СМЕСИТЕЛЬНАЯ ГОЛОВКА КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ЖРД Российский патент 2019 года по МПК F02K9/52 

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при создании смесительных головок камер сгорания жидкостных ракетных двигателей (ЖРД).

В настоящее время одной из основных проблем при создании ЖРД является обеспечение надежного охлаждения камер сгорания. Одним из способов обеспечения надежного охлаждения является обеспечение оптимального соотношения компонентов топлива в пристеночном слое, формируемом периферийным рядом смесительных элементов головки.

Известна смесительная головка камеры сгорания ЖРД, содержащая корпус с днищем и установленные в нем втулки, зазоры между которыми образуют кольцевые каналы подвода жидкого и газообразного компонентов. В указанную смесительную головку введены смесительные элементы, закрепленные на выходных концах втулок. Втулки соединены между собой перепускными каналами. Каждый смесительный элемент состоит из двух концентрически соединенных между собой колец, на одной из внутренних поверхностей которых выполнены две винтовые нарезки с образованием коллектора между ними. Коллектор соединен наклонными отверстиями с каналами подвода газообразного компонента, (пат. RU №2170841, заявка №99124002/06 от 15.11.1999 г.).

В такой смесительной головке все горючее подается в общий коллектор, расположенный на силовом днище, и далее по перепускным каналам поступает к смесительным элементам, включая смесительные элементы периферийного ряда. Обеспечение заданного распределения горючего по смесительным элементам в такой головке из-за ее сложности требует большого объема экспериментальной отработки в процессе изготовления. При этом в случае появления необходимости при огневой отработке ЖРД улучшить охлаждение внутренней стенки камеры сгорания за счет изменения соотношения компонентов топлива в периферийном ряду смесительных элементов головки требуется изменение диаметров отверстий смесительной головки, что увеличивает время и стоимость отработки.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности охлаждения камеры сгорания и снижение стоимости и времени отработки ЖРД.

Указанная задача достигается тем, что смесительная головка камеры сгорания ЖРД содержит корпус с выполненными в нем втулками, зазоры между которыми образуют кольцевые каналы подвода газообразного компонента. В указанную смесительную головку введены смесительные элементы, закрепленные на выходных концах втулок. Втулки соединены между собой перепускными каналами. Каждая втулка состоит из наружного и внутреннего колец, соединенных между собой равномерно расположенными наклонными или прямыми ребрами, между которыми находятся пазы подвода жидкого компонента.

Большая часть жидкого компонента подается в центральные втулки через один кольцевой коллектор, а меньшая часть - в периферийную втулку через другой кольцевой коллектор, на входе в который установлена настроечная шайба.

Сущность предложенного изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид смесительной головки и схема подвода газообразного и жидкого компонентов, на фиг. 2 - втулки и газовый канал.

Смесительная головка включает в себя корпус (1) с выполненными в нем центральными втулками (2) и периферийной втулкой (11), образующими концентрически расположенные каналы жидкого (3) и газообразного (4) компонентов. Втулки, образующие каналы жидкого компонента, соединены между собой перепускными каналами (5). Каждая втулка состоит из внутреннего (6) и наружного колец (7), соединенных между собой равномерно расположенными наклонными или прямыми ребрами (8), между которыми находятся каналы (3) подвода жидкого компонента. На выходных концах наружного и внутреннего колец втулок имеются наклонные или прямые отверстия (9), соединенные с каналами подвода газообразного компонента.

Большая часть жидкого компонента подается в центральные втулки через один кольцевой коллектор (10), а меньшая часть - в периферийную втулку (11) через другой кольцевой коллектор (12), на входе в который установлена накладка (13) и настроечная шайба (14).

Предложенная смесительная головка работает следующим образом:

Газообразный компонент поступает в каналы газообразного компонента (4), расположенные между втулками (2).

Большая часть жидкого компонента поступает в кольцевой коллектор (10), затем в перепускные каналы (5), далее в каналы (3), образованные наружными и внутренними кольцами центральных втулок и затем направляется к выходным концам втулок в отверстия (9).

Меньшая часть жидкого компонента поступает в кольцевой коллектор (12), на входе в который установлена накладка (13) с настроечной шайбой (14), и далее - в периферийную втулку (11) с отверстиями.

Через отверстия (9) жидкий компонент поступает в газовые каналы, где сгорает с газообразным компонентом.

В случае появления необходимости при огневой отработке ЖРД улучшить охлаждение внутренней стенки камеры сгорания за счет изменения соотношения компонентов топлива в периферийном ряду смесительных элементов головки, в накладку (13) устанавливается другая настроечная шайба (14), обеспечивающая требуемый расход жидкого компонента. Это не требует изменения диаметров отверстий (9) и повторной отработки гидравлических характеристик смесительной головки.

Таким образом, совокупность новых признаков, отсутствующих в известных технических решениях позволяет повысить надежность охлаждения камеры сгорания и снизить стоимость и время отработки ЖРД.

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при создании смесительных головок камер сгорания жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Смесительная головка камеры сгорания ЖРД содержит корпус с выполненными в нем втулками, зазоры между которыми образуют кольцевые каналы подвода газообразного компонента. В указанную смесительную головку введены смесительные элементы, закрепленные на выходных концах втулок. Втулки соединены между собой перепускными каналами. Каждая втулка состоит из наружного и внутреннего колец, соединенных между собой равномерно расположенными наклонными или прямыми ребрами, между которыми находятся пазы подвода жидкого компонента. Большая часть жидкого компонента подается в центральные втулки через один кольцевой коллектор, а меньшая часть - в периферийную втулку через другой кольцевой коллектор, на входе в который установлена настроечная шайба. Изобретение обеспечивает повышение надежности охлаждения камеры сгорания и снижение стоимости и времени отработки ЖРД. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Смесительная головка камеры сгорания ЖРД, содержащая корпус с выполненными в нем втулками, зазоры между которыми образуют кольцевые каналы подвода газообразного компонента, а каждая втулка состоит из наружного и внутреннего колец, соединенных между собой равномерно расположенными наклонными или прямыми ребрами, между которыми находятся каналы подвода жидкого компонента, при этом на выходных концах наружного и внутреннего колец втулок имеются наклонные или прямые отверстия, соединенные с каналами подвода газообразного компонента, отличающаяся тем, что в корпусе головки выполнено два кольцевых коллектора, при этом один кольцевой коллектор соединен перепускными каналами с центральными втулками, а второй - с периферийной втулкой.

2. Смесительная головка камеры сгорания ЖРД по п. 1, отличающаяся тем, что на входе в кольцевой коллектор, соединенный с периферийной втулкой, установлена настроечная шайба.