Газогенератор Российский патент 2018 года по МПК F02K9/62 

Изобретение относится к области жидкостных ракетных двигателей (ЖРД), а именно к газогенераторам, генерирующим газ для привода турбонасосного агрегата.

В настоящее время рассматривается вопрос о замене в ЖРД 14Д21(22) однокомпонентного каталитического газогенератора на двухкомпонентный газогенератор, работающий на штатных компонентах топлива. При этом ставится задача создание газогенератора, конструкция которого не нарушала компоновку двигателя.

Известен газогенератор, содержащий корпус и крышку, скрепленных друг с другом посредством фланцевого соединения, два симметрично расположенных внутри корпуса пакета катализатора, отделенных друг от друга разделителем, при этом на торце корпуса и крышки расположены трубы, заканчивающиеся фланцами и предназначенными для крепления газогенератора к турбине турбонасосного агрегата ЖРД (см. Альбом конструкций ЖРД, часть 3, составленный под руководством В.П. Глушко, Военное издательство Минобороны СССР, М., 1969, стр. 48, фиг. 90 - прототип).

Указанный газогенератор работает следующим образом.

Перекись водорода подается специальным насосом в полость между двумя пакетами катализатора. Проходя через них, перекись водорода разлагается, образуя газообразную смесь, состоящую из водяного пара и газообразного водорода. Полученная смесь поступает на турбину турбонасосного агрегата ЖРД по трубам, расположенным на торце корпуса и крышки газогенератора.

Основным недостатком известного газогенератора является наличие на борту ракеты-носителя третьего компонента, предназначенного к использованию в газогенераторе, с соответствующими баками и системой подачи, что значительно усложняет конструкцию двигателя и эксплуатацию ракеты-носителя.

Задачей изобретения является устранение указанного недостатка, и повышение однородности температурного поля генераторного газа на выходе в широком диапазоне температур и давлений за счет повышения качества смесеобразования и оптимизации конструкции газогенератора при сохранении компоновки двигателя.

Решение указанной задачи достигается тем, что предложенный газогенератор, содержит две охлаждаемые горючим камеры сгорания, две смесительные головки, состоящие из корпуса, на торце которого закреплено огневое днище, при этом огневые днища смесительных головок расположены симметрично относительно коллектора окислителя, расположенного между корпусами смесительных головок, однокомпонентные центробежные форсунки окислителя и однокомпонентные струйно-центробежные форсунки горючего, соединяющие полости компонентов топлива смесительных головок с внутренней полостью камеры сгорания, причем вокруг каждой форсунки окислителя расположено шесть форсунок горючего, а тракт охлаждения камеры сгорания сообщается с полостью горючего смесительной головки.

Предлагаемая конструкция газогенератора, за счет своих отличительных признаков, обеспечивает решение поставленной технической задачи - использование для работы газогенератора компонентов топлива, на которых работает двигатель, а также повышение однородности температурного поля генераторного газа на выходе в широком диапазоне температур и давлений за счет повышения качества смесеобразования и оптимизации конструкции газогенератора при сохранении компоновки двигателя.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан продольный разрез газогенератора, на фиг. 2 - вид А - вид на смесительную головку со стороны огневого днища, на фиг. 3 - выносной элемент Б - продольный разрез форсунки окислителя, на фиг. 4 - разрез В-В - поперечный разрез форсунки окислителя, на фиг. 5 - выносной элемент Г - продольный разрез форсунки горючего, на фиг. 6 - разрез Д-Д - поперечный разрез форсунки горючего.

Предложенный газогенератор содержит две камеры сгорания 1, две смесительные головки 2 и установленный между ними коллектор окислителя 3.

Охлаждение камер сгорания 1 осуществляется протоком горючего по тракту охлаждения 4.

Смесительная головка 2 состоит из корпуса 5, на торце которого закреплено огневое днище 6, однокомпонентных центробежных форсунок окислителя 7 и однокомпонентных струйно-центробежных форсунок горючего 8, соединяющих полости окислителя 9 и горючего 10 смесительной головки 2 с внутренней полостью камеры сгорания 11. При этом вокруг каждой форсунки окислителя 7 расположено шесть форсунок горючего 8.

Тракт охлаждения 4 камеры сгорания 1 сообщается с полостью горючего 10 смесительной головки 2, образованной корпусом 5 и огневым днищем 6.

Предложенный газогенератор работает следующим образом.

Окислитель поступает в коллектор окислителя 3 и далее в полость окислителя 10 каждой смесительной головки 2, где он равномерно распределяется по однокомпонентным центробежным форсункам окислителя 7. Через однокомпонентные центробежные форсункам окислителя 7 окислитель поступает во внутреннюю полость камеры сгорания 11.

Горючее поступает в тракты охлаждения 4 камер сгорания 1 и далее в полость горючего 10 смесительной головки 2, где оно равномерно распределяется по однокомпонентным струйно-центробежным форсункам горючего 8. Через однокомпонентные струйно-центробежные форсунки горючего 8 горючее поступает во внутреннюю полость камеры сгорания 11.

Во внутренней полости камеры сгорания 11 компоненты топлива смешиваются и сгорают.

Сочетание указанных типов форсунок горючего и окислителя позволяет создать эшелонированный (двухъярусный) впрыск и смешение компонентов топлива. Первый ярус образуется за счет взаимодействия конусов распыла окислителя и горючего, второй ярус создается струйным впрыском горючего через осевой канал однокомпонентной струйно-центробежной форсунки горючего 8.

При данной схеме организации впрыска горючего соотношение компонентов топлива и температура продуктов сгорания в первом ярусе несколько выше, чем на выходе из газогенератора, что благоприятно для обеспечения устойчивости рабочего процесса и условий термического разложения горючего.

Использование предложенного технического решения позволит использовать для работы газогенератора компоненты топлива, на которых работает двигатель, а также повысить однородности температурного поля генераторного газа на выходе в широком диапазоне температур и давлений за счет повышения качества смесеобразования и оптимизации конструкции газогенератора при сохранении компоновки двигателя.

Изобретение относится к области жидкостных ракетных двигателей (ЖРД), а именно к газогенераторам, генерирующим газ для привода турбонасосного агрегата. Газогенератор содержит две охлаждаемые горючим камеры сгорания, две смесительные головки, состоящие из корпуса, на торце которого закреплено огневое днище, при этом огневые днища смесительных головок расположены симметрично относительно коллектора окислителя, расположенного между корпусами смесительных головок, однокомпонентные центробежные форсунки окислителя и однокомпонентные струйно-центробежные форсунки горючего, соединяющие полости компонентов топлива смесительных головок с внутренней полостью камеры сгорания, причем вокруг каждой форсунки окислителя расположено шесть форсунок горючего, а тракт охлаждения камеры сгорания сообщается с полостью горючего смесительной головки. Изобретение обеспечивает повышение однородности температурного поля генераторного газа на выходе в широком диапазоне температур и давлений за счет повышения качества смесеобразования. 6 ил.

Газогенератор содержит две охлаждаемые горючим камеры сгорания, две смесительные головки, состоящие из корпуса, на торце которого закреплено огневое днище, при этом огневые днища смесительных головок расположены симметрично относительно коллектора окислителя, расположенного между корпусами смесительных головок, однокомпонентные центробежные форсунки окислителя и однокомпонентные струйно-центробежные форсунки горючего, соединяющие полости компонентов топлива смесительных головок с внутренней полостью камеры сгорания, причем вокруг каждой форсунки окислителя расположено шесть форсунок горючего, а тракт охлаждения камеры сгорания сообщается с полостью горючего смесительной головки.