RU2705919C1 - Liquid rocket engine chamber mixing head - Google Patents

Liquid rocket engine chamber mixing head Download PDF

Info

Publication number
RU2705919C1
RU2705919C1 RU2018143040A RU2018143040A RU2705919C1 RU 2705919 C1 RU2705919 C1 RU 2705919C1 RU 2018143040 A RU2018143040 A RU 2018143040A RU 2018143040 A RU2018143040 A RU 2018143040A RU 2705919 C1 RU2705919 C1 RU 2705919C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cavities
annular
fuel
components
bottoms
Prior art date
Application number
RU2018143040A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Александрович Чернышов
Original Assignee
Валерий Александрович Чернышов
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 Валерий Александрович Чернышов filed Critical Валерий Александрович Чернышов
Priority to RU2018143040A priority Critical patent/RU2705919C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2705919C1 publication Critical patent/RU2705919C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/42Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using liquid or gaseous propellants
    • F02K9/44Feeding propellants
    • F02K9/52Injectors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: use: for mixing fuel components. Summary of invention consists in the fact that mixing head of liquid rocket engine chamber includes housing with fuel supply cavities, components supply belts, connected to corresponding cavities of fuel components by means of channels, wherein fuel components supply belts are made in the form of shells located each relative to each other with annular gaps, and forming closed annular cavities, volume of which decreases monotonically from periphery to center, and opening into combustion chamber, wherein annular cavities of fuel components are uniformly alternating between each other, at ends of shells on the side of inlet there are end profiled bottoms, attached to each other and to housing, and forming in-series arranged annular cavities, at that insulated channels are made in said bottoms and chambers to communicate said end cavities through one another. At that said fuel chamber annular cavities are communicated with appropriate cavities to feed components via said end cavities formed by profiled bottoms.
EFFECT: higher completeness of mix formation.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к энергетическим установкам летательных аппаратов, а именно к смесительным головкам камер жидкостных ракетных двигателей.The invention relates to power plants of aircraft, and in particular to the mixing heads of the chambers of liquid rocket engines.

Наиболее эффективно настоящее изобретение может быть использовано при создании смесительных головок жидкостных ракетных двигателей, работающих по генераторной схеме на компонентах кислород-керосин.Most effectively, the present invention can be used to create the mixing heads of liquid rocket engines operating according to a generator circuit based on oxygen-kerosene components.

Одним из основных направлений в развитии камер сгорания ЖРД является непрерывный рост тяги, экономичность и улучшение весовых характеристик. При этом происходит рост относительной расходонапряженности с одновременным повышением давления в камере сгорания, особенно в связи с созданием камер сгорания, работающих по схеме с дожиганием генераторного газа.One of the main directions in the development of LRE combustion chambers is a continuous increase in thrust, efficiency and improved weight characteristics. In this case, an increase in the relative flow rate with a simultaneous increase in pressure in the combustion chamber, especially in connection with the creation of combustion chambers operating according to the scheme with afterburning of the generator gas.

Дальнейшее повышение расходонапряженности с применением существующих конструкций головок камер сгорания с последовательным расположением полостей компонентов затруднительно вследствие увеличения скоростей газа в зоне смешения компонентов, так как это ослабляет процесс внедрения жидкости в газ и снижает экономичность камеры сгорания.A further increase in the flow rate using existing designs of the heads of the combustion chambers with a sequential arrangement of component cavities is difficult due to an increase in gas velocities in the component mixing zone, since this weakens the process of introducing liquid into the gas and reduces the efficiency of the combustion chamber.

Известна смесительная головка камеры жидкостного ракетного двигателя, содержащая корпус с коллектором, пояса подачи жидкого компонента, соединенные с коллектором при помощи каналов, расположенные коаксиально и образующие кольцевые щели для подачи газообразного компонента, при этом каналы, соединяющие полости поясов с полостью коллектора, установлены входной частью в полости коллектора, а выходной - в полости пояса (Патент РФ №2291976, заявка: 2005128533/06 от 14.09.2005, МПК: F02K 9/52-прототип).A known mixing head of a chamber of a liquid propellant rocket engine, comprising a housing with a manifold, supply belts of a liquid component, connected to the collector by channels, arranged coaxially and forming annular slots for supplying a gaseous component, the channels connecting the cavity of the belts to the collector cavity, is installed by the input in the cavity of the collector, and the output in the cavity of the belt (RF Patent No. 2291976, application: 2005128533/06 from 09/14/2005, IPC: F02K 9/52 prototype).

Указанная смесительная головка работает следующим образом. Жидкий компонент из полости коллектора через каналы подается в отверстия, расположенные на кольцевых поясах, и далее в камеру сгорания. Настройка расхода каждого пояса жидкого компонента на свой расход для обеспечения требуемой равномерности расхода жидкого компонента через каждый пояс завесы обеспечивается путем доработки жиклеров, расположенных во входной части каждого канала. Трубки с каналами расположены в разных плоскостях, что обеспечивает малую степень зажатия сечения и, следовательно, пониженную скорость газа в зоне смешения. Генераторный газ подается через осевые кольцевые щели, образованные концентрично расположенными поясами, что обеспечивает подогрев жидкого компонента и улучшает процесс смесеобразования.The specified mixing head operates as follows. The liquid component from the reservoir cavity through the channels is fed into the holes located on the annular belts, and then into the combustion chamber. The adjustment of the flow rate of each belt of the liquid component to its flow rate to ensure the required uniformity of flow rate of the liquid component through each belt of the curtain is provided by finalizing the nozzles located in the inlet of each channel. The tubes with channels are located in different planes, which provides a small degree of clamping of the cross section and, therefore, a reduced gas velocity in the mixing zone. The generator gas is supplied through axial annular slots formed by concentrically arranged belts, which ensures heating of the liquid component and improves the process of mixture formation.

Основными недостатками являются сложность конструкции, недостаточно высокое качество смесеобразования.The main disadvantages are the complexity of the design, the insufficiently high quality of mixture formation.

Задачей изобретения является упрощение конструкции смесительной головки с улучшением качества смесеобразования.The objective of the invention is to simplify the design of the mixing head with improving the quality of mixing.

Решение указанной задачи достигается тем, что предложенная смесительная головка камеры жидкостного ракетного двигателя, согласно изобретению, содержит корпус с полостями подвода компонентов топлива, пояса подачи компонентов, соединенные с соответствующими полостями компонентов топлива при помощи каналов, при этом пояса подачи компонентов топлива выполнены в виде обечаек, расположенных друг по отношению к другу с кольцевыми зазорами, и образующими замкнутые кольцевые полости, объем которых монотонно уменьшается от периферии к центру, и открывающиеся в камеру сгорания, причем кольцевые полости компонентов топлива равномерно чередуются между собой, при этом на торцах обечаек со стороны входа установлены торцевые профилированные днища, скрепленные между собой и с корпусом, и образующие последовательно расположенные торцевые кольцевые полости, причем в указанных днищах и полостях выполнены изолированные каналы, соединяющие упомянутые торцевые полости через одну между собой, при этом указанные кольцевые полости компонентов топлива соединены с соответствующими полостями подвода компонентов через упомянутые торцевые полости, образованные профилированными днищами.The solution to this problem is achieved by the fact that the proposed mixing head of the chamber of a liquid propellant rocket engine, according to the invention, comprises a housing with cavities for supplying fuel components, supply belts of components connected to the corresponding cavities of fuel components using channels, wherein the supply belts of fuel components are made in the form of shells located with respect to each other with annular gaps and forming closed annular cavities, the volume of which monotonously decreases from the periphery to the center , and opening into the combustion chamber, moreover, the annular cavities of the fuel components are evenly alternated between each other, while at the ends of the shells on the input side, end profiled bottoms are mounted, fastened together and with the body, and forming successive end annular cavities, moreover, in the indicated bottoms and cavities are made of isolated channels connecting the said end cavities through one with each other, while these annular cavities of the fuel components are connected to the corresponding tyami supply components through said end cavities formed shaped bottoms.

Сопоставительный анализ заявляемого изобретения с прототипом и другими известными решениями в данной области техники показал, что изложенная совокупность признаков неизвестна из существующего уровня техники, на основании чего можно сделать вывод о соответствии технического решения критерию изобретения «новизна».A comparative analysis of the claimed invention with the prototype and other known solutions in the art showed that the set of features described is unknown from the existing level of technology, on the basis of which we can conclude that the technical solution meets the criteria of the invention of "novelty".

При анализе других известных технических решений в данной области техники, признаки, отличающие заявленное изобретение от прототипа, не были выявлены, а изложенная совокупность признаков не следует явным образом для специалиста из существующего уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «изобретательский уровень».When analyzing other well-known technical solutions in this technical field, the features that distinguish the claimed invention from the prototype were not identified, and the set of features set out should not be explicitly for a specialist from the existing level of technology, which allows us to conclude that the claimed technical solution meets the criterion of "inventive level".

Соответствие предлагаемого технического решения критерию «промышленная применимость» следует из приведенного ниже примера конкретного выполнения смесительной головки камеры ЖРД.The compliance of the proposed technical solution with the criterion of "industrial applicability" follows from the following example of a specific embodiment of the mixing head of the rocket engine chamber.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан продольный разрез предложенной смесительной головки, на фиг. 2 - вид на головку со стороны огневого днища.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a longitudinal section of the proposed mixing head, in FIG. 2 - view of the head from the side of the fire bottom.

Предложенная смесительная головка камеры жидкостного ракетного двигателя содержит корпус 1 с днищами 2 и 3 и полостями подачи окислителя 4 и горючего 5. Пояса подачи окислителя 6 и горючего 7 выполнены в виде нескольких коаксиально установленных обечаек 8, 9, 10, 11 и центральной трубки 12, расположенных друг по отношению к другу с кольцевыми зазорами, и образующими замкнутые кольцевые полости, открывающиеся в камеру сгорания. Кольцевые полости подачи окислителя 6 и горючего 7 монотонно чередуются между собой. На торцах обечаек со стороны входа компонентов, установлены торцевые профилированные днища 13, 14, 15, 16 и 17, скрепленные между собой и с корпусом, и образующие последовательно расположенные торцевые кольцевые полости. В указанных днищах и полостях выполнены изолированные каналы 18 и 19, соединяющие упомянутые торцевые полости через одну между собой. Кольцевые полости компонентов топлива 6 и 7 соединены с соответствующими полостями подачи компонентов через упомянутые торцевые полости, образованные профилированными днищами.The proposed mixing chamber head of a liquid-propellant rocket engine comprises a housing 1 with bottoms 2 and 3 and feed cavities of the oxidizer 4 and fuel 5. The feed belts of the oxidizer 6 and fuel 7 are made in the form of several coaxially mounted shells 8, 9, 10, 11 and a central tube 12, located relative to each other with annular gaps, and forming closed annular cavities that open into the combustion chamber. The annular supply cavity of the oxidizing agent 6 and fuel 7 monotonously alternate with each other. At the ends of the shells from the input side of the components, end profiled bottoms 13, 14, 15, 16 and 17 are installed, fastened together and with the body, and forming successively located end annular cavities. In the indicated bottoms and cavities, isolated channels 18 and 19 are made connecting the said end cavities through one to another. The annular cavities of the fuel components 6 and 7 are connected to the respective cavities for supplying the components through said end cavities formed by profiled bottoms.

Предложенная смесительная головка работает следующим образом.The proposed mixing head operates as follows.

Окислитель подается в полость подачи окислителя 4 и из нее по каналам 18, поступает в соответствующие торцевые полости, образованные профилированными днищами 3, 13, 14, 15, 16 и 17. Из указанных полостей окислитель поступает в кольцевые полости окислителя 6, образованные обечайками 8, 9, 10, 11 и центральной трубкой 12, и из них, в виде сплошных полых колец, за исключением сплошной струи, поступающей из центральной трубки 12, в камеру сгорания для дальнейшего использования.The oxidizing agent is fed into the supply cavity of the oxidizing agent 4 and from it through the channels 18, enters the corresponding end cavities formed by the profiled bottoms 3, 13, 14, 15, 16 and 17. From these cavities, the oxidizing agent enters the annular cavities of the oxidizing agent 6 formed by the shells 8, 9, 10, 11 and the central tube 12, and of them, in the form of continuous hollow rings, with the exception of a continuous stream coming from the central tube 12, into the combustion chamber for further use.

Горючее подается в полость подачи горючего 5 и из нее по каналам 19, поступает в соответствующие торцевые полости, образованные профилированными днищами 3, 13, 14, 15, 16 и 17. Из указанных полостей горючее поступает в кольцевые полости горючего 7, образованные обечайками 8, 9, 10, 11 и центральной трубкой 12, и из них, в виде сплошных полых колец, в камеру сгорания для дальнейшего использования.The fuel is fed into the fuel supply cavity 5 and from it through the channels 19, enters the corresponding end cavities formed by the profiled bottoms 3, 13, 14, 15, 16 and 17. From these cavities, the fuel enters the annular fuel cavities 7 formed by the shells 8, 9, 10, 11 and the central tube 12, and from them, in the form of continuous hollow rings, into the combustion chamber for further use.

За счет того, что кольцевые полости подачи окислителя 6 и горючего 7 монотонно чередуются между собой, при подаче окислителя и горючего в камеру сгорания в виде кольцевых поясов, происходит интенсивное смешивание компонентов между собой, что позволяет уменьшить потери, связанные с несовершенством системы смесеобразования, и повысить, тем самым, удельный импульс тяги жидкостного ракетного двигателя.Due to the fact that the annular cavities of the oxidizing agent 6 and fuel 7 monotonously alternate with each other, when the oxidizing agent and fuel are fed into the combustion chamber in the form of annular zones, the components are mixed intensively with each other, which reduces losses associated with the imperfection of the mixing system, and thereby increasing the specific thrust of the liquid propellant rocket engine.

Пониженные скорости газа и возможность повышения скорости истечения жидкости с малыми потерями позволяет значительно повысить степень внедрения жидкости в газ и, тем самым, улучшить смесеобразование.Reduced gas velocities and the possibility of increasing the flow rate of the liquid with low losses can significantly increase the degree of liquid penetration into the gas and, thereby, improve mixture formation.

Использование предложенного технического решения позволит создать смесительную головку упрощенной конструкции, обеспечивающую повышенную полноту смесеобразования при пониженной скорости генераторного газа.Using the proposed technical solution will allow you to create a mixing head of a simplified design, providing increased completeness of mixing at a reduced speed of the generator gas.

Claims (1)

Смесительная головка камеры жидкостного ракетного двигателя, характеризующаяся тем, что содержит корпус с полостями подвода компонентов топлива, пояса подачи компонентов, соединенные с соответствующими полостями компонентов топлива при помощи каналов, при этом пояса подачи компонентов топлива выполнены в виде обечаек, расположенных друг по отношению к другу с кольцевыми зазорами, и образующими замкнутые кольцевые полости, объем которых монотонно уменьшается от периферии к центру, и открывающиеся в камеру сгорания, причем кольцевые полости компонентов топлива равномерно чередуются между собой, при этом на торцах обечаек со стороны входа установлены торцевые профилированные днища, скрепленные между собой и с корпусом, и образующие последовательно расположенные торцевые кольцевые полости, причем в указанных днищах и полостях выполнены изолированные каналы, соединяющие упомянутые торцевые полости через одну между собой, при этом указанные кольцевые полости компонентов топлива соединены с соответствующими полостями подвода компонентов через упомянутые торцевые полости, образованные профилированными днищами.A mixing head of a liquid-propellant rocket engine chamber, characterized in that it comprises a housing with fuel component supply cavities, component supply belts connected to respective fuel component cavities by channels, wherein the fuel component supply belts are made in the form of shells arranged relative to each other with annular gaps, and forming closed annular cavities, the volume of which monotonously decreases from the periphery to the center, and opening into the combustion chamber, and the annular the spaces of the fuel components evenly alternate with each other, while at the ends of the shells from the entrance side there are installed shaped end bottoms that are fastened to each other and to the body and form sequentially located end annular cavities, and in these bottoms and cavities there are insulated channels connecting the said end cavities through one between each other, while these annular cavities of the components of the fuel are connected to the corresponding cavities of the supply of components through the said end bones formed by profiled bottoms.
RU2018143040A 2018-12-06 2018-12-06 Liquid rocket engine chamber mixing head RU2705919C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018143040A RU2705919C1 (en) 2018-12-06 2018-12-06 Liquid rocket engine chamber mixing head

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018143040A RU2705919C1 (en) 2018-12-06 2018-12-06 Liquid rocket engine chamber mixing head

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2705919C1 true RU2705919C1 (en) 2019-11-12

Family

ID=68579532

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018143040A RU2705919C1 (en) 2018-12-06 2018-12-06 Liquid rocket engine chamber mixing head

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2705919C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2291975C1 (en) * 2005-09-14 2007-01-20 Владимир Викторович Черниченко Mixing head of chamber of liquid rocket engine
RU2291976C1 (en) * 2005-09-14 2007-01-20 Владимир Викторович Черниченко Mixing head of chamber of liquid rocket engine
RU2324836C1 (en) * 2006-10-12 2008-05-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Mixer head of rocket liquid propellant system
RU2345238C1 (en) * 2007-11-15 2009-01-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Mixing head of liquid propellant rocket engine chamber
RU2345237C1 (en) * 2007-11-15 2009-01-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Mixing head of liquid propellant rocket engine chamber

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2291975C1 (en) * 2005-09-14 2007-01-20 Владимир Викторович Черниченко Mixing head of chamber of liquid rocket engine
RU2291976C1 (en) * 2005-09-14 2007-01-20 Владимир Викторович Черниченко Mixing head of chamber of liquid rocket engine
RU2324836C1 (en) * 2006-10-12 2008-05-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Mixer head of rocket liquid propellant system
RU2345238C1 (en) * 2007-11-15 2009-01-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Mixing head of liquid propellant rocket engine chamber
RU2345237C1 (en) * 2007-11-15 2009-01-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Mixing head of liquid propellant rocket engine chamber

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6460342B1 (en) Wave rotor detonation engine
RU2324836C1 (en) Mixer head of rocket liquid propellant system
US8544280B2 (en) Continuous detonation wave engine with quenching structure
US6003301A (en) Exhaust nozzle for multi-tube detonative engines
RU2291976C1 (en) Mixing head of chamber of liquid rocket engine
RU2345238C1 (en) Mixing head of liquid propellant rocket engine chamber
CN109028148A (en) Rotation detonating combustion device with fluid diode structure
CN113819491A (en) Rotary detonation combustion chamber return-preventing air inlet structure
RU2291975C1 (en) Mixing head of chamber of liquid rocket engine
US6244040B1 (en) Gas generator for liquid propellant rockets
RU2705919C1 (en) Liquid rocket engine chamber mixing head
RU2705924C1 (en) Liquid rocket engine chamber mixing head
RU2705921C1 (en) Liquid rocket engine chamber mixing head
RU2699898C1 (en) Liquid rocket engine chamber mixing head
RU2699899C1 (en) Liquid rocket engine chamber mixing head
RU2698171C1 (en) Liquid-propellant engines chamber mixing head
RU2525787C1 (en) Liquid-propellant engine combustion chamber atomiser head
RU2595005C2 (en) Method of fuel combustion and detonation device for its implementation
RU2448268C1 (en) Chamber of low-thrust rocket engine running on two-component anergolic gas fuel
RU2231668C1 (en) Liquid propellant rocket engine combustion chamber injector assembly
RU2522119C2 (en) Liquid-propellant rocket engine mixing head
RU2587510C1 (en) Gas generator
RU2684701C1 (en) Mixing head of lpe combustion chamber
RU2679073C1 (en) Injector head of the lre chamber
RU2445493C1 (en) Liquid-propellant engine chamber mixing head