ГАЗОГЕНЕРАТОР Российский патент 2023 года по МПК F02K9/64 

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

Одной из проблем, стоящих в настоящее время в данной области техники, является обеспечение устойчивости рабочего процесса в газогенераторе и достаточно высокой равномерности температурного поля по сечению потока на выходе из него.

Известен газогенератор, содержащий охлаждаемую камеру сгорания, форсуночную головку, состоящую из переднего, среднего и огневого днищ, форсунок окислителя и горючего, установленный по оси газогенератора распределитель избыточного компонента. Распределитель избыточного компонента выполнен в виде полого цилиндра, закрытого продольным днищем. Распределитель снабжен смесительными элементами подачи избыточного компонента в зону смешения, которые выполнены в виде полых перфорированных цилиндров, закрытых перфорированными шатровыми головками, и расположенных по боковой поверхности распределителя в шахматном порядке с уменьшающейся их высотой по потоку газа. На распределителе между огневым днищем и смесительными элементами расположены радиальные профилированные пластины с каналами подачи компонента из полости распределителя в полость камеры газогенератора, выполненными на всю высоту пластины. Днище распределителя выполнено в виде усеченного конуса, обращенного вершиной в сторону огневого днища. В месте перехода цилиндра в днище и в вершине конуса выполнены отверстия (Патент РФ №2179256, МПК: F02K 9/64 - прототип).

Указанный газогенератор работает следующим образом.

Горючее поступает в полость форсуночной головки, откуда через форсунки поступает в камеру сгорания. Окислитель поступает в полость форсуночной головки, откуда по форсункам подается в камеру сгорания и частично по каналам тракта охлаждения камеры сгорания поступает на охлаждение внутренней оболочки. Большая часть окислителя поступает в полость распределителя, и далее через отверстия, выполненные в смесительных элементах и пластинах, подается в поток горючих газов, идущих со стороны форсуночной головки. Этим обеспечивается равномерная раздача окислителя по всему сечению камеры сгорания и равномерное его перемешивание с потоком горячих газов на коротком по длине участке. Коническое днище обеспечивает плавный поворот потока окислителя в полости от осевого направления в радиальное. Оставшаяся часть окислителя, поступающая через отверстия в зону за днищем, сдувает зону завихрений за днищем. Перегородки делят полость камеры сгорания в районе форсуночной головки на ряд полостей и препятствуют распространению вибрационного горения из одной из этих полостей в другую.

В известном газогенераторе сложно обеспечить высококачественное смесеобразование и устойчивый процесс горения при больших величинах соотношения расходов компонентов топлива в условиях малых габаритов.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, и повышение однородности температурного поля генераторного газа на выходе в широком диапазоне температур и давлений за счет повышения качества смесеобразования и оптимизации конструкции газогенератора.

Решение указанной задачи достигается тем, что предложенный газогенератор, содержит охлаждаемую горючим камеру и смесительную головку, состоящую из корпуса, закрепленных на торцах корпуса наружного днища и огневого днища и двухкомпонентных форсунок, равномерно расположенных по окружности и включающих в себя трубчатый корпус, в выходной части которого выполнены продольные отверстия и закреплен наконечник, выполненный в виде трубки, заглушенной в выходной части и на цилиндрической поверхности которой выполнены два ряда радиальных отверстий, причем их оси пересекаются с осями продольных отверстий трубчатого корпуса.

Предлагаемая конструкция газогенератора, за счет своих отличительных признаков, обеспечивает решение поставленной технической задачи - снижение габаритов, массы устройства, 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.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан продольный разрез газогенератора; на фиг. 2 - выносной элемент А - продольный разрез смесительной головки газогенератора; на фиг. 3 - разрез Б-Б - поперечный разрез смесительной головки газогенератора.

Газогенератор содержит камеру 1 и смесительную головку 2.

Смесительная головка 2 состоит из корпуса 3, наружного днища 4, огневого днища 5 и двухкомпонентных форсунок 6, равномерно расположенных по окружности.

Двухкомпонентная форсунка 6 состоит из трубчатого корпуса 7, в выходной части которого выполнены продольные отверстия 8 и закреплен наконечник 9, выполненный в виде трубки, заглушенной в выходной части. На цилиндрической поверхности наконечника 9 выполнены два ряда радиальных отверстий 10 и 11, оси которых пересекаются с осями продольных отверстий 8 трубчатого корпуса 7.

Охлаждение камеры 1 осуществляется протоком горючего по охлаждающему тракту 12.

Предложенный газогенератор работает следующим образом.

Горючее поступает в охлаждающий тракт 12 и далее в полость, образованную корпусом 3 и огневым днищем 5 смесительной головки 2 где оно равномерно распределяется по двухкомпонентным форсункам 6. Через продольные отверстия 8 горючее направляется в камеру 1.

Окислитель (избыточный компонент топлива) поступает в полость, образованную корпусом 3 и наружным днищем 4, где он равномерно распределяется по двухкомпонентным форсункам 6. Основная часть окислителя, поступающая в двухкомпонентную форсунку 6, направляется в камеру 1, через радиальные отверстия 10, а оставшаяся часть - через радиальные отверстия 11.

Струи горючего, поступающего в камеру 1 через продольные отверстия 8, сталкиваются со струями окислителя, поступающего из радиальных отверстий 11. Полученная в результате взаимодействия струй смесь компонентов топлива сгорает в камере 1.

Образовавшиеся высокотемпературные продукты сгорания компонентов топлива, охлаждаются и перемешиваются в камере 1 с окислителем, поступающим из радиальных отверстий 10.

Использование предложенного технического решения позволит снизить габариты и массу газогенератора, 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.

Изобретение относится к области жидкостных ракетных двигателей (ЖРД), а именно к газогенераторам, генерирующих газ для привода турбонасосного агрегата. Газогенератор содержит охлаждаемую горючим камеру и смесительную головку, состоящую из корпуса, закрепленных на торцах корпуса наружного днища и огневого днища и двухкомпонентных форсунок, равномерно расположенных по окружности и включающих в себя трубчатый корпус, в выходной части которого выполнены продольные отверстия и закреплен наконечник, выполненный в виде трубки, заглушенной в выходной части и на цилиндрической поверхности которой выполнены два ряда радиальных отверстий, причем их оси пересекаются с осями продольных отверстий трубчатого корпуса. Изобретение обеспечивает повышение качества смесеобразования и оптимизации конструкции газогенератора. 3 ил.

Газогенератор, содержащий охлаждаемую горючим камеру и смесительную головку, состоящую из корпуса, закрепленных на торцах корпуса наружного днища и огневого днища и двухкомпонентных форсунок, равномерно расположенных по окружности и включающих в себя трубчатый корпус, в выходной части которого выполнены продольные отверстия и закреплен наконечник, выполненный в виде трубки, заглушенной в выходной части и на цилиндрической поверхности которой выполнены два ряда радиальных отверстий, причем их оси пересекаются с осями продольных отверстий трубчатого корпуса.