УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРСИРОВАНИЯ РЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2009 года по МПК F02K3/10 

Изобретение относится к силовым установками воздушно-космических аппаратов, преимущественно Черемушкина О.В., и может быть использовано для летательных аппаратов, движущихся в атмосфере.

Широко известно устройство для сжигания дополнительного топлива в выхлопной трубе турбореактивного двигателя с целью увеличения его тяги - форсажная камера (См. Космонавтика, Маленькая энциклопедия. М.: Советская энциклопедия, 1968 г., стр.432).

Основным недостатком форсирования реактивного двигателя путем сжигания дополнительного топлива является резкое увеличение расхода топлива.

Наиболее близким решением является предложение форсировать тягу реактивного двигателя с низким удельным весом и высоким удельным импульсом за счет инжекции в его сопло воздуха, поступающего через воздухозаборник, на больших скоростях, а на малых скоростях полета использовать турбовентиляторные нагнетатели для увеличения массы истекающих газов из сопла (См. Патент РФ №2041392, 09.08.1995 г. Войтко В.В.).

Основным недостатком этого предложения является недостаточная весовая эффективность созданной дополнительной массы, истекающей с газовым потоком из сопла реактивного двигателя.

В основу изобретения положена задача - создание устройства для форсирования реактивного двигателя.

Эта задача решается за счет того, что реактивный двигатель, содержащий камеру сгорания и сопло, снабжен запасом гранулированной массы, сформованной в виде пакетов дисков из спрессованных гранул, размещенных во внутренней части профилированного цилиндрического каркаса, установленного в цилиндрическом корпусе, и газопроводом с внешней поверхностью, выполненным в виде полого цилиндра, центрированного с цилиндрическим корпусом с одной стороны крышкой, которая центральной пазовой частью сопряжена с внешней пазовой частью резьбовой втулки с заглушкой, жестко установленной на входной части газопровода, с внешним прижимным фланцем и центральной резьбовой частью для установки штуцера подвода сжатого газа по магистрали от бортового источника через электропневмоклапан, а с другой стороны - через подшипник силовой части газопровода с выполненными на нем радиальными и внешними горизонтальными каналами прохода сжатого газа на выходной части вала с осевым и радиальными каналами для прохода сжатого газа в зону разрушения пакета дисков, и подшипникового блока, установленного в центральной части фигурной крышки, на внутренней стороне которой радиально выполнены направляющие перегородки движения разрушенной гранулированной массы через блок многозаходных спиральных каналов, образованных спиральными стенками, выполненными на цилиндрическом силовом профиле, закрепленном с профилированным цилиндрическим каркасом и цилиндрическим корпусом, вершины которых сопряжены с внутренней цилиндрической частью фигурной крышки, через фланец которой закреплен выходной многозаходный коллектор, установленный на цилиндрическом силовом профиле с выходными трубопроводами для транспортировки гранул сжатым газом из зоны разрушения пакета дисков в газовую струю соплового аппарата реактивного двигателя, при этом механизм разрушения пакета дисков на гранулы, приводимый в действие кулачками, выполненными на выходной части вала подшипникового блока, соединенного через шестеренчатый редуктор с электроприводом форсажного устройства с возможностью регулирования скорости вращения, состоит из подпружиненных ударных элементов, установленных в направляющем корпусе, закрепленном в установочном месте силовой части газопровода, и резьбовой крышки с профильно выполненными на ее лицевой стороне проточками системы продувки сжатым газом зоны разрушения пакета дисков, установленной в центральной части фигурной крышки, которые объединены в единый блок винтами и установлены с оптимальным зазором свободного хода подпружиненных ударных элементов, кроме этого, в цилиндрическом корпусе между пакетами дисков и крышкой с заглушкой размещен механизм подачи пакета дисков в зону разрушения, выполненный в виде пакета пружин, установленных в пакете обойм через подшипники стабилизации пружин, причем упорный диск по внешней окружности выполнен профильно, как и пакет дисков, с радиально расположенными выступами, совмещенными с направляющими перегородками фигурной крышки для сопряжения последнего гранулированного диска, при этом упорный диск внутренней частью образует кольцевую полость - зону работы подпружиненных ударных элементов при разрушении последнего гранулированного диска, кроме этого, реактивный двигатель снабжен устройством для установки пакета дисков и механизмом подачи в цилиндрический корпус, выполненным в виде винтовой пары и состоящим из винта с продольными пазами, установленным передней резьбовой частью в резьбовую втулку газопровода, и гайки с рукоятками, причем резьбовая втулка газопровода снабжена стопорным устройством для удержания крышки в рабочем положении, а опорная втулка, установленная на винте, снабжена окнами для доступа к стопорному устройству.

На Фиг.1 схематично изображен реактивный двигатель в режиме подачи гранулированной массы в сопловой аппарат - вид сбоку; на Фиг.2 - то же, из двух форсажных устройств - вид спереди; на Фиг.3 схематично изображено форсажное устройство в статике - вид сбоку; на Фиг.4 - то же, разрез А-А; на Фиг.5 схематично изображен разрез Б-Б движения сжатого газа и гранул из зоны разрушения через многозаходный коллектор; на Фиг.6 - резьбовая крышка механизма разрушения пакета дисков; на Фиг.7 - подпружиненные ударные элементы; на Фиг.8 - направляющий корпус в силовой части газоподвода; на Фиг.9 - форсажное устройство в динамике - вид сбоку; на Фиг.10 - устройство для зарядки пакета дисков.

Предлагаемое устройство для форсирования реактивного двигателя представляет собой то, что реактивный двигатель 1 (Фиг.1, 2), содержащий камеру сгорания 2 и сопло 3, снабжен запасом гранулированной массы 4, сформованной в виде пакетов дисков 5 (Фиг.3, 4) из спрессованных гранул, размещенных во внутренней части профилированного цилиндрического каркаса 6, установленного в цилиндрическом корпусе 7, и газопроводом 8 с внешней поверхностью, выполненным в виде полого цилиндра, центрированного с цилиндрическим корпусом 7 с одной стороны крышкой 9, которая центральной пазовой частью 10 сопряжена с внешней пазовой частью 11 резьбовой втулки 12 с заглушкой 13, жестко установленной на входной части газопровода 8, с внешним прижимным фланцем 14 и центральной резьбовой частью для установки штуцера 15 подвода сжатого газа 16 по магистрали 17 от бортового источника через электоропневмоклапан 18, а с другой стороны - через подшипник 19 силовой части газопровода 8 с выполненными на нем радиальными 20 и внешними горизонтальными каналами 21 прохода сжатого газа 16 на выходной части вала 22 с осевым 23 и радиальными 24 каналами для прохода сжатого газа 16 в зону разрушения 25 пакета дисков 5, и подшипникового блока 26, установленного в центральной части фигурной крышки 27, на внутренней стороне которой радиально выполнены направляющие перегородки 28 (Фиг.5, Б-Б) движения разрушенной гранулированной массы 4 через блок многозаходных спиральных каналов 29, образованных спиральными стенками 30, выполненными на цилиндрическом силовом профиле 31, закрепленном с профилированным цилиндрическим каркасом 6 и цилиндрическим корпусом 7, вершины которых сопряжены с внутренней цилиндрической частью фигурной крышки 27, через фланец которой закреплен выходной многозаходный коллектор 32, установленный на цилиндрическом силовом профиле 31 с выходными трубопроводами 33 для транспортировки гранул 4 сжатым газом 16 из зоны разрушения 25 пакета дисков 5 в газовую струю 34 соплового аппарата 3 реактивного двигателя 1, при этом механизм разрушения пакета дисков 5 на гранулы 4 (Фиг.6, 7, 8), приводимый в действие кулачками 35, выполненными на выходной части вала 36 подшипникового блока 26, соединенного через шестеренчатый редуктор 37 с электроприводом 38 форсажного устройства с возможностью регулирования скорости вращения, состоит из подпружиненных ударных элементов 39, установленных в направляющем корпусе 40, закрепленном в установочном месте силовой части газопровода 8, и резьбовой крышки 41 с профильно выполненными на ее лицевой стороне проточками 42 системы продувки сжатым газом 16 зоны разрушения 25 пакета дисков 5, установленной в центральной части фигурной крышки 27, которые объединены в единый блок винтами 43 и установлены с оптимальным зазором свободного хода подпружиненных ударных элементов 39, кроме этого, в цилиндрическом корпусе между пакетами дисков 5 и крышкой 9 с заглушкой 13 размещен механизм подачи пакета дисков 5 в зону разрушения 25 (Фиг.9), выполненный в виде пакета пружин 44, установленных в пакете обойм 45 через подшипники стабилизации 46 пружин 44, причем упорный диск 47 по внешней окружности выполнен профильно, как и пакет дисков 5, с радиально расположенными выступами 48, совмещенными с направляющими перегородками 28 фигурной крышки 27 для сопряжения последнего гранулированного диска, при этом упорный диск 47 внутренней частью образует кольцевую полость 49 - зону работы подпружиненных ударных элементов 39 при разрушении последнего гранулированного диска, кроме этого, реактивный двигатель 1 снабжен устройством (Фиг.10) для установки пакета дисков 5 и механизмом подачи в цилиндрический корпус 7, выполненным в виде винтовой пары и состоящим из винта 50 с продольными пазами 51, установленным передней резьбовой частью в резьбовую втулку 12 газопровода 8 и гайки 52 с рукоятками 53, причем резьбовая втулка 12 газопровода 8 снабжена стопорным устройством 54 для удержания крышки 9 в рабочем положении, а опорная втулка 55, установленная на винте 50, снабжена окнами 56 для доступа к стопорному устройству 54.

Предлагаемое устройство для форсирования реактивного двигателя может быть использовано в любом реактивном двигателе, основным источником тяги которых является истекающая реактивная струя газа, в том числе в реактивном двигателе Черемушкина О.В. (Патент РФ №2250387, 20.04.2005 г.), как для ускорения полета летательного аппарата, так и его торможения при входе в плотные слои атмосферы Земли.

Работает устройство для форсирования реактивного двигателя 1 (РД) следующим образом (Фиг.1, 2). При подготовке летательного аппарата (ЛА) к полету снаряжается форсажное устройство РД 1, сформованным пакетом дисков 5 гранулированной массы 4 (например стеклянных шариков), при помощи устройства в виде винтового толкателя (Фиг.10), при этом выкручивается штуцер 15 подвода сжатого газа 16 и заглушка газоподвода 13 (Фиг.3). В резьбовую часть резьбовой втулки 12 газоподвода 8 устанавливается передней резьбовой частью винтовой толкатель 50. Вращением рукояток винтовой пары 53 опорная втулка 55 поджимает крышку 9, разгружая стопорное устройство 54, которое через окно опорной втулки 56 снимается. Обратным вращением винтовой пары 53 под воздействием сжатого пакета пружин 44 крышка 9 центральными пазами 11 перемещается по продольным пазам 51 винта вместе с пакетом обойм 45, пружинами 44 и упорным диском 47 на винт 50, после чего он выкручивается из установочного места. В форсажное устройство устанавливается сформованный пакет дисков 5, гранулированной массы 4, а последний отдельный диск пакета дисков 5 устанавливается посадочными местами на внутренние выступы 48 упорного диска 47, находящегося на винте 50. Установка упорного диска 47, пакета пружин 44, пакета обойм 45, стопорного устройства 54, заглушки 13 и штуцера 15 происходит в обратном порядке. В полете при необходимости получения дополнительного ускорения или торможения полета ЛА пилот включает электропневмоклапан 18 (Фиг.9) форсажного устройства, устанавливая форсажное устройство в режим его продувки сжатым газом 16 от автономного источника на борту, при этом сжатый газ 16 заполняет газоподвод 8 и через: радиальные 20 и внешние горизонтальные каналы 21 силовой части газоподвода 8; осевой 23 и радиальные 24 каналы выходной части вала 22 подшипникового блока 26; профильные проточки 42 резьбовой крышки 41; зону разрушения 25; многозаходные спиральные каналы 29 цилиндрического силового профиля 31; многозаходный коллектор 32 по его выходным трубопроводам 33 поступает в сопловой аппарат 3 РД 1 (Фиг.1, 2). После чего включается электропривод 38 шестеренчатого редуктора 37, выходной вал которого вращает вал подшипникового блока 26, включая в работу выполненные на нем кулачки 35 (Фиг.6, 7), приводящие в поступательно-возвратное движение подпружиненные ударные элементы 39, которые поочередно выжимают из посадочного места установленные и наступающие под давлением пакета пружин 44 на место разрушенного гранулированные диски, разрушая их на части и гранулы в зоне разрушения 25, которые, увлекаемые потоком сжатого газа 16, соударяясь с внутренней поверхностью фигурной крышки 27, спиральными стенками 30 многозаходных спиральных каналов 29, разрушаясь на отдельные гранулы, поступают через многозаходный коллектор 32 (Фиг.5, Б-Б) по его трубопроводам 33 с эффектом эжекции в газовую струю 34 соплового аппарата 3 РД 1. Весовое количество поступающей гранулированной массы 4 в газовую струю 34 соплового аппарата 3 регулируется пилотом путем регулировки скорости вращения электропривода 38 форсажного устройства, тем самым регулируя скорость поступательно-вращательных движений подпружиненных ударных элементов 39 механизма разрушения. При разрушении последнего гранулированного диска 5 (Фиг.9) внутренние выступы 48 упорного диска 47 упираются в направляющие перегородки 28 фигурной крышки 27, а кольцевая полость упорного диска 49 предотвращает повреждение подпружиненных ударных элементов 39 при холостом ходе.

Изобретение относится к силовым установкам воздушно-космических летательных аппаратов и может быть использовано для летательных аппаратов, движущихся в атмосфере. Реактивный двигатель снабжен запасом гранулированной массы, сформованной в виде пакета дисков, установленного в цилиндрический корпус и внешнюю поверхность газоподвода, выполненного в виде полого цилиндра, центрированного с цилиндрическим корпусом с одной стороны крышкой, установленной центральной пазовой частью на внешней пазовой части резьбовой втулки газоподвода с заглушкой, и установленного в ней штуцера подвода сжатого газа через электропневмоклапан от бортового источника, а с другой стороны - через подшипник силовой части газопровода с выходной частью вала подшипникового блока, установленного в центральной части фигурного корпуса, периферийно установленного через спиральные стенки многозаходных спиральных каналов цилиндрического силового профиля, на котором установлен многозаходный коллектор с выходными трубопроводами подачи разрушенной гранулированной массы в газовую струю соплового аппарата реактивного двигателя и цилиндрический корпус форсажного устройства, в котором размещен механизм подачи пакета дисков в зону их разрушения в виде пакета пружин, пакета обойм и упорного диска, при этом механизм разрушения пакета дисков состоит из резьбовой крышки с выполненными на лицевой стороне каналами прохода сжатого газа, подпружиненных ударных элементов, установленных в направляющих корпус, закрепленный в силовой части газоподвода, объединенных в один блок винтами, при этом на выходной части вала подшипникового блока, соединенного через шестеренчатый редуктор с электроприводом форсажного устройства, выполнены кулачки подпружиненных ударных элементов, осевой и радиальные каналы прохода сжатого газа в зону разрушения пакета дисков на гранулы. Кроме этого, предусмотрен механизм предотвращения повреждения подвижных подпружиненных ударных элементов при разрушении последнего диска и холостом ходе и устройство перезарядки форсажного устройства пакетом дисков, выполненного в виде винтовой пары - винта, установленного передней резьбовой частью в резьбовую часть резьбовой втулки газоподвода со стопорным устройством удержания крышки в рабочем положении, и гайки с рукоятками и прижимной втулкой с окнами доступа к стопорному устройству. Изобретение обеспечивает увеличение тяги реактивного двигателя. 1 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Реактивный двигатель, содержащий камеру сгорания и сопло, отличающийся тем, что он снабжен запасом гранулированной массы, сформованной в виде пакетов дисков из спрессованных гранул, размещенных во внутренней части профилированного цилиндрического каркаса, установленного в цилиндрическом корпусе, и газоподводом с внешней поверхностью, выполненным в виде полого цилиндра, центрированного с цилиндрическим корпусом с одной стороны крышкой, которая центральной пазовой частью сопряжена с внешней пазовой частью резьбовой втулки с заглушкой, жестко установленной на входной части газоподвода, с внешним прижимным фланцем и центральной резьбовой частью для установки штуцера подвода сжатого газа по магистрали от бортового источника через электропневмоклапан, а с другой стороны - через подшипник силовой части газоподвода, с выполненными на нем радиальными и внешними горизонтальными каналами прохода сжатого газа на выходной части вала с осевым и радиальными каналами для прохода сжатого газа в зону разрушения пакета дисков, и подшипникового блока, установленного в центральной части фигурной крышки, на внутренней стороне которой радиально выполнены направляющие перегородки движения разрушенной гранулированной массы через блок многозаходных спиральных каналов, образованных спиральными стенками, выполненными на цилиндрическом силовом профиле, закрепленном с цилиндрическим профилированным каркасом и цилиндрическим корпусом, вершины которых сопряжены с внутренней цилиндрической частью фигурной крышки, через фланец которой закреплен выходной многозаходный коллектор, установленный на цилиндрическом силовом профиле с выходными трубопроводами для транспортировки гранул сжатым газом из зоны разрушения пакета дисков в газовую струю соплового аппарата реактивного двигателя, при этом механизм разрушения пакета дисков на гранулы, приводимый в действие кулачками, выполненными на выходной части вала подшипникового блока, соединенного через шестеренчатый редуктор с электроприводом форсажного устройства с возможностью регулирования скорости вращения, состоит из подпружиненных ударных элементов, установленных в направляющем корпусе, закрепленном в установочном месте силовой части газоподвода, и резьбовой крышки с профильно выполненными на ее лицевой стороне проточками системы продувки сжатым газом зоны разрушения пакета дисков, установленной в центральной части фигурной крышки, которые объединены в единый блок винтами и установлены с оптимальным зазором свободного хода подпружиненных ударных элементов, кроме этого, в цилиндрическом корпусе между пакетом дисков и крышкой с заглушкой размещен механизм подачи пакета дисков в зону разрушения, выполненный в виде пакета пружин, установленных в пакете обойм через подшипники стабилизации пружин, причем упорный диск по внешней окружности выполнен профильно, как и пакет дисков, с радиально расположенными выступами, совмещенными с направляющими перегородками фигурной крышки для сопряжения последнего гранулированного диска, при этом упорный диск внутренней частью образует кольцевую полость - зону работы подпружиненных ударных элементов при разрушении последнего гранулированного диска.2. Реактивный двигатель по п.1, отличающийся тем, что снабжен устройством для установки пакета дисков и механизмом подачи в цилиндрический корпус, выполненным в виде винтовой пары и состоящим из винта с продольными пазами, установленного передней резьбовой частью в резьбовую втулку газоподвода, и гайки с рукоятками, причем резьбовая втулка газоподвода снабжена стопорным устройством для удержания крышки в рабочем положении, а опорная втулка, установленная на винте, снабжена окнами для доступа к стопорному устройству.