RU2636954C1 - Electrothermal micromotor - Google Patents
Electrothermal micromotor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2636954C1 RU2636954C1 RU2016132748A RU2016132748A RU2636954C1 RU 2636954 C1 RU2636954 C1 RU 2636954C1 RU 2016132748 A RU2016132748 A RU 2016132748A RU 2016132748 A RU2016132748 A RU 2016132748A RU 2636954 C1 RU2636954 C1 RU 2636954C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heating element
- micromotor
- thermocouple
- cavity
- fuel
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
- F02K9/42—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using liquid or gaseous propellants
- F02K9/60—Constructional parts; Details not otherwise provided for
- F02K9/68—Decomposition chambers
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к космической технике, а именно к электротермическим микродвигателям, входящим в состав двигательных установок микротяги, устанавливаемых на спутники малой массы, преимущественно до 10 кг (наноспутниках) для решения задач орбитального маневрирования.The invention relates to space technology, in particular to electrothermal micromotors that are part of microprobe propulsion systems installed on low-mass satellites, mainly up to 10 kg (nanosatellites) for solving orbital maneuvering problems.
Электротермические (или электронагревательные) микродвигатели являются наиболее простыми среди известных микродвигателей. Тяга таких микродвигателей для наноспутников может составлять ≤10 Мн (≤1 гс), а энергопотребление - ≤10 Вт.Electrothermal (or electric heating) micromotors are the simplest among the known micromotors. The thrust of such micromotors for nanosatellites can be ≤10 Mn (≤1 gf) and energy consumption ≤10 W.
Создание реактивной микротяги в электротермических микродвигателях осуществляется посредством подвода энергии к нагревательному элементу, размещенному в микродвигателе, прокачиванием газообразного рабочего тела вдоль «горячих» поверхностей микродвигателя, на которых происходит окончательный нагрев рабочего тела и выброс рабочего тела через реактивное сопло (сопло Лаваля).The creation of reactive microtractors in electrothermal micromotors is carried out by supplying energy to a heating element located in the micromotor by pumping a gaseous working fluid along the “hot” surfaces of the micromotor, on which the working fluid is finally heated and the working fluid is ejected through a jet nozzle (Laval nozzle).
Эффективность микродвигателя определяется величиной его удельного импульса тяги, которая напрямую зависит от величины нагрева газообразного топлива на входе в реактивное сопло. Величина же нагрева газообразного топлива определяется энергопотреблением и массой микродвигателя, а также временем контакта прогреваемого топлива с горячими поверхностями микродвигателя. Кроме того, эффективность микродвигателя зависит от степени его герметичности, определяющей непроизводительные утечки топлива.The efficiency of the micromotor is determined by its specific thrust impulse, which directly depends on the amount of heating of gaseous fuel at the inlet of the jet nozzle. The amount of heating of gaseous fuel is determined by the energy consumption and mass of the micromotor, as well as the contact time of the heated fuel with the hot surfaces of the micromotor. In addition, the efficiency of the micromotor depends on the degree of its tightness, which determines unproductive fuel leaks.
Для увеличения времени контакта прогреваемого топлива с горячими поверхностями микродвигателя используют завихрители и различного вида газоводы. Контроль температуры прогреваемого топлива осуществляется трубчатой (игольчатой) термопарой, чувствительный элемент которой располагается вблизи входа в критическое сечение сопла.To increase the contact time of the heated fuel with the hot surfaces of the micromotor, swirlers and various types of gas ducts are used. The temperature of the heated fuel is controlled by a tubular (needle) thermocouple, the sensitive element of which is located near the entrance to the critical section of the nozzle.
Известен электротермический микродвигатель по патенту США №4608821, содержащий камеру, в которой смонтирован нагревательный элемент, расположенную вокруг нее кольцевую камеру, изолированную от камеры с нагревательным элементом и сообщенную с системой подвода топлива и с реактивным соплом (соплом Лаваля).Known electrothermal micromotor according to US patent No. 4608821, containing a chamber in which a heating element is mounted, an annular chamber located around it, isolated from the chamber with the heating element and in communication with the fuel supply system and with the jet nozzle (Laval nozzle).
Недостатком данного микродвигателя является то, что нагревательный элемент напрямую не контактирует с нагреваемым газообразным топливом, что снижает степень нагрева топлива и, как следствие, удельный импульс тяги микродвигателя.The disadvantage of this micromotor is that the heating element does not directly contact the heated gaseous fuel, which reduces the degree of heating of the fuel and, as a consequence, the specific impulse of the micromotor thrust.
Известен электротермический микродвигатель по патенту №2332583, содержащий наружный и внутренний цилиндрические корпусы, расположенные коаксиально с образованием торовой полости между их стенками, завихритель входного потока, трубопровод подачи топлива в завихритель, газовод с реактивным соплом, цилиндрические нагревательные элементы и трубчатые термопары, расположенные на входе в реактивное сопло, токовыводы нагревательных элементов и термопар, выведенные через торец внутреннего корпуса посредством герметизирующего термостойкого герметика.Known electrothermal micromotor according to patent No. 2332583, containing the outer and inner cylindrical bodies located coaxially with the formation of a torus cavity between their walls, an input flow swirl, a fuel supply pipe to the swirl, a gas duct with a jet nozzle, cylindrical heating elements and tubular thermocouples located at the input into the jet nozzle, the current leads of the heating elements and thermocouples brought out through the end face of the inner casing by means of a heat-resistant sealing ermetika.
Данный электротермический микродвигатель взят за прототип.This electrothermal micromotor is taken as a prototype.
Микродвигатель по прототипу содержит основной и резервный нагревательный элемент и две термопары, тяга составляет 30 Мн (3 гс) при потребляемой мощности 60 Вт и токе на нагревателе ≈5 А. Каждый нагревательный элемент содержит по три двухканальные керамические трубки с уложенной в них нихромовой проволокой.The prototype micromotor contains the main and backup heating element and two thermocouples, the thrust is 30 Mn (3 gs) with a power consumption of 60 W and a heater current of ≈5 A. Each heating element contains three two-channel ceramic tubes with nichrome wire laid in them.
Для наноспутников такой микродвигатель является переразмеренным по мощности, тяге и количеству керамических трубок. Масштабирование микродвигателя в меньшую сторону с сохранением конструктивного совершенства возможно только при сохранении количества керамических трубок. При уменьшении количества керамических трубок нагревательного элемента снижается плотность компоновки микродвигателя и удельный импульс тяги падает.For nanosatellites, such a micromotor is oversized in terms of power, traction, and the number of ceramic tubes. Scaling a micromotor in a smaller direction while maintaining structural perfection is possible only while maintaining the number of ceramic tubes. With a decrease in the number of ceramic tubes of the heating element, the density of the micromotor arrangement decreases and the specific impulse of thrust decreases.
Резервирование микродвигателя обусловлено высокой токовой нагрузкой на нихромовую проволоку нагревательного элемента, что может привести к ее перегоранию. Поэтому в таких микродвигателях при энергопотреблении 60 Вт используют холодную схему запуска, при которой нагрев нагревательных элементов и подача топлива (например, газообразного аммиака) осуществляется одновременно. Но при этом удельный импульс тяги микродвигателя существенно ниже, чем при горячей схеме запуска, при которой сначала разогревают микродвигатель, а затем подают топливо.The redundancy of the micromotor is due to the high current load on the nichrome wire of the heating element, which can lead to burnout. Therefore, in such micromotors with a power consumption of 60 W, a cold starting circuit is used, in which heating elements and fuel (for example, gaseous ammonia) are heated simultaneously. But at the same time, the specific impulse of the micromotor thrust is significantly lower than with a hot start-up circuit, in which the micromotor is first heated up and then fuel is supplied.
Микродвигатель для наноспутников потребляет ≤10 Вт, и характеристика нагревательного элемента такова, что он содержит одну двухканальную или четырехканальную керамическую трубку с уложенной в нее нихромовой проволокой. Токовая нагрузка на нагревательный элемент незначительная и составляет ≈2-3 А, что гарантирует сохранность нихромовой проволоки при использовании более эффективной горячей схемы запуска. Запасы топлива (аммиака) для наноспутника исходя из ограничений по его габаритам и массе (не более 10 кг) составляют ≈0,4-0,5 кг, поэтому время выработки такого запаса топлива незначительно.A micromotor for nanosatellites consumes ≤10 W, and the characteristic of the heating element is such that it contains one two-channel or four-channel ceramic tube with a nichrome wire laid in it. The current load on the heating element is negligible and amounts to ≈2-3 A, which guarantees the safety of the nichrome wire when using a more efficient hot starting circuit. Fuel reserves (ammonia) for a nanosatellite, based on restrictions on its dimensions and weight (not more than 10 kg), are ≈0.4-0.5 kg, therefore, the time to develop such a fuel reserve is insignificant.
Все это ведет к тому, что резервирование по нагревательным элементам и термопарам не требуется. Поэтому в составе микродвигателя для наноспутника используется нагреватель цилиндрической формы в виде одной двухканальной или четырехканальной керамической трубки (для заявляемой конструкции показана четырехканальная керамическая трубка) и одна трубчатая термопара марки ТХА.All this leads to the fact that redundancy for heating elements and thermocouples is not required. Therefore, the micromotor for the nanosatellite uses a cylindrical heater in the form of one two-channel or four-channel ceramic tube (a four-channel ceramic tube is shown for the claimed design) and one tubular thermocouple of the TXA brand.
Трубчатая термопара марки ТХА содержит металлическую трубку из материала ХН78Т диаметром для нашего случая 1,0 мм, внутри которой проложены электрические провода, соединенные с чувствительным элементом (рабочий спай) на одном торце трубки и с токовыводами термопары на другом торце трубки, место соединения с которыми расположено в защитной керамической муфте. Поэтому трубчатая термопара допускает значительный изгиб при монтаже.The THA tubular thermocouple contains a metal tube made of XN78T material with a diameter of 1.0 mm for our case, inside which electrical wires are laid connected to the sensing element (working junction) at one end of the tube and to the thermocouple current leads at the other end of the tube, the junction with which located in a protective ceramic sleeve. Therefore, the tubular thermocouple allows significant bending during installation.
Наружный и внутренний корпусы между собой жестко не соединены, и для поджатия внутреннего корпуса в наружном корпусе используется пустотелая поджимающая гайка, что усложняет конструкцию и увеличивает массу микродвигателя.The outer and inner housings are not rigidly connected to each other, and a hollow compression nut is used to tighten the inner case in the outer case, which complicates the design and increases the mass of the micromotor.
Герметизация торцевой части микродвигателя (пустотелой поджимающей гайки), из которой выходят токовыводы нагревательного элемента и трубчатых термопар, а также подходит трубопровод подачи топлива, при помощи термостойкого герметика затруднена из-за большого количества труднодоступных конструктивных застойных зон. Технология герметизации микродвигателя требует постоянного уплотнения герметика, и при наличии конструктивных застойных зон качество герметизации снижается.The sealing of the end part of the micromotor (hollow pressing nut), from which the current leads of the heating element and tubular thermocouples come out, and also the fuel supply pipe is suitable, is difficult due to the heat-resistant sealant due to the large number of hard-to-reach structural stagnant zones. The micromotor sealing technology requires constant sealing of the sealant, and in the presence of structural stagnant zones, the sealing quality is reduced.
При тяге микродвигателя ≤10 Мн (≤1 гс) эффективность щелевого завихрителя в виде наклонных газоподводящих прорезей снижается, что ведет к уменьшению рабочим телом с корпуса микродвигателя теплосъема. Как следствие, снижается нагрев рабочего тела.When the micromotor thrust is ≤10 MN (≤1 gf), the efficiency of the slit swirl in the form of inclined gas supply slots decreases, which leads to a decrease in the heat removal from the body of the micromotor. As a result, the heating of the working fluid is reduced.
Таким образом, основные недостатки микродвигателя по прототипу при использовании его для наноспутников следующие:Thus, the main disadvantages of the micromotor of the prototype when using it for nanosatellites are as follows:
- щелевой завихритель в виде наклонных газоподводящих прорезей обладает недостаточной эффективностью при низких давлениях подводимого газообразного топлива;- a slit swirl in the form of inclined gas supply slots has insufficient efficiency at low pressures of the supplied gaseous fuel;
- монтаж одного нагревателя цилиндрической формы (двухканальная или четырехканальная керамическая трубка) осуществляется на газоводе, при этом сохраняются габариты микродвигателя, что ведет к низкой плотности компоновки конструкции в целом, повышенной массе конструкции по отношению к требуемой для одного нагревателя и, как следствие, к снижению величины нагрева топлива и к снижению удельного импульса тяги микродвигателя;- the installation of one cylindrical heater (two-channel or four-channel ceramic tube) is carried out on the gas duct, while the dimensions of the micromotor are saved, which leads to a low density of the overall structure, an increased mass of the structure with respect to that required for one heater and, as a result, to decrease the amount of fuel heating and to reduce the specific impulse of the micromotor thrust;
- наружный и внутренний корпусы между собой жестко не соединены и для поджатия внутреннего корпуса в наружном корпусе используется поджимающая гайка, что усложняет конструкцию и увеличивает массу микродвигателя;- the outer and inner housings are not rigidly connected to each other and to tighten the inner case in the outer case, a compression nut is used, which complicates the design and increases the mass of the micromotor;
- трубопровод подачи топлива расположен в торцевой части наружного корпуса в месте нанесения герметизирующего термостойкого герметика, что усложняет технологию уплотнения герметика и его поэтапной сушки из-за дополнительных конструктивных труднодоступных зон; все это может привести к потере герметичности микродвигателя.- the fuel supply pipeline is located in the end part of the outer casing at the place of application of the heat-resistant sealant, which complicates the technology of sealing the sealant and its step-by-step drying due to additional structural hard-to-reach zones; all this can lead to loss of tightness of the micromotor.
Целью заявляемого микродвигателя является повышение степени герметичности, снижение массы и увеличение удельного импульса тяги микродвигателя.The purpose of the inventive micromotor is to increase the degree of tightness, weight reduction and increase the specific impulse of the thrust of the micromotor.
Поставленная цель достигается тем, что на одном конце наружный и внутренний корпусы герметично соединены между собой при помощи фланцев, а на другом конце на боковой поверхности наружного корпуса смонтирован трубопровод подачи топлива в торовую полость, внутри которой выполнен завихритель входного потока топлива в виде винтового канала из двухзаходной резьбы на наружной поверхности внутреннего корпуса, внешней поверхностью контактирующей с внутренней поверхностью наружного корпуса, выход которого соединен с полостью внутреннего корпуса на входе в газовод в виде винтового канала, образованного наружной поверхностью цилиндрического нагревательного элемента, трубчатым корпусом термопары, уложенным по винтовой линии на поверхности нагревательного элемента и контактирующим с внутренней поверхностью внутреннего корпуса, причем реактивное сопло установлено на торце внутреннего корпуса и снабжено внешним фланцем, герметично соединенным с фланцем наружного корпуса, при этом чувствительный элемент термопары расположен вблизи входа в критическое сечение сопла, а с противоположной от сопла стороны длина наружного корпуса превышает длину внутреннего корпуса, на котором выполнен буртик, контактирующий с внутренней поверхностью наружного корпуса, при этом герметизирующий термостойкий герметик расположен в полости выхода токовыводов термопары и нагревательного элемента, образованной свободной внутренней поверхностью наружного корпуса и ограничительной шайбой, надетой на цилиндрический нагревательный элемент.This goal is achieved by the fact that at one end the outer and inner bodies are hermetically connected to each other by means of flanges, and at the other end on the lateral surface of the outer case a fuel supply pipe is mounted in the torus cavity, inside of which a swirl of the fuel input stream is made in the form of a screw channel from two-thread on the outer surface of the inner case, the outer surface in contact with the inner surface of the outer case, the output of which is connected to the cavity of the inner pus at the inlet to the gas duct in the form of a helical channel formed by the outer surface of the cylindrical heating element, a tubular thermocouple body laid along a helical line on the surface of the heating element and in contact with the inner surface of the inner case, the jet nozzle mounted on the end of the inner case and provided with an external flange, hermetically connected to the flange of the outer casing, while the sensitive element of the thermocouple is located near the entrance to the critical section of the nozzle, and with on the opposite side of the nozzle, the length of the outer case exceeds the length of the inner case on which a flange is made in contact with the inner surface of the outer case, and a heat-resistant sealant is located in the outlet cavity of the thermocouple current leads and the heating element formed by the free inner surface of the outer case and the restrictive washer worn on a cylindrical heating element.
Заявляемый двигатель поясняется чертежами, на которых показано:The inventive engine is illustrated by drawings, which show:
- на фиг. 1 - общий плоский вид микродвигателя в сборе;- in FIG. 1 is a general plan view of the micromotor assembly;
- на фиг. 2 - общий объемный вид микродвигателя в сборе;- in FIG. 2 is a general three-dimensional view of the micromotor assembly;
- на фиг. 3 - объемный вид нагревательного элемента в сборе с термопарой.- in FIG. 3 is a three-dimensional view of a heating element assembled with a thermocouple.
Микродвигатель содержит цилиндрический наружный корпус 1 с фланцем 2 и цилиндрический внутренний корпус 3 с фланцем 4, расположенные коаксиально с образованием торовой полости 5. При этом фланцы 2 и 4 состыкованы между собой неразъемным соединением.The micromotor comprises a cylindrical
В полости 5 выполнен завихритель, выполненный в виде двухзаходной резьбы 6 на внешней поверхности внутреннего корпуса 3, по наружной поверхности контактирующей с внутренней поверхностью наружного корпуса 1.In the
На входе в завихритель, выполненный в виде двухзаходной резьбы 6, установлен трубопровод подачи топлива 7 (на фиг. 1 не показан). На противоположном фланцу 4 конце внутреннего корпуса 3 выполнен буртик 8, контактирующий с внутренней поверхностью наружного корпуса 1.At the entrance to the swirl, made in the form of a dual-
На выходе завихрителя, выполненного в виде двухзаходной резьбы 6, во внутреннем корпусе 3 выполнено отверстие 9, соединяющее полость завихрителя (винтовую полость) с полостью внутреннего корпуса 3.At the output of the swirl, made in the form of a double-
В полости внутреннего корпуса 3 смонтированы цилиндрический нагревательный элемент 10 в виде четырехканальной керамической трубки, внутри которой установлен проволочный нагревательный элемент 11, например, в виде проволоки из нихрома и трубчатая термопара, состоящая из трубчатого корпуса 12, токовыводов 13 и соединительной муфты 14. Проволочный нагреватель 11 заканчивается токовыводами 15. Токовыводы 15 нагревательного элемента и токовыводы 13 трубчатой термопары выведены через торец внутреннего корпуса 3.In the cavity of the
В полости внутреннего корпуса 3 выполнен газовод в виде винтового канала, образованного наружной поверхностью цилиндрического нагревательного элемента 10 и трубчатым корпусом 12 трубчатой термопары, уложенным по винтовой линии на поверхности нагревательного элемента 10 и контактирующим с внутренней поверхностью внутреннего корпуса 3.A gas duct is made in the cavity of the
Реактивное сопло 16 установлено на торце внутреннего корпуса 3 и снабжено внешним фланцем 17, сваркой соединенным с фланцем 4 наружного корпуса 1. Трубчатый корпус 12 уложен по винтовой линии так, что трубчатая термопара расположена на входе в реактивное сопло 16, при котором чувствительный элемент 18 трубчатой термопары также расположен на входе в критическое сечение реактивного сопла 16.The
Длина наружного корпуса 1 превышает длину внутреннего корпуса 3. Герметизирующий термостойкий герметик 19 расположен в полости выхода соединительной муфты 14 токовыводов 15 нагревательного элемента 10 и токовыводов 13 трубчатой термопары, образованной свободной внутренней поверхностью наружного корпуса 1 и ограничительной шайбой 20 с прорезью под трубчатый корпус 12 трубчатой термопары, надетой на цилиндрический нагревательный элемент 10.The length of the
Установка микродвигателя в составе корректирующей двигательной установки осуществляется при помощи крепежного фланца 21. Токовыводы 15 фиксируются на соединительной муфте 14 нитяным термостойким бандажом 22, ГОСТ Р 56212-2014.The micromotor installation as part of the corrective propulsion system is carried out using the
Работа микродвигателя осуществляется следующим образом.The micromotor is as follows.
Перед подачей предварительно газифицированного топлива в микродвигатель производится его разогрев включением нагревательного элемента 10 («горячая» схема запуска). Расположение проволочного нагревателя 11 в керамической трубке нагревательного элемента обеспечивает надежную изоляцию от металлического корпуса микродвигателя.Before the supply of pre-gasified fuel to the micromotor, it is heated by turning on the heating element 10 (“hot” starting circuit). The location of the
Рабочее топливо микродвигателя (например, жидкий аммиак) предварительно газифицируется до температуры ≈(80-100)°C и подается в трубопровод подачи топлива 7. Далее по винтовому каналу в виде двухзаходной резьбы 6 газообразное топливо проходит в полости 5 двойной путь, нагреваясь от корпусов 1,3. Затем через отверстие 9 топливо попадает в винтовую полость, образованную нагревательным элементом 10, трубчатыми элементами 12 трубчатой термопары и внутренней поверхностью внутреннего корпуса 3. При этом происходит окончательный нагрев топлива. Далее топливо истекает через реактивное сопло 16, создавая тягу с эффективностью (величина удельного импульса тяги микродвигателя), в основном определяемой величиной нагрева газообразного топлива.The micromotor’s working fuel (for example, liquid ammonia) is pre-gasified to a temperature of ≈ (80-100) ° C and is supplied to the
Контроль температуры разогрева осуществляется на входе в критическое сечение сопла 16 чувствительным элементом 18 трубчатой термопары.The heating temperature is controlled at the entrance to the critical section of the
Установка микродвигателя в составе корректирующей двигательной установки осуществляется через фланец 21. Вокруг микродвигателя в составе корректирующей двигательной установки для снижения тепловых потерь устанавливается многослойный теплозащитный экран (на чертеже не показан).Installation of the micromotor as part of the corrective propulsion system is carried out through the
Таким образом, трубчатая термопара осуществляет две функции: контроль температуры газообразного топлива и закрутка газообразного топлива вокруг нагревательного элемента 10.Thus, the tubular thermocouple performs two functions: monitoring the temperature of the gaseous fuel and swirling the gaseous fuel around the
Герметичность микродвигателя осуществляется введением сварных соединений по фланцам 2, 4, 17, а также использованием герметизирующего термостойкого герметика 19, обеспечивающего герметизацию мест выхода из полости внутреннего корпуса 3 соединительной муфты 14 трубчатой термопары, токовыводов 15 и зоны контакта буртика 8 с корпусом 3.The tightness of the micromotor is carried out by introducing welded joints on the
Из-за размещения трубопровода подачи топлива 7 на боковой поверхности наружного корпуса герметизируемая полость максимально свободна для нанесения и уплотнения герметика, что обеспечивает надежную герметизацию микродвигателя.Due to the placement of the
Сравнение масс заявляемого микродвигателя и микродвигателя по прототипу проведено с учетом того, что минимальная не уменьшаемая масса конструкции микродвигателя (без кожуха токовыводов) по прототипу длиной 46 мм и диаметром 13 мм составляет 23 г: наружный корпус - 12,5 г, корпус внутренний - 4,8 г, газовод с соплом - 2 г, гайка прижимная - 3,7 г. A comparison of the masses of the inventive micromotor and micromotor according to the prototype is carried out taking into account the fact that the minimum non-reducible mass of the micromotor design (without the casing of current leads) for the prototype 46 mm long and 13 mm in diameter is 23 g: the outer case is 12.5 g, the inner case is 4 , 8 g, gas duct with nozzle - 2 g, clamping nut - 3.7 g.
Заявляемый микродвигатель длиной 47 мм и диаметром 9,5 мм имеет массу конструкции 10,74 г: наружный корпус - 6,24 г, корпус внутренний - 2,96 г, сопло - 1,54 г. The inventive micromotor with a length of 47 mm and a diameter of 9.5 mm has a structural mass of 10.74 g: the outer casing is 6.24 g, the inner casing is 2.96 g, the nozzle is 1.54 g.
Экспериментальные исследования микродвигателя по прототипу показали, что при энергопотреблении 10 Вт, расходе топлива (азот) 5,5 мг/с, времени работы 180 с достигается температура топлива на входе в критическое сечение сопла 150°C.Experimental studies of the micromotor according to the prototype showed that with an energy consumption of 10 W, fuel consumption (nitrogen) of 5.5 mg / s, and a run time of 180 s, the fuel temperature at the entrance to the critical section of the nozzle is reached 150 ° C.
Испытания аналога заявляемого микродвигателя на азоте (масса конструкции 29 г, диаметр 11 мм) показали, что при таких же параметрах достигается температура топлива на входе в критическое сечение сопла 180°C.Tests of the analogue of the inventive micromotor on nitrogen (mass of the structure 29 g,
Поэтому прогнозируемая температура на входе в критическое сечение сопла для заявляемого микродвигателя при массе конструкции 10,74 г составит ≈220°C.Therefore, the predicted temperature at the entrance to the critical section of the nozzle for the inventive micromotor with a mass of the structure of 10.74 g will be ≈220 ° C.
При температуре топлива 150°C удельный импульс тяги микродвигателя по прототипу составит ≈95 с, а при 220°C для заявляемого микродвигателя - 107 с.At a fuel temperature of 150 ° C, the specific thrust impulse of the micromotor according to the prototype will be ≈95 s, and at 220 ° C for the inventive micromotor - 107 s.
С учетом этого заявляемый микродвигатель по сравнению с прототипом при использовании нагревательного элемента в виде одной керамической трубки с нихромовой проволокой обеспечивает:With this in mind, the inventive micromotor in comparison with the prototype when using a heating element in the form of a single ceramic tube with a nichrome wire provides:
- снижение массы конструкции на 53%;- reduction in the mass of the structure by 53%;
- увеличение удельного импульса тяги на 13-15%;- increase in specific impulse of thrust by 13-15%;
- повышение степени герметичности микродвигателя.- increase the degree of tightness of the micromotor.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016132748A RU2636954C1 (en) | 2016-08-08 | 2016-08-08 | Electrothermal micromotor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016132748A RU2636954C1 (en) | 2016-08-08 | 2016-08-08 | Electrothermal micromotor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2636954C1 true RU2636954C1 (en) | 2017-11-29 |
Family
ID=60581293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016132748A RU2636954C1 (en) | 2016-08-08 | 2016-08-08 | Electrothermal micromotor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2636954C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2102076A (en) * | 1981-07-21 | 1983-01-26 | Erno Raumfahrttechnik Gmbh | Thrust unit, especially for spacecraft |
| US4608821A (en) * | 1984-07-31 | 1986-09-02 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Heat exchanger for electrothermal devices |
| RU2154748C2 (en) * | 1996-09-09 | 2000-08-20 | Опытное конструкторское бюро "Факел" | Monopropellant thruster |
| RU2332583C1 (en) * | 2007-02-13 | 2008-08-27 | ЗАКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ПОЛЕТ-ИНТЕР" (ЗАО "Полет-Интер") | Thermal-electric micro engine |
| RU2538374C1 (en) * | 2013-09-06 | 2015-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Electro-thermal microengine |
-
2016
- 2016-08-08 RU RU2016132748A patent/RU2636954C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2102076A (en) * | 1981-07-21 | 1983-01-26 | Erno Raumfahrttechnik Gmbh | Thrust unit, especially for spacecraft |
| US4608821A (en) * | 1984-07-31 | 1986-09-02 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Heat exchanger for electrothermal devices |
| RU2154748C2 (en) * | 1996-09-09 | 2000-08-20 | Опытное конструкторское бюро "Факел" | Monopropellant thruster |
| RU2332583C1 (en) * | 2007-02-13 | 2008-08-27 | ЗАКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ПОЛЕТ-ИНТЕР" (ЗАО "Полет-Интер") | Thermal-electric micro engine |
| RU2538374C1 (en) * | 2013-09-06 | 2015-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Electro-thermal microengine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8205643B2 (en) | Multi-tubular fluid transfer conduit | |
| US8443608B2 (en) | Feed arm for a multiple circuit fuel injector | |
| JP5762424B2 (en) | Multi-point fuel injector for turbine engine combustion chamber | |
| US4669658A (en) | Gas detonation coating apparatus | |
| RU2636954C1 (en) | Electrothermal micromotor | |
| JPS62216193A (en) | Arc heated plasma lance | |
| US20160221014A1 (en) | Simplified cold spray nozzle and gun | |
| US3090420A (en) | Burner for liquid fuels | |
| US9772054B2 (en) | Concentric flexible hose assembly | |
| US9958093B2 (en) | Flexible hose assembly with multiple flow passages | |
| US2581316A (en) | High rating fire-tube boiler and method of boiler operation | |
| RU2332583C1 (en) | Thermal-electric micro engine | |
| RU2442011C1 (en) | Electric thermal micro engine | |
| KR20120033509A (en) | Instant electric water heater | |
| RU2538374C1 (en) | Electro-thermal microengine | |
| US11415115B2 (en) | Solar receiver for receiving solar rays and for heating a medium | |
| US3178149A (en) | Valve device for aiding the starting of internal combustion engines | |
| JP2017009255A (en) | Fluid heater | |
| RU2638420C1 (en) | Combustion chamber of liquid-propellant engine (lpe) without generator | |
| RU82813U1 (en) | ELECTRIC GAS HEATER | |
| RU2165130C2 (en) | Method and device for generating electric arc discharge | |
| KR200273939Y1 (en) | Hot Nitrogen Supply Device for Semiconductor and LCD Production Equipment | |
| CN210664160U (en) | Cold flame spraying and feeding device and cold flame spraying machine | |
| KR100467821B1 (en) | Hot Nitrogen Supply Device for Semiconductor and LCD Production Equipment | |
| RU170959U1 (en) | Heater |