СОПЛО КАМЕРЫ ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ (ЖРД) Российский патент 2009 года по МПК F02K9/97 

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при создании сопел жидкостных ракетных двигателей (ЖРД).

Известно сопло камеры ЖРД, содержащее наружную и внутреннюю оболочки, образующие тракт охлаждения, сообщающийся с подводящим коллектором, продольные и П-образные ребра, расположенные внутри тракта охлаждения. Причем между продольными и П-образными ребрами под коллектором выполнена кольцевая радиальная проточка (патент №2139439, МПК F02K 9/97 - аналог).

Недостатком такой конструкции сопла является образование П -образных каналов, изготовление которых требует специального уникального оборудования.

Известно сопло камеры ЖРД, содержащее наружную и внутреннюю оболочки с продольными основными ребрами, между которыми равно расположены дополнительные ребра меньшей длины, образующие тракт охлаждения, сообщающийся сквозными отверстиями через радиальную канавку со сборным коллектором, размещенным перед конической отбортовкой, выполненной на срезе сопла (патент №2095609, МПК F02K 9/97 - прототип).

Такая конструкция сопла является недостаточно прочной в зоне радиальной канавки, что не позволяет повысить надежность работы сопла в целом без увеличения его массы.

Технической задачей предполагаемого изобретения является создание такой конструкции сопла, которая позволяет повысить прочностные характеристики паяного пакета оболочек сопла и, тем самым, повысить надежность работы сопла в целом.

Данная задача решается с помощью сопла камеры жидкостного ракетного двигателя (ЖРД), включающего наружную и внутреннюю оболочки с продольными ребрами, между которыми равно расположены дополнительные ребра меньшей длины. При этом внутри тракта охлаждения в зоне наибольшего шага (С) продольные основные ребра внутренней оболочки имеют увеличенную толщину, повышающую прочность паяного пакета оболочек сопла ЖРД. Ширина каналов в районе радиальной канавки у большого диаметра сопла - наибольшая при постоянной ширине продольных ребер (S), поэтому эта зона имеет наименьшую прочность паяного соединения. Дополнительно эта зона ослаблена из-за наличия радиальной канавки. Самое слабое место паяного соединения находится там, где наиболее широкие каналы встречаются с радиальной канавкой.

С целью повышения прочности паяного пакета сопла в зоне большого диаметра ширину продольных каналов уменьшают за счет увеличения толщины ребер. Длина ребер увеличенной толщины (L) составляет не менее двух шагов ребер в этой зоне (L≥2C), что крайне незначительно увеличивает массу сопла. Увеличенная толщина продольных ребер (S₁) и длина увеличения толщины (L) выбираются в зависимости от конструктивного исполнения сопла. У большого среза сопла камеры вместо одной широкой канавки (Т) выполняют две или более радиальные канавки (К) с суммарной площадью поперечного сечения не менее одной площади поперечного сечения одной радиальной канавки и удаленных друг от друга на расстояние (b) не менее удвоенного шага продольных ребер (b≥2С). Ширина радиальных канавок перетока определяется расчетом гидравлических характеристик с одной стороны и допустимой прочностью паяного соединения с другой стороны (Т=К+К) (фиг.2).

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 показано сопло камеры ЖРД в разрезе;

на фиг.2 - выполнение широкой канавки у большего среза сопла;

на фиг.3 - выполнение двух и более радиальных канавок;

на фиг.4 - внутренний тракт охлаждения в зоне наибольшего шага.

Наружная оболочка 1 соединяется с внутренней оболочкой 2 по основным продольным ребрам и дополнительным коротким ребрам (не показано) при помощи пайки, образуя при этом тракт охлаждения 3. Между основными продольными ребрами и дополнительными короткими ребрами выполняются две или более радиальные канавки 5. На наружной оболочке 1 находится коллектор 4 с подколлекторным кольцом (Фиг.1).

Сопло работает следующим образом.

Охладитель подается в коллектор 4 и по отверстиям, выполненным в подколлекторном кольце коллектора 4, подается внутрь продольных ребер и движется в обоих направлениях. По каналам охладитель поступает в радиальные канавки 5. Через радиальные канавки 5 охладитель поступает в каналы, не сообщающиеся с отверстиями подколлекторного кольца, и возвращается обратно. Таким образом, вся поверхность сопла охлаждается.

Предложенная конструкция сопла жидкостного ракетного двигателя повышает прочностные характеристики паяного пакета оболочек сопла в самом слабом месте - зоне радиальных канавок, а также повышает прочность конструкции сопла в целом.

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при создании сопел жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Внутри тракта охлаждения в зоне наибольшего шага ребер продольные основные ребра внутренней оболочки имеют увеличенную толщину, длина ребер увеличенной толщины составляет не менее двух шагов ребер в этой зоне, при этом у большого среза сопла камеры выполняют две или более радиальные канавки с суммарной площадью поперечного сечения не менее площади поперечного сечения одной радиальной канавки и удаленные друг от друга на расстояние не менее удвоенного шага продольных ребер. Изобретение обеспечивает повышение прочностных характеристик паяного пакета оболочек сопла в самом слабом месте - зоне радиальных канавок, а также повышение прочности конструкции сопла в целом. 4 ил.

Сопло камеры жидкостного ракетного двигателя (ЖРД), содержащее наружную и внутреннюю оболочки с продольными основными ребрами, между которыми равно расположены дополнительные ребра меньшей длины, образующие тракт охлаждения, сообщающийся сквозными отверстиями через радиальную канавку с коллектором, отличающееся тем, что внутри тракта охлаждения в зоне наибольшего шага ребер продольные основные ребра внутренней оболочки имеют увеличенную толщину, длина ребер увеличенной толщины составляет не менее двух шагов ребер в этой зоне, при этом у большого среза сопла камеры выполняют две или более радиальных канавок с суммарной площадью поперечного сечения не менее площади поперечного сечения одной радиальной канавки и удаленных друг от друга на расстояние не менее удвоенного шага продольных ребер.