УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КОМАНДНОГО ДАВЛЕНИЯ ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ С НАСОСНОЙ ПОДАЧЕЙ КОМПОНЕНТОВ ТОПЛИВА Российский патент 2016 года по МПК F02K9/56 

Изобретение относится к конструкции элементов систем регулирования жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) и может быть использовано в ракетном двигателестроении.

Широкое распространение в ЖРД для получения командного давления агрегатов регулирования двигателя, таких как регулятор тяги, регулятор соотношения компонентов и др., получило устройство, выполненное в виде трубы Вентури, имеющее конфузор и диффузор с отбором командного давления из полости трубы Вентури, между конфузором и диффузором (см. книгу «Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей», авторы Г.Г. Гохун и др. М.: Машиностроение, 1989 г., рис. 3.3а).

Известно, в частности, устройство для обеспечения командного давления, взятого за прототип для жидкостного ракетного двигателя по патенту РФ на изобретение №2315194.

В этом устройстве для командных давлений использованы трубы Вентури, установленные на напорных магистралях насосов окислителя и горючего. Отбор командного давления к потребителю выполнен из камеры командного давления, между конфузорным и диффузорным участками трубы Вентури. Несмотря на выгоды использования технического решения по прототипу, оно имеет ряд недостатков:

1) Значительные гидравлические потери в трубе Вентури, которые составляют до 9% по каждой насосной линии (Технический справочник, том 2. М.: «Энергия», 1976 г., таблица 1-31).

2) Зависимость величины отбираемого командного давления от изменения расхода компонента в напорной магистрали насоса вследствие изменения гидравлического сопротивления тракта охлаждения ЖРД.

Например, чем больше расход, тем ниже командное давление, и наоборот.

Это свойство известного решения по прототипу увеличивает время переходных процессов двигателя, увеличивает погрешность регулирования и уменьшает количество эффективно используемого топлива.

Для устранения этих недостатков в предлагаемом устройстве для обеспечения командного давления ЖРД с насосной подачей компонентов топлива, включающем камеру командного давления с патрубком подачи жидкости к потребителю, вход в которую соединен с полостью высокого давления, а выход - с полостью пониженного давления, в качестве полости высокого давления выполнена полость насоса на максимальном диаметре центробежного колеса, в качестве полости пониженного давления выполнена полость насоса на диаметре центробежного колеса, большем диаметра щелевых уплотнений, а на входе и выходе камеры командного давления установлены настроечные дроссельные элементы.

Такое конструктивное исполнение обеспечивает высокую стабильность и независимость давления жидкости в камере командного давления от колебаний расхода в напорной магистрали насоса вследствие изменения гидравлического сопротивления всего тракта, объемный КПД насоса имеет максимальное значение.

Установка настроечных дроссельных элементов на входе и выходе камеры командного давления позволяет обеспечить требуемое значение командного давления с высокой точностью.

Частное использование устройства, когда камера командного давления вместе с настроечными дроссельными элементами выполнены (если это возможно) в крышке насоса, между диаметрами щелевого уплотнения и максимальным диаметром центробежного колеса, характеризуется минимальными весовыми габаритными характеристиками. На прилагаемых чертежах представлены: конструктивная схема устройства для обеспечения командного давления ЖРД с насосной подачей компонентов топлива (Фиг. 1) и частное исполнение по п. 2 формулы изобретения (Фиг. 2).

Устройство содержит камеру командного давления 1 с патрубком 2 подачи жидкости к потребителю, вход 3 в которую соединен с полостью высокого давления, а выход 4 - с полостью пониженного давления.

В отличие от прототипа, в качестве полости высокого давления выполнена полость 5 насоса на максимальном диаметре - D_max центробежного колеса 6, в качестве полости пониженного давления выполнена полость 7 на диаметре - D центробежного колеса, большем диаметра - D_уп щелевых уплотнений, а на входе и выходе камеры командного давления установлены настроечные дроссельные элементы 8.

В частном возможном исполнении камера командного давления 1 вместе с патрубком 2 и настроечными дроссельными элементами 8 выполнена в крышке 9 насоса, между диаметром - D_уп щелевых уплотнений и максимальным диаметром - D_max центробежного колеса 6 (Фиг. 2).

В процессе работы насоса в камере командного давления 1 обеспечивается заданное давление жидкости, которое через патрубок 2 подается к потребителю.

Это давление жидкости не зависит от колебаний сопротивления гидравлического тракта, что стабилизирует работу системы регулирования ЖРД.

При этом минимизируются гидравлические потери напора насоса, связанные с обеспечением командного давления для системы регулирования ЖРД.

Изобретение относится к системе регулирования жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) с насосной подачей и может быть использовано в ракетном двигателестроении. Устройство для обеспечения командного давления ЖРД с насосной подачей компонентов топлива, включающее камеру командного давления с патрубком подачи жидкости к потребителю, вход в которую соединен с полостью высокого давления, а выход - с полостью пониженного давления, при этом в качестве полости высокого давления выполнена полость насоса на максимальном диаметре центробежного колеса, в качестве полости пониженного давления выполнена полость насоса на диаметре центробежного колеса, большем диаметра щелевых уплотнений, а на входе и выходе камеры командного давления установлены настроечные дроссельные элементы. Изобретение обеспечивает повышение стабильности и точности системы регулирования. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для обеспечения командного давления ЖРД с насосной подачей компонентов топлива, включающее камеру командного давления с патрубком подачи жидкости к потребителю, вход в которую соединен с полостью высокого давления, а выход - с полостью пониженного давления, отличающееся тем, что в качестве полости высокого давления выполнена полость насоса на максимальном диаметре центробежного колеса, в качестве полости пониженного давления выполнена полость насоса на диаметре центробежного колеса, большем диаметра щелевых уплотнений, а на входе и выходе камеры командного давления установлены настроечные дроссельные элементы.

2. Устройство для обеспечения командного давления ЖРД с насосной подачей компонентов топлива по п. 1, отличающееся тем, что камера командного давления вместе с настроечными дроссельными элементами выполнена в крышке насоса между диаметром щелевых уплотнений и максимальным диаметром центробежного колеса.