×
20.10.2013
216.012.7699

Результат интеллектуальной деятельности: ЖИДКОСТНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002496021
Дата охранного документа
20.10.2013
Аннотация: Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям (ЖРД). Жидкостный ракетный двигатель содержит газогенератор, турбонасосный агрегат, агрегаты питания и регулирования, камеру со смесительной головкой, включающей корпус, блок подачи окислителя, преимущественно кислорода, блок подачи основного горючего, блок подачи дополнительного горючего, блок огневого днища. В указанных блоках по концентрическим окружностям установлены коаксиальные соосно-струйные форсунки, образующие центральную и периферийную зоны. Коаксиальные соосно-струйные форсунки включают полый наконечник, соединяющий полость окислителя с зоной горения, втулку, охватывающую с зазором наконечник и соединяющую полость первого горючего с зоной горения. В наконечниках, как минимум, форсунок центральной зоны в выходной части имеются радиально расположенные пазы, выполненные в виде чередующихся выступов и впадин, причем во втулке, между выступами наконечника, выполнены каналы, выходная часть которых открывается в зону горения, входная - соединяется с полостью дополнительного горючего. Изобретение обеспечивает работу двигателя на трехкомпонентном топливе и повышение полноты смесеобразования. 5 ил.
Основные результаты: Жидкостный ракетный двигатель, характеризующийся тем, что он содержит, как минимум, один газогенератор, как минимум, один турбонасосный агрегат, агрегаты питания и регулирования, камеру со смесительной головкой, включающей корпус, блок подачи окислителя, преимущественно кислорода, блок подачи основного горючего, блок подачи дополнительного горючего, блок огневого днища, при этом в указанных блоках по концентрическим окружностям установлены коаксиальные соосно-струйные форсунки, образующие центральную и периферийную зоны, причем упомянутые коаксиальные соосно-струйные форсунки включают полый наконечник, соединяющий полость окислителя с зоной горения, втулку, охватывающую с зазором наконечник и соединяющую полость первого горючего с зоной горения, при этом в наконечниках, как минимум, форсунок центральной зоны в выходной части имеются радиально расположенные пазы, выполненные в виде чередующихся выступов и впадин, причем во втулке между выступами наконечника выполнены каналы, выходная часть которых открывается в зону горения, входная соединяется с полостью дополнительного горючего.

Изобретение относится к области энергетических установок, а именно - к устройствам для перемешивания и распыливания компонентов топлива, и может быть использовано при разработке жидкостных ракетных двигателей (ЖРД), особенно работающих на трехкомпонентном топливе.

На настоящем этапе развития космических транспортных средств сложилась ситуация, когда возможности по совершенствованию химических ракетных двигателей традиционных типов (на основе стационарных или медленно протекающих рабочих процессов) практически полностью исчерпаны и ограничены незначительным улучшением энерго-массовых характеристик, достигаемым, как правило, в ущерб надежности, безопасности и экологичности.

Для разработки в дальнейшем наиболее эффективных одноступенчатых систем выведения необходимо создание ЖРД нового поколения, работающих при использовании с жидким кислородом двух горючих - водорода и углеводородного горючего (УВГ), чаще всего, керосина. Основным преимуществом трехкомпонентных ЖРД по сравнению с двухкомпонентными кислородно-водородными двигателями является уменьшение потребных запасов водорода в 1,5…2 раза, что позволит сократить затраты на выведение полезной нагрузки. Это обеспечит также уменьшение "сухой" массы конструкции носителя. Проведенные исследования показали конкурентоспособность и значительную эффективность ЖРД, работающих на трехкомпонентном топливе (жидкий кислород - углеводородное горючее/керосин - жидкий водород).

Известен жидкостный ракетный двигатель, содержащий камеру со смесительной головкой, включающей корпус, блок подачи окислителя, блок подачи горючего, огневое днище, коаксиальные соосно-струйные форсунки, расположенные в смесительной головке по концентрическим окружностям и образующие центральную и периферийную зоны, и включающие полый наконечник, соединяющий полость окислителя с зоной горения, втулку, охватывающую с зазором наконечник и соединяющую полость горючего с зоной горения, как минимум, один газогенератор, как минимум, один турбонасосный агрегат, агрегаты питания и регулирования (Гахун Г.Г. и др. Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей, М., Машиностроение, 1989 г., 420 стр. ЖРД SSME, стр.93-94 - прототип).

Указанный двигатель работает следующим образом.

Окислитель из полости блока подачи окислителя по каналам внутри форсунок поступает в камеру сгорания для дальнейшего использования.

Горючее из полости блока охлаждения огневого днища по втулкам форсунок подается в камеру сгорания. Генераторный газ из полости блока генераторного газа по каналам внутри форсунок поступает в камеру сгорания.

Компоненты топлива поступают в полость камеры сгорания, воспламеняются и сгорают, образуя при этом продукты сгорания. Продукты сгорания движутся к критическому сечению, проходят через него и расширяются в сопле, создавая при этом тягу.

Основными недостатками данного ЖРД является недостаточно высокое значение полноты рабочего процесса, обусловленное несовершенством принятой системы смесеобразования, и невозможность его работы на трехкомпонентном топливе «кислород-керосин-водород».

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и создание трехкомпонентного жидкостного ракетного двигателя, система смесеобразования которого позволит обеспечить повышенную полноту смесеобразования при работе на всех режимах на трехкомпонентном топливе.

Поставленная задача достигается тем, что предложенный жидкостный ракетный двигатель, согласно изобретению, содержит, как минимум, один газогенератор, как минимум, один турбонасосный агрегат, агрегаты питания и регулирования, камеру со смесительной головкой, включающей корпус, блок подачи окислителя, преимущественно, кислорода, блок подачи основного горючего, блок подачи дополнительного горючего, блок огневого днища, при этом в указанных блоках по концентрическим окружностям установлены коаксиальные соосно-струйные форсунки, образующие центральную и периферийную зоны, причем упомянутые коаксиальные соосно-струйные форсунки включают полый наконечник, соединяющий полость окислителя с зоной горения, втулку, охватывающую с зазором наконечник и соединяющую полость первого горючего с зоной горения, при этом в наконечниках, как минимум, форсунок центральной зоны в выходной части имеются радиально расположенные пазы, выполненные в виде чередующихся выступов и впадин, причем во втулке, между выступами наконечника, выполнены каналы, выходная часть которых открывается в зону горения, входная - соединяется с полостью дополнительного горючего.

Сущность предложенного изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан ЖРД, на фиг.2 - смесительная головка камеры ЖРД, на фиг.3 - осевой разрез соосно-струйной форсунки, на фиг.4 - поперечный разрез выходной части соосно-струйной форсунки с четырехлучевой выходной частью наконечника, на фиг.5 - поперечный разрез выходной части соосно-струйной форсунки с четырехлучевой выходной частью наконечника в районе входа в каналы дополнительного горючего.

Соосно-струйная форсунка смесительной головки предложенного ЖРД содержит полый наконечник 1, с осевым каналом 2 внутри него, соединяющим полость окислителя с полостью камеры сгорания. В выходной части наконечника выполнены радиально расположенные пазы, выполненные в виде чередующихся выступов 3 и впадин 4. На наконечник 1 с кольцевым зазором 5 установлена втулка 6, соединяющая полость между втулкой и наконечником с полостью камеры сгорания. Во втулке 6, между выступами 3 наконечника, выполнены каналы 7, выходная часть 8 которых открывается в зону горения, входная 9 - соединяется с полостью блока подачи керосина при помощи каналов 10.

Форсунки установлены в корпусе смесительной головки, содержащей блок подачи окислителя 11, блок подачи основного горючего - водорода 12 (блок подачи водорода), блок подачи дополнительного горючего - керосина 13 (блок подачи керосина), огневое днище 14.

Камера ЖРД содержит регенеративно охлаждаемую камеру сгорания 15 с критическим сечением 16 и соплом 17.

В состав ЖРД также входят один газогенератор 18, один турбонасосный агрегат 19, агрегаты питания и регулирования 20.

Предложенный двигатель работает следующим образом.

При помощи турбонасосного агрегата 19, приводимого в действие продуктами сгорания, получаемыми в газогенераторе 18, режим работы которого определяется агрегатами питания и регулирования 20, компоненты топлива подаются в смесительную головку, в полость блока окислителя 11, основного горючего 12 и дополнительного горючего 13.

Из полости блока подачи окислителя 11 окислитель по осевому каналу 2 внутри наконечника 1 подается в камеру сгорания. В месте расположения радиальных пазов струя окислителя принимает форму выходного сечения наконечника, в данном случае форму радиальных пазов, что приводит к изменению формы поперечного сечения струи и увеличению периметра контакта при неизменной площади сечения.

Изменение формы струи окислителя с круглой на четырехлучевую звездообразную при неизменной площади выходного сечения улучшает условия разрушения струи, позволяет уменьшить характерный поперечный размер струи и длину нераспавшейся части струи. Кроме этого, контакт струи окислителя со струей горючего происходит по поверхности образовавшихся ребер, что приводит к его увеличению по сравнению с круглой струей на 30-45%. Следовательно, на выходе из наконечника струя окислителя более склонна к потере своей целостности и быстрее распадается, что позволяет улучшить условия перемешивания компонентов на всех режимах.

Водород из полости блока подачи водорода 12 по зазору 5 между наконечником 1 и втулкой 6 подается в зону горения.

На режиме первой ступени, через каналы 7, при помощи каналов 10 с входной частью 9 из полости блока подачи керосина 13 в камеру сгорания также подается керосин, который, соединяясь с водородом, увеличивает плотность горючего «водород-керосин», что приводит к повышению эффективности работы двигателя на режиме первой ступени.

Компоненты топлива поступают в полость камеры сгорания 15, воспламеняются и сгорают, образуя при этом продукты сгорания, обладающие значительной кинетической энергией и высокой температурой. Продукты сгорания компонентов топлива движутся к критическому сечению 16, проходят через него и расширяются в сопле 17, создавая при этом тягу ЖРД.

Охлаждение огневого днища 14 на всех режимах осуществляется водородом.

На режиме второй и последующих ступеней, подача керосина через каналы 7 отсекается, и ЖРД продолжает работать на компонентах «водород-кислород» с повышенной эффективностью за счет улучшенного смесеобразования.

Применение предложенного технического решения в кислородно-водородных/керосиновых ЖРД позволит значительно упростить конструкцию смесительной головки камеры и повысить эффективность работы двигателя на трехкомпонентном топливе.

Жидкостный ракетный двигатель, характеризующийся тем, что он содержит, как минимум, один газогенератор, как минимум, один турбонасосный агрегат, агрегаты питания и регулирования, камеру со смесительной головкой, включающей корпус, блок подачи окислителя, преимущественно кислорода, блок подачи основного горючего, блок подачи дополнительного горючего, блок огневого днища, при этом в указанных блоках по концентрическим окружностям установлены коаксиальные соосно-струйные форсунки, образующие центральную и периферийную зоны, причем упомянутые коаксиальные соосно-струйные форсунки включают полый наконечник, соединяющий полость окислителя с зоной горения, втулку, охватывающую с зазором наконечник и соединяющую полость первого горючего с зоной горения, при этом в наконечниках, как минимум, форсунок центральной зоны в выходной части имеются радиально расположенные пазы, выполненные в виде чередующихся выступов и впадин, причем во втулке между выступами наконечника выполнены каналы, выходная часть которых открывается в зону горения, входная соединяется с полостью дополнительного горючего.
ЖИДКОСТНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
ЖИДКОСТНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
ЖИДКОСТНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
ЖИДКОСТНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
ЖИДКОСТНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 151-160 of 548 items.
20.04.2015
№216.013.4259

Способ получения шоколадных заготовок

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способам получения изделий из шоколада. Способ получения шоколадных заготовок включает измельчение и нагрев шоколада до перехода в жидкое состояние, его заливку в нагретые до температуры шоколада формы, охлаждение до затвердевания,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548483
Дата охранного документа: 20.04.2015
20.04.2015
№216.013.425a

Способ получения шоколадных заготовок

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способам получения изделий из шоколада. Способ получения шоколадных заготовок, включающий измельчение и нагрев шоколада до перехода в жидкое состояние, его заливку в нагретые до температуры шоколада формы, охлаждение до затвердевания,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548484
Дата охранного документа: 20.04.2015
20.04.2015
№216.013.425b

Состав для получения шоколада

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к кондитерской отрасли, и может быть использовано при производстве шоколада. Состав для приготовления шоколада содержит, мас.%: какао тертое 25,4-35,85; какао-масло 14,94-15,52; лецитин 0,38-0,41; ароматизатор ванильно-сливочный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548485
Дата охранного документа: 20.04.2015
20.04.2015
№216.013.425c

Способ получения шоколадных заготовок

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способам получения изделий из шоколада. Способ получения шоколадных заготовок включает измельчение и нагрев шоколада до перехода в жидкое состояние, его заливку в нагретые до температуры шоколада формы, охлаждение до затвердевания,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548486
Дата охранного документа: 20.04.2015
20.04.2015
№216.013.425d

Состав для получения шоколада

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к кондитерской отрасли, и может быть использовано при производстве шоколада. Состав для приготовления шоколада содержит, мас.%: какао тертое 25,4-35,85; какао-масло 14,94-15,52; лецитин 0,38-0,41; ароматизатор ванильно-сливочный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548487
Дата охранного документа: 20.04.2015
20.04.2015
№216.013.4335

Форсунка смесительной головки парогазогенератора

Изобретение относится к энергетике. Форсунка смесительной головки парогазогенератора содержит как минимум полый наконечник, соединяющий полость окислителя с зоной горения, втулку, охватывающую с кольцевым зазором наконечник и соединяющую полость горючего с зоной горения, характеризующаяся тем,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548703
Дата охранного документа: 20.04.2015
27.04.2015
№216.013.45f5

Установка для очистки воздуха

Изобретение относится к очистке воздуха и может быть использовано в газовой, нефтяной, нефтехимической и других отраслях промышленности. Установка для очистки воздуха содержит трубчатый корпус, имеющий входной канал для входа запыленного и/или задымленного воздушного потока, несколько...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549413
Дата охранного документа: 27.04.2015
27.04.2015
№216.013.45f6

Конденсационная камера

Изобретение относится к очистке воздуха и может быть использовано в газовой, нефтяной, нефтехимической и других отраслях промышленности. Конденсационная камера для установки для очистки газового потока содержит трубчатый корпус, имеющий входной канал для входа запыленного и/или задымленного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549414
Дата охранного документа: 27.04.2015
27.04.2015
№216.013.45fa

Способ подачи пара в конденсационную камеру

Изобретение относится к очистке воздуха и может быть использовано в газовой, нефтяной, нефтехимической и других отраслях промышленности. Способ подачи пара в конденсационную камеру для очистки газового потока заключается в многократном последовательном поэтапном насыщении запыленного газового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549418
Дата охранного документа: 27.04.2015
27.04.2015
№216.013.46c0

Электрическая лампа накаливания

Изобретение относится к светотехнике, а именно: к источникам излучения. Электрическая лампа накаливания содержит цоколь, колбу, держатель, электроды, тело накала, состоящее из нескольких нитей накала, закрепленных на электродах и установленных с возможностью очередного включения каждой из них....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549616
Дата охранного документа: 27.04.2015
Showing 151-160 of 569 items.
20.04.2015
№216.013.424b

Состав для получения шоколада

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к кондитерской отрасли и может быть использовано при производстве шоколада. Состав для приготовления шоколада содержит, мас.%: какао тертое 25,4-35,85; какао-масло 14,94-15,52; лецитин 0,38-0,41; ароматизатор ванильно-сливочный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548469
Дата охранного документа: 20.04.2015
20.04.2015
№216.013.424d

Способ получения шоколадных заготовок

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способам получения изделий из шоколада. Способ получения шоколадных заготовок включает измельчение и нагрев шоколада до перехода в жидкое состояние, его заливку в нагретые до температуры шоколада формы, охлаждение до затвердевания,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548471
Дата охранного документа: 20.04.2015
20.04.2015
№216.013.4258

Способ получения шоколадных заготовок

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способам получения изделий из шоколада. Способ получения шоколадных заготовок включает измельчение и нагрев шоколада до перехода в жидкое состояние, его заливку в нагретые до температуры шоколада формы, охлаждение до затвердевания,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548482
Дата охранного документа: 20.04.2015
20.04.2015
№216.013.4259

Способ получения шоколадных заготовок

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способам получения изделий из шоколада. Способ получения шоколадных заготовок включает измельчение и нагрев шоколада до перехода в жидкое состояние, его заливку в нагретые до температуры шоколада формы, охлаждение до затвердевания,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548483
Дата охранного документа: 20.04.2015
20.04.2015
№216.013.425a

Способ получения шоколадных заготовок

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способам получения изделий из шоколада. Способ получения шоколадных заготовок, включающий измельчение и нагрев шоколада до перехода в жидкое состояние, его заливку в нагретые до температуры шоколада формы, охлаждение до затвердевания,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548484
Дата охранного документа: 20.04.2015
20.04.2015
№216.013.425b

Состав для получения шоколада

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к кондитерской отрасли, и может быть использовано при производстве шоколада. Состав для приготовления шоколада содержит, мас.%: какао тертое 25,4-35,85; какао-масло 14,94-15,52; лецитин 0,38-0,41; ароматизатор ванильно-сливочный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548485
Дата охранного документа: 20.04.2015
20.04.2015
№216.013.425c

Способ получения шоколадных заготовок

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способам получения изделий из шоколада. Способ получения шоколадных заготовок включает измельчение и нагрев шоколада до перехода в жидкое состояние, его заливку в нагретые до температуры шоколада формы, охлаждение до затвердевания,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548486
Дата охранного документа: 20.04.2015
20.04.2015
№216.013.425d

Состав для получения шоколада

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к кондитерской отрасли, и может быть использовано при производстве шоколада. Состав для приготовления шоколада содержит, мас.%: какао тертое 25,4-35,85; какао-масло 14,94-15,52; лецитин 0,38-0,41; ароматизатор ванильно-сливочный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548487
Дата охранного документа: 20.04.2015
27.04.2015
№216.013.45f5

Установка для очистки воздуха

Изобретение относится к очистке воздуха и может быть использовано в газовой, нефтяной, нефтехимической и других отраслях промышленности. Установка для очистки воздуха содержит трубчатый корпус, имеющий входной канал для входа запыленного и/или задымленного воздушного потока, несколько...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549413
Дата охранного документа: 27.04.2015
27.04.2015
№216.013.45f6

Конденсационная камера

Изобретение относится к очистке воздуха и может быть использовано в газовой, нефтяной, нефтехимической и других отраслях промышленности. Конденсационная камера для установки для очистки газового потока содержит трубчатый корпус, имеющий входной канал для входа запыленного и/или задымленного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549414
Дата охранного документа: 27.04.2015
+ добавить свой РИД