Результат интеллектуальной деятельности: СОПЛО КАМЕРЫ ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Техническое решение относится к ракетным двигательным установкам, для работы которых используется горючее и окислитель, и может быть использовано при создании сопл жидкостных ракетных двигателей (ЖРД).

Известно сопло камеры сгорания ЖРД (см. Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели. - М.: Машиностроение, 1968, стр. 167-168, 171-172, рис. 4.3.3), содержащее рубашку с коллектором, оболочку с основными ребрами, выполненными в ней и проходящими от ее начала до радиальной канавки, предназначенной для выхода инструмента, расположенной между торцами ребер и конической отбортовкой, выполненной в оболочке и соединенной с рубашкой, дополнительные ребра, имеющие меньшую длину, чем основные, и равномерно расположенные между ними.

В данном сопле соединение оболочки с рубашкой происходит при помощи пайки по основным и дополнительным ребрам. Основным недостатком данного сопла является пониженный запас прочности в зоне радиальной канавки, обусловленный отсутствием ребер и связи через ребра между оболочкой и рубашкой в зоне радиальной канавки.

Известно крупногабаритное сопло камеры ЖРД (см. патент РФ №2095609), имеющее наружную и внутреннюю оболочки, образующие тракт охлаждения, сообщающийся с коллектором подвода охладителя и коллектором отвода части, размещенных на наружной оболочке и снабженных по одному патрубку подвода и отвода охладителя.

Наличие в известном сопле коллекторов с одним патрубком приводит к неравномерному окружному распределению расхода охладителя по каналам тракта охлаждения, что приводит к образованию локальных зон перегрева и увеличенных тепловых потоков, что снижает надежность работы сопла.

Задачей заявляемого технического решения является повышение надежности работы сопла за счет равномерности распределения расхода охладителя по каналам тракта охлаждения, а также и уменьшение габаритов и веса коллекторов подвода и отвода охладителя.

Выполнение задачи достигается тем, что в сопле камеры жидкостного реактивного двигателя, содержащем наружную и внутреннюю оболочки, образующие тракт охлаждения, сообщенный через подколлекторное кольцо с коллектором подвода охладителя, размещенным на наружной оболочке, коллектор включает два диаметрально расположенных патрубка и, как минимум, одну поперечную перегородку, установленную на равном угловом удалении от осей патрубков.

Эта перегородка перекрывает в % 80-90 площади поперечного сечения коллектора с образованием зазора между перегородкой и подколлекторным кольцом.

Кроме того, сопло камеры жидкостного реактивного двигателя снабжено коллектором отвода охладителя с тремя равнорасположенными по окружности патрубками отвода охладителя.

На Фиг. 1 схематично представлен общий вид сопла ЖРД.

На Фиг. 2 представлен вид А на сопло.

На Фиг. 3 показано сечение Б-Б на Фиг. 2.

На Фиг. 4 показано сечение В-В на Фиг. 2.

Сопло камеры ЖРД включает оживальные наружную оболочку 1 и оребренную или гофрированную внутреннюю оболочку 2, образующие тракт охлаждения 3. Наружная оболочка 1 выполнена с коллектором подвода охладитель 4 и с коллектором отвода охладителя 5, которые соединены с помощью отверстий 6 и 7 в подколлекторных кольцах 8 и 9 с полостью тракта охлаждения 3. Коллектор 4 содержит два диаметрально расположенных патрубка 10, а коллектор 5 - три патрубка 11. В полости коллектора 4 на равном угловом удалении от осей 12 патрубков установлена поперечная перегородка 13. Перегородка перекрывает на 80-90% площадь поперечного сечения коллектора 4 с образованием зазора 14 между перегородкой 13 и подколлекторным кольцом 8.

В процессе работы охладитель подается через патрубки в полость коллектора 4. Часть его по тракту охлаждения уходит в сторону критического сечения камеры (условно не показано), а другая часть - в сторону коллектора 5 на патрубки 11.

Наличие перегородки 13 в полости коллектора 4 ограничивает беспорядочное вихревое течение охладителя в окружном направлении с потерей полного давления и обеспечивает равномерность раздачи охладителя по каналам тракта охлаждения. В частности, на крупногабаритных камерах возможно получение надежности путем снижения неравномерности температур охладителя в каналах охлаждения порядка 80-100 C° и снижения потерь полного давления в коллекторе на 40-50%. Наличие зазора между перегородкой и подколлекторным кольцом гарантирует отсутствие возможных скоплений загрязнений и выравнивание давлений охладителя в полостях коллектора.

Установка на коллекторе 5 трех патрубков 11 обеспечивает более равномерные расходы охладителя по каналам охлаждения и уменьшение поперечного сечения коллектора.

Возможное выполнение коллектора 4 с двумя противоположно расположенными перегородками 13 позволяет получить дополнительный положительный эффект по выравниванию и стабилизации температурных полей поверхности сопла, что обеспечивает надежность в работе сопла, увеличивает ресурс работы ЖРД.