×
10.06.2014
216.012.cbdb

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ СРЕДНЕТРАЕКТОРНОГО УДЕЛЬНОГО ИМПУЛЬСА ТЯГИ ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ И ЖИДКОСТНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ УКАЗАННОГО СПОСОБА

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002517958
Дата охранного документа
10.06.2014
Аннотация: Изобретение относится к ракетной технике, в частности к ракетным двигателям с регулированием степени расширения сопла в полете. При работе двигателя в режиме первой ступени степень расширения продуктов сгорания компонентов топлива ограничивают диаметром подвижной внутренней цилиндрической оболочки с торцевой поверхностью, предпочтительно, профилированной, являющейся составной частью профиля сопла, которую размещают в неподвижной оболочке сопла, предпочтительно, в средней ее части, таким образом, что торцевая поверхность подвижной оболочки представляет собой часть профиля неподвижной оболочки. Подвижную оболочку выдвигают по направлению к срезу сопла при работе двигателя на режиме первой ступени и перемещают по направлению к смесительной головке, преимущественно, в исходное состояние, при работе двигателя в режиме второй и последующих ступеней. В жидкостном ракетном двигателе сопло выполнено состоящим из неподвижной оболочки, содержащей как минимум две профилированные последовательно расположенные части, соединенные с камерой и/или элементами конструкции двигателя и установленные с кольцевым зазором по отношению друг к другу, и подвижной оболочки, выполненной в виде полого цилиндра, имеющего возможность осевого перемещения вдоль оси камеры, и размещенной в кольцевом зазоре между частями неподвижной оболочки. Разъем между неподвижной и подвижной оболочками выполнен в сечении, диаметр которого составляет 4,0-5,0 диаметров критического сечения сопла, подвижная оболочка соединена с камерой и/или элементами конструкции двигателя. Изобретение обеспечивает снижение потерь удельного импульса тяги, связанных с недорасширением-перерасширением продуктов сгорания, улучшение массогабаритных характеристик. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при разработке ракетных двигателей с регулированием степени расширения сопла в полете.

Известен сопловой насадок в составе раздвижного сопла, содержащий стационарную часть, выдвигаемые секции, цилиндрические вставки, удаляемые после завершения раздвижки (международная заявка WO 98/28533 от 02.07.1998 г.).

Известен также сопловой насадок (патент РФ №2293868 от 20.02.2007 г.), в котором на цилиндрическую вставку установлен кольцевой щиток. Раздвижка производится во время работы двигателя. При этом газовая струя продуктов сгорания топлива, взаимодействуя с цилиндрической вставкой и щитком, создает газодинамическую силу, которая обеспечивает движение и раздвижку насадков.

Известен способ повышения среднетраекторного удельного импульса тяги и сопловой насадок для ракетного двигателя для реализации указанного способа, содержащий неподвижную часть, выдвигаемую секцию с цилиндрической вставкой и щитком, при этом разъем между неподвижной частью и выдвигаемой секцией выполнен в сечении, диаметр которого составляет 4,0-5,0 диаметров критического сечения сопла (патент РФ №2353791, МПК: F02K 1/09, P02K 9/97 - прототип).

Сопловой насадок имеет неподвижную часть и выдвигаемую секцию, к которой крепится цилиндрическая вставка со щитком.

Указанный способ реализуется следующим образом.

После расфиксации, выдвигаемую секцию под действием газодинамических сил, создаваемых на цилиндрической вставке и щитке, за счет истечения продуктов сгорания, перемещают из сложенного положения в рабочее. По завершении процесса раздвижки, цилиндрическую вставку и щиток удаляют из внутреннего контура сопла, при этом увеличивается степень расширения сопла и, соответственно, удельный импульс тяги. Указанная конструкция соплового насадка ракетного двигателя позволяет увеличить степень расширения сопла в полете, за счет того что расширение продуктов сгорания будет происходить по срезу выдвигаемой секции, который больше выходного диаметра неподвижной части.

Основными недостатками являются сложность конструкции, одноразовость применения цилиндрической вставки и щитка, возможность изменения степени расширения сопла дискретно, причем только в большую сторону.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, и создание способа повышения среднетраекторного удельного импульса тяги жидкостного ракетного двигателя и жидкостного ракетного двигателя для реализации предложенного способа, применение которых позволит снизить потери удельного импульса тяги, связанные с недорасширением/перерасширением продуктов сгорания, упростить конструкцию двигателя и улучшить его массогабаритные характеристики.

Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенном способе повышения среднетраекторного удельного импульса тяги жидкостного ракетного двигателя, содержащего как минимум камеру с соплом, заключающемся в увеличении геометрической степени расширения сопла при изменении высоты полета путем изменения профиля сопла, согласно изобретению, при работе двигателя в режиме первой ступени, степень расширения продуктов сгорания компонентов топлива ограничивают диаметром подвижной внутренней цилиндрической оболочки с торцевой поверхностью, предпочтительно, профилированной, являющейся составной частью профиля сопла, которую размещают в неподвижной оболочке сопла, предпочтительно, в средней ее части, таким образом, что упомянутая торцевая поверхность указанной подвижной оболочки представляет собой часть профиля неподвижной оболочки, при этом упомянутую подвижную оболочку выдвигают по направлению к срезу сопла при работе двигателя на режиме первой ступени и перемещают по направлению к смесительной головке, преимущественно, в исходное положение, при работе двигателя в режиме второй и последующих ступеней.

Для реализации указанного способа, предложен жидкостный ракетный двигатель, содержащий газогенератор, турбонасосный агрегат, агрегаты питания и регулирования, размещенные, преимущественно, на регенеративно охлаждаемой камере, содержащей смесительную головку, камеру сгорания с соплом, состоящим из неподвижных и подвижных профилированных оболочек, взаимодействующих между собой и образующих профиль сопла, в котором, согласно изобретению, сопло выполнено состоящим из неподвижной оболочки, содержащей как минимум две профилированные последовательно расположенные части, соединенные с камерой и/или элементами конструкции двигателя и установленные с кольцевым зазором по отношению друг к другу, и подвижной оболочки, выполненной в виде полого цилиндра, имеющего возможность осевого перемещения вдоль оси камеры, и размещенной в кольцевом зазоре между упомянутыми частями неподвижной оболочки.

В варианте исполнения, разъем между неподвижной и подвижной оболочками выполнен в сечении, диаметр которого составляет 4,0-5,0 диаметров критического сечения сопла.

Величина 4,0-5,0 диаметров критического сечения определена по результатам экспериментальных исследований на модельных и крупногабаритных двигателях и является оптимальной также с точки зрения обеспечения заданных энергомассовых характеристик двигателя.

В варианте исполнения, подвижная оболочка соединена с камерой и/или элементами конструкции двигателя.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид предложенного двигателя, на фиг.2 - общий вид камеры с подвижной внутренней профилированной оболочкой в выдвинутом положении, на фиг.3 - схема камеры с подвижной внутренней профилированной оболочкой в выдвинутом положении, на фиг.4 - схема камеры с подвижной внутренней профилированной оболочкой в убранном положении.

Предложенный способ может быть реализован при помощи жидкостного ракетного двигателя, имеющего следующую конструкцию.

Двигатель содержит камеру 1 со смесительной головкой 2, газогенератор 3, турбонасосный агрегат 4, агрегаты питания и регулирования 5. Сопло камеры выполнено состоящим из двух профилированных оболочек - неподвижной 6 и подвижной 7. Камера 1 имеет критическое сечение 8.

Выходная часть неподвижной профилированной оболочки 6 может быть закреплена как на камере 1, так и на элементах конструкции двигателя, предпочтительно, на раме двигателя 9. Перемещение подвижной внутренней профилированной оболочки 7, выполненной в виде полого цилиндра, осуществляется при помощи механизма выдвижения 10, содержащего зубчатую рейку 11 и шестерню с приводом 12.

Предложенный способ может быть реализован при помощи предложенного жидкостного ракетного двигателя следующим образом.

Компоненты топлива при помощи турбонасосного агрегата 4, приводимого в действие продуктами сгорания компонентов топлива, получаемыми в газогенераторе 3, и управляемого агрегатами питания и регулирования 5, подают в смесительную головку 2. В смесительной головке происходит перемешивание компонентов топлива между собой, их воспламенение и дальнейшее сгорание в камере сгорания с образованием продуктов сгорания. Продукты сгорания поступают к критическому сечению 8 камеры 1, проходят его, ускоряются и поступают к выходному сечению сопла.

При работе двигателя в режиме первой ступени, подвижную внутреннюю профилированную оболочку 7 выдвигают из неподвижной оболочки 6 таким образом, что на неподвижной профилированной оболочке 6 образуется кольцевой уступ с выходным диаметром, равным внутреннему диаметру подвижной внутренней профилированной оболочки 7. Выдвижение происходит путем подачи команды на привод 12 шестерни. Шестерня начинает вращаться и перемещается по зубчатой рейке 11 вдоль оси камеры 1 вместе с подвижной внутренней профилированной оболочкой 7 по направлению к срезу сопла камеры. Для исключения заклинивания подвижной внутренней профилированной оболочки 7 в направляющих применяется несколько приводов 12, работающих синхронно.

В этом случае, расширение продуктов сгорания будет происходить по части неподвижной профилированной оболочки 6, до места установки подвижной внутренней профилированной оболочки 7, при этом степень расширения сопла будет определяться как отношение внутреннего диаметра подвижной внутренней профилированной оболочки 7 к площади критического сечения 8 камеры 1. В этом случае степень расширения продуктов сгорания будет расчетной для данного участка полета и давления окружающей среды.

При работе двигателя в режиме второй и последующих ступеней, подвижную внутреннюю оболочку 7 перемещают по направлению к смесительной головке 2 и устанавливают в такое положение, при котором ее наружный профилированный контур будет являться частью профилированной неподвижной оболочки 6. Перемещение подвижной внутренней профилированной оболочки 7 в исходное положение происходит путем подачи команды на привод 12 шестерни. Шестерня начинает вращаться и перемещается по зубчатой рейке 11 вдоль оси камеры 1 вместе с подвижной профилированной оболочкой 7 по направлению к смесительной головке 2.

В этом случае, расширение продуктов сгорания будет происходить по внутренней поверхности неподвижной профилированной оболочки 6, при этом степень расширения сопла будет определяться как отношение диаметра среза сопла неподвижной профилированной оболочки 6 к площади критического сечения 8 камеры 1. В этом случае степень расширения продуктов сгорания также будет расчетной для данного участка полета и давления окружающей среды.

За счет того что при работе двигателя давление продуктов сгорания на срезе сопла на каждом участке траектории полета будет близко к оптимальному, потери, связанные с недорасширением/перерасширением продуктов сгорания, будут минимальными, что, в конечном итоге, позволит повысить среднетраекторный удельный импульс тяги и использовать один и тот же двигатель для работы в режиме первой и последующих ступеней.

Использование предложенного технического решения позволит создать жидкостный ракетный двигатель с регулируемой степенью расширения сопла по всей траектории полета.


СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ СРЕДНЕТРАЕКТОРНОГО УДЕЛЬНОГО ИМПУЛЬСА ТЯГИ ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ И ЖИДКОСТНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ УКАЗАННОГО СПОСОБА
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ СРЕДНЕТРАЕКТОРНОГО УДЕЛЬНОГО ИМПУЛЬСА ТЯГИ ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ И ЖИДКОСТНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ УКАЗАННОГО СПОСОБА
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ СРЕДНЕТРАЕКТОРНОГО УДЕЛЬНОГО ИМПУЛЬСА ТЯГИ ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ И ЖИДКОСТНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ УКАЗАННОГО СПОСОБА
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ СРЕДНЕТРАЕКТОРНОГО УДЕЛЬНОГО ИМПУЛЬСА ТЯГИ ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ И ЖИДКОСТНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ УКАЗАННОГО СПОСОБА
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 141-150 из 626.
27.07.2014
№216.012.e545

Жидкостный ракетный двигатель

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при изготовлении ракетных установок с четырехкамерным жидкостным ракетным двигателем. Жидкостный ракетный двигатель, включающий четыре камеры, закрепленные на раме, прикрепленный к раме турбонасосный агрегат, имеющий турбину,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524483
Дата охранного документа: 27.07.2014
20.08.2014
№216.012.ea3f

Турбонасосный агрегат жрд

Группа изобретений относится к области насосостроения и может быть использована в ракетостроении, в турбонасосных агрегатах (ТНА) жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) и ядерных ракетных двигателей (ЯРД). ТНА содержит насос 1, турбину 2, вал 3, опирающийся на шарикоподшипники 4, 5, установленные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525775
Дата охранного документа: 20.08.2014
20.08.2014
№216.012.ea4b

Форсуночная головка камеры сгорания жрд

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при создании форсуночных головок камер сгорания жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Форсуночная головка камеры сгорания ЖРД содержит корпус и огневое днище с установленными в них форсунками, имеющими центральный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525787
Дата охранного документа: 20.08.2014
27.08.2014
№216.012.eef9

Турбонасосный агрегат жрд

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано в ракетостроении, в турбонасосных агрегатах (ТНА) жидкостных и ядерных ракетных двигателей. ТНА содержит насос 1, турбину 2, опирающийся на подшипники 4, 5 вал 3 с установленными на нем рабочим колесом 6 турбины 2 и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526996
Дата охранного документа: 27.08.2014
27.08.2014
№216.012.eefb

Способ установки геометрической оси камеры жрд и компенсирующее замыкающее устройство для его реализации

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано в газогидравлических магистралях жидкостных ракетных двигателей. В способе установки геометрической оси камер жидкостного ракетного двигателя в номинальном положении, основанном на исключении влияния технологических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526998
Дата охранного документа: 27.08.2014
27.08.2014
№216.012.ef03

Рама четырехкамерного жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано в жидкостных ракетных двигателях для монтажа 4 камер, ТНА, других агрегатов в единую двигательную установку и передачи создаваемой ею тяги на корпус ракеты. Рама четырехкамерного жидкостного ракетного двигателя...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527006
Дата охранного документа: 27.08.2014
10.09.2014
№216.012.f221

Высокотемпературное дроссельное устройство

Высокотемпературное дроссельное устройство содержит корпус с угловым расположением патрубков входа и выхода высокотемпературного газа и дросселирующий орган с вращающимся подвижным элементом, выполненным в виде стакана, относительно неподвижного элемента с расходными окнами в них, совмещенными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527807
Дата охранного документа: 10.09.2014
20.09.2014
№216.012.f5db

Способ смесевого наддува топливных баков жидкостной ракетной двигательной установки и жидкостная ракетная двигательная установка

Изобретение относится к области ракетного двигателестроения. Способ наддува топливных баков жидкостной ракетной двигательной установки, содержащей смеситель, основанный на уменьшении температуры поступающего в смеситель дозированного количества генераторного газа перед подачей на наддув,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528772
Дата охранного документа: 20.09.2014
27.09.2014
№216.012.f91b

Тракт испарителя криогенной жидкости

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в криогенной технике для испарения газообразных сред, в ракетно-космической технике и т. д. Тракт подачи криогенного компонента включает, как минимум, две двухслойные оболочки, наружную и внутреннюю, образующие кольцевую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529608
Дата охранного документа: 27.09.2014
10.10.2014
№216.012.fc06

Устройство для фиксации камеры жидкостного ракетного двигателя

Предлагаемое изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям и может быть использовано для фиксации камеры в нулевом положении при транспортировании, огневых стендовых испытаниях и в полете двигателя в составе ступени ракеты. Устройство для фиксации камеры ЖРД содержит технологический,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530364
Дата охранного документа: 10.10.2014
Показаны записи 141-150 из 663.
27.10.2014
№216.013.010e

Способ перемещения снегохода

Изобретение относится к способу перемещения снегохода. Способ перемещения снегохода заключается в обеспечении взаимодействия элементов движителя с опорной поверхностью. Движитель снегохода выполняют в виде звезды, предпочтительно трехлучевой, которую приводят во вращение при помощи цепной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531668
Дата охранного документа: 27.10.2014
27.10.2014
№216.013.010f

Снегоход

Изобретение относится к снегоходу. Снегоход содержит раму с опорными поверхностями, выполненными предпочтительно в виде лыж. На раме размещены сиденье и органы управления, механический привод, включающий двигатель с цепной передачей и движителем для преобразования и передачи физического усилия...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531669
Дата охранного документа: 27.10.2014
27.10.2014
№216.013.017a

Транспортное средство для движения по снегу

Изобретение относится к транспортному средству для движения по снегу (снегоходу). Снегоход содержит раму с опорными поверхностями, выполненными в виде рулевой лыжи и опорных лыж. На раме размещен механический привод снегохода предпочтительно с цепной передачей, содержащей ведущую звездочку с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531776
Дата охранного документа: 27.10.2014
27.10.2014
№216.013.017b

Снегоход

Изобретение относится к снегоходу. Снегоход содержит раму с опорными поверхностями, выполненными в виде рулевой лыжи и опорных лыж. На раме размещены сиденье и органы управления, механический привод снегохода, предпочтительно, с цепной передачей, содержащей ведущую звездочку с педалями и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531777
Дата охранного документа: 27.10.2014
27.10.2014
№216.013.01d4

Способ перемещения снегохода и снегоход для его реализации

Группа изобретений относится к способу перемещения снегохода и снегоходу. Способ перемещения снегохода заключается в обеспечении взаимодействия элементов движителя с опорной поверхностью. Движитель снегохода выполняют в виде звезды предпочтительно трехлучевой, которую приводят во вращение при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531866
Дата охранного документа: 27.10.2014
27.10.2014
№216.013.01d5

Способ перемещения снегохода и снегоход для его реализации

Группа изобретений относится к способу перемещения снегохода и снегоходу. Способ перемещения снегохода заключается в обеспечении взаимодействия элементов движителя с опорной поверхностью. Движитель снегохода выполняют в виде двух лыж, причем на беговой поверхности упомянутых лыж выполняют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531867
Дата охранного документа: 27.10.2014
27.10.2014
№216.013.01d6

Способ перемещения снегохода

Изобретение относится к способу перемещения снегохода. Способ перемещения снегохода заключается в обеспечении взаимодействия элементов движителя с опорной поверхностью. Движитель снегохода выполняют в виде двух лыж, причем на беговой поверхности упомянутых лыж выполняют насечки, обеспечивающие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531868
Дата охранного документа: 27.10.2014
27.10.2014
№216.013.0218

Способ перемещения снегохода и снегоход для его реализации

Группа изобретений относится к способу перемещения снегохода и снегоходу. Способ перемещения снегохода заключается в обеспечении взаимодействия элементов движителя с опорной поверхностью. Движитель снегохода выполняют в виде двух лыж, причем на беговой поверхности упомянутых лыж выполняют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531934
Дата охранного документа: 27.10.2014
27.10.2014
№216.013.0219

Способ перемещения снегохода и снегоход для его реализации

Группа изобретений относится к способу перемещения снегохода и снегоходу. Способ перемещения снегохода заключается в обеспечении взаимодействия элементов движителя с опорной поверхностью. Движитель снегохода выполняют в виде трехлучевой звезды, которую приводят во вращение при помощи цепной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531935
Дата охранного документа: 27.10.2014
10.11.2014
№216.013.0420

Способ форсирования по тяге жидкостного ракетного двигателя и жидкостный ракетный двигатель

Изобретение относится к области ракетного двигателестроения, ориентированного на космические транспортные системы. Способ форсирования тяги ЖРД, основанный на изменении энергетических параметров функционирования, согласно изобретению форсирование осуществляют путем подачи части газа из газового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532454
Дата охранного документа: 10.11.2014
+ добавить свой РИД