RU52939U1 - DETONATION CAMERA - Google Patents

DETONATION CAMERA Download PDF

Info

Publication number
RU52939U1
RU52939U1 RU2005141439/22U RU2005141439U RU52939U1 RU 52939 U1 RU52939 U1 RU 52939U1 RU 2005141439/22 U RU2005141439/22 U RU 2005141439/22U RU 2005141439 U RU2005141439 U RU 2005141439U RU 52939 U1 RU52939 U1 RU 52939U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
detonation
resonator
chamber
nozzle
detonation chamber
Prior art date
Application number
RU2005141439/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виталий Николаевич Федорец
Мирослав Владимирович Федоренко
Original Assignee
Виталий Николаевич Федорец
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 Виталий Николаевич Федорец filed Critical Виталий Николаевич Федорец
Priority to RU2005141439/22U priority Critical patent/RU52939U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU52939U1 publication Critical patent/RU52939U1/en

Links

Abstract

Детонационная камера относится относится к пульсирующим воздушно-реактивным двигателям с резонансными камерами сгорания. Задачей полезной модели является повышение надежности работы детонационной камеры. Техническим результатом предложенной детонационной камеры является повышение вероятности организации непрерывного детонационного процесса, а также в надежном разделении подаваемых компонентов топлива и продуктами их детонации. Поставленная задача достигается тем, что детонационная камера содержит расположенные в едином корпусе систему топливоподачи, сверхзвуковое сопло и расположенный с ним соосно резонатор, обращенный открытым концом в сторону истечения продуктов детонации. При этом внутренняя поверхность резонатора выполнена в виде конуса, а система топливоподачи представляет собой кольцевое сопло Лаваля, выполненное в корпусе устройства и обращенное в сторону резонатора. Сила тяги создается за счет взаимодействия детонационной волны с внутренней конической поверхностью резонатора 2, а также за счет реактивной силы, образованной истекающей через сопло газовой сверхзвуковой струей. Суммарный импульс тяги детонационной камеры прямо пропорционален частоте пульсации и величине давления на стенки резонатора 2. Изменяя эти параметры можно осуществлять регулирование модуля вектора тяги. Для разработанной детонационной камеры характерны: возможность организации непрерывного детонационного процесса, высокая надежность работы за счет разделения областей подаваемых компонентов топлива и продуктами их детонации; меньшие геометрические размеры резонатора, отсутствие систем инициирования и продувки. Предложенная конструкция детонационной камеры позволяет получить максимальную частоту детонационных процессов.The detonation chamber refers to pulsating jet engines with resonant combustion chambers. The objective of the utility model is to increase the reliability of the detonation chamber. The technical result of the proposed detonation chamber is to increase the likelihood of organizing a continuous detonation process, as well as in the reliable separation of the supplied fuel components and their detonation products. The task is achieved in that the detonation chamber contains a fuel supply system located in a single housing, a supersonic nozzle and a coaxial cavity located with it, facing the open end towards the outflow of detonation products. In this case, the inner surface of the resonator is made in the form of a cone, and the fuel supply system is an Laval ring nozzle made in the device body and facing the resonator. The traction force is created due to the interaction of the detonation wave with the inner conical surface of the resonator 2, as well as due to the reactive force formed by the supersonic gas stream flowing through the nozzle. The total thrust impulse of the detonation chamber is directly proportional to the pulsation frequency and the pressure on the walls of the resonator 2. By changing these parameters, it is possible to control the thrust vector module. The developed detonation chamber is characterized by: the possibility of organizing a continuous detonation process, high reliability due to the separation of the areas of the supplied fuel components and their detonation products; smaller geometrical dimensions of the resonator; lack of initiation and purge systems. The proposed design of the detonation chamber allows you to get the maximum frequency of detonation processes.

Description

Полезная модель относится к пульсирующим воздушно-реактивным двигателям с резонансными камерами сгорания.The utility model relates to pulsating jet engines with resonant combustion chambers.

Известны пульсирующие двигатели детонационного горения, в которых детонационная камера содержит плоскую или специальную форму передней стенки, переходящую в цилиндрическую форму, а противоположный (задний) конец камеры открыт и снабжен обычным соплом типа сопла ракетного двигателя (см. Р.И.Курзи-нер. Реактивные двигатели для больших сверхзвуковых скоростей полета. М.: Машиностроение, 1989, с.214-215).Known pulsating detonation combustion engines, in which the detonation chamber contains a flat or special shape of the front wall, turning into a cylindrical shape, and the opposite (rear) end of the chamber is open and equipped with a conventional nozzle such as a rocket engine nozzle (see R.I. Kurziner. Jet engines for high supersonic flight speeds (Moscow: Mashinostroenie, 1989, pp. 214-215).

Известны детонационные камеры, предназначенные для более полного (ударного) дожигания продуктов сгорания ракетного топлива и обеспечения наиболее благоприятных условий для возникновения детонации. Одним из вариантов конструктивного воплощения этого эффекта является «Реактивное сопло пульсирующего двигателя детонационного горения с центральным телом» (патент РФ №2066779, МПК F 02 К 7/04, 1996). Оно содержит полузамкнутую полость, расположенную в центральном теле камеры двигателя, узел подвода рабочего тела, а также насадок и устройство для создания ударных волн. При этом насадок выполнен в виде закритической части сопла Лаваля, внутренняя поверхность которого является продолжением поверхности полузамкнутой полости, а устройство для создания ударных волн - в виде полого обтекаемого тела, узел подачи рабочего тела - в виде кольцевой щели, образованной корпусом камеры двигателя и центральным телом.Known detonation chambers designed for a more complete (shock) afterburning of the combustion products of rocket fuel and provide the most favorable conditions for the occurrence of detonation. One of the options for the structural embodiment of this effect is the "Jet nozzle of a pulsating detonation combustion engine with a central body" (RF patent No. 2066779, IPC F 02 K 7/04, 1996). It contains a semi-closed cavity located in the central body of the engine chamber, a supply unit for the working fluid, as well as nozzles and a device for generating shock waves. In this case, the nozzles are made in the form of a supercritical part of the Laval nozzle, the inner surface of which is a continuation of the surface of a semi-closed cavity, and the device for creating shock waves is in the form of a hollow streamlined body, the supply of the working fluid is in the form of an annular gap formed by the engine chamber body and the central body .

При поступлении рабочего тела через узел подвода в детонационную камеру происходит се заполнение. По мере заполнения камеры она перекрывается плоской сверхзвуковой сходящейся к центру струей. Одновременно часть рабочего тела поступает в насадок. В процессе заполнения полузамкнутой полости, давление и температура в ней скачкообразно увеличиваются, что приводит к образованию детонации. Одновременно часть плоской сверхзвуковой сходящейся к центру струи, которая не участвовала в рабочем процессе, проходящем в детонационной камер, устремляется в сопло и натекает на устройство для создания ударных волн. Образуется система скачков уплотнений, которая сходится в фокусе детонационной камеры и в которой происходит резкое повышение температуры и давления. В свою очередь это приводит к детонационному дожиганию рабочего тела в насадке и дальнейшему его истечению.When the working fluid enters through the supply unit to the detonation chamber, all filling takes place. As the chamber fills, it is blocked by a plane supersonic stream converging to the center. At the same time, part of the working fluid enters the nozzle. In the process of filling a semi-enclosed cavity, the pressure and temperature in it increase stepwise, which leads to the formation of detonation. At the same time, a part of a planar supersonic jet converging toward the center, which did not participate in the working process taking place in the detonation chambers, rushes into the nozzle and flows onto a device for generating shock waves. A system of shock waves is formed, which converges at the focus of the detonation chamber and in which there is a sharp increase in temperature and pressure. In turn, this leads to detonation afterburning of the working fluid in the nozzle and its further outflow.

Однако для данного устройства характерен существенный недостаток, заключающийся в низкой надежности работы устройства, связанный с малой вероятностью возникновения детонации. Данный недостаток устранен в тех устройствах, в которых осуществляется дополнительный подвод энергии, необходимый для возникновения детонационного процесса, например патент РФ №20548 «Устройство для детонационного сжигания топливных смесей», 2001. В нем в районе центра донной части резонатора установлен датчик давления пьезоэлектрического типа, соединенный с инициатором через усилительно-преобразующее устройство.However, this device is characterized by a significant drawback, consisting in the low reliability of the device, associated with a low probability of detonation. This disadvantage is eliminated in those devices in which the additional energy supply is necessary for the detonation process to occur, for example, RF patent No. 20548 “Device for the detonation combustion of fuel mixtures”, 2001. A piezoelectric type pressure sensor is installed in the region of the center of the bottom of the resonator, connected to the initiator through an amplification-converting device.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому эффекту к предлагаемому техническому решению является «Pulse detonation engine having an aerodynamic valve» (патент США №6584765, МПК F 02 K 7/02, 2004.). В нем объединены оба эффекта: ввода дополнительной энергии за счет ввеедния электрической свечи и подачи компонентов топлива таким образом, что они пересекаются в фокусе, расположенном на оси камеры.The closest in technical essence and the achieved technical effect to the proposed technical solution is "Pulse detonation engine having an aerodynamic valve" (US patent No. 6584765, IPC F 02 K 7/02, 2004.). It combines both effects: introducing additional energy by introducing an electric candle and supplying the fuel components in such a way that they intersect at the focus located on the camera axis.

Однако для данного устройства также характерны недостатки, заключающие вHowever, this device is also characterized by disadvantages of

- подаче в детонационную камеру раздельных компонентов топлива (за последние годы ведущие специалисты в области детонационных двигателей пришли к мнению о необходимости подачи в камеру уже готовой топливно-воздушной смеси);- supply of separate fuel components to the detonation chamber (in recent years, leading experts in the field of detonation engines have come to the conclusion that it is necessary to supply the finished fuel-air mixture to the chamber);

- невозможности организации непрерывного детонационного процесса, т.к. процессы, проходящие в детонационной камере, сопровождаются пересечением областей подаваемых компонентов топлива и продуктами их детонации;- the impossibility of organizing a continuous detonation process, because the processes taking place in the detonation chamber are accompanied by the intersection of the regions of the supplied fuel components and the products of their detonation;

- завимости частоты детонационных процессов от частоты срабатывания электрической свечи и которая может возбудить детонационный процесс только при наличии свежей порции топливно-воздушной смеси, что трудно сделать без организации системы продувки.- the dependence of the frequency of detonation processes on the frequency of operation of the electric candle and which can excite the detonation process only if there is a fresh portion of the fuel-air mixture, which is difficult to do without organizing a purge system.

Для устранения данных недостатков необходимо обеспечить наиболее благоприятных условий для возникновения и поддержания детонации.To eliminate these shortcomings, it is necessary to provide the most favorable conditions for the occurrence and maintenance of detonation.

Задачей полезной модели является повышение надежности работы детонационной камеры.The objective of the utility model is to increase the reliability of the detonation chamber.

Техническим результатом предложенной детонационной камеры является повышение вероятности организации непрерывного детонационного процесса, а также в надежном разделении подаваемых компонентов топлива и продуктами их детонации.The technical result of the proposed detonation chamber is to increase the likelihood of organizing a continuous detonation process, as well as in the reliable separation of the supplied fuel components and their detonation products.

Поставленная задача достигается тем, что детонационная камера содержит расположенные в едином корпусе систему топливоподачи, сверхзвуковое сопло и расположенный с ним соосно резонатор, обращенный открытым концом в сторону истечения продуктов The task is achieved in that the detonation chamber contains a fuel supply system located in a single housing, a supersonic nozzle and a resonator located coaxially with the open end facing the outflow side of the products

детонации. При этом внутренняя поверхность резонатора выполнена в виде конуса, а система топливоподачи представляет собой кольцевое сопло Лаваля, выполненное в корпусе устройства и обращенное в сторону резонатора.detonation. In this case, the inner surface of the resonator is made in the form of a cone, and the fuel supply system is an Laval ring nozzle made in the device body and facing the resonator.

На чертеже показана детонационная камера,The drawing shows a detonation chamber,

где: 1 - устройство для подачи топливно-воздушной смеси;where: 1 - device for supplying a fuel-air mixture;

2 - резонатор;2 - resonator;

3 - сверхзвуковое сопло;3 - supersonic nozzle;

4 - кольцевое сопло Лаваля;4 - annular Laval nozzle;

5 - корпус.5 - housing.

Детонационная камера состоит из состоит из устройства для подачи топливно-воздушной смеси 1, резонатора 2 и сверхзвукового сопла 3, собранных в единое устройство.The detonation chamber consists of consists of a device for supplying a fuel-air mixture 1, a resonator 2 and a supersonic nozzle 3, assembled in a single device.

Устройство подачи топливно-воздушной смеси 1 предназначено для разгона рабочей смеси до сверхзвуковых скоростей (М>1) и направления ее во внутрь резонатора 2. Оно представляет собой кольцевое сопло Лаваля 4, выполненное в корпусе 5 детонационной камеры 2.The fuel-air mixture supply device 1 is designed to accelerate the working mixture to supersonic speeds (M> 1) and direct it into the cavity 2. It is an Laval ring nozzle 4 made in the body 5 of the detonation chamber 2.

Резонатор 2 предназначен для создания ударных волн и возбуждения детонационного процесса. Он имеет коническую формы, замкнутой с одного конца и обращенной открытым концом в сторону сопла 3.The resonator 2 is designed to create shock waves and excite the detonation process. It has a conical shape, closed at one end and facing the open end towards the nozzle 3.

Сверхзвуковое сопло 3 предназначено для разгона газов (продуктов детонации), истекающих из полости резонатора и создающих тягу двигателя.The supersonic nozzle 3 is designed to disperse gases (detonation products) flowing out of the cavity of the resonator and creating engine thrust.

Работает детонационная камера следующим образом.The detonation chamber operates as follows.

Топливно-воздушная смесь, истекая через кольцевое сопло Лаваля 4, приобретает сверхзвуковую скорость. Разогнанная до сверхзвуковой скорости рабочая смесь натекает на внутреннюю полость резонатора 2. Отражаясь от внутренней поверхности резонатора 2 образуются отраженные ударные волныThe fuel-air mixture flowing through the Laval 4 nozzle 4 acquires supersonic speed. Accelerated to a supersonic speed, the working mixture flows onto the internal cavity of resonator 2. Reflecting from the inner surface of resonator 2, reflected shock waves form

Эти волны фокусируются на оси устройства, образуя стоячую фокусирующую осевую линию, протяженность которой Х определяется выражениемThese waves are focused on the axis of the device, forming a standing focusing center line, the length of which X is determined by the expression

Х=L cosα,X = L cosα,

где: L - длина конической части резонатора 2;where: L is the length of the conical part of the resonator 2;

α - угол полуарствора резонатора 2.α is the half-angle of the cavity 2.

При этом на фокусирующей осевой линии происходит резкое повышение температуры и давления (эффект Шпрингера), что приводит к возникновению детонационной волны в рабочей смеси и ее детонационному восплаемнению. Пульсация давления в резонаторе 2 зависят от глубин резонатора и определяются только числом М набегающей струи.In this case, a sharp increase in temperature and pressure occurs on the focusing center line (Springer effect), which leads to the appearance of a detonation wave in the working mixture and its detonation ignition. The pressure pulsation in the resonator 2 depends on the depth of the resonator and is determined only by the number M of the incident jet.

Частота колебаний определяется глубиной резонатора L и скоростью распространения в нем волн.The oscillation frequency is determined by the depth of the resonator L and the speed of wave propagation in it.

Таким образом возбуждается высокочастотный колебательный процесс с образованием ударных и детонационных волн.Thus, a high-frequency oscillatory process is excited with the formation of shock and detonation waves.

Повышение эффективности устройства заключается в том, что при детонационном сжигании топливной смеси значения температуры и давления значительно выше аналогичных параметров, получаемых при обычном сжигании одного и того же количества рабочей смеси. Следовательно, работа, совершаемая продуктами детонации, будет больше, чем работа, совершаемая продуктами сгорания.Improving the efficiency of the device lies in the fact that during detonation combustion of the fuel mixture, the temperature and pressure are much higher than similar parameters obtained by conventional combustion of the same amount of the working mixture. Consequently, the work done by the detonation products will be more than the work done by the combustion products.

Продукты детонации, истекающие из полости резонатора, через сверхзвуковое сопло 3 устремляются к его выходу и создают тягу двигателя.Detonation products flowing out of the cavity of the resonator, through a supersonic nozzle 3, rush to its exit and create engine thrust.

Сила тяги создается за счет взаимодействия детонационной волны с внутренней конической поверхностью резонатора 2, а также за счет реактивной силы, образованной истекающей через сопло газовой сверхзвуковой струей. Суммарный импульс тяги детонационной камеры прямо пропорционален частоте пульсации и величине давления на стенки резонатора 2. Изменяя эти параметры можно осуществлять регулирование модуля вектора тяги.The traction force is created due to the interaction of the detonation wave with the inner conical surface of the resonator 2, as well as due to the reactive force formed by the supersonic gas stream flowing through the nozzle. The total thrust impulse of the detonation chamber is directly proportional to the pulsation frequency and the pressure on the walls of the resonator 2. By changing these parameters, it is possible to control the thrust vector module.

Для разработанной детонационной камеры характерны: возможность организации непрерывного детонационного процесса, высокая надежность работы за счет разделения областей подаваемых компонентов топлива и продуктами их детонации; меньшие геометрические размеры резонатора, отсутствие систем инициирования и продувки.The developed detonation chamber is characterized by: the possibility of organizing a continuous detonation process, high reliability due to the separation of the areas of the supplied fuel components and their detonation products; smaller geometrical dimensions of the resonator; lack of initiation and purge systems.

Предложенная конструкция детонационной камеры позволяет получить максимальную частоту детонационных процессов.The proposed design of the detonation chamber allows you to get the maximum frequency of detonation processes.

Claims (1)

Детонационная камера, содержащая расположенные в едином корпусе систему топливоподачи, сверхзвуковое сопло и расположенный с ним соосно резонатор, обращенный открытым концом в сторону истечения продуктов детонации, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность резонатора выполнена в виде конуса, а система топливоподачи представляет собой кольцевое сопло Лаваля, выполненное в корпусе устройства и обращенное в сторону резонатора.
Figure 00000001
A detonation chamber containing a fuel supply system located in a single housing, a supersonic nozzle and a cavity located coaxially with it, facing the open end towards the outflow of detonation products, characterized in that the inner surface of the resonator is made in the form of a cone, and the fuel supply system is an Laval ring nozzle, made in the housing of the device and facing toward the resonator.
Figure 00000001
RU2005141439/22U 2005-12-30 2005-12-30 DETONATION CAMERA RU52939U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005141439/22U RU52939U1 (en) 2005-12-30 2005-12-30 DETONATION CAMERA

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005141439/22U RU52939U1 (en) 2005-12-30 2005-12-30 DETONATION CAMERA

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU52939U1 true RU52939U1 (en) 2006-04-27

Family

ID=36656120

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005141439/22U RU52939U1 (en) 2005-12-30 2005-12-30 DETONATION CAMERA

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU52939U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7669406B2 (en) Compact, low pressure-drop shock-driven combustor and rocket booster, pulse detonation based supersonic propulsion system employing the same
US8302377B2 (en) Ground-based simple cycle pulse detonation combustor based hybrid engine for power generation
US3005310A (en) Pulse jet engine
US2971325A (en) Jet propulsion device for operation submerged in water
CN106640420B (en) A kind of pulse-knocking engine of side air inlet
US3303643A (en) Method and structure for supplying and confining fluid in a reaction chamber
RU52939U1 (en) DETONATION CAMERA
RU64707U1 (en) KNOCKING ENGINE WITH CONTINUOUS OPERATION CYCLE
US9217392B2 (en) Vortex cannon with enhanced ring vortex generation
RU2080466C1 (en) Combined chamber of detonation combustion pulsejet engine
CN117128107A (en) Dual-mode knocking thrust chamber
RU2710740C1 (en) Method for formation and combustion of fuel mixture in detonation burning chamber of rocket engine
RU2066779C1 (en) Reaction nozzle of detonation combustion pulsating engine with central body
RU94031235A (en) Chamber of pulse detonation engine
RU60145U1 (en) KNOCKING ENGINE WITH ELECTROMAGNETIC CONTROL DEVICE
US20050279083A1 (en) Folded detonation initiator for constant volume combustion device
RU2078974C1 (en) Adjustable detonation chamber of pulsejet engine
RU2066426C1 (en) Detonation chamber
RU163847U1 (en) Pulsating Air-Jet Engine
RU52940U1 (en) CAMERA OF THE PULSING DETONATION COMBUSTION ENGINE
US4592328A (en) Crossed pulse engine atomizer
RU2078969C1 (en) Pulsejet engine detonation chamber
EP1568603B1 (en) Marine propulsion system and marine vessel having same
RU2059852C1 (en) Pulse hypersonic ram-jet engine
CA2639774C (en) Ejector system for engine

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20061231