ГАЗОТУРБИННЫЙ ПРИВОД ЖРД Российский патент 2001 года по МПК F02K9/60 

Изобретение относится к области жидкостных ракетных двигателей (ЖРД), а более конкретно к газотурбинным приводам, предназначенным для привода ротора турбонасосного агрегата.

Известен газотурбинный привод ЖРД, содержащий газогенератор, сопловой аппарат, установленный перед турбиной, включающий наружную обечайку (см. книгу Гахун Г. Г. и др. Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей, Москва, Машиностроение, 1989, стр. 219, рис. 10.18).

Недостатком известного привода являются большие габариты и вес, низкая надежность работы, наличие высоких продольных колебаний давления в поток газа. Сопловой аппарат в нем расположен в удлиненном корпусе турбины, что увеличивает габариты и вес. Отсутствие системы охлаждения горячих деталей турбины снижает надежность в работе. Отсутствие элементов гашения продольных колебаний давления в потоке газа приводит к дополнительному снижению надежности работы.

Задача, на которую направлено изобретение, уменьшение габаритов и веса, повышение надежности работы, повышение устойчивости процесса в потоке газа.

Поставленная задача решается тем, что в приводе сопловой аппарат, содержащий полый обтекатель, соединенный с наружной обечайкой радиальными стойками, размещен внутри корпуса газогенератора по его продольной оси и закреплен в нем с помощью шлицев и резьбового кольца, при этом газогенератор имеет рубашку охлаждения, и между наружной обечайкой и корпусом газогенератора образована кольцевая полость.

На чертеже представлен общий вид газотурбинного привода ЖРД, продольный разрез.

Газотурбинный привод ЖРД содержит газогенератор 1, сопловой аппарат 2, установленный перед турбиной 3. Газогенератор 1 содержит корпус 4 с рубашкой охлаждения 5.

Сопловой аппарат 2 содержит обтекатель 6 с полостью 7, наружную обечайку 8, соединенных радиальными стойками 9. Сопловой аппарат 2 размещен внутри корпуса 4 генератора 1 и закреплен в нем при помощи шлицов 10 и резьбового кольца 11. Между корпусом газогенератора и наружной обечайкой 8 образована кольцевая полость 12. Между наружной обечайкой 8, обтекателем 6 и радиальными стойками 9 расположен газовый тракт 13 для протока генераторного газа к сопловому аппарату и далее к турбине 3. Между сопловым аппаратом 2 и турбиной 3 расположена кольцевая полость 14.

В наружной обечайке 8 выполнены каналы 15 для соединения полости 13 с полостью 12, а в стойках 9 выполнены каналы 16, соединяющие полость 12 с полостью 7. Резьбовое кольцо 11 снабжено каналами 17 для соединения полости 12 с полостью 14.

Демпфирующее устройство на входе в сопловой аппарат представлено полой втулкой 18, смонтированной на внутренней поверхности обтекателя 6 и закрепленной с гайкой 19. Между внутренней поверхностью обтекателя 6 и втулкой 18 образована кольцевая демпфирующая полость 20, соединенная отверстиями 21 и 22 с газовым трактом 13 непосредственно перед сопловым аппаратом 2.

Газовая турбина 3 содержит лопатки 23, установленные на диске 24 и бандажное кольцо 25. Турбина 3 размещена в корпусе 26 и закреплена на валу, например, турбонасосного агрегата гайкой 28.

Во время работы газотурбинного привода ЖРД в газогенераторе 1 вырабатывается газ, который по каналу 13 через сопловой аппарат 2 подается на лопатки 23 турбины 3 и приводит ее во вращение. Крутящий момент от турбины 3 передается на вал 27, который вращает, например, ротор турбонасосного агрегата. Холодный компонент, поступающий в рубашку 5 газогенератора 1, охлаждает корпус 4 газогенератора, а затем поступает в газовый тракт 13, где омывая внутреннюю поверхность обечайки 8 через каналы 15 поступает в полость 12, откуда по каналам 17 охлаждает сопловой аппарат 2 и поступает в зону бандажного кольца 25 и корпуса турбины 26, охлаждая их. Часть компонента из полости 12 по каналам 16 поступает в полость 7 и далее мимо втулки 18 омывает детали вала и турбины, охлаждая их. Следовательно, все детали привода омываются холодным компонентом и охлаждается, что повышает надежность их работы.

При наличии пульсаций давления в потоке газа, проходящего по каналу 13, часть его по отверстиям 21 и 22 поступает в демпфирующую полость 20. За счет перетеканий потока по отверстиям 21 и 22 в полость 20 и обратно происходит демпфирование пульсаций давления в канале 13 перед сопловым аппаратом 2, что дополнительно повышает надежность работы и устойчивость процесса в потоке газа.

Размещение соплового аппарата 2 с сопрягаемыми деталями в корпусе газогенератора обеспечило уменьшение длинновых габаритов привода и его вес.

Газотурбинный привод жидкостного ракетного двигателя содержит газогенератор, сопловой аппарат, установленный перед турбиной, включающий наружную обечайку. Сопловой аппарат содержит полый обтекатель, соединенный с наружной обечайкой радиальными стойками, размещен внутри корпуса газогенератора по его продольной оси и закреплен в нем с помощью шлицев и резьбового кольца. Газогенератор имеет рубашку охлаждения. Между наружной обечайкой и корпусом газогенератора образована кольцевая полость. Изобретение позволяет уменьшить габариты и вес газогенератора, повысить надежность его работы и повысить устойчивость процесса горения в потоке газа. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Газотурбинный привод ЖРД, содержащий газогенератор, сопловой аппарат, установленный перед турбиной, включающий наружную обечайку, отличающийся тем, что в нем сопловой аппарат, содержащий полый обтекатель, соединенный с наружной обечайкой радиальными стойками, размещен внутри корпуса газогенератора по его продольной оси и закреплен в нем с помощью шлицев и резьбового кольца, при этом газогенератор имеет рубашку охлаждения и между наружной обечайкой и корпусом газогенератора образована кольцевая полость. 2. Газотурбинный привод по п.1, отличающийся тем, что снабжен демпфирующим устройством на входе в сопловой аппарат, включающий кольцевую полость между внутренней поверхностью обтекателя и ввернутой в него полой втулкой, при этом стенка обтекателя над этой полостью перфорирована отверстиями.