КАМЕРА ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2010 года по МПК F02K9/64 

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к двигателестроению, и может быть использовано при создании камер жидкостных ракетных двигателей (ЖРД).

Одним из основных направлений в совершенствовании ЖРД является увеличение давления в камере. В свою очередь увеличение давления ограничивается прочностью камеры ЖРД и, в первую очередь, прочностью тракта охлаждения.

В настоящее время в основном применяется регенеративное охлаждение огневой стенки камеры ЖРД, заключающееся в подаче охладителя по специальным пазам, выполненным между внутренней огневой и наружной силовой оболочками, скрепленными между собой по вершинам пазов тракта охлаждения при помощи пайки специальным припоем.

Прочность тракта охлаждения определяется прочностью паяных швов между внутренней и наружной оболочками, из-за того что прочность припоя ниже прочности материала оболочек. Для увеличения прочности паяного соединения необходимо увеличение площади соприкосновения контактируемых поверхностей. Увеличение толщины ребра нецелесообразно, из-за того что это ведет к уменьшению числа ребер и увеличению перепада давлений в тракте охлаждения камеры. Как правило, при увеличении давления внутри тракта охлаждения оболочка теряет устойчивость и вспучивается в цилиндрической части, т.к в сужающейся части камеры происходит уменьшение внутреннего диаметра оболочки, что ведет к уменьшению внутренних напряжений.

Известна камера жидкостного ракетного двигателя, содержащая смесительную головку, внутреннюю профилированную оболочку, на внешней поверхности которой выполнены ребра тракта охлаждения, наружную профилированную оболочку, установленную на внутреннюю и скрепленную с ней, например, при помощи пайки по вершинам ребер (М. В. Добровольский и др. " Жидкостные ракетные двигатели. Основы проектирования". Москва, "Высшая школа", 1968 г., рис.4.26.г, стр.166-167 - прототип).

В данной камере охладитель подается в тракт охлаждения, движется по пазам между ребрами и охлаждает огневую поверхность внутренней профилированной оболочки. За счет соединения оболочек между собой только по вершинам ребер при увеличении давления в тракте охлаждения не обеспечивается прочность и устойчивость внутренней оболочки, что ведет к потере работоспособности камеры.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков и создание камеры ЖРД, конструкция которой позволяет повысить устойчивость внутренней оболочки.

Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенной камере жидкостного ракетного двигателя, содержащей смесительную головку, внутреннюю профилированную оболочку, на внешней поверхности которой выполнены ребра тракта охлаждения, наружную профилированную оболочку, установленную на внутреннюю и скрепленную с ней, например, при помощи пайки по вершинам ребер, согласно изобретению на вершинах ребер тракта охлаждения выполнены лепестки, расположенные параллельно дну паза, при этом наружный профиль лепестков соответствует внутреннему профилю наружной оболочки.

Для оптимизации условий работы внутренней оболочки лепестки выполнены таким образом, что они соединяют вершины двух смежных ребер между собой. Такое расположение лепестков позволяет получить дополнительные места контакта между внутренней и наружной оболочками, что приводит к уменьшению длины неподкрепленных участков тракта.

Наиболее оптимальные условия для работы камеры достигаются в случае, когда лепестки соединяют вершины всех ребер между собой с образованием единой кольцевой поверхности, наружный профиль которой эквидистантен внутреннему профилю наружной оболочки в месте контакта с наружной поверхностью внутренней оболочки.

В этом случае кольцевые поверхности лепестков образуют дополнительные бандажи жесткости, которые увеличивают устойчивость оболочки при воздействии на нее давления охладителя в пазах тракта охлаждения. Кроме этого, образованная кольцевая поверхность лепестков позволяет увеличить площадь поверхности под пайку без увеличения толщины ребра и увеличения перепада давления в тракте, уменьшить в несколько раз длину неподкрепленной части ребра за счет образования дополнительных опор.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан продольный осевой разрез камеры ЖРД, на фиг.2 - часть тракта охлаждения с лепестками в аксонометрии в варианте, когда лепестки направлены в противоположные стороны, на фиг.3 - часть тракта охлаждения с лепестками в аксонометрии в варианте, когда лепестки направлены в одну сторону с образованием единой кольцевой поверхности, на фиг.4 - часть тракта охлаждения с лепестками в аксонометрии в варианте, когда лепестки направлены в одну сторону.

Камера ЖРД содержит смесительную головку 1, внутреннюю профилированную оболочку 2, на внешней поверхности которой выполнены ребра 3 тракта охлаждения 4. На вершинах ребер 3 расположены лепестки 5, соединяющие вершины ребер между собой. На внутреннюю профилированную оболочку 2 установлена наружная профилированная оболочка 6 при помощи пайки по вершинам ребер 3 и лепесткам 5.

Предложенное устройство работает следующим образом.

Охладитель подается в тракт охлаждения 4, движется по пазам между ребрами 3 и охлаждает огневую поверхность внутренней профилированной оболочки 2. За счет соединения оболочек между собой не только по вершинам ребер 3, но и по дополнительным поверхностям лепестков 5 происходит увеличение устойчивости и прочности внутренней оболочки 2. Повышенная устойчивость и прочность внутренней оболочки 2 позволяет увеличить давление в тракте охлаждения камеры и в самой камере, что в конечном итоге позволяет повысить эффективность рабочего процесса.

Использование предложенного технического решения позволит повысить устойчивость внутренней оболочки и повысить прочность камеры в целом.

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к двигателестроению, и может быть использовано при создании камер жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Камера жидкостного ракетного двигателя содержит смесительную головку, внутреннюю профилированную оболочку, на внешней поверхности которой выполнены ребра тракта охлаждения, наружную профилированную оболочку, установленную на внутреннюю и скрепленную с ней при помощи пайки по вершинам ребер тракта охлаждения. На вершинах ребер тракта охлаждения выполнены лепестки, расположенные параллельно дну паза, наружный профиль которых соответствует внутреннему профилю наружной оболочки. Для повышения устойчивости оболочки лепестки соединяют вершины двух смежных ребер между собой, лепестки соединяют вершины всех ребер между собой с образованием единой кольцевой поверхности. Изобретение обеспечивает повышение устойчивости внутренней оболочки камеры сгорания. 2 з.п ф-лы, 4 ил.

1. Камера жидкостного ракетного двигателя, содержащая смесительную головку, внутреннюю профилированную оболочку, на внешней поверхности которой выполнены ребра тракта охлаждения, наружную профилированную оболочку, установленную на внутреннюю и скрепленную с ней, например при помощи пайки по вершинам ребер, отличающаяся тем, что на вершинах ребер тракта охлаждения выполнены лепестки, расположенные параллельно дну паза, наружный профиль которых соответствует внутреннему профилю наружной оболочки.

2. Камера жидкостного ракетного двигателя по п.1, отличающаяся тем, что лепестки соединяют вершины двух смежных ребер между собой.

3. Камера жидкостного ракетного двигателя по п.1, отличающаяся тем, что лепестки соединяют вершины всех ребер между собой с образованием единой кольцевой поверхности.