КАМЕРА ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ МАЛОЙ ТЯГИ Российский патент 2003 года по МПК F02K9/62 F02K9/52 

Камера жидкостного ракетного двигателя малой тяги (ЖРДМТ) относится к устройствам для распыливания и сжигания самовоспламеняющихся компонентов топлива в жидкостных ракетных двигателях (ЖРД).

Известна камера сгорания с форсуночной головкой (патент США 4081136 [1] ), состоящей из пластин, каждая из которых имеет плоские боковые и кромочные поверхности с большим числом каналов на боковой поверхности и калиброванные отверстия в кромочной поверхности, каналы и отверстия сообщены с соответствующими подводящими коллекторами. Известная конструкция является сложной в изготовлении, особенно при выполнении калиброванных отверстий, имеет большие заклапанные объемы.

Наиболее близким по сущности является изобретение по патенту РФ 2066780 [2] "Смесительная головка". Смесительная головка имеет соединенный с камерой сгорания корпус, установленный в нем пакет пластин с каналами подачи в виде сквозных отверстий в одних из пластин пакета, сообщенными с одного конца с подводящими коллекторами, а с другой - с дозирующими каналами, выполненными в виде сквозных пазов в пластинах, установленных между пластинами с каналами подачи.

Недостатками данной конструкции являются возможные перетекания компонентов топлива (КТ) между пластинами при подаче топлива в камеру сгорания и сложность в модификации конструкции.

Предлагаемая камера ЖРДМТ решает задачи упрощения конструкции, унификации ее элементов и технологии изготовления.

Поставленные задачи решаются с помощью камеры жидкостного ракетного двигателя малой тяги, содержащей камеру сгорания с соплом и смесительную головку, состоящую из корпуса, установленного в нем пакета пластин с каналами подачи в виде сквозных отверстий в части пластин и форсуночными каналами в этих или смежных пластинах, сообщенных с соответствующими коллекторами, пакет выполнен из кольцевых пластин с радиальными форсуночными каналами, при этом кольцевые пластины в пакете могут иметь коническую форму для регулирования зоны подачи компонентов топлива в камеру сгорания; в корпусе смесительной головки вокруг пакета кольцевых пластин могут быть выполнены пазы, сообщенные с камерой сгорания, для сброса перетекающих между пластинами компонентов и их продуктов взаимодействия и далее их дожигания в камере сгорания.

Предлагаемое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 показана камера ЖРДМТ в разрезе; на фиг.2, 3 показаны пластины с коллекторами; на фиг.4, 5 - пластины с форсуночными каналами для подачи компонентов топлива; на фиг.6 показано расположение пазов вокруг пакета кольцевых пластин.

Камера ЖРДМТ состоит из корпуса смесительной головки 1 с клапанами подачи окислителя 2 и горючего 3, подводящего канала 4 окислителя к коллектору 5, выполненному в пластине 6, и далее к форсуночным каналам 7, выполненным в пластине 8. Подводящий канал горючего 9 сообщен с коллектором 10, выполненным в пластине 11, и далее с форсуночными каналами 12 пластины 13. Камера сгорания 14 с одной стороны прикреплена к корпусу смесительной головки 1, с другой - к соплу 15. Пазы 16 выполнены в стенке камеры сгорания 14 и находятся в зоне расположения пластин 8, 6, 11, 13.

Предлагаемая камера ЖРДМТ работает следующим образом.

Окислитель при открытом клапане 2 по подводящему каналу 4 поступает в коллектор 5, выполненный в пластине 6, и далее через форсуночные каналы 7 пластины 8 поступает в виде струй в камеру сгорания 14 с соплом 15.

Горючее от клапана 3 по подводящему каналу 9 поступает в коллектор 10 пластины 11 и далее в форсуночные каналы 12, выполненные в пластине 13. Из форсуночных каналов 12 горючее в виде струй истекает в камеру сгорания 14.

При одновременном истечении окислителя и горючего из форсуночных каналов в виде струй, распадающихся на капли, в пространство камеры сгорания 14 происходит их перемешивание, качество которого зависит от степени распыления компонентов и угла наклона пластин. Часть компонентов топлива просачивается в неплотности между пластинами 8, 6, 11, 13 и поступает через пазы 16 в камеру сгорания 14 с соплом 15, обеспечивая тем самым безопасность запуска камеры ЖРДМТ и охлаждение смесительной головки и стенки камеры сгорания.

При использовании данной смесительной головки в составе камеры ЖРДМТ обеспечивается стабильность процессов в камере сгорания и удовлетворительное, прогнозируемое тепловое состояние камеры без применения других типов охлаждения, постоянство характеристик истечения в процессе работы, что предопределено возможностью контроля сборочных единиц в части качества поверхностей, геометрических и гидравлических характеристик на стадии изготовления. Оптимизация заклапанных объемов позволяет улучшить динамические характеристики камеры ЖРДМТ.

Работоспособность конструкции подтверждена опытными работами.

Источники информации
1. Патент США 4081136, кл. F 02 К 9/02, опубликован 28.03.78 г.

2. Патент РФ 2066780 С1, кл. 6 F 02 К 9/52, приоритет 17.06.93 г.

Камера жидкостного ракетного двигателя малой тяги содержит камеру сгорания с соплом и смесительную головку. Смесительная головка состоит из корпуса, установленного в корпусе пакета пластин с каналами подачи в виде сквозных отверстий в части пластин и форсуночными каналами в этих или смежных пластинах, сообщенных с соответствующими коллекторами. Пакет выполнен из кольцевых пластин с радиальными форсуночными каналами. Изобретение позволит упростить конструкцию и технологию изготовления камеры жидкостного ракетного двигателя малой тяги. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Камера жидкостного ракетного двигателя малой тяги, содержащая камеру сгорания с соплом и смесительную головку, состоящую из корпуса, установленного в нем пакета пластин с каналами подачи в виде сквозных отверстий в части пластин и форсуночными каналами в этих или смежных пластинах, сообщенных с соответствующими коллекторами, отличающаяся тем, что пакет выполнен из кольцевых пластин с радиальными форсуночными каналами.2. Камера по п.1, отличающаяся тем, что кольцевые пластины в пакете имеют коническую форму.3. Камера по п.1 или 2, отличающаяся тем, что в корпусе смесительной головки вокруг пакета кольцевых пластин выполнены пазы, сообщенные с камерой сгорания.