×
27.01.2014
216.012.9c37

Результат интеллектуальной деятельности: СООСНО-СТРУЙНАЯ ФОРСУНКА

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002505697
Дата охранного документа
27.01.2014
Аннотация: Изобретение относится к области энергетических установок, а именно - к устройствам для перемешивания и распыливания компонентов топлива, и может быть использовано при разработке форсунок и смесительных головок жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Соосно-струйная форсунка содержит корпус с полым наконечником, в четырехлучевой выходной части которого имеются радиально расположенные пазы, выполненные в виде чередующихся выступов и впадин, соединяющие полость окислителя с зоной горения, втулку, охватывающую с зазором наконечник и соединяющую полость первого горючего с зоной горения, причем во втулке, между выступами наконечника, выполнены каналы, выходная часть которых открывается в зону горения, а входная - соединяется с полостью второго горючего, при этом наружный профиль каналов эквидистантен выходной части наконечника. Изобретение обеспечивает полноту смесеобразования. 2 ил.
Основные результаты: Соосно-струйная форсунка, характеризующаяся тем, что она содержит корпус с полым наконечником, в четырехлучевой выходной части которого имеются радиально расположенные пазы, выполненные в виде чередующихся выступов и впадин, соединяющие полость окислителя с зоной горения, втулку, охватывающую с зазором наконечник и соединяющую полость первого горючего с зоной горения, причем во втулке, между выступами наконечника, выполнены каналы, выходная часть которых открывается в зону горения, а входная - соединяется с полостью второго горючего, при этом наружный профиль каналов эквидистантен выходной части наконечника.

Изобретение относится к области энергетических установок, а именно - к устройствам для перемешивания и распыливания компонентов топлива, и может быть использовано при разработке форсунок и смесительных головок жидкостных ракетных двигателей (ЖРД).

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 энергомассовых 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).

Одной из основных проблем при создании устройств для перемешивания и распыливания компонентов топлива является обеспечение предельно возможной полноты сгорания компонентов, что обеспечивается увеличением площади поверхности соприкосновения компонентов и уменьшением характерного поперечного размера струи одного из компонентов. В известных форсунках выполнение указанных условий приводит к значительному усложнению конструкции.

Известна коаксиальная соосно-струйная форсунка, содержащая наконечник в виде полого цилиндра, соединяющий полость жидкого окислителя с зоной горения (полостью камеры сгорания), втулку с цилиндрической внутренней поверхностью, охватывающую с зазором наконечник и соединяющую полость газообразного горючего с зоной горения (В.Е.Алемасов и др. «Теория ракетных двигателей». Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов, М., Машиностроение, 1980, рис.18.2, стр.225-226). В данной форсунке окислитель подается в зону горения по осевому каналу внутри наконечника, а горючее - по кольцевому зазору между втулкой и наконечником. На выходе из форсунки струя окислителя имеет форму сплошного конуса, обращенного вершиной к наконечнику форсунки, а струя горючего - форму полого конуса. Контакт горючего и окислителя происходит по поверхности сплошного конуса. Такая схема подачи не обеспечивает качественного распыла компонентов топлива, что приводит к уменьшению коэффициента полноты сгорания топлива, и, соответственно, потерям удельного импульса тяги.

Известна соосно-струйная форсунка, содержащая полый наконечник, соединяющий полость одного компонента топлива с зоной горения, втулку, охватывающую с зазором наконечник и соединяющую полость другого компонента топлива с зоной горения, при этом в выходной части наконечника выполнены радиально расположенные пазы, а внутренняя поверхность втулки выполнена эквидистантно профилированной наружной поверхности пазов наконечника (патент РФ №2161719 от 23.02.99 МПК: Р02К 9/53, 9/60).

Увеличение полноты смесеобразования при использовании данных форсунок происходит за счет профилирования выходной части струи, увеличения периметра контакта компонентов и уменьшения длины нераспавшейся части струи.

Основными недостатками данной форсунки является то, что ее конструкция не позволяет использовать форсунку для работы в качестве трехкомпонентной, для трехкомпонентного двигателя, работающего на режиме первой ступени на компонентах топлива «кислород-керосин-водород» с последующим переходом на режиме второй и последующих ступеней на компоненты топлива ««кислород-водород».

Известна топливная форсунка камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя, содержащая имеющий осевой вход и выход трубчатый корпус с основным осевым каналом, а также не менее чем на одном пилоне закрепленную коаксиально корпусу внутри него глухую трубку, выполненную зацело с пилоном и трубчатым корпусом, причем в пилоне выполнено не менее чем одно входное сквозное отверстие, простирающееся вдоль пилона от наружной поверхности форсунки до осевого канала в глухой трубке со стороны ее глухого конца, причем канал глухой трубки образован со стороны выхода ее глухим осевым каналом, а со стороны входа - входным сквозным отверстием в пилоне, при этом основной осевой канал трубчатого корпуса со стороны выхода выполнен со ступенчатым расширением, в которое направлены выполненные тангенциально относительно оси форсунки сквозные отверстия, простирающиеся со стороны наружной поверхности форсунки до пересечения с основным осевым каналом (патент РФ №2232916, МПК: F02K 9/53, 9/60 - прототип).

Основным недостатком данной форсунки является значительная сложность конструкции и пониженная полнота рабочего процесса, вызванная тем, что расширение струи водорода происходит в полости керосина, что приводит к нерасчетным условиям работы и потерям удельного импульса тяги.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и создание коаксиальной соосно-струйной форсунки, конструкция которой позволит использовать ее в качестве трехкомпонентной с обеспечением повышенной полноты смесеобразования.

Поставленная задача достигается тем, что предложенная соосно-струйная форсунка согласно изобретению содержит корпус с полым наконечником, в четырехлучевой выходной части которого имеются радиально расположенные пазы, выполненные в виде чередующихся выступов и впадин, соединяющие полость окислителя с зоной горения, втулку, охватывающую с зазором наконечник и соединяющую полость первого горючего с зоной горения, причем во втулке, между выступами наконечника, выполнены каналы, выходная часть которых открывается в зону горения, а входная - соединяется с полостью второго горючего, при этом наружный профиль каналов эквидистантен выходной части наконечника.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан осевой разрез предложенной форсунки, на фиг.2 - поперечный разрез выходной части указанной соосно-струйной форсунки с четырехлучевой выходной частью наконечника.

Соосно-струйная форсунка содержит полый наконечник 1, с осевым каналом 2 внутри него, соединяющим полость окислителя (не показана) с полостью камеры сгорания. В выходной части наконечника выполнены радиально расположенные выступы 3 и впадины 4. На наконечник 1 с кольцевым зазором 5 установлена втулка 6, соединяющая полость первого горючего, преимущественно водорода, 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 второго горючего, преимущественно керосина, при помощи каналов 10, при этом наружный профиль каналов 7 эквидистантен профилю выходной части наконечника 1.

Предложенная соосно-струйная форсунка в составе смесительной головки трехкомпонентного ЖРД работает следующим образом.

Из полости блока подачи окислителя 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 выступов и впадин, 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.

Первое горючее, преимущественно водород, из полости блока подачи по зазору 5 между наконечником 1 и втулкой 6 подается в зону горения.

На режиме первой ступени, через каналы 7, из полости блока подачи второго горючего в камеру сгорания также подается второе горючее, преимущественно керосин, который, соединяясь с водородом, увеличивает плотность горючего «водород-керосин», что приводит к повышению эффективности работы двигателя на режиме первой ступени.

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

Применение предложенной соосно-струйной форсунки в кислородно-водородных/керосиновых ЖРД позволит значительно упростить конструкцию смесительной головки и повысить эффективность работы двигателя на трехкомпонентном топливе.

Соосно-струйная форсунка, характеризующаяся тем, что она содержит корпус с полым наконечником, в четырехлучевой выходной части которого имеются радиально расположенные пазы, выполненные в виде чередующихся выступов и впадин, соединяющие полость окислителя с зоной горения, втулку, охватывающую с зазором наконечник и соединяющую полость первого горючего с зоной горения, причем во втулке, между выступами наконечника, выполнены каналы, выходная часть которых открывается в зону горения, а входная - соединяется с полостью второго горючего, при этом наружный профиль каналов эквидистантен выходной части наконечника.
СООСНО-СТРУЙНАЯ ФОРСУНКА
СООСНО-СТРУЙНАЯ ФОРСУНКА
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 201-210 of 587 items.
27.08.2015
№216.013.73d0

Испаритель криогенной жидкости

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в криогенной технике для испарения газообразных сред, находящихся в жидком состоянии. Испаритель криогенной жидкости содержит корпус, в котором расположены теплообменные элементы и нагреватель. Корпус выполнен в виде, как...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561223
Дата охранного документа: 27.08.2015
27.08.2015
№216.013.74f2

Испаритель криогенной жидкости

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в криогенной технике для испарения газообразных сред, находящихся в жидком состоянии. Испаритель криогенной жидкости содержит корпус, в котором расположены теплообменные элементы и нагреватель. Корпус выполнен в виде как...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561513
Дата охранного документа: 27.08.2015
10.09.2015
№216.013.780b

Адаптивное устройство зондирования желудочно-кишечного тракта

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для эндоскопического зондирования желудочно-кишечного тракта. Устройство адаптации движения капсулы содержит корпус в виде капсулы, в котором установлены источник питания, источник света, видеокамера, модуль регистрации и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562320
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.09.2015
№216.013.780d

Автономное эндоскопическое устройство

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для эндоскопического зондирования желудочно-кишечного тракта. Устройство содержит корпус в виде капсулы, в котором установлены источник питания, источник света, видеокамера, модуль регистрации и передачи информации, блок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562322
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.09.2015
№216.013.780f

Видеокапсула для эндоскопического зондирования

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для эндоскопического зондирования желудочно-кишечного тракта. Устройство движения видеокапсулы содержит корпус в виде капсулы, в котором установлены источник питания, источник света, видеокамера, модуль регистрации и передачи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562324
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.09.2015
№216.013.781a

Модуль активного перемещения видеокапсулы зондирования по желудочно-кишечному тракту

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для автономного эндоскопического зондирования желудочно-кишечного тракта. Модуль активного перемещения видеокапсулы содержит корпус, выполненный в форме тела вращения, внутри которого установлен колебательный инерционный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562335
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.09.2015
№216.013.781e

Видеокапсула

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам эндоскопического зондирования желудочно-кишечного тракта. Видеокапсула содержит корпус, в котором установлены источник питания, источник света, видеокамера, модуль регистрации и передачи информации, блок хранения установок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562339
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.09.2015
№216.013.78fb

Сплав на основе меди

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам сплавов на основе меди, которые могут быть использованы для изготовления монет, деталей перьевых ручек, бижутерии. Сплав на основе меди содержит, мас.%: бериллий 0,03-0,07; серебро 0,5-1,0; цинк 26,0-30,0; висмут 0,002-0,005;...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562560
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.09.2015
№216.013.7a4c

Устройство для эндоскопического зондирования

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам эндоскопического зондирования желудочно-кишечного тракта. Колебательный механизм движения для перемещения устройства эндоскопического зондирования, содержащего корпус в виде капсулы, в котором установлены источник питания,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562897
Дата охранного документа: 10.09.2015
20.09.2015
№216.013.7ae4

Автономное устройство зондирования желудочно-кишечного тракта

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам зондирования желудочно-кишечного тракта. Устройство содержит корпус в виде капсулы, имеющей головную, центральную и хвостовую части, внутри которого установлены источник питания, источник света, видеокамера, модуль регистрации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563057
Дата охранного документа: 20.09.2015
Showing 201-210 of 569 items.
27.08.2015
№216.013.74f2

Испаритель криогенной жидкости

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в криогенной технике для испарения газообразных сред, находящихся в жидком состоянии. Испаритель криогенной жидкости содержит корпус, в котором расположены теплообменные элементы и нагреватель. Корпус выполнен в виде как...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561513
Дата охранного документа: 27.08.2015
10.09.2015
№216.013.78fb

Сплав на основе меди

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам сплавов на основе меди, которые могут быть использованы для изготовления монет, деталей перьевых ручек, бижутерии. Сплав на основе меди содержит, мас.%: бериллий 0,03-0,07; серебро 0,5-1,0; цинк 26,0-30,0; висмут 0,002-0,005;...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562560
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.11.2015
№216.013.8df9

Способ очистки воздуха

Изобретение относится к процессам пылеулавливания. Способ очистки воздуха заключается в охлаждении и пересыщении очищаемого потока водяными парами при пропускании его через увлажнитель и разнотемпературную конденсационную камеру с газовым трактом преимущественно прямоугольного сечения,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567952
Дата охранного документа: 10.11.2015
10.11.2015
№216.013.8dfd

Разнотемпературная конденсационная камера

Изобретение относится к оборудованию для пылеулавливания. Разнотемпературная конденсационная камера с газовым трактом преимущественно прямоугольного сечения, содержащая нижнее днище, верхнее днище, холодную и горячую боковые стенки тракта с устройствами обеспечения разности температур их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567956
Дата охранного документа: 10.11.2015
10.11.2015
№216.013.8e17

Поражающий элемент кассетного боеприпаса

Изобретение относится к кассетным боеприпасам, в оболочке которых содержится множество отдельных поражающих элементов, преимущественно осколочно-кумулятивного действия. Поражающий элемент кассетного боеприпаса содержит корпус, включающий цилиндрическую и донную части, взрывчатое вещество,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567982
Дата охранного документа: 10.11.2015
10.11.2015
№216.013.8e18

Осколочный блок осколочно-пучкового снаряда

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к осколочным блокам осколочно-пучковых снарядов. Осколочный блок осколочно-пучкового снаряда, генерирующий поражающие элементы, содержит корпус, устройство рассеивания поражающих элементов и контактно-траекторный взрыватель. Корпус выполнен в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567983
Дата охранного документа: 10.11.2015
10.11.2015
№216.013.8e19

Способ повышения эффективности действия осколочно-пучкового снаряда

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к способам повышения эффективности действия осколочно-пучкового снаряда. Снаряд содержит корпус с зарядом взрывчатого вещества и детонатором, расположенный вне корпуса на одной оси с ним осколочный блок, генерирующий поражающие элементы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567984
Дата охранного документа: 10.11.2015
10.11.2015
№216.013.8e1b

Корпус поражающего элемента кассетного боеприпаса

Изобретение относится к кассетным боеприпасам, в частности к корпусам поражающих элементов боеприпасов. Корпус поражающего элемента кассетного боеприпаса содержит цилиндрическую и донную части, локализаторы дробления корпуса на осколки. Локализаторы выполнены в виде кольцевых канавок на внешней...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567986
Дата охранного документа: 10.11.2015
10.11.2015
№216.013.8f17

Осколочно-пучковый снаряд

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к осколочно-пучковым снарядам. Осколочно-пучковый снаряд содержит корпус с зарядом взрывчатого вещества и детонатором, расположенный вне корпуса на одной оси с ним осколочный блок, генерирующий поражающие элементы, устройство рассеивания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568240
Дата охранного документа: 10.11.2015
20.11.2015
№216.013.90b8

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. Нити накала подключены к электродам параллельно, при этом электроды...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568664
Дата охранного документа: 20.11.2015
+ добавить свой РИД