ЖИДКОСТНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК F02K9/44 

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям и, в частности, к двигателям с качанием камеры сгорания относительно направления движения.

Для ракет и управляемых снарядов, работающих на жидком топливе, одним из наиболее простых средств регулирования траектории полета является отклонение двигателя.

Известен двигатель, снабженный устройством для качания ("Двигательные установки космического аппарата многократного применения". Сб. переводов. ЦИАМ, М. 1974, с. 22-27). Подводящие топливные трубопроводы в нем снабжены сильфонами с внешним или внутренним ограничением, расположенными последовательно и допускающими необходимые отклонения.

Известно, что на первой ступени ракеты "Сатурн" 4 из 8 двигателей Н-1 также снабжены устройством для качания (Топливопроводы первой ступени ракеты "Сатурн". Новое в зарубежном авиадвигателестроении. ЦИАМ, ОНТИ, 1963, N2, c. 19-22 прототип). Указанный двигатель содержит камеру сгорания, газогенератор, агрегаты подачи и управления, узел качания камеры сгорания и подводящие топливные трубопроводы, снабженные сильфонными узлами. При этом трубопровод окислителя снабжен двумя сильфонными соединениями карданного типа, из которых одно универсальное, допускающее угловые перемещения. Трубопровод горючего имеет три последовательно расположенных сильфонных узла карданного типа, размещенных взаимно перпендикулярным направлениям (см. фиг. 19, 20 прототипа).

Недостатком этого двигателя является то, что длина подводящих топливных трубопроводов у него существенно увеличена, а это привело к значительному росту массы двигателя и его диаметрального габарита.

Целью изобретения является снижение массы и габаритов двигателя.

Цель достигается тем, что в двигателе сильфонный узел расположен концентрично относительно узла качания и выполнен в виде двух сильфонов с образованием кольцевого канала и коллекторов вокруг узла качания, при этом кольцевые коллекторы соединены с неподвижной и подвижной частями топливного трубопровода. Такое гибкое соединение в топливном трубопроводе обеспечивает качание двигателя в любую сторону без изменения объема трубопровода при качании. В то же время такой трубопровод имеет существенно меньшую длину, а следовательно, и массу. Диаметральный габарит двигателя при этом значительно уменьшается.

На чертеже представлена схема предлагаемого двигателя.

Двигатель содержит камеру сгорания 1, газогенератор 2, агрегат подачи топлива, состоящий из турбины 3, насоса горючего 4 и насоса окислителя 5, агрегаты управления 6, 7 и 8, узел качания 9, прикрепленный к раме 10 и газоводу камеры сгорания 1. Для подвода горючего служит подводящий трубопровод 11, имеющий подвижную часть 12 с гибкими элементами-сильфонами 13, снабженными стяжками карданного типа. Для подвода окислителя служит трубопровод, имеющий неподвижную часть 14 и подвижную часть 15, прикрепленную жестко к двигателю, конкретно к насосу окислителя 5. Сильфонный узел трубопровода подвода окислителя выполнен в виде наружного 16 и внутреннего 17 сильфонов, образующих кольцевой канал вокруг узла качания 9. Центр качания двигателя расположен в центе сильфонного узла. Сильфоны 16 и 17 с одной стороны прикреплены к кольцевому коллектору 18, подсоединенному к неподвижной части трубопровода подвода окислителя и жестко закрепленному на раме 10 двигателя. С другой стороны сильфоны 16 и 17 прикреплены к кольцевому коллектору 19, присоединенному к неподвижной части 15 трубопровода подвода окислителя и жестко закрепленному на кронштейне газовода камеры сгорания. Таким образом, стяжкой сильфонного узла, ограничивающей его осевые деформации, является сам узел качания 9 и элементы рамы 10 и кронштейна на газоводе камеры сгорания, к которым он прикреплен.

Качание двигателя при его работе осуществляется следующим образом. С помощью рулевых машин камера сгорания отклоняется в заданную сторону на заданный угол. Вместе с камерой сгорания отклоняется и агрегат подачи, турбина и насосы которого жестко связаны с камерой трубопроводами 20, 21 и 22 и с подвижными частями 12 и 15 подводящих топливных трубопроводов. При этом подвижная часть 12 трубопровода подвода горючего отклоняется от номинального положения за счет изгибных деформаций сильфонов 13, а подвижная часть 15 трубопровода подвода окислителя отклоняется от номинального положения за счет изгибной деформации сильфонов 16 и 17.

Возможно выполнение и обоих топливных трубопроводов по типу предложенного здесь трубопровода для подвода окислителя. В этом случае сильфонный узел трубопровода подвода горючего должен быть выполнен также в виде двух расположенных концентрично сильфонов, образующих кольцевой канал вокруг сильфонного узла трубопровода окислителя, соединенный с помощью кольцевых коллекторов с неподвижной и подвижной частями трубопровода подвода горючего.

Применение предложенной конструкции сильфонного узла в подводящих топливных трубопроводах позволяет снизить массу двигателя и уменьшить его диаметральный габарит. Повышается и надежность двигателя за счет постоянства объема подводящих топливных трубопроводов при качании двигателя.

Использование: в жидкостных ракетных двигателях с качанием камеры сгорания относительно направления движения. Сущность изобретения: жидкостной ракетный двигатель содержит камеру сгорания 1, газогенератор 2, агрегаты подачи 3-4-5 и управления 6-7-8, узел качания 9 и подводящие трубопроводы 11 и 14 с сильфонными узлами, один из которых расположен концентрично относительно узла качания и выполнен в виде двух сильфонов 16 и 17 с образованием кольцевого канала и коллекторов 18 и 19 вокруг узла качания, при этом кольцевые коллекторы соединены с неподвижной 14 и подвижной 15 частями топливного трубопровода. 1 ил.

Жидкостный ракетный двигатель, содержащий камеру сгорания, газогенератор, агрегаты подачи и управления, узел качания камеры сгорания и подводящие топливные трубопроводы, снабженные сильфонными узлами, отличающийся тем, что, с целью снижения массы и габаритов двигателя, в нем сильфонный узел расположен концентрично относительно узла качания и выполнен в виде двух сильфонов с образованием кольцевого канала и коллекторов вокруг узла качания, при этом кольцевые коллекторы соединены с неподвижной и подвижной частями топливного трубопровода.