RU2787433C1

RU2787433C1 - Mixing head of lre combustion chamber

Info

Publication number: RU2787433C1
Application number: RU2022118812A
Authority: RU
Inventors: Владислав Юрьевич Климов
Original assignee: Владислав Юрьевич Климов
Filing date: 2022-07-08
Publication date: 2023-01-09

Abstract

FIELD: rocket technology.

SUBSTANCE: invention relates to the field of rocket technology and can be used to create mixing heads of combustion chambers of liquid rocket engines (LRE). The mixing head of the LRE combustion chamber contains a housing, on the inner surface of which longitudinal grooves are made, evenly spaced along the circumference and communicating with the help of radial holes with the oxidizer cavity formed by the housing and a manifold fixed on its outer surface, while the fuel cavity formed by the housing and fixed to its end with the bottom, communicates with the channels located between the longitudinal grooves and connected to them by means of inclined holes, forming triplet mixing elements with the radial holes.

EFFECT: invention provides combustion stability of fuel components along the longitudinal axis of the mixing head.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при создании смесительных головок камер сгорания жидкостных ракетных двигателей (ЖРД).The invention relates to the field of rocket technology and can be used to create mixing heads of combustion chambers of liquid rocket engines (LRE).

Одной из проблем, стоящих в настоящее время в данной области техники, является обеспечение высокой полноты сгорания топлива и устойчивости рабочего процесса в камере сгорания на всех режимах работы. One of the problems currently facing in this field of technology is to ensure high completeness of fuel combustion and stability of the working process in the combustion chamber in all operating modes.

Известна смесительная головка камеры ЖРД, работающего по схеме с дожиганием генераторного газа, которая содержит подвод генераторного газа, корпус, имеющий каналы для подачи жидкого компонента в полость смесительных элементов, смесительные элементы, состоящие из концентрически соединенных между собой колец, на выходе из которых выполнены наклонные отверстия, соединенные с полостью подвода генераторного газа, поступающего через отверстия в корпусе, отверстие в центре для расположения запального устройства, при этом корпус со смесительными элементами представляют собой единую цельную конструкцию, изготовленную методом послойного порошкового лазерного спекания гранул, с постоянным по площади трактом для поступления компонента топлива (патент РФ №2649173, МПК F02K 9/52 - прототип).Known mixing head of the LRE chamber, operating according to the scheme with afterburning of generator gas, which contains a supply of generator gas, a housing having channels for supplying a liquid component into the cavity of the mixing elements, mixing elements consisting of concentrically interconnected rings, at the exit of which inclined openings connected to the cavity for supplying generator gas entering through the openings in the housing, a hole in the center for the location of the ignition device, while the housing with mixing elements is a single integral structure made by the method of layer-by-layer powder laser sintering of granules, with a path for entry constant over the area fuel component (RF patent No. 2649173, IPC F02K 9/52 - prototype).

Данная конструкции обеспечивает высокую полноту сгорания компонентов топлива, но при этом не позволяет реализовать эффективные мероприятия по борьбе с высокочастотными колебаниями.This design ensures a high combustion efficiency of the fuel components, but at the same time does not allow implementing effective measures to combat high-frequency oscillations.

Задачей изобретения является устранение указанного недостатка за счет растяжения области горения компонентов топлива вдоль продольной оси смесительной головки.The objective of the invention is to eliminate this drawback by stretching the combustion region of the fuel components along the longitudinal axis of the mixing head.

Решение указанной задачи достигается тем, что предложенная смесительная головка камеры сгорания ЖРД, содержит корпус на внутренней поверхности которого выполнены продольные пазы, равномерно расположенные по окружности и сообщающиеся с помощью радиальных отверстий с полостью окислителя, образованной корпусом и закрепленным на его наружной поверхности коллектором, при этом полость горючего, образованная корпусом и закрепленным на его торце днищем, сообщается с каналами, расположенными между продольных пазов и соединенными с ними с помощью наклонных отверстий, образующих с радиальными отверстиями триплетные смесительные элементы.The solution to this problem is achieved by the fact that the proposed mixing head of the LRE combustion chamber contains a housing on the inner surface of which longitudinal grooves are made, evenly spaced around the circumference and communicating with the help of radial holes with the oxidizer cavity formed by the housing and a manifold fixed on its outer surface, while the fuel cavity formed by the housing and the bottom fixed at its end communicates with the channels located between the longitudinal grooves and connected to them by means of inclined holes forming triplet mixing elements with the radial holes.

Предлагаемая конструкция смесительной головки камеры сгорания ЖРД, за счет своих отличительных признаков, позволяет решить поставленную техническую задачу - обеспечить устойчивости процесса горения компонентов топлива за счет растяжения области горения компонентов топлива вдоль продольной оси смесительной головки.The proposed design of the mixing head of the LRE combustion chamber, due to its distinctive features, allows solving the set technical problem - to ensure the stability of the combustion process of the fuel components by stretching the combustion region of the fuel components along the longitudinal axis of the mixing head.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан продольный разрез смесительной головки камеры сгорания ЖРД; на фиг. 2 - разрез А-А - поперечный разрез смесительной головки камеры сгорания ЖРД; на фиг. 3 - разрез Б-Б - продольный разрез смесительной головки камеры сгорания ЖРД.The essence of the invention is illustrated in the drawings, where in Fig. 1 shows a longitudinal section of the mixing head of the LRE combustion chamber; in fig. 2 - section A-A - cross section of the mixing head of the LRE combustion chamber; in fig. 3 - section B-B - a longitudinal section of the mixing head of the LRE combustion chamber.

Смесительная головка камеры сгорания ЖРД содержит корпус 1, на внутренней поверхности которого выполнены продольные пазы 2, равномерно расположенные по окружности и сообщающиеся с помощью радиальных отверстий 3 с полостью окислителя 4, образованной корпусом 1 и закрепленным на его наружной поверхности коллектором 5.The mixing head of the LRE combustion chamber contains a housing 1, on the inner surface of which there are longitudinal grooves 2, evenly spaced around the circumference and communicating with the help of radial holes 3 with the oxidizer cavity 4 formed by the housing 1 and the collector 5 fixed on its outer surface.

При этом полость горючего 6, образованная корпусом 1 и закрепленным на его торце днищем 7, сообщается с каналами 8, расположенными между продольных пазов 2 и соединенными с ними с помощью наклонных отверстий 9, образующих с радиальными отверстиями 3 триплетные смесительные элементы 10.In this case, the fuel cavity 6, formed by the body 1 and the bottom 7 fixed at its end, communicates with the channels 8 located between the longitudinal grooves 2 and connected to them by means of inclined holes 9, forming triplet mixing elements 10 with the radial holes 3.

Предложенная смесительная головка камеры сгорания ЖРД работает следующим образом.The proposed mixing head of the combustion chamber LRE works as follows.

Окислитель поступает в коллектор 5 и далее в полость окислителя 4, где он равномерно распределяется по радиальным отверстиям 3. Через радиальные отверстия 3 окислителя направляется в продольные пазы 2.The oxidizer enters the manifold 5 and further into the cavity of the oxidizer 4, where it is evenly distributed over the radial holes 3. The oxidizer is directed through the radial holes 3 into the longitudinal grooves 2.

Горючее поступает через днище 7 в полость горючего 6, где оно равномерно распределяется по каналам 8. Из каналов 8 через наклонные отверстия 9 горючее направляется в продольные пазы 2.The fuel enters through the bottom 7 into the fuel cavity 6, where it is evenly distributed along the channels 8. From the channels 8, through the inclined holes 9, the fuel is directed into the longitudinal grooves 2.

Триплетные смесительные элементы 10, состоящие из наклонных отверстий 9 и радиальных отверстий 3, обеспечивают соударение струй компонентов топлива в продольных пазах 2.Triplet mixing elements 10, consisting of inclined holes 9 and radial holes 3, ensure the impact of jets of fuel components in the longitudinal grooves 2.

Во внутренней полости смесительной головки компоненты топлива смешиваются между собой и сгорают.In the internal cavity of the mixing head, the fuel components are mixed with each other and burned.

Использование предложенного технического решения позволит обеспечить устойчивость процесса горения компонентов топлива за счет растяжения области горения компонентов топлива вдоль продольной оси смесительной головки.The use of the proposed technical solution will ensure the stability of the combustion process of the fuel components by stretching the combustion area of the fuel components along the longitudinal axis of the mixing head.

Claims

The mixing head of the LRE combustion chamber contains a housing on the inner surface of which there are longitudinal grooves, evenly spaced around the circumference and communicating with the help of radial holes with the oxidizer cavity formed by the housing and a manifold fixed on its outer surface, while the fuel cavity formed by the housing and fixed to it the end face with the bottom, communicates with the channels located between the longitudinal grooves and connected to them by means of inclined holes forming triplet mixing elements with the radial holes.