RU6841U1 - Камера пульсирующего двигателя детонационного горения - Google Patents

Abstract

1. Камера пульсирующего двигателя детонационного горения, содержащая расположенные в корпусе сверхзвуковое сопло и расположенный соосно с ним резонатор, выполненный в виде трубки, обращенной открытым концом в сторону истечения рабочего тела, отличающаяся тем, что резонатор является частью активной излучающей накладки, заключенной в кожух, соединенный с корпусом и расположенный соосно центральной оси ультразвукового преобразователя, причем в кожухе имеются каналы для подвода охлажденной жидкости.2. Камера по п.1, отличающаяся тем, что глубина резонатора выбирается равной не более nλ/2, при длине активной излучающей накладки nλ, где n = 1, 2, 3, ..., λ - длина ультразвуковой волны.

Description

КАМЕРА ПУЛЬСИРУЮЩЕГО ДВИГАТЕЛЯ ДЕТОНАЦИОННОГО ГОРЕНИЯ

Полезная модель относится к пульсирующим юздушнореактивным двигателям,

Известны газоструйннв генераторы Гартмана, работающие на пульсирующем режиме течения рабочего тела и нашедшие в настоящее время применение i качестве мощных акустических излучателей, С обнаружением эффекта повышения температуры на дне 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, 392с,). Одним из вариантов конструктивного воплощения этого эффекта является Прямоточный воздушно-реактивный двигатель по заявке ФРГ № 4139338, М.кл, F 02KI/04 и F 02K7/IO, 1982 г. Она 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.

Наиболее близким к заявляемому устройству как по принципу действия, так и по техническому исполнению является камера пульсирующего двигателя детонационного

МПК F 02 к 7/02

горения (Положительное решение ВНИИГПЭ от 18.04,96 г, по заявке № 94031235/06 от 20.08.94 г. Камера пульсирующего

двигателя детонационного горения)«, Она содержит расположенные в едином корпусе сверхзвуковое сопло и резонатор, выполненный в виде трубки, обращенной открытым концом в сторону истечения рабочего тела. Недостатком данной конструкции является относительно низкая надежность детонационного воспламенения рабочей смеси, обусловленная незначительной интенсификацией образования ударных волн.

Задачейполезной модели является интенсификация образования ударной волны в резонаторе.

Решить данную задачу можно за счет придания резонатору ультразвуковых колебаний заданной частоты и амплитуды.

Поставленная задача в заявляемом устройстве достигается тем, что резонатор является частью активной излучающей накладки, заключенной в кожух, соединенный с корпусом и расположенный соосно центральной оси ультразвукового преобразователя, причем в кожухе имеются каналы для подвода охлаждающей жидкости. Для повышения надежности работы устройства в процессе образования детонационной волны, глубина резонатора выбирается равной не более пЛ/2, при длине активной излучающей накладки пЛ , где ,Ь- , /1 - длина ультразвуковой волны,

На чертеже представлена камера пульсирующего двигателя детонационного горения, которая состоит из корпуса I и размещенных в нем сверхзвукового сопла 2 и резонатора 3.

Корпус I предназначен для установки сверхзвукового сопла 2 и резонатора 3, , для сообщения полости в камеры двигателя с окружающей средой и для подвода компонентов ре боче,й смеси в полость а камеры смешения. Сверхзвуковое сопло 2 предназначено для разгона рабочей смеси до скоростей с М/2 и направления её во внутрь резонатора 3, а также для разгона продуктов детонации, истекающих из полости резонатора 3 Резонатор 3 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. Резонатор является частью активной излучающей накладки 4, заключенной в кожух 5, соединенный с корпусом I и расположенный соосно центральной оси ультразвукового преобразователя 5, При этом глубина резонатора выбирается равной не более n/i/2 при длине активной излучающей накладки ил , где ,21,,.., Л - длина ультразвуковоМсволны. Крепление кожуха 5 осуществляется в узловых плоскостях преобразователя, для которых амплитуда колебаний равна нулю. Настройка камеры двигателя на заданный режим её работы осуществляется путем изменения площади критического сечения. Это достигается посредством подбора толщины прокладки, установленной между фланцами корпуса I и сверхзвукового сопла 2, котрые скрепляются между собой болтами. Работает камера пульсирующего двигателя детонационного горения следующим образом.

РУ а, в ней осуществляется процесс смешения. Образовавшаяся рабочая смесь, истекая через критическое сечение приобретает сверхзвуковую скорость. Характерной особенностью конструкции является сопло внешнего расширения, режим которого не зависит от давления окружающей среды, т.е. всегда работает на установившемся режиме. Это объясняется тем, что давление в полости в равно давлению окружающей среды за счет сообщения с ней через окна, выполненные в корпусе.

Разогнанная до скорости М 2 рабочая смесь попадает во внутреннюю полость б резонатора I, 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), что приводит к возникновению детонационной волны: в рабочей смеси и её детонационному горению.

Ультразвуковые колебания на днище резонатора генерируются следующим образом. От ультразвукового генератора (на чертеже не показан) переменное синусоидальное напряжение через токопроводящие шайбы 7 подается на пьезоэлемент 8, приводит в действие ультразвуковой преобразователь б, создавая стоячую волну. Преобразователь работает как полуволновая колебательная система, при этом максимальная амплитуда ультразвуковых колебаний наблюдается в точках, кратных Л/ , Одним из

таких мест является днище резонатора. В связи о тем, что оно колеблется о заданной амплитудой и частотой, то это приводит к интенсификации процесса образования ударной волны, сопровождаемой повышением давления и температуры. В свою очередь это приводит к более надежному детонационному воспламенению рабочей смеси С целью исключения превышения температурного режима работы преобразователя он охлаждается жидкостью путем её протекания между кожухом 5 и преобразователем б.

Образовавшаяся детонационная волна, отражаясь от донной части резонатора 3, устремляется к его выходу, перекрывая путь поступающей рабочей смеси. Детонационная волна, встречаясь со сверхзвуковым потоком рабочей смеси, образует скачок уплотнения, т.е. газовый затвор,который преграждает путь движения сверхзвукового потока рабочей смеси в резонатор 3, При выравнивании полных давлений продуктов детонации и рабочей смеси на срезе сопла происходит открытие газового замка и детонационная волна через полость 2 устремляется наружу. Рабочая смесь устремляется в резонатор 3 и процесс повторяется вновь

Сила тяги создается за счет взаимодействия детонационной волны с дном резонатора (тяговой стенкой), а также засчет реактивной силы, образованной истекающей через сопло газовой сверхзвуковой струей. Суммарный импульс тяги пульсирующего двигателя детонационного горения прямо пропорционален частоте пульсаций и величине давления, воздействующего на дно резонатора.

Таким образом, использование ультразвуковых колебаний резонатора, имеющего глубину пЛ/2., способствует интенсификации процессе образования ударной волны, а, следовательно приводит к более надежному детонационному воспламенению топливной смеси.

Claims (2)

1. Камера пульсирующего двигателя детонационного горения, содержащая расположенные в корпусе сверхзвуковое сопло и расположенный соосно с ним резонатор, выполненный в виде трубки, обращенной открытым концом в сторону истечения рабочего тела, отличающаяся тем, что резонатор является частью активной излучающей накладки, заключенной в кожух, соединенный с корпусом и расположенный соосно центральной оси ультразвукового преобразователя, причем в кожухе имеются каналы для подвода охлажденной жидкости.

2. Камера по п.1, отличающаяся тем, что глубина резонатора выбирается равной не более nλ/2, при длине активной излучающей накладки nλ, где n = 1, 2, 3, ..., λ - длина ультразвуковой волны.