ЖИДКОСТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПОПЕРЕЧНОГО УПРАВЛЕНИЯ Российский патент 2024 года по МПК F02K9/42 

Изобретение относится к области ракетного двигателестроения и может быть использовано при проектировании жидкостных двигателей поперечного управления, предназначенных для управления положениями космических летательных аппаратов.

Одной из основных проблем, возникающих при создании жидкостных двигателей поперечного управления, является обеспечение максимальных энергетических характеристик, минимальной массы и габаритов, а также высоких показателей надежности.

Известен блок ракетных двигателей малой тяги, включающий в себя смесительную головку, клапаны подачи топлива с запорными органами, седлом, тарелью и силовыми приводами, смесительные элементы с входными клапанами, камеры сгорания, не менее двух, отличающийся тем, что в смесительной головке в виде тупиковых углублений выполнены коллекторы подачи компонентов топлива, при этом каждый из коллекторов подачи компонентов топлива соединен с одной стороны с системой хранения топлива, а с другой стороны системой каналов с соответствующей камерой сгорания через соответствующие клапаны подачи топлива и смесительные элементы, причем запорные органы и система каналов выполнены непосредственно в смесительной головке (патент РФ №2605267, МПК F02K 9/62 - прототип).

Основными недостатками данного блока ракетных двигателей малой тяги являются значительные габариты и низкая надежность.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков за счет оптимизации конструкции двигателя.

Решение указанной задачи достигается тем, что предложенный жидкостный двигатель поперечного управления содержит неохлаждаемую цилиндрическую камеру сгорания на торцах которой закреплены крышки, смеситель, расположенный на оси камеры сгорания и включающий в себя патрубок подачи окислителя и патрубок подачи горючего, установленных коаксиально и заглушенных в выходной части, причем патрубок подачи горючего проходит внутри патрубка подачи окислителя, при этом на цилиндрической поверхности патрубка подачи горючего, расположенной внутри камеры сгорания, располагаются поперечные ребра в которых выполнены продольные отверстия, соединяющие между собой кольцевые каналы, образованные патрубками, и радиальные отверстия, соединяющие внутреннюю полость патрубка подачи горючего с кольцевыми проточками, выполненными на цилиндрической поверхности поперечных ребер, при этом на цилиндрической поверхности патрубка подачи окислителя, расположенной внутри камеры сгорания, выполнены радиальные отверстия, соединенные с кольцевыми проточками, и наклонные отверстия, сообщающиеся с кольцевыми каналами, образующие смесительные элементы, а на цилиндрической поверхности камеры сгорания закреплены четыре щелевых сопла, расположенные равномерно по окружности и перпендикулярно продольной оси камеры сгорания, причем в каждом щелевом сопле установлен вал в котором выполнен профилированный сквозной паз формирующий внутренний контур щелевого сопла а один из торцов вала соединен с приводом, обеспечивающим перекрытие щелевого сопла за счет вращения вала.

Предлагаемый жидкостный двигатель поперечного управления, за счет своих отличительных признаков обеспечивает решение поставленной технической задачи - уменьшение габаритов двигателя и повышение надежности за счет оптимизации конструкции двигателя.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан продольный разрез жидкостного двигателя поперечного управления, на фиг. 2 - разрез А-А - поперечный разрез жидкостного двигателя поперечного управления, на фиг. 3-выносной элемент Б -продольный разрез смесителя, на фиг. 4 - общий вид жидкостного двигателя поперечного управления в аксонометрии с разрезом.

Предлагаемый жидкостный двигатель поперечного управления содержит неохлаждаемую цилиндрическую камеру сгорания 1 на торцах которой закреплены крышки 2 и 3, смеситель 4, расположенный на оси камеры сгорания 1, четыре щелевых сопла 5, закрепленных на цилиндрической поверхности камеры сгорания 1, в каждом из которых установлены вал 6, один из торцов которого соединен с приводом 7.

Смеситель 4 состоит из патрубка подачи окислителя 8 и патрубка подачи горючего 9, установленных коаксиально и заглушенных в выходной части. Причем патрубок подачи горючего 9 проходит внутри патрубка подачи окислителя 8.

На цилиндрической поверхности патрубка подачи горючего 9, расположенной внутри камеры сгорания 1, располагаются поперечные ребра 10 в которых выполнены продольные отверстия 11, соединяющие между собой кольцевые каналы 12, образованные патрубками 8 и 9, и радиальные отверстия 13, соединяющие внутреннюю полость патрубка подачи горючего 14 с кольцевыми проточками 15, выполненными на цилиндрической поверхности поперечных ребер 10. При этом на цилиндрической поверхности патрубка подачи окислителя 8, расположенной внутри камеры сгорания, выполнены радиальные отверстия 16, соединенные с кольцевыми проточками 15, и наклонные отверстия 17, сообщающиеся с кольцевыми каналами 12 и образующие с радиальными отверстиями 16 смесительные элементы 18.

Щелевые сопла 5, равномерно расположены по окружности и перпендикулярно продольной оси камеры сгорания 1. В каждом щелевом сопле 5 установлен вал 6, в котором выполнен профилированный сквозной паз 19, формирующий внутренний контур щелевого сопла 5.

Привод 7, обеспечивает перекрытие щелевого сопла 5 за счет вращения вала 6.

Предлагаемый жидкостный двигатель поперечного управления работает следующим образом.

Окислитель поступает в смеситель 4 и далее через продольные отверстия 11 в кольцевые каналы 12, образованные патрубками 8 и 9. Из кольцевых каналов 12 окислитель направляется в наклонные отверстия 17 смесительных элементов 18.

Горючее поступает во внутреннюю полость патрубка подачи горючего 14 смесителя 4 где оно равномерно распределяется по радиальным отверстиям 13, выполненным в поперечных ребрах 10, и далее направляется в кольцевые проточки 15. Из кольцевых проточек 15 горючее поступает в радиальные отверстия 16 смесительных элементов 18.

Смесительные элементы 18, состоящие из наклонных отверстий 17 и радиальных отверстий 16, обеспечивают соударение струй компонентов топлива.

Во внутренней полости камеры сгорания 1 компоненты топлива смешиваются и сгорают, образуя высокотемпературные продукты сгорания, которые истекая из щелевых сопел 5 через профилированный сквозной паз 19 создают тягу.

Управление распределением продуктов сгорания между щелевыми соплами 5 обеспечивается за счет вращения приводами 7 валов 6.

Использование предложенного технического решения позволит уменьшить габариты двигателя и повысить его надежности за счет оптимизации конструкции двигателя.

Изобретение относится к области ракетного двигателестроения и может быть использовано при проектировании жидкостных двигателей поперечного управления, предназначенных для управления положениями космических летательных аппаратов. Жидкостный двигатель поперечного управления содержит неохлаждаемую цилиндрическую камеру сгорания, на торцах которой закреплены крышки, смеситель, расположенный на оси камеры сгорания и включающий в себя патрубок подачи окислителя и патрубок подачи горючего, установленные коаксиально и заглушенные в выходной части. Патрубок подачи горючего проходит внутри патрубка подачи окислителя. На цилиндрической поверхности патрубка подачи горючего, расположенной внутри камеры сгорания, располагаются поперечные ребра, в которых выполнены продольные отверстия, соединяющие между собой кольцевые каналы, образованные патрубками, и радиальные отверстия, соединяющие внутреннюю полость патрубка подачи горючего с кольцевыми проточками, выполненными на цилиндрической поверхности поперечных ребер. На цилиндрической поверхности патрубка подачи окислителя, расположенной внутри камеры сгорания, выполнены радиальные отверстия, соединенные с кольцевыми проточками, и наклонные отверстия, сообщающиеся с кольцевыми каналами, образующие смесительные элементы. На цилиндрической поверхности камеры сгорания закреплены четыре щелевых сопла, расположенные равномерно по окружности и перпендикулярно продольной оси камеры сгорания. В каждом щелевом сопле установлен вал, в котором выполнен профилированный сквозной паз, формирующий внутренний контур щелевого сопла, а один из торцов вала соединен с приводом, обеспечивающим перекрытие щелевого сопла за счет вращения вала. 4 ил.

Жидкостный двигатель поперечного управления содержит неохлаждаемую цилиндрическую камеру сгорания, на торцах которой закреплены крышки, смеситель, расположенный на оси камеры сгорания и включающий в себя патрубок подачи окислителя и патрубок подачи горючего, установленные коаксиально и заглушенные в выходной части, причем патрубок подачи горючего проходит внутри патрубка подачи окислителя, при этом на цилиндрической поверхности патрубка подачи горючего, расположенной внутри камеры сгорания, располагаются поперечные ребра, в которых выполнены продольные отверстия, соединяющие между собой кольцевые каналы, образованные патрубками, и радиальные отверстия, соединяющие внутреннюю полость патрубка подачи горючего с кольцевыми проточками, выполненными на цилиндрической поверхности поперечных ребер, при этом на цилиндрической поверхности патрубка подачи окислителя, расположенной внутри камеры сгорания, выполнены радиальные отверстия, соединенные с кольцевыми проточками, и наклонные отверстия, сообщающиеся с кольцевыми каналами, образующие смесительные элементы, а на цилиндрической поверхности камеры сгорания закреплены четыре щелевых сопла, расположенные равномерно по окружности и перпендикулярно продольной оси камеры сгорания, причем в каждом щелевом сопле установлен вал, в котором выполнен профилированный сквозной паз, формирующий внутренний контур щелевого сопла, а один из торцов вала соединен с приводом, обеспечивающим перекрытие щелевого сопла за счет вращения вала.