УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОДУВКИ ГОЛОВКИ ГАЗОГЕНЕРАТОРА ЖРД Российский патент 1997 года по МПК F02K9/92 

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при обработке останова ЖРД с удалением остатков топлива из заклапанных полостей.

Известно устройство для продувки головки газогенератора жидкостного ракетного двигателя, содержащее источник нейтрального газа, соединенный трубопроводом, на котором установлен пускоотсечной клапан с полостью головки газогенератора между верхним и средним днищами, и трубопровод дренажа компонента из магистрали подвода компонента в указанную полость (прототип).

Недостатком известного газогенератора является то, что продувочный газ (для вытеснения остатков топлива на останове ЖРД в дренаж) подается в головку газогенератора неорганизованно и неорганизованно вытесняет топливо как дренаж, так и частично в газогенератор (если его форсунки не имеют обратных клапанов).

В этом случае невозможно организовать течение вытесняемого жидкого топлива в газогенератор близким к поршневой модели из-за хаотического перемешивания продувочного газа с жидким топливом. Поэтому известному газогенератору присущи все перечисленные недостатки.

Указанные недостатки особенно ощутимы для ЖРД, работающих на криогенных компонентах, из-за температурного изменения (уменьшения) объема продувочного газа (более чем в 2 раза) при перемешивании с холодным жидким топливом.

Изготовление же форсунок газогенератора с обратными клапанами очень сложно и не всегда возможно.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что для повышения надежности выключения двигателя и уменьшения разброса импульса последствия в полости установлен кольцевой коллектор, в котором выполнены по окружности два ряда отверстий, причем оси отверстий первого от среднего днища ряда параллельны днищу и направлены по радиусу к оси газогенератора, а оси отверстий второго ряда тангенциальны оси газогенератора и направлены в сторону верхнего днища.

Для надежного отсечения окислителя площадь проходного сечения отверстий первого ряда больше площади отверстий второго ряда.

На чертеже показан предлагаемый газогенератор приведен, где 1 - газогенератор; 2 головка газогенератора; 3 трубопровод подвода окислителя к газогенератору; 4 пускоотсечной клапан; 5 трубопровод сброса окислителя; 6 управляемый дренажный клапан; 7 источник сжатого нейтрального газа; 8 - кольцевой коллектор; 9 отверстие в коллекторе, ось которых тангенциальна оси газогенератора и направлена под углом к днищу; 10 отверстия в коллекторе, ось которых параллельна среднему днищу и направлена по радиусу к оси газогенератора; 11 среднее днище; 12 форсунка окислителя; 13 трубопровод продувки нейтральным газом; 14 жиклер; 15 пускоотсечной клапан; 16 - коллектор подачи горючего в газогенератор.

Головка 2 газогенератора 1 соединена трубопроводом 5 с дренажным клапаном 6. В полости окислителя головки 2 установлен в непосредственной близости от днища 11 кольцевой коллектор 8, соединенный трубопроводом 13 через жиклер 14 и пускоотсечной клапан 15 с источником сжатого нейтрального газа 7. В кольцевом коллекторе 8 выполнены по окружности два ряда отверстий 9 и 10.

Ось отверстий 10 первого ряда параллельна среднему днищу 11 и направлена по радиусу к оси газогенератора. Ось отверстий 9 второго ряда тангенциальна оси газогенератора и направлена под углом к среднему днищу 11. Отверстия 9 второго ряда в одном газогенераторе могут иметь различный угол наклона к днищу для лучшей вентиляции всей полости головки, например, угол оси одного отверстия 20^o, второго 40^o, третьего 60^o, четвертого 80^o и далее отверстия повторяются с углом наклона оси в той же последовательности. Суммарная площадь проходного сечения отверстий 10 первого ряда больше площади проходного сечения отверстий 9 второго ряда, например, в 5-20 раз. Это выполнено с целью отсечки окислителя, находящегося в головке, от форсунок 12 большим расходом нейтрального газа, величина которого выбирается в каждом конкретном случае применительно к типу и размерам газогенератора ЖРД.

Удаление остатков окислителя из газогенератора при останове ЖРД осуществляют следующим образом.

По команде на останов ЖРД закрывают пускоотсечной клапан 4 и открывают дренажный клапан 6 и пускоотсечной клапан 15. Окислитель перестает поступать в газогенератор 1 по трубопроводу 3 и начинает сбрасываться по трубопроводу 5 через дренажный клапан, так как проходное сечение отверстий в форсунках 12 меньше проходного сечения трубопровода 5. Одновременно из источника 7 по трубопроводу 13 в коллектор 8 поступает сжатый нейтральный газ, расход которого дозирует жиклер 14.

Из коллектора 8 нейтральный газ поступает основным расходом в головку 2 газогенератора 1 через отверстия 10, причем струи нейтрального газа из отверстий 10 направлены к оси газогенератора 1 параллельно днищу 11, отсекают окислитель, находящийся в головке 2, от форсунок 12 и вытесняют его из головки 2 по трубопроводу 5 через дренажный клапан 6. Нейтральный газ, попадающий из коллектора 8 в головку 2 через отверстия 9 тангенциально к оси газогенератора под углом к днищу, помогает удалить окислитель из головки 2 за счет вентиляции.

Таким образом, на останове ЖРД после закрытия клапана 4 кислород из головки 2 в газогенератор 1 практически не поступает, в камере газогенератора прекращается горение и газовый тракт остается неповрежденным (поступает некоторое время из коллектора 16 в газогенератор только горючее). Кислород из заклапанной полости (головка 2 и подсоединенный к ней трубопровод 3) вытесняется практически полностью через дренажный клапан 6, и ЖРД сохраняется для повторных испытаний.

Следует отметить, что предложенный газогенератор позволяет не только сохранить материальную часть, но и значительно уменьшить импульс последствий ЖРД на останове, а, следовательно, и его разброс, так как догорания топлива в газогенераторе после закрытия пускоотсечного клапана 4 не происходит, горючее из коллектора 16 может выдуваться в газогенератор неорганизованно, так как без кислорода не горит.

Использование: в ракетной технике при обработке останова ЖРД с удалением остатков топлива из заклапанных полостей. Сущность изобретения: устройство для продувки головки газогенератора жидкостного ракетного двигателя содержит источник нейтрального газа, соединенный трубопроводом с полостью головки газогенератора между верхним и средним днищами, и трубопроводом дренажа компонента из магистрали подвода компонента в указанную полость. В полости установлен кольцевой коллектор, в котором выполнены по окружности два ряда отверстий. Оси отверстий первого от среднего днища ряда параллельны днищу и направлены по радиусу к оси газогенератора, а оси отверстий второго ряда тангенциальны оси газогенератора и направлены в сторону верхнего днища. Площадь проходного сечения отверстий первого ряда может быть больше площади отверстий второго ряда, 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для продувки головки газогенератора жидкостного ракетного двигателя, содержащее источник нейтрального газа, соединенный трубопроводом, на котором установлен пускоотсечной клапан, с полостью головки газогенератора между верхним и средним днищами, и трубопровод дренажа компонента из магистрали подвода компонента в указанную полость, отличающееся тем, что в полости установлен кольцевой коллектор, в котором выполнены по окружности два ряда отверстий, причем оси отверстий первого от среднего днища ряда параллельны днищу и направлены по радиусу к оси газогенератора, а оси отверстий второго ряда тангенциальны оси газогенератора и направлены в сторону верхнего днища. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что площадь проходного сечения отверстий первого ряда больше площади отверстий второго ряда.