RU52940U1 - CAMERA OF THE PULSING DETONATION COMBUSTION ENGINE - Google Patents

CAMERA OF THE PULSING DETONATION COMBUSTION ENGINE Download PDF

Info

Publication number
RU52940U1
RU52940U1 RU2005141443/22U RU2005141443U RU52940U1 RU 52940 U1 RU52940 U1 RU 52940U1 RU 2005141443/22 U RU2005141443/22 U RU 2005141443/22U RU 2005141443 U RU2005141443 U RU 2005141443U RU 52940 U1 RU52940 U1 RU 52940U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
resonator
detonation
combustion engine
pulsating
working mixture
Prior art date
Application number
RU2005141443/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виталий Николаевич Федорец
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 RU2005141443/22U priority Critical patent/RU52940U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU52940U1 publication Critical patent/RU52940U1/en

Links

Abstract

Камера пульсирующего двигателя детонационного горения относится к пульсирующим воздушно-реактивным двигателям с резонансными камерами сгорания, а также к устройствам для сжигания топлива. Задачей полезной модели является повышение надежности работы детонационной камеры. Техническим результатом предложенной камеры пульсирующего двигателя детонационного горения является дополнительный подвод энергии к рабочей смеси в момент ее сжатия и исключения соприкосновения рабочей смеси и продуктов детонации. Поставленная задача достигается тем, что камера пульсирующего двигателя детонационного горения содержит расположенные в корпусе сверхзвуковое сопло и расположенный с ним соосно резонатор в виде трубки, обращенной одним открытым кольцом в сторону истечения рабочего тела. При этом в донной части резонатора установлен инициатор, а сверхзвуковое сопло выполнено таким образом, что сечение его входной части размещено в плоскости перехода внутренней цилиндрической поверхности резонатора в коническую. Постановка инициатора в районе донной части резонатора вызывает дополнительный подвод энергии к рабочей смеси в момент ее сжатия и генерацию мощной ударной волны, а размещение резонатора и сверхзвукового сопла определенным образом исключает возможность соприкосновения рабочей смеси и продуктов детонации. Все это приводит к повышению надежности работы камеры пульсирующего двигателя детонационного горения. Сила тяги создается за счет взаимодействия детонационной волны с дном резонатора (тяговой стенкой), а также за счет реактивной силы, образованной истекающей через сопло газовой сверхзвуковой струей. Суммарный импульс тяги пульсирующего двигателя детонационного горения прямо пропорционален частоте пульсации и величине давления на дно резонатора. Изменяя эти параметры можно осуществлять регулирование модуля вектора тяги.The camera of a pulsating detonation combustion engine refers to pulsating air-jet engines with resonant combustion chambers, as well as to devices for burning fuel. The objective of the utility model is to increase the reliability of the detonation chamber. The technical result of the proposed chamber of a pulsating detonation combustion engine is an additional supply of energy to the working mixture at the time of its compression and eliminating the contact of the working mixture and detonation products. The problem is achieved in that the chamber of the pulsating detonation combustion engine contains a supersonic nozzle located in the housing and a coaxial resonator located in it in the form of a tube facing one open ring in the direction of expiration of the working fluid. In this case, an initiator is installed in the bottom part of the resonator, and the supersonic nozzle is made in such a way that the cross section of its inlet part is placed in the plane of transition of the inner cylindrical surface of the resonator to the conical one. The installation of the initiator in the region of the bottom of the resonator causes an additional supply of energy to the working mixture at the moment of its compression and the generation of a powerful shock wave, and the placement of the resonator and the supersonic nozzle in a certain way excludes the possibility of contact between the working mixture and detonation products. All this leads to increased reliability of the camera pulsating detonation combustion engine. The traction force is created due to the interaction of the detonation wave with the bottom of the resonator (traction wall), as well as due to the reactive force formed by the supersonic gas stream flowing through the nozzle. The total thrust impulse of a pulsating detonation combustion engine is directly proportional to the pulsation frequency and the pressure value on the bottom of the resonator. By changing these parameters, it is possible to regulate the thrust vector module.

Description

Полезная модель относится к пульсирующим воздушно-реактивным двигателям с резонансными камерами сгорания, а также к устройствам для сжигания топлива.The utility model relates to pulsating jet engines with resonant combustion chambers, as well as to devices for burning fuel.

Известны газоструйные генераторы Гартмана, работающие на пульсирующем режиме течения рабочего тела и нашедшие в настоящее время применение в качестве мощных акустических излучателей. С обнаружением эффекта повышения температуры на дно резонатора за доли секунды они стали применяться для поджига горючих топливных смесей, а также тогда, когда нужны высокотемпературные источники тепла (Ляхов В.Н. Подлубный В.В. Титаренко В.В. Воздействие ударных волн и струй на элементы конструкций. М. Машиностроение, 1989, 392 с.). Одним из вариантов конструктивного воплощения этого эффекта является прямоточный воздушно-реактивный двигатель (заявка ФРГ N 4139338, МПК F 02 К 1/04 и F 02 К 7/10,1982). Он создает тягу за счет импульсного (пульсирующего) режима истечения рабочего тела, получаемого в результате сгорания топливно-воздушной смеси. Данный режим работы реализуется в резонансной трубе, создающей разрежение благодаря колебаниям столба рабочего тела, а подвод воздуха осуществляется через кольцевые щели. Несмотря на то, что данное устройство имеет много общего с заявляемым, оно не может реализовать детонационный режим горения.Known gas-jet generators Hartmann, operating in a pulsating mode of flow of the working fluid and are currently used as powerful acoustic emitters. With the discovery of the effect of increasing the temperature at the bottom of the resonator in fractions of a second, they began to be used to ignite combustible fuel mixtures, and also when high-temperature heat sources were needed (Lyakhov V.N. Podlubny V.V. Titarenko V.V. Impact of shock waves and jets on structural elements. M. Mechanical Engineering, 1989, 392 pp.). One of the variants of the structural embodiment of this effect is a ramjet engine (application of Germany N 4139338, IPC F 02 To 1/04 and F 02 To 7 / 10.1982). It creates traction due to the pulsed (pulsating) mode of expiration of the working fluid resulting from the combustion of the fuel-air mixture. This mode of operation is implemented in a resonant tube, creating a vacuum due to oscillations of the column of the working fluid, and air is supplied through annular slots. Despite the fact that this device has much in common with the claimed, it cannot realize the detonation mode of combustion.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому эффекту к предлагаемому техническому решению является «Камера пульсирующего двигателя детонационного горения» (патент РФ №2084675, МПК F 02 K 15/02,1998.). Она состоит из состоит из резонатора и сверхзвукового сопла, установленных в едином корпусе. В основу разработки данной детонационной камеры положен принцип работы генератора Гартмана.The closest in technical essence and the achieved technical effect to the proposed technical solution is the "Camera of a pulsating detonation combustion engine" (RF patent No. 2084675, IPC F 02 K 15 / 02,1998.). It consists of a cavity and a supersonic nozzle mounted in a single housing. The development of this detonation chamber is based on the principle of operation of the Hartmann generator.

При этом резонатор выполняется в виде трубки, замкнутой с одной стороны, а между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью сопла образована полость, являющаяся камерой смещения, выходная часть которой представляет критическое сечение с дальнейшим переходом в сверхзвуковое сопло внешнего расширения с усеченным центральным телом.In this case, the resonator is made in the form of a tube closed on one side, and a cavity is formed between the inner surface of the casing and the outer surface of the nozzle, which is a displacement chamber, the output part of which is a critical section with a further transition to a supersonic nozzle with an external expansion with a truncated central body.

Однако данному устройству присущ существенный недостаток, заключающийся в низкой надежности устройства. Это объясняется существованием области соприкосновения между продуктами детонации и рабочей смесью. В свою очередь это вызывает воспламенение рабочей смеси, что исключает ее детонацию. Кроме того, если в первоначальный However, this device has a significant drawback, which consists in the low reliability of the device. This is due to the existence of a contact area between the detonation products and the working mixture. In turn, this causes ignition of the working mixture, which excludes its detonation. In addition, if in the initial

момент времени детонация не возбудится, то в дальнейшем она уже не возникнет. Для устранения данного недостатка необходимо повысить вероятность ее возникновения в первоначальный момент работы камеры.Since the moment of detonation is not excited, then in the future it will not occur. To eliminate this drawback, it is necessary to increase the likelihood of its occurrence at the initial moment of operation of the camera.

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 камеры пульсирующего двигателя детонационного горения является дополнительный подвод энергии к рабочей смеси в момент ее сжатия и исключения соприкосновения рабочей смеси и продуктов детонации.The technical result of the proposed chamber of a pulsating detonation combustion engine is an additional supply of energy to the working mixture at the time of its compression and eliminating the contact of the working mixture and detonation products.

Поставленная задача достигается тем, что камера пульсирующего двигателя детонационного горения содержит расположенные в корпусе сверхзвуковое сопло и расположенный с ним соосно резонатор в виде трубки, обращенной одним открытым кольцом в сторону истечения рабочего тела. При этом в донной части резонатора установлен инициатор, а сверхзвуковое сопло выполнено таким образом, что сечение его входной части размещено в плоскости перехода внутренней цилиндрической поверхности резонатора в коническую.The problem is achieved in that the chamber of the pulsating detonation combustion engine contains a supersonic nozzle located in the housing and a coaxial resonator located in it in the form of a tube facing one open ring in the direction of expiration of the working fluid. In this case, an initiator is installed in the bottom part of the resonator, and the supersonic nozzle is made in such a way that the cross section of its inlet part is placed in the plane of transition of the inner cylindrical surface of the resonator to the conical one.

На чертеже показана схема блок рулевого привода летательного аппарата,The drawing shows a block diagram of the steering gear of the aircraft,

где: 1 - резонатор;where: 1 - resonator;

2 - сверхзвуковое сопло;2 - supersonic nozzle;

3 - корпус;3 - case;

4 - прокладка;4 - gasket;

5 - болты;5 - bolts;

6 - окно в корпусе.6 - a window in the case.

Камера пульсирующего двигателя детонационного горения состоит из резонатора 1 и сверхзвукового сопла 2, установленных в едином корпусе 3.The camera of a pulsating detonation combustion engine consists of a resonator 1 and a supersonic nozzle 2 installed in a single housing 3.

Резонатор 1 предназначен для создания ударных волн и возбуждения детонационного горения. Он выполнен в виде трубки цилиндрической (слабо конической) формы, замкнутой с одного конца и обращенной открытым концом в сторону сопла.The resonator 1 is designed to create shock waves and the excitation of detonation combustion. It is made in the form of a tube of cylindrical (slightly conical) shape, closed at one end and facing the open end towards the nozzle.

Сверхзвуковое сопло 2 предназначено для разгона рабочей смеси до скоростей с М>2 и направления ее во внутрь резонатора 1, а также для разгона газов, истекающих из полости резонатора. Сверхзвуковое сопла 2 выполнено таким образом, что сечение его входной части размещено в плоскости перехода внутренней цилиндрической поверхности резонатора в коническую.The supersonic nozzle 2 is designed to accelerate the working mixture to speeds with M> 2 and direct it into the interior of the resonator 1, as well as to disperse the gases flowing from the cavity of the resonator. The supersonic nozzle 2 is designed in such a way that the cross section of its inlet is located in the plane of transition of the inner cylindrical surface of the resonator to the conical.

Резонатор 1 и сверхзвуковое сопло 2 установлены в корпусе 3 соосно и таким образом, что между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью сопла образована полость, являющаяся камерой смешения "а", предназначенной для создания рабочей The resonator 1 and the supersonic nozzle 2 are mounted coaxially in the housing 3 and in such a way that a cavity is formed between the inner surface of the housing and the outer surface of the nozzle, which is the mixing chamber “a” designed to create a working

смеси. Выходная часть камеры смешения "а" является кольцевым критическим сечением. На торцевой и боковой поверхностях корпуса 3 равномерно размещены подводящие каналы для окислителя (газ) и горючего (газ или жидкость). Причем оси симметрии каналов для лучшего смесеобразования пересекаются. Выход рабочей смеси из камеры "а" осуществляется через критическое сечение сопла внешнего расширения.mixtures. The output of the mixing chamber “a” is an annular critical section. On the end and side surfaces of the housing 3 are evenly placed inlet channels for the oxidizing agent (gas) and fuel (gas or liquid). Moreover, the axis of symmetry of the channels intersect for better mixture formation. The output of the working mixture from the chamber "a" is through the critical section of the external expansion nozzle.

Настройка камеры двигателя на заданный режим ее работы осуществляется путем изменения площади критического сечения. Это достигается посредством подбора толщины прокладки 4, установленной между фланцами корпуса 3 и сверхзвукового сопла 2, которые скрепляются между собой болтами 5.The engine chamber is tuned to a predetermined mode of operation by changing the critical section area. This is achieved by selecting the thickness of the gasket 4, installed between the flanges of the housing 3 and the supersonic nozzle 2, which are fastened together by bolts 5.

Работает камера пульсирующего двигателя детонационного горения следующим образом.The camera is a pulsating detonation combustion engine as follows.

При подаче компонентов топлива в смесительную камеру "а", в ней происходит процесс смешения. Образовавшаяся рабочая смесь, истекая через критическое сечение, приобретает сверхзвуковую скорость. Камера всегда работает на установившемся режиме. Это объясняется тем, что давление в полости "а" равно давлению окружающей среды за счет сообщения с ней окнами 6.When the fuel components are fed into the mixing chamber "a", a mixing process takes place in it. The resulting working mixture, flowing out through the critical section, acquires supersonic speed. The camera always works in steady state. This is because the pressure in the cavity "a" is equal to the pressure of the environment due to communication with it by windows 6.

Разогнанная до скорости М>2 рабочая смесь попадает во внутреннюю полость "б" резонатора 1, в которой возбуждается колебательный процесс с образованием ударных волн (эффект Гартмана), которые в свою очередь генерируют детонационные волны. При столкновении этих волн с замкнутым торцом резонатора образуются отраженные ударные волны. При этом происходит резкое повышение температуры и давления (эффект Шпрингера). Параметры резонатора рассчитываются таким образом, чтобы рабочая смесь, находящаяся в районе донной части, сдетонировала. Для повышения надежности работы камеры в момент столкновения рабочей смеси с донной частью резонатора, срабатывает инициатор 7, вызывая ее надежную детонацию за счет дополнительного подвода энергии и генерации мощной ударной волны.Accelerated to a speed M> 2, the working mixture enters the internal cavity "b" of resonator 1, in which the oscillatory process is excited with the formation of shock waves (Hartmann effect), which in turn generate detonation waves. When these waves collide with the closed end of the resonator, reflected shock waves form. In this case, a sharp increase in temperature and pressure occurs (Springer effect). The resonator parameters are calculated so that the working mixture located in the region of the bottom detonates. To increase the reliability of the camera at the time of the collision of the working mixture with the bottom of the resonator, initiator 7 is triggered, causing its reliable detonation due to additional energy supply and the generation of a powerful shock wave.

Возникшая детонационная волна, отражаясь от донной части резонатора 1, устремляется к его выходу, перекрывая путь поступающей рабочей смеси. Детонационная волна, встречаясь со сверхзвуковым потоком рабочей смеси, образует "газовый затвор", который преграждает путь сверхзвуковому потоку рабочей смеси в резонатор 1. В дальнейшем продукты детонации, истекая через кольцевой зазор, образованный между соплом 2 и резонаторов 1, расширяются, что приводит к уменьшению давления. При выравнивании давлений продуктов детонация и рабочей смеси на срезе сопла происходит открытие "газового замка" и детонационная волна через полость "г" устремляется наружу. Надежная работы камеры обеспечивается разделением продуктов детонации и рабочей смеси стенками The resulting detonation wave, reflected from the bottom of the resonator 1, rushes to its exit, blocking the path of the incoming working mixture. The detonation wave, meeting with the supersonic flow of the working mixture, forms a "gas shutter", which blocks the path of the supersonic flow of the working mixture into the resonator 1. Subsequently, the detonation products expiring through the annular gap formed between the nozzle 2 and the resonators 1, expand, which leads to pressure reduction. When the pressure of the detonation products and the working mixture are equalized, a “gas lock” is opened at the nozzle exit and the detonation wave rushes out through the “g” cavity. Reliable camera operation is ensured by the separation of detonation products and the working mixture by the walls

сверхзвукового сопла 2. Новая порция рабочей смеси устремляется в резонатор 1 и процесс повторяется вновь.supersonic nozzle 2. A new portion of the working mixture rushes into the resonator 1 and the process is repeated again.

Сила тяги создается за счет взаимодействия детонационной волны с дном резонатора (тяговой стенкой), а также за счет реактивной силы, образованной истекающей через сопло газовой сверхзвуковой струей. Суммарный импульс тяги пульсирующего двигателя детонационного горения прямо пропорционален частоте пульсации и величине давления на дно резонатора. Изменяя эти параметры можно осуществлять регулирование модуля вектора тяги.The traction force is created due to the interaction of the detonation wave with the bottom of the resonator (traction wall), as well as due to the reactive force formed by the supersonic gas stream flowing through the nozzle. The total thrust impulse of a pulsating detonation combustion engine is directly proportional to the pulsation frequency and the pressure value on the bottom of the resonator. By changing these parameters, it is possible to regulate the thrust vector module.

Таким образом, постановка инициатора в районе донной части резонатора вызывает дополнительный подвод энергии к рабочей смеси в момент ее сжатия и генерацию мощной ударной волны, а размещение резонатора и сверхзвукового сопла определенным образом исключает возможность соприкосновения рабочей смеси и продуктов детонации. Все это приводит к повышению надежности работы камеры пульсирующего двигателя детонационного горения.Thus, the installation of the initiator in the region of the bottom of the resonator causes an additional supply of energy to the working mixture at the time of its compression and the generation of a powerful shock wave, and the placement of the resonator and the supersonic nozzle in a certain way excludes the possibility of contact between the working mixture and detonation products. All this leads to increased reliability of the camera pulsating detonation combustion engine.

Claims (1)

Камера пульсирующего двигателя детонационного горения, содержащая расположенные в корпусе сверхзвуковое сопло и расположенный с ним соосно резонатор в виде трубки, обращенной одним открытым кольцом в сторону истечения рабочего тела, отличающаяся тем, что в донной части резонатора установлен инициатор, а сверхзвуковое сопло выполнено таким образом, что сечение его входной части размещено в плоскости перехода внутренней цилиндрической поверхности резонатора в коническую.
Figure 00000001
A chamber of a pulsating detonation combustion engine containing a supersonic nozzle located in the housing and coaxially located in the form of a tube facing one open ring towards the expiration of the working fluid, characterized in that an initiator is installed in the bottom of the resonator, and the supersonic nozzle is designed in such a way that the cross section of its inlet is located in the plane of transition of the inner cylindrical surface of the resonator to the conical.
Figure 00000001
RU2005141443/22U 2005-12-30 2005-12-30 CAMERA OF THE PULSING DETONATION COMBUSTION ENGINE RU52940U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005141443/22U RU52940U1 (en) 2005-12-30 2005-12-30 CAMERA OF THE PULSING DETONATION COMBUSTION ENGINE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005141443/22U RU52940U1 (en) 2005-12-30 2005-12-30 CAMERA OF THE PULSING DETONATION COMBUSTION ENGINE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU52940U1 true RU52940U1 (en) 2006-04-27

Family

ID=36656121

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005141443/22U RU52940U1 (en) 2005-12-30 2005-12-30 CAMERA OF THE PULSING DETONATION COMBUSTION ENGINE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU52940U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2655107C2 (en) * 2012-05-02 2018-05-23 Дженерал Электрик Компани Gas turbine combustion chamber and plant with combustion chamber (variants)
CN112780418A (en) * 2020-12-07 2021-05-11 西安航天动力研究所 Shock wave focus exploder with microscale detonation wave attenuation

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2655107C2 (en) * 2012-05-02 2018-05-23 Дженерал Электрик Компани Gas turbine combustion chamber and plant with combustion chamber (variants)
CN112780418A (en) * 2020-12-07 2021-05-11 西安航天动力研究所 Shock wave focus exploder with microscale detonation wave attenuation
CN112780418B (en) * 2020-12-07 2022-04-12 西安航天动力研究所 Shock wave focus exploder with microscale detonation wave attenuation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8302377B2 (en) Ground-based simple cycle pulse detonation combustor based hybrid engine for power generation
US3005310A (en) Pulse jet engine
US20120204534A1 (en) System and method for damping pressure oscillations within a pulse detonation engine
US7739867B2 (en) Compact, low pressure-drop shock-driven combustor
US7637096B2 (en) Pulse jet engine having pressure sensor means for controlling fuel delivery into a combustion chamber
US2796734A (en) Sonic burner heat engine with acoustic reflector for augmentation of the second harmonic
GB2420615A (en) Thermo acoustic pressure rise pulse combustor
RU2084675C1 (en) Chamber for puls detonation engine
RU52940U1 (en) CAMERA OF THE PULSING DETONATION COMBUSTION ENGINE
RU2442008C1 (en) Impulse detonation rocket engine
RU2219439C1 (en) Combustion chamber
CN115855516A (en) Combustion stability evaluation device based on high-energy spark plug
RU16526U1 (en) CAMERA OF A PULSING ENGINE OF DETONATION COMBUSTION
RU7145U1 (en) CAMERA OF A PULSING ENGINE OF DETONATION COMBUSTION
RU6840U1 (en) CAMERA OF A PULSING ENGINE OF DETONATION COMBUSTION
RU6841U1 (en) CAMERA OF A PULSING ENGINE OF DETONATION COMBUSTION
RU2485402C1 (en) Gas dynamic igniter
US20170114752A1 (en) Standing wave compressor pulsejet engine
RU2435059C1 (en) Intermittent detonation engine
RU60145U1 (en) KNOCKING ENGINE WITH ELECTROMAGNETIC CONTROL DEVICE
RU2704503C1 (en) Transformable rocket-air jet detonation combustion engine (versions)
WO2017052402A1 (en) Method for increasing fuel combustion efficiency and device for carrying out said method
US3774398A (en) Gas generator
RU16298U1 (en) CAMERA OF A PULSING ENGINE OF DETONATION COMBUSTION
RU150723U1 (en) COMBUSTION CAMERA OF A GAS TURBINE ENGINE

Legal Events

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

Effective date: 20061231