двух взаимно перпендикулярных последовательных гибких трубопроводов в виде сильфонов, параллельных главным плоскостям стабилизации и соединенных криволинейными патрубками, согласно изобретению подкачивающие центробежные насосы установлены своими входами соосно магистралям подвода компонентов, а коническими патрубками выходов вдоль продольных осей симметрии первых по направлению к насосам высокого давления и ближайшим сильфонам гибких трубопроводов, причем подкачивающий насос одного компонента выполнен с возможностью вращения ротора в противоположном направлении от направления вращения ротора подкачивающего насоса другого компонента.The above object of the invention is achieved by the fact that in a known liquid-propellant rocket engine with a controlled thrust vector containing a chamber with the possibility of swinging in pins in the main stabilization planes, a component supply line on the periphery of the engine along its axis, a turbopump assembly with centrifugal main high pressure pumps and booster pumps units, the pump outputs of which are made in the form of spiral bends with conical tubes and connected at the latter with the inputs of the main pumps on the periphery of the chamber two in pairs of two mutually perpendicular consecutive flexible pipelines in the form of bellows parallel to the main planes of stabilization and connected by curved nozzles, according to the invention, the pumping centrifugal pumps are installed with their inputs coaxially to the component supply lines, and the conical nozzles of the outputs along the longitudinal axis of symmetry of the first towards the high pressure pumps and the closest bellows flexible pipelines, and the booster pump of one component is made with the possibility rotor rotation in the opposite direction from the direction of rotation of the rotor of the booster pump of another component.

Предлагаемое изобретение представлено на рис. 1-6, где:The invention is presented in Fig. 1-6, where:

1. Камера1. Camera

2. Цапфа2. Axle

3. Цапфа3. Axle

4. Главная плоскость стабилизации4. The main plane of stabilization

5. Главная плоскость стабилизации5. The main plane of stabilization

6. Магистраль подвода горючего6. Fuel supply line

7. Продольная ось двигателя7. The longitudinal axis of the engine

8. Магистраль подвода окислителя8. The oxidizer supply line

9. Турбонасосный агрегат9. Turbopump assembly

10. Центробежный основной насос горючего10. Centrifugal main fuel pump

11. Центробежный основной насос окислителя11. Centrifugal main oxidizer pump

12. Подкачивающий насос горючего12. Fuel Booster Pump

13. Подкачивающий насос окислителя13. The booster pump of the oxidizer

14. Выход подкачивающего насоса горючего14. The output of the fuel booster pump

15. Спиральный отвод подкачивающего насоса горючего15. Spiral tap of the fuel booster pump

16. Выход спирального отвода подкачивающего насоса горючего16. The output of the spiral tap of the fuel booster pump

17. Конический патрубок подкачивающего насоса горючего17. Conical branch pipe of the fuel feed pump

18. Вход центробежного основного насоса горючего18. Inlet of the centrifugal main fuel pump

19. Гибкий трубопровод (ближайший к подкачивающему насосу горючего)19. Flexible piping (closest to the fuel booster pump)

20. Гибкий трубопровод (ближайший к центробежному основному насосу горючего)20. Flexible pipe (closest to the centrifugal main fuel pump)

21. Сильфон (гибкого трубопровода, ближайшего к подкачивающему насосу горючего)21. Bellows (flexible pipe closest to the fuel booster pump)

22. Сильфон (гибкого трубопровода, ближайшего к центробежному основному насосу горючего)22. Bellows (flexible tubing closest to the centrifugal main fuel pump)

23. Криволинейный патрубок23. Curved pipe

24. Продольная ось сильфона (ближайшего к подкачивающему насосу горючего)24. The longitudinal axis of the bellows (closest to the fuel booster pump)

25. Продольная ось сильфона (ближайшего к центробежному основному насосу горючего)25. The longitudinal axis of the bellows (closest to the centrifugal main fuel pump)

26. Вход подкачивающего насоса горючего26. Fuel booster pump inlet

27. Выход подкачивающего насоса окислителя27. The output of the oxidizing booster pump

28. Спиральный отвод подкачивающего насоса окислителя28. Spiral tap of the oxidizer booster pump

29. Выход спирального отвода подкачивающего насоса окислителя29. The output of the spiral outlet of the oxidizer feed pump

30. Конический патрубок подкачивающего насоса окислителя30. The conical pipe of the booster pump of the oxidizer

31. Вход центробежного основного насоса окислителя31. The input of the centrifugal main oxidizer pump

32. Гибкий трубопровод (ближайший к подкачивающему насосу окислителя)32. Flexible conduit (closest to oxidizer booster pump)

33. Гибкий трубопровод (ближайший к центробежному основному насосу окислителя)33. Flexible tubing (closest to the centrifugal oxidizer main pump)

34. Сильфон (гибкого трубопровода, ближайшего к подкачивающему насосу окислителя)34. Bellows (flexible conduit closest to the oxidizer booster pump)

35. Сильфон (гибкого трубопровода, ближайшего к центробежному основному насосу окислителя)35. Bellows (flexible conduit closest to the centrifugal oxidizer main pump)

36. Криволинейный патрубок36. Curved pipe

37. Продольная ось сильфона (ближайшего к подкачивающему насосу окислителя)37. The longitudinal axis of the bellows (closest to the oxidizer booster pump)

38. Продольная ось сильфона (ближайшего к центробежному основному насосу окислителя)38. The longitudinal axis of the bellows (closest to the centrifugal oxidizer main pump)

39. Вход подкачивающего насоса окислителя39. The input of the oxidizer boost pump

40. Газовая турбина40. Gas turbine

41. Газогенератор41. Gas generator

42. Смесительная головка газогенератора42. Mixing head of the gas generator

43. Трубопровод43. Pipeline

44. Клапан44. Valve

45. Выход центробежного основного насоса окислителя45. The output of the centrifugal main oxidizer pump

46. Трубопровод46. Pipeline

47. Клапан47. Valve

48. Регулятор;48. Regulator;

49. Выход центробежного основного насоса горючего49. The output of the centrifugal main fuel pump

50. Коллектор горючего камеры50. The manifold of the combustible chamber

51. Трубопровод51. Pipeline

52. Клапан52. valve

53. Пусковой клапан окислителя53. The trigger valve oxidizer

54. Пусковой клапан горючего54. Fuel start valve

55. Рулевая машинка55. Steering machine

56. Рулевая машинка56. Steering machine

57. Кардан57. Cardan

58. Траверса58. Traverse

59. Траверса59. Traverse

60. Рама60. Frame

Жидкостный ракетный двигатель с управляемым вектором тяги содержит камеру 1 с возможностью качания в цапфах 2 и 3 в главных плоскостях стабилизации 4 и 5, магистраль подвода горючего 6 на периферии двигателя вдоль его продольной оси 7, магистраль подвода окислителя 8 на периферии двигателя вдоль его продольной оси 7, турбонасосный агрегат 9 с центробежным основным насосом горючего 10 и основным насосом окислителя 11, подкачивающий насос горючего 12, подкачивающий насос окислителя 13. Турбонасосный агрегат 9 расположен в плоскости, расположенной вдоль продольной оси 7 камеры 1. Выход 14 подкачивающего насоса горючего 12 выполнен в виде спирального отвода 15, направленного против часовой стрелки на виде со стороны магистрали подвода горючего 6, что соответствует выполнению подкачивающего насоса горючего с возможностью вращения против часовой стрелки. К выходу 16 спирального отвода 15 подсоединен конический патрубок 17. Между входом 18 центробежного основного насоса горючего 10 и коническим патрубком 17 подкачивающего насоса горючего 12 по периферии камеры 1 смонтирована пара двух взаимно перпендикулярных последовательных гибких трубопроводов 19 и 20 в виде сильфонов 21 и 22, соединенных криволинейным патрубком 23. Сильфон 21 установлен своей продольной осью 24 параллельно главной плоскости стабилизации 4. Сильфон 21 является ближайшим по направлению к коническому патрубку 17 подкачивающего насоса горючего 12 и расположен на минимальном расстоянии от камеры и от одной из цапф 2 с обратной, по отношению к камере 1, стороны, чем турбонасосный агрегат 9. Сильфон 22 установлен своей продольной осью 25 параллельно главной плоскости стабилизации 5 и расположен на минимальном расстоянии от одной из цапф 3. Вход 26 подкачивающего насоса горючего 12 установлен соосно магистрали подвода горючего 6 и, следовательно, вдоль продольной оси двигателя 7. Выход 27 подкачивающего насоса окислителя 13 выполнен в виде спирального отвода 28 по часовой стрелке на виде со стороны магистрали подвода окислителя 8, что соответствует выполнению подкачивающего насоса окислителя с возможностью вращения по часовой стрелке и с направлением вращения, обратным направлению вращения покачивающего насоса горючего 12. К выходу 29 спирального отвода 28 подсоединен конический патрубок 30. Между входом 31 центробежного основного насоса окислителя 11 и коническим патрубком 30 подкачивающего насоса окислителя 13 по периферии камеры 1 смонтирована пара двух взаимно перпендикулярных последовательных гибких трубопроводов 32 и 33 в виде сильфонов 34 и 35, соединенным криволинейным патрубком 36.A liquid-propellant rocket engine with a controlled thrust vector comprises a chamber 1 with a possibility of swinging in pins 2 and 3 in the main stabilization planes 4 and 5, a fuel supply line 6 at the periphery of the engine along its longitudinal axis 7, an oxidizer supply line 8 at the periphery of the engine along its longitudinal axis 7, a turbopump unit 9 with a centrifugal main fuel pump 10 and a main oxidizer pump 11, a fuel booster pump 12, an oxidizer booster pump 13. The turbopump unit 9 is located in a plane located in along the longitudinal axis 7 of the chamber 1. The output 14 of the fuel feed pump 12 is made in the form of a spiral outlet 15 directed counterclockwise in a view from the side of the fuel supply line 6, which corresponds to the design of the fuel feed pump with the possibility of rotation counterclockwise. A conical pipe 17 is connected to the output 16 of the spiral outlet 15. Between the inlet 18 of the centrifugal main fuel pump 10 and the conical pipe 17 of the fuel feed pump 12, a pair of two mutually perpendicular consecutive flexible pipes 19 and 20 are mounted in the form of bellows 21 and 22 connected curved pipe 23. The bellows 21 is mounted with its longitudinal axis 24 parallel to the main plane of stabilization 4. The bellows 21 is the closest towards the conical pipe 17 of the booster pump fuel 12 and is located at a minimum distance from the chamber and from one of the trunnions 2 on the opposite side to the turbo pump unit 9 with respect to the chamber 1. The bellows 22 is mounted with its longitudinal axis 25 parallel to the main stabilization plane 5 and is located at a minimum distance from one from the pins 3. The inlet 26 of the fuel feed pump 12 is installed coaxially with the fuel supply line 6 and, therefore, along the longitudinal axis of the engine 7. The output 27 of the oxidizer pump 13 is made in the form of a spiral outlet 28 clockwise on de from the side of the oxidizer supply line 8, which corresponds to the execution of the oxidizer feed pump with the possibility of clockwise rotation and a direction of rotation opposite to the direction of rotation of the fuel shaking pump 12. A conical pipe 30 is connected to the outlet 29 of the spiral outlet 28. Between the inlet 31 of the centrifugal main pump oxidizer 11 and conical pipe 30 of the oxidizer booster pump 13 at the periphery of chamber 1, a pair of two mutually perpendicular successive flexible pipes 32 is mounted and 33 in the form of bellows 34 and 35 connected by a curved pipe 36.

Сильфон 34 установлен своей продольной осью 37 параллельно главной плоскости стабилизации 4, но следующим по удалению от камеры 1 и от цапф 3 по сравнению с расположением сильфона 21 и с обратной, по отношению к камере 1, стороны, чем турбонасосный агрегат 9. Сильфон 34 является ближайшим по направлению к коническому патрубку 30 подкачивающего насоса окислителя 13. Сильфон 35 установлен своей продольной осью 38 параллельно главной плоскости стабилизации 5, расположен на другой стороне камеры 1, чем сильфон 21, и является ближайшим к входу 31 центробежного основного насоса окислителя 11. Вход 39 подкачивающего насоса окислителя 13 установлен соосно магистрали подвода окислителя 8 и, следовательно, вдоль продольной оси двигателя 7. Турбонасосный агрегат 9 содержит газовую турбину 40, соединенную с газогенератором 41, смесительная головка 42 которого соединена трубопроводом 43 с установленным на нем клапаном 44 с выходом 45 насоса окислителя 11, а трубопроводом с установленными на нем клапаном 46 и регулятором 47 с выходом 48 насоса горючего 10. Камера 1 содержит коллектор горючего 49, который соединен трубопроводом 50 с установленным на нем клапаном 51 с выходом 52 центробежного основного насоса горючего 10. Пусковой клапан окислителя 53 может быть установлен на выходе из подкачивающего насоса окислителя 13 или на входе в подкачивающий насос окислителя 13. Пусковой клапан горючего 54 может быть установлен на выходе из подкачивающего насоса горючего 12 или на входе в подкачивающий насос горючего 12. Для управления вектором тяги в жидкостном ракетном двигателе установлены рулевые машинки 55 и 56. Камера 1 через цапфы 2 и 3 установлена в кардане 57. Кардан 57 установлен в траверсах 58, 59. Траверсы 58 и 59 установлены в раме 60.The bellows 34 is mounted with its longitudinal axis 37 parallel to the main stabilization plane 4, but next in distance from the chamber 1 and the trunnions 3 in comparison with the location of the bellows 21 and on the reverse side with respect to the chamber 1 than the turbopump unit 9. The bellows 34 is closest to the conical pipe 30 of the oxidizer feed pump 13. The bellows 35 is mounted with its longitudinal axis 38 parallel to the main stabilization plane 5, is located on the other side of the chamber 1 than the bellows 21, and is centrifugally closest to the inlet 31 about the main oxidizer pump 11. The inlet 39 of the oxidizer feed pump 13 is installed coaxially with the oxidizer supply line 8 and, therefore, along the longitudinal axis of the engine 7. The turbopump 9 contains a gas turbine 40 connected to a gas generator 41, the mixing head 42 of which is connected by a pipe 43 to the installed on it with a valve 44 with an outlet 45 of the oxidizer pump 11, and a pipeline with a valve 46 installed thereon and a regulator 47 with an outlet 48 of the fuel pump 10. The chamber 1 contains a fuel manifold 49, which is connected to a wiring harness 50 with a valve 51 installed on it with the outlet 52 of the centrifugal main fuel pump 10. The start valve of the oxidizer 53 can be installed at the outlet of the booster pump of the oxidizer 13 or at the inlet to the booster pump of the oxidizer 13. The start valve of fuel 54 can be installed at the outlet of fuel booster pump 12 or at the entrance to the fuel booster pump 12. To control the thrust vector in the liquid rocket engine, steering machines 55 and 56 are installed. Camera 1 is installed in cardan 57 through trunnions 2 and 3. Cardan 5 7 is installed in traverses 58, 59. Traverses 58 and 59 are installed in frame 60.

Жидкостный ракетный двигатель с управляемым вектором тяги работает следующим образом. На стационарном режиме жидкостного ракетного двигателя с управляемым вектором тяги горючее поступает из магистрали подвода горючего 6 на вход 26 подкачивающего насоса горючего 12, далее на выход 14 подкачивающего насоса горючего 12 через спиральный отвод 15 на выход 16 спирального отвода и далее через конический патрубок 17 в гибкий трубопровод 19. В гибкий трубопровод 19, а именно в его сильфон 21, горючее попадает из конического патрубка 17 с минимальными гидравлическими потерями давления, чем в случае, если бы горючее попадало по искривленной магистрали. Пусковой клапан горючего 55, установленный на выходе 14 из подкачивающего насоса горючего 12, обеспечивает предварительное «захолаживание» подкачивающего насоса горючего 12, а в открытом положении пусковой клапан 55 обеспечивает поступление горючего в подкачивающий насос горючего 12 и далее через гибкий трубопровод 19, криволинейный патрубок 23, через гибкий трубопровод 20 в центробежный основной насос горючего 10. Для поворота потока горючего от магистрали горючего 6 до сильфона 21 используется поворот в самом подкачивающем насосе горючего 12 против часовой стрелки (на виде со стороны магистрали подвода горючего 6), что достигается соосным расположением конического патрубка 17 подкачивающего насоса горючего 12 относительно сильфона 21 и соосным расположением магистрали подвода горючего 6 и входа 26 подкачивающего насоса горючего. Таким образом, на величину радиуса поворота искривленной магистрали, которую необходимо бы пришлось выполнить, уменьшаются радиальные габариты жидкостного ракетного двигателя. Горючее поступает последовательно из сильфона 21 в криволинейный патрубок 23, в сильфон 22 и на вход 18 центробежного основного насоса горючего 10. В центробежном основном насосе горючего 10 давление повышается и горючее подается из выхода 49 центробежного основного насоса горючего 10 с помощью трубопровода 46 через регулятор 48 в смесительную головку 42 газогенератора 41, а с помощью трубопровода 51 через клапан52 подается в коллектор горючего 50 камеры 1. Окислитель поступает из магистрали подвода окислителя 8 на вход 26 подкачивающего насоса окислителя 13, далее на выход 27 подкачивающего насоса окислителя 13 через спиральный отвод 28 на выход 29 спирального отвода подкачивающего насоса окислителя 28 и далее через конический патрубок 30 в гибкий трубопровод 32. Пусковой клапан окислителя 53, установленный на выходе 27 из подкачивающего насоса окислителя 13, обеспечивает предварительное "захолаживание" подкачивающего насоса окислителя 13, и его открытие обеспечивает поступление окислителя в центробежный основной насос окислителя 11. В гибкий трубопровод 32, а именно в его сильфон 34, окислитель попадает из конического патрубка 30 с меньшими гидравлическими потерями давления, чем в случае, если бы окислитель попадал по искривленной магистрали. Для поворота потока окислителя из магистрали подвода окислителя 8 до сильфона 34 используется поворот по часовой стрелке (на виде со стороны магистрали подвода окислителя 8) в самом подкачивающем насосе окислителя 13, что достигается выполнением ротора (не показан) подкачивающего насоса окислителя с возможностью вращения по часовой стрелке и соосным расположением конического патрубка 30 подкачивающего насоса окислителя 13 и относительно сильфона 34 и соосным расположением магистрали подвода окислителя 8 и входа 39 подкачивающего насоса окислителя 13.A liquid-propellant rocket engine with a controlled thrust vector operates as follows. In the stationary mode of a liquid-propellant rocket engine with a controlled thrust vector, fuel is supplied from the fuel supply line 6 to the input 26 of the fuel pump 12, then to the output 14 of the fuel pump 12 through the spiral pipe 15 to the exit 16 of the spiral pipe and then through the conical pipe 17 to the flexible conduit 19. Into the flexible conduit 19, namely, into its bellows 21, the fuel enters from the conical pipe 17 with minimal hydraulic pressure loss than if the fuel enters through a curved pipe and they went. The fuel start valve 55, installed at the outlet 14 from the fuel feed pump 12, provides preliminary “cooling” of the fuel feed pump 12, and in the open position, the start valve 55 provides fuel to the fuel feed pump 12 and then through the flexible conduit 19, a curved pipe 23 through flexible conduit 20 to the centrifugal main fuel pump 10. To turn the fuel flow from the fuel line 6 to the bellows 21, a turn is used in the fuel priming pump 12 turning clockwise (in the view from the side of the fuel supply line 6), which is achieved by the coaxial arrangement of the conical pipe 17 of the fuel feed pump 12 relative to the bellows 21 and the coaxial arrangement of the fuel supply pipe 6 and the input 26 of the fuel pump. Thus, the radial dimensions of a liquid-propellant rocket engine are reduced by the value of the radius of rotation of the curved line that would have to be fulfilled. The fuel flows sequentially from the bellows 21 to the curved pipe 23, to the bellows 22 and to the inlet 18 of the centrifugal main fuel pump 10. In the centrifugal main fuel pump 10, the pressure rises and the fuel is supplied from the outlet 49 of the centrifugal main fuel pump 10 using the pipeline 46 through the regulator 48 into the mixing head 42 of the gas generator 41, and using the pipe 51 through the valve 52 it is supplied to the fuel manifold 50 of the chamber 1. The oxidizer comes from the oxidizer supply line 8 to the inlet 26 of the booster pump, oxidize For 13, then to the exit 27 of the oxidizer booster pump 13 through the spiral outlet 28 to the exit 29 of the spiral outlet of the oxidizer booster pump 28 and then through the conical pipe 30 to the flexible pipe 32. The oxidizer start valve 53 installed at the outlet 27 of the oxidizer booster pump 13, provides a preliminary “cooling” of the oxidizer booster pump 13, and its opening ensures that the oxidizer enters the centrifugal main oxidizer pump 11. In the flexible conduit 32, namely in its bellows 34, the oxidizer pops comes from a conical pipe 30 with less hydraulic pressure loss than if the oxidizing agent got on a curved line. To rotate the oxidizer flow from the oxidizer supply line 8 to the bellows 34, a clockwise rotation (as viewed from the side of the oxidizer supply line 8) is used in the oxidizer priming pump 13, which is achieved by performing a rotor (not shown) of the oxidizer priming pump with the possibility of clockwise rotation the arrow and the coaxial arrangement of the conical pipe 30 of the oxidizer booster pump 13 and relative to the bellows 34 and the coaxial arrangement of the oxidizer supply line 8 and the inlet 39 of the oxidizer booster pump litel 13.

Таким образом, на величину радиуса поворота искривленной магистрали окислителя, которую пришлось бы необходимо выполнить, уменьшаются радиальные габариты жидкостного ракетного двигателя. Кроме того, выполнение подкачивающего насоса окислителя 13 с возможностью вращения его ротора (не показан) по часовой стрелке исключает дополнительную магистраль между коническим патрубком 30 и сильфоном 34 и, следовательно, гидравлические потери давления, что дает возможность приблизить подкачивающий насос окислителя к продольной оси 7 жидкостного ракетного двигателя, уменьшая радиальные габариты. Окислитель поступает последовательно далее из сильфона 34 в криволинейный патрубок 36, в сильфон 35 и на вход 31 центробежного основного насоса окислителя 11. В центробежном основном насосе окислителя 11 давление повышается, и окислитель подается с выхода 45 центробежного основного насоса окислителя 11 с помощью трубопровода 43 через клапан 44 в смесительную головку 42 газогенератора 41. Продукты сгорания из газогенератора 41 поступают в газовую турбину 40, далее в камеру 1. С помощью рулевых машинок 55 и 56 обеспечивается качание жидкостного ракетного двигателя в главной плоскости стабилизации 4 и в главной плоскости стабилизации 5 в малых радиальных габаритах, обеспечивая компоновку нескольких жидкостных ракетных двигателей, например четырех, в составе связки (рис. 6).Thus, by the value of the radius of rotation of the curved oxidizer line, which would have to be performed, the radial dimensions of the liquid propellant rocket are reduced. In addition, the execution of the oxidizer feed pump 13 with the possibility of rotating its rotor (not shown) clockwise eliminates the additional line between the conical pipe 30 and the bellows 34 and, therefore, hydraulic pressure loss, which makes it possible to bring the oxidizer feed pump closer to the longitudinal axis 7 of the liquid rocket engine, reducing radial dimensions. The oxidizing agent flows sequentially further from the bellows 34 to the curved pipe 36, to the bellows 35 and to the inlet 31 of the centrifugal main oxidizer pump 11. In the centrifugal main pump of the oxidizer 11, the pressure rises and the oxidizer is supplied from the outlet 45 of the centrifugal main oxidizer pump 11 via the pipe 43 through valve 44 into the mixing head 42 of the gas generator 41. The combustion products from the gas generator 41 enter the gas turbine 40, then into the chamber 1. Using the steering machines 55 and 56, the rocket rocket vigatelya stabilization in the main plane 4 and the principal plane of stabilization in 5 small radial dimensions, providing an arrangement of several liquid-propellant rocket engines, for example four, consisting of bundles (Fig. 6).

Указанное техническое решение может быть использовано при других схемных решениях питания газогенератора 41, газовой турбины 40 турбонасосного агрегата 9 и камеры 1, которые могут быть применены в жидкостном ракетном двигателе на сжиженном природном газе и жидком кислороде, с неизменным положением подкачивающих насосов горючего 12 и окислителя 13 относительно входных магистралей горючего 6 и окислителя 8, а также сильфонов 21 и 34 гибких трубопроводов 19 и 32 магистралей в соответствии с вышеизложенным.The specified technical solution can be used with other circuit solutions for powering the gas generator 41, gas turbine 40 of the turbopump unit 9 and chamber 1, which can be used in a liquid rocket engine using liquefied natural gas and liquid oxygen, with the fuel pump 12 and oxidizer 13 being in the same position relative to the inlet lines of the fuel 6 and the oxidizing agent 8, as well as the bellows 21 and 34 of the flexible pipelines 19 and 32 of the lines in accordance with the foregoing.

Предварительные проработки предлагаемого технического решения для вновь разрабатываемого жидкостного ракетного двигателя на сжиженном природном газе и жидком кислороде показали эффективность предлагаемого технического решения для требуемого уменьшения радиальных габаритов и массы двигателя.Preliminary studies of the proposed technical solution for the newly developed liquid-propellant rocket engine using liquefied natural gas and liquid oxygen showed the effectiveness of the proposed technical solution for the required reduction in radial dimensions and mass of the engine.

Claims (1)

Жидкостный ракетный двигатель с управляемым вектором тяги, содержащий камеру с возможностью качания в цапфах в главных плоскостях стабилизации, магистрали подвода компонентов на периферии двигателя вдоль его оси, турбонасосный агрегат с центробежными основными насосами высокого давления и подкачивающие агрегаты, выходы насосов которых выполнены в виде спиральных отводов с коническими патрубками и соединены у последних с входами основных насосов по периферии камеры двумя парами двух взаимно перпендикулярных последовательных гибких трубопроводов в виде сильфонов, параллельных главным плоскостям стабилизации и соединенных криволинейными патрубками, отличающийся тем, что подкачивающие центробежные насосы установлены своими входами соосно магистралям подвода компонентов, а коническими патрубками выходов вдоль продольных осей симметрии первых по направлению к насосам высокого давления и ближайшим сильфонам гибких трубопроводов, причем подкачивающий насос одного компонента выполнен с возможностью вращения ротора в противоположном направлении от направления вращения ротора подкачивающего насоса другого компонента. A liquid-propellant rocket engine with a controlled thrust vector, comprising a chamber with the ability to swing in pins in the main stabilization planes, component supply lines on the periphery of the engine along its axis, a turbopump unit with centrifugal main high-pressure pumps and booster units, the pump outlets of which are made in the form of spiral outlets with conical nozzles and connected at the latter with the inputs of the main pumps on the periphery of the chamber by two pairs of two mutually perpendicular successive flexible pipelines in the form of bellows parallel to the main planes of stabilization and connected by curvilinear nozzles, characterized in that the booster centrifugal pumps are installed with their inputs coaxially to the component supply lines, and the conical outlet pipes along the longitudinal axis of symmetry of the first towards the high pressure pumps and the nearest flexible bellows, moreover, the booster pump of one component is made with the possibility of rotation of the rotor in the opposite direction from the direction of BP Rotating the booster pump rotor of another component.
RU2015110556/06A 2015-03-24 2015-03-24 Liquid propellant engine with thrust vector control RU2579293C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015110556/06A RU2579293C1 (en) 2015-03-24 2015-03-24 Liquid propellant engine with thrust vector control

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015110556/06A RU2579293C1 (en) 2015-03-24 2015-03-24 Liquid propellant engine with thrust vector control

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2579293C1 true RU2579293C1 (en) 2016-04-10

Family

ID=55793408

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015110556/06A RU2579293C1 (en) 2015-03-24 2015-03-24 Liquid propellant engine with thrust vector control

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2579293C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2708014C1 (en) * 2019-04-25 2019-12-03 Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" Method for completion of liquid-propellant engine with afterburning with controlled vector of thrust
CN117662327A (en) * 2024-01-31 2024-03-08 中国人民解放军战略支援部队航天工程大学 Variable thrust vector liquid rocket engine
CN118128666A (en) * 2024-05-10 2024-06-04 陕西天回航天技术有限公司 Pump back swing engine, propeller and carrier rocket

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3266244A (en) * 1963-01-28 1966-08-16 William A Schulze Liquid-fueled rocket roll control device
GB1326277A (en) * 1969-12-05 1973-08-08 Messerschmitt Boelkow Blohm Rocket propelled missile
RU12189U1 (en) * 1999-06-09 1999-12-16 Прищепа Владимир Иосифович POWERFUL INSTALLATION OF A LIQUID ROCKET VEHICLE WITH A CONTROLLED BRAKE VECTOR
RU2163304C1 (en) * 1999-10-12 2001-02-20 Бахмутов Аркадий Алексеевич Power plant of controlled liquid-propellant rocket vehicle
RU2391546C1 (en) * 2008-12-17 2010-06-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Control method of thrust vector of liquid propellant engine
RU2431053C1 (en) * 2010-05-18 2011-10-10 Сергей Евгеньевич Варламов Liquid propellant rocket engine and roll nozzle block

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3266244A (en) * 1963-01-28 1966-08-16 William A Schulze Liquid-fueled rocket roll control device
GB1326277A (en) * 1969-12-05 1973-08-08 Messerschmitt Boelkow Blohm Rocket propelled missile
RU12189U1 (en) * 1999-06-09 1999-12-16 Прищепа Владимир Иосифович POWERFUL INSTALLATION OF A LIQUID ROCKET VEHICLE WITH A CONTROLLED BRAKE VECTOR
RU2163304C1 (en) * 1999-10-12 2001-02-20 Бахмутов Аркадий Алексеевич Power plant of controlled liquid-propellant rocket vehicle
RU2391546C1 (en) * 2008-12-17 2010-06-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Control method of thrust vector of liquid propellant engine
RU2431053C1 (en) * 2010-05-18 2011-10-10 Сергей Евгеньевич Варламов Liquid propellant rocket engine and roll nozzle block

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Ракетно-космическая техника. Научно-технический сборник. Расчет, эксперимент. Исследования и проектирование баллистических ракет с подводным стпртом. ХV Макеевские чтения (25-26 октября 2009г.). Серия ХIV, выпуск 1 (57), с.104. рис.8. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2708014C1 (en) * 2019-04-25 2019-12-03 Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" Method for completion of liquid-propellant engine with afterburning with controlled vector of thrust
CN117662327A (en) * 2024-01-31 2024-03-08 中国人民解放军战略支援部队航天工程大学 Variable thrust vector liquid rocket engine
CN117662327B (en) * 2024-01-31 2024-04-16 中国人民解放军战略支援部队航天工程大学 Variable thrust vector liquid rocket engine
CN118128666A (en) * 2024-05-10 2024-06-04 陕西天回航天技术有限公司 Pump back swing engine, propeller and carrier rocket

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2579293C1 (en) Liquid propellant engine with thrust vector control
RU2667529C2 (en) Device for pressurising propellant reservoirs of rocket engine
US20140283499A1 (en) Device and a method for feeding a rocket engine propulsion chamber
RU2642938C2 (en) Rocket engine assembly
US9771897B2 (en) Jet propulsion device and fuel supply method
US20190003423A1 (en) Dual-expander short-length aerospike engine
US4171615A (en) Supercharged topping rocket propellant feed system
RU2065985C1 (en) Three-component liquid-fuel rocket engine
RU2451199C1 (en) Liquid-propellant rocket engine
JP6028043B2 (en) Rocket engine with optimized fuel supply
US20160237951A1 (en) Device and a method for feeding a rocket engine propulsion chamber
RU2455514C1 (en) Multistage booster-rocket, liquid propellant rocket engine and roll nozzle block
RU2459971C1 (en) Carrier rocket, liquid-propellant rocket engine and roll nozzle block
RU2380651C1 (en) Multistaged air-defense missile
RU2484285C1 (en) Oxygen-hydrogen liquid-propellant engine
RU2459102C1 (en) Spaceship with nuclear power plant, and nuclear rocket engine
JP2019528393A (en) Booster turbo pump with axial feed turbine
RU2476708C1 (en) Liquid propellant rocket engine
RU2380647C1 (en) Multistaged cruise missile
RU2431053C1 (en) Liquid propellant rocket engine and roll nozzle block
RU2784462C1 (en) Liquid rocket engine with afterburning
RU2481488C1 (en) Three-component liquid-propellant engine
RU2005106672A (en) LIQUID ROCKET MOTOR UNIT
RU2801019C1 (en) Method of operation of closed cycle liquid rocket engine with afterburning of oxidizing and reducing generator gases without complete gasification and liquid rocket engine
RU2484286C1 (en) Oxygen-hydrogen liquid-propellant engine