КАМЕРА СГОРАНИЯ ДВУХРЕЖИМНОГО ЖРД, РАБОТАЮЩЕГО ПО БЕЗГЕНЕРАТОРНОЙ СХЕМЕ Российский патент 2019 года по МПК F02K9/94 F02K9/97 

Описание патента на изобретение RU2682466C1

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к жидкостным ракетным двигателям (ЖРД).

Для решения космических задач требуется создание высокоэффективных и надежных ЖРД. Получение высокой эффективности ЖРД может быть достигнуто за счет использования вместо первой и второй ступеней в ракетоносителе двухрежимного жидкостного двигателя, который имел бы характеристики у Земли подобные двигателю первой ступени, а на высоте - двигателю второй ступени.

К числу известных способов, позволяющих повысить эффективность работы ЖРД по траектории, относятся:

- вдув генераторного газа в сверхзвуковую часть сопла;

- выдвижение щитков в сверхзвуковую часть сопла;

- регулирование степени расширения за счет изменения площади критического сечения;

- изменение степени расширения за счет выдвижных насадков;

- камера ЖРД с регулируемым соплом (патент на изобретение РФ №2640903 от 07.11.2016).

Все перечисленные способы имеют недостатки, т.к. не позволяют существенно повысить эффективность работы двигателя и обеспечить высокую надежность.

Повышение надежности двигателя может быть достигнуто за счет использования безгенераторной схемы, которая позволяет существенно улучшить условия работы турбины ТНА, являющейся одним из наиболее напряженных элементов двигателя.

Известна кольцевая камера ЖРД, работающего по безгенераторной схеме, изложенная в патенте на изобретение РФ №2151318 от 14.10.1992 г., а также камера сгорания безгенераторного ЖРД, изложенная в патенте на изобретение РФ №2638420 от 05.07.2016, принятая за прототип.

Недостатком этих кольцевых камер являются более высокие среднетраекторные потери по сравнению с ракетой, имеющей две ступени.

Перечисленные недостатки устраняются предлагаемым изобретением, которое решает техническую задачу повышения среднетраекторного удельного импульса тяги, снижения массы и обеспечения высокой надежности работы ракетного двигателя.

Поставленная задача решается тем, что камера сгорания двухрежимного ЖРД, работающего по безгенераторной схеме, содержащая кольцевую камеру сгорания с трактом охлаждения, магистрали подвода горючего и окислителя, блок камеры с двухсекционным сверхзвуковым соплом с трактом охлаждения, согласно изобретению, в кольцевой камере сгорания смесительная головка с двухполостным коллектором подвода окислителя выполнена из двух блоков, каждый из которых работает на свою секцию сопла, а подводная магистраль горючего через тракты охлаждения двухсекционного сопла и тракт охлаждения блока камеры соединена через смеситель и коллектор турбины с коллекторами горючего на блоках головки.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется схемой, показанной на фиг. 1.

Камера сгорания двухрежимного ЖРД, работающего по безгенераторной схеме (фиг. 1) включает в себя:

- кольцевую камеру 1 с подводом горючего из магистрали 2, окислителя из магистрали 3, тракт охлаждения 4 и блоки смесительной головки 5 и 6;

- двухсекционное сверхзвуковое сопло с внутренней секцией 7 с трактом охлаждения 8 и наружной секцией 9 с трактом охлаждения 10 и выходным коллектором 11;

- смеситель 12;

- коллектора подвода горючего 13 и 14 в блоки смесительной головки;

- коллектор отвода 15;

- магистраль переброса 16.

Камера сгорания работает следующим образом.

По соответствующим командам подается горючее из магистрали 2 на охлаждение в тракты охлаждения 8 и 10 секционного сопла и тракт 4 кольцевой камеры. Из магистрали окислителя 3 окислитель поступает в блоки 5 и 6 смесительной головки.

После прохождения трактов охлаждения 8 и 10 в двухсекционном сопле и тракта охлаждения 4 кольцевой камеры 1 горючее из коллекторов 11, 15 и магистрали переброса 16 поступает в смеситель 12 и далее на турбину. После турбины горючее поступает в коллектора 14 и 13 блоков смесительной головки. В кольцевой камере 1 происходит поджиг компонентов топлива и продукты сгорания из кольцевой камеры сгорания поступают в газовые полости 7 и 9 двухсекционного сопла. Двигатель выходит на первый режим работы в плотных слоях атмосферы Земли.

При выходе из плотных слоев атмосферы подача компонентов топлива в блок 6 смесительной головки, работающей на наружную секцию сопла 9, прекращается. Продукты сгорания, вытекающие из внутренней секции 8, достигнув кромки сопла на срезе 17, расширяются и заполняют внутреннюю полость 9 секции наружного сопла. Двигатель выходит на второй, высотный, режим работы.

Наличие в кольцевой камере сгорания развитой поверхности обеспечивает поступление горючего на турбину с повышенным теплосодержанием, а выполнение двухсекционного сопла, работающего на земном и высотном режимах, обеспечивает высокое значение среднетраекторного удельного импульса.

Предложенное техническое решение уменьшает линейный размер ракетоносителя (одна ступень вместо двух), снижает массу, повышает эффективность его полета по траектории и существенно повышает надежность.

Похожие патенты RU2682466C1

название год авторы номер документа
КАМЕРА СГОРАНИЯ БЕЗГЕНЕРАТОРНОГО ЖРД 2016
  • Хрисанфов Сергей Петрович
  • Горохов Виктор Дмитриевич
  • Ефремов Юрий Александрович
RU2638420C1
ЖИДКОСТНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ (ВАРИАНТЫ) 2006
  • Горохов Виктор Дмитриевич
  • Рачук Владимир Сергеевич
  • Орлов Вадим Александрович
  • Гарбера Станислав Николаевич
RU2301352C1
СПОСОБ ФОРСИРОВАНИЯ ПО ТЯГЕ ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ И ЖИДКОСТНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ 2013
  • Горохов Виктор Дмитриевич
RU2532454C1
КАМЕРА ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ 2016
  • Климов Владислав Юрьевич
RU2610624C1
КАМЕРА ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ 2018
  • Климов Владислав Юрьевич
RU2686645C1
КОЛЬЦЕВАЯ КАМЕРА ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ 2008
  • Горохов Виктор Дмитриевич
  • Черниченко Владимир Викторович
  • Стогней Владимир Григорьевич
RU2403425C2
ЖИДКОСТНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ 2011
  • Черниченко Владимир Викторович
  • Шепеленко Виталий Борисович
  • Лукин Юрий Петрович
RU2450154C1
ЖИДКОСТНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ НА КРИОГЕННОМ ТОПЛИВЕ 1996
  • Копылов В.В.
  • Сыровец М.Н.
RU2118684C1
МНОГОСТУПЕНЧАТАЯ РАКЕТА-НОСИТЕЛЬ С АТОМНЫМИ РАКЕТНЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ 2008
  • Болотин Николай Борисович
RU2381152C1
КАМЕРА ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ, РАБОТАЮЩЕГО ПО БЕЗГАЗОГЕНЕРАТОРНОЙ СХЕМЕ 2019
  • Хрисанфов Сергей Петрович
  • Ефимочкин Александр Фролович
RU2718105C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 682 466 C1

Реферат патента 2019 года КАМЕРА СГОРАНИЯ ДВУХРЕЖИМНОГО ЖРД, РАБОТАЮЩЕГО ПО БЕЗГЕНЕРАТОРНОЙ СХЕМЕ

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к жидкостным ракетным двигателям (ЖРД). Камера сгорания двухрежимного ЖРД, работающего по безгенераторной схеме, содержащая кольцевую камеру сгорания с трактом охлаждения, магистрали подвода горючего и окислителя, блок камеры с двухсекционным сверхзвуковым соплом с трактом охлаждения, в кольцевой камере сгорания смесительная головка с двухполостным коллектором подвода окислителя выполнена из двух блоков, каждый из которых работает на свою секцию сопла, а подводная магистраль горючего через тракты охлаждения двухсекционного сопла и тракт охлаждения блока камеры соединена через смеситель и коллектор турбины с коллекторами горючего на блоках головки. Изобретение обеспечивает повышение удельного импульса, снижение массы и повышение надежности работы ракетного двигателя. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 682 466 C1

Камера сгорания двухрежимного ЖРД, работающего по безгенераторной схеме, содержащая кольцевую камеру сгорания с трактом охлаждения, магистрали подвода горючего и окислителя, блок камеры с двухсекционным сверхзвуковым соплом с трактом охлаждения, отличающаяся тем, что в кольцевой камере сгорания смесительная головка с двухполостным коллектором подвода окислителя выполнена из двух блоков, каждый из которых работает на свою секцию, а подводная магистраль горючего через тракты охлаждения двухсекционного сопла и тракт охлаждения блока камеры соединена через смеситель и коллектор турбины с коллекторами горючего на блоках головки.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2019 года RU2682466C1

КАМЕРА СГОРАНИЯ БЕЗГЕНЕРАТОРНОГО ЖРД 2016
  • Хрисанфов Сергей Петрович
  • Горохов Виктор Дмитриевич
  • Ефремов Юрий Александрович
RU2638420C1
СПОСОБ ПОДАЧИ ГОРЮЧЕГО В КАМЕРУ ТЕПЛОВОГО ДВИГАТЕЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 1999
  • Коровин Г.К.
  • Лозино-Лозинская И.Г.
  • Осколков Н.В.
  • Гаврилов Д.В.
RU2145039C1
РАЗДВИЖНОЙ ДВУХСЕКЦИОННЫЙ СОПЛОВОЙ НАСАДОК РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ 2010
  • Соколовский Михаил Иванович
  • Бондаренко Сергей Александрович
  • Ижуткина Алевтина Петровна
  • Лужков Юрий Михайлович
RU2431054C1
ЖИДКОСТНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С ВЫДВИЖНЫМ СОПЛОМ 2016
  • Горохов Виктор Дмитриевич
  • Подгорный Николай Васильевич
  • Фомин Валерий Митрофанович
RU2612691C1
US 9989015 B2, 05.06.2018
US 3270504 A, 06.09.1966.

RU 2 682 466 C1

Авторы

Горохов Виктор Дмитриевич

Хрисанфов Сергей Петрович

Даты

2019-03-19Публикация

2018-06-21Подача