×
19.01.2018
218.016.0726

Результат интеллектуальной деятельности: ЖИДКОСТНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С СЕКТОРАМИ ДЕФЛЕКТОРА НА СРЕЗЕ СОПЛА

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002631370
Дата охранного документа
21.09.2017
Аннотация: Изобретение относится к ракетным двигателям, в которых для управления вектором тяги в полете используются различные органы управления, расположенные у среза сопла или внутри него. ЖРД содержит камеру с охлаждаемой сверхзвуковой частью сопла, рулевые агрегаты и раму, на наружной поверхности охлаждаемой сверхзвуковой части сопла в районе среза выполнено четыре сектора со сферической наружной поверхностью с центром, расположенным на оси камеры, и боковыми стенками, соединяющими сферические поверхности секторов, с наружной поверхностью охлаждаемой сверхзвуковой частью сопла, на которые установлены части дефлектора, выполненные из углерод-углеродного композиционного материала (УУКМ), наружные и внутренние поверхности которого, эквидистантные наружной поверхности секторов, закреплены к сферическим секторам с помощью фасонных кронштейнов, расположенных по бокам частей дефлектора и имеющих эквидистантные внутренние поверхности относительно наружных поверхностей дефлектора, имеющих зазор между собой для крепления кронштейна, расположенного на наружной поверхности частей дефлектора, при этом все эквидистантные поверхности сферических секторов, частей дефлектора и кронштейнов имеют графитовое покрытие. Изобретение обеспечивает повышение эффективности, ресурса работы и получения большей величины бокового управляющего усилия и уменьшения усилия на рулевых органах. 3 ил.

Изобретение относится к ракетным двигателям, в которых для управления вектором тяги в полете используются различные органы управления, расположенные у среза сопла или внутри него.

Известно, что на заре развития жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) в немецкой ракете ФАУ-2 для управления вектором тяги использовались газовые рули, выполненные из графита и расположенные на срезе сопла. При повороте этих рулей вокруг оси с увеличением площади натекания создается боковое усилие. Развитие ракетной техники потребовало создания более надежных и эффективных органов управления вектором тяги.

Известны газовые рули по патенту США №3251555 и по книге «Конструкция ракетных двигателей на твердом топливе» под общей редакцией Л.Н. Лаврова. – М.: Машиностроение, 1993, стр. 145, которые расположены в полости истекающей струи.

Недостатком является условие работы этих газовых рулей:

- тепловые и эрозионные воздействия высокотемпературного газового потока в течение всего времени работы двигателя;

- наличие механических нагрузок от сверхзвукового потока в течение всего времени работы двигателя.

Известен газовый руль ракетного двигателя, выбранный за прототип, содержащий перо, тарель с цилиндрическим выступом, вал, хвостовик которого с помощью кольцевой выточки через посредство разжимного кольца насажен на выступ тарели. В этой конструкции тарель и перо выполнены из разных деталей (патент России №2251013 F02К 9/80, 2003).

Недостатком данной конструкции является:

- низкая надежность органов управления, так как они все время находятся в высокотемпературном газовом потоке, что приводит к их эрозии и быстрому выгоранию;

- нахождение газовых рулей все время в потоке сопровождается наличием их лобового сопротивления, что снижает удельные энергетические характеристики;

- невозможность получения большой величины бокового управляющего усилия из-за небольшой рабочей поверхности органов управления;

- значительные усилия на рулевых органах.

Предлагаемое изобретение устраняет указанные недостатки прототипа и решает техническую задачу повышения эффективности, ресурса работы и получения большей величины бокового управляющего усилия и уменьшения усилия на рулевых органах.

Поставленная техническая задача решается тем, что в ЖРД, содержащем камеру с охлаждаемой сверхзвуковой частью сопла, рулевые агрегаты и раму, на наружной поверхности охлаждаемой сверхзвуковой части сопла в районе среза выполнено четыре сектора со сферической наружной поверхностью с центром, расположенным на оси камеры, и боковыми стенками, соединяющими сферические поверхности секторов, с наружной поверхностью охлаждаемой сверхзвуковой частью сопла, на которые установлены части дефлектора, выполненные из углерод-углеродного композиционного материала (УУКМ), наружные и внутренние поверхности которого, эквидистантные наружной поверхности секторов, закреплены к сферическим секторам с помощью фасонных кронштейнов, расположенных по бокам частей дефлектора и имеющих эквидистантные внутренние поверхности относительно наружных поверхностей дефлектора, имеющих зазор между собой для крепления кронштейна, расположенного на наружной поверхности частей дефлектора, при этом все эквидистантные поверхности сферических секторов, частей дефлектора и кронштейнов имеют графитовое покрытие.

Такое исполнение ЖРД позволяет реализовать следующие процессы:

- когда не требуется боковое управляющее усилие, сектора дефлектора находятся в исходном положении и не обтекаются газовым потоком;

- при необходимости получения бокового усилия в определенной плоскости подается команда на соответствующие рулевые агрегаты. Рулевым агрегатом сектор дефлектора погружается в газовый поток.

Боковое управляющее усилие будет реализовываться из двух составляющих: усилия от распределения давления на поверхности дефлектора и усилия от повышения давления в зоне сопла перед дефлектором.

При погружении дефлектора в газовую струю боковое усилие будет реализовываться не только за счет повышения давления на поверхности дефлектора, но также и за счет повышения давления в отрывной зоне на сопловой части перед сектором дефлектора. Причем повышение давления на сопловой части перед сектором дефлектора вносит существенную составляющую в получение бокового управляющего усилия и позволяет значительно уменьшить усилия на рулевом агрегате. За счет этого реализуется эффективное боковое усилие при уменьшенном усилии на рулевом агрегате и уменьшенных осевых потерях импульса тяги.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется схемами, показанными на фиг. 1, 2, 3.

ЖРД (фиг. 1) содержит камеру 1 с охлаждаемой сверхзвуковой частью сопла, сферические сектора 2, боковые стенки 3, части дефлектора 4, кронштейны 5, проушины (кронштейны) 6, рулевые агрегаты 7, раму двигателя 8.

На фиг. 2 показано расположение четырех частей дефлектора 4, фасонных кронштейнов 5, проушин (кронштейнов) 6, рулевых агрегатов 7

На фиг. 3 показана физическая картина получения бокового усилия. При погружении сектора дефлектора 4 в газовую струю на охлаждаемую сверхзвуковую часть сопла камеры 1 действует повышенное давление P1 за скачком уплотнения А перед сектором дефлектора 4, при этом на сектор дефлектора 4 действует давление Р2.

ЖРД с органами управления вектором тяги (частями дефлектора) работает следующим образом.

По команде «Запуск» ЖРД начинает работать по штатной циклограмме. Происходит подача компонентов топлива в камеру 1 и на их воспламенение, образуя внутри камеры газовую струю. При необходимости поворота на определенный угол от системы управления РН подается сигнал на соответствующие рулевые агрегаты 7, которые через проушину 6 поворачивают часть дефлектора 4 вокруг оси, расположенной на оси камеры 1. В результате погружения части дефлектора 4 в газовую струю на поверхности сектора дефлектора и охлаждаемой сверхзвуковой части сопла, примыкающей к сектору дефлектора, повышается статическое давление, которое существенно выше давления на противоположной части охлаждаемого сопла, в результате создается боковое управляющее усилие.

Таким образом, использование частей дефлектора со сферической поверхностью, выполненных из УУКМ и расположенных в районе среза сопла, позволяет получить большое управляющее усилие, уменьшение потерь в осевой тяге при получении бокового усилия, уменьшение усилия на рулевые агрегаты и повышение надежности работы и ресурса работы конструкции.

ЖРД, содержащий камеру с охлаждаемой сверхзвуковой частью сопла, рулевые агрегаты и раму, отличающийся тем, что на наружной поверхности охлаждаемой сверхзвуковой части сопла в районе среза выполнено четыре сектора со сферической наружной поверхностью с центром, расположенным на оси камеры, и боковыми стенками, соединяющими сферические поверхности секторов, с наружной поверхностью охлаждаемой сверхзвуковой частью сопла, на которые установлены части дефлектора, выполненные из углерод-углеродного композиционного материала, наружные и внутренние поверхности которого, эквидистантные наружной поверхности секторов, закреплены к сферическим секторам с помощью фасонных кронштейнов, расположенных по бокам частей дефлектора и имеющих эквидистантные внутренние поверхности относительно наружных поверхностей дефлектора, имеющих зазор между собой для крепления кронштейна, расположенного на наружной поверхности частей дефлектора, при этом все эквидистантные поверхности сферических секторов, частей дефлектора и кронштейнов имеют графитовое покрытие.
ЖИДКОСТНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С СЕКТОРАМИ ДЕФЛЕКТОРА НА СРЕЗЕ СОПЛА
ЖИДКОСТНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С СЕКТОРАМИ ДЕФЛЕКТОРА НА СРЕЗЕ СОПЛА
ЖИДКОСТНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С СЕКТОРАМИ ДЕФЛЕКТОРА НА СРЕЗЕ СОПЛА
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 72.
20.03.2015
№216.013.328e

Парогенератор

Изобретение предназначено для выработки высокотемпературного водяного пара и может быть использовано в силовых установках. Парогенератор содержит запальное устройство с электросвечой, смесительную головку с магистралями подвода окислителя, горючего и воды на завесное охлаждение, камеру сгорания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544417
Дата охранного документа: 20.03.2015
20.06.2015
№216.013.5625

Камера сгорания жрд с электроплазменным зажиганием

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям. Камера сгорания жидкостного ракетного двигателя, работающая на компонентах топлива жидкий кислород и жидкий водород или жидкий кислород и сжиженный природный газ, содержащая корпус камеры с магистралью подвода горючего на охлаждение,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553583
Дата охранного документа: 20.06.2015
10.07.2015
№216.013.5df9

Смесительная головка метано-кислородного парогенератора

Изобретение относится к энергетическим установкам, производящим пар высоких параметров, получаемый за счет энергии, выделяемой при сгорании природного газа или сжиженного природного газа в кислороде. Смесительная головка метано-кислородного парогенератора содержит струйные форсунки, запальное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002555598
Дата охранного документа: 10.07.2015
10.09.2015
№216.013.75ff

Камера сгорания жрд с электроплазменным зажиганием

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям. Камера сгорания жидкостного ракетного двигателя, работающая на компонентах топлива жидкий кислород и жидкий водород или жидкий кислород и сжиженный природный газ, содержащая запальное устройство, корпус камеры с магистралями подвода...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561796
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.04.2016
№216.015.2ba4

Жидкостный ракетный двигатель с дефлектором на срезе сопла

Изобретение относится к управлению вектором тяги жидкостного ракетного двигателя (ЖРД). ЖРД содержит камеру с охлаждаемой сверхзвуковой частью сопла, неохлаждаемый насадок из углерод-углеродного композиционного материала (УУКМ), рулевые агрегаты и раму, наружная поверхность неохлаждаемого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579294
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.2e7f

Способ воспламенения компонентов топлива в жидкостном ракетном двигателе и устройство лазерного воспламенения для реализации этого способа

Изобретение относится к области энергетических установок, а именно к жидкостным ракетным двигателям (ЖРД) на несамовоспламеняющихся компонентах топлива, например для ЖРД с многократным включением в полете. В способе воспламенения компонентов топлива в жидкостном ракетном двигателе, основанном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580232
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.05.2016
№216.015.3cfb

Клапан

Изобретение относится к арматуростроению, а именно к клапанам с пневматическим управлением, и предназначено для пуска и отсечки рабочего тела в широком диапазоне давлений, в том числе и в условиях низких температур. Клапан содержит корпус с входным и выходным каналами и проточкой. В корпус...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583479
Дата охранного документа: 10.05.2016
20.05.2016
№216.015.3ffb

Клапан

Изобретение относится к арматуростроению, а именно к клапанам с пневматическим управлением, и предназначено для пуска и отсечки рабочего тела в широком диапазоне давлений, в том числе и в условиях низких температур. Клапан содержит корпус с входным, выходным патрубками и седло, большой затвор с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002584044
Дата охранного документа: 20.05.2016
20.08.2016
№216.015.4e2e

Жидкостный ракетный двигатель с выдвижным соплом

Изобретение относится к ракетной технике, а более конкретно к устройству жидкостного ракетного двигателя с выдвижным соплом. В жидкостном ракетном двигателе исполнительный механизм выполнен в виде двух соосных, с неподвижным соплом и между собой одной неподвижной и другой, выполненной с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595006
Дата охранного документа: 20.08.2016
13.01.2017
№217.015.6712

Клапан

Изобретение относится к арматуростроению, а именно к клапанам с пневматическим управлением, и предназначено для пуска и отсечки рабочего тела в широком диапазоне давлений. Клапан содержит корпус с входным, выходным патрубками и основное седло, затвор со штоком, привод. В выходной полости...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002591375
Дата охранного документа: 20.07.2016
Показаны записи 1-10 из 55.
20.03.2015
№216.013.328e

Парогенератор

Изобретение предназначено для выработки высокотемпературного водяного пара и может быть использовано в силовых установках. Парогенератор содержит запальное устройство с электросвечой, смесительную головку с магистралями подвода окислителя, горючего и воды на завесное охлаждение, камеру сгорания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544417
Дата охранного документа: 20.03.2015
20.06.2015
№216.013.5625

Камера сгорания жрд с электроплазменным зажиганием

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям. Камера сгорания жидкостного ракетного двигателя, работающая на компонентах топлива жидкий кислород и жидкий водород или жидкий кислород и сжиженный природный газ, содержащая корпус камеры с магистралью подвода горючего на охлаждение,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553583
Дата охранного документа: 20.06.2015
10.07.2015
№216.013.5df9

Смесительная головка метано-кислородного парогенератора

Изобретение относится к энергетическим установкам, производящим пар высоких параметров, получаемый за счет энергии, выделяемой при сгорании природного газа или сжиженного природного газа в кислороде. Смесительная головка метано-кислородного парогенератора содержит струйные форсунки, запальное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002555598
Дата охранного документа: 10.07.2015
10.09.2015
№216.013.75ff

Камера сгорания жрд с электроплазменным зажиганием

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям. Камера сгорания жидкостного ракетного двигателя, работающая на компонентах топлива жидкий кислород и жидкий водород или жидкий кислород и сжиженный природный газ, содержащая запальное устройство, корпус камеры с магистралями подвода...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561796
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.04.2016
№216.015.2ba4

Жидкостный ракетный двигатель с дефлектором на срезе сопла

Изобретение относится к управлению вектором тяги жидкостного ракетного двигателя (ЖРД). ЖРД содержит камеру с охлаждаемой сверхзвуковой частью сопла, неохлаждаемый насадок из углерод-углеродного композиционного материала (УУКМ), рулевые агрегаты и раму, наружная поверхность неохлаждаемого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579294
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.2e7f

Способ воспламенения компонентов топлива в жидкостном ракетном двигателе и устройство лазерного воспламенения для реализации этого способа

Изобретение относится к области энергетических установок, а именно к жидкостным ракетным двигателям (ЖРД) на несамовоспламеняющихся компонентах топлива, например для ЖРД с многократным включением в полете. В способе воспламенения компонентов топлива в жидкостном ракетном двигателе, основанном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580232
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.05.2016
№216.015.3cfb

Клапан

Изобретение относится к арматуростроению, а именно к клапанам с пневматическим управлением, и предназначено для пуска и отсечки рабочего тела в широком диапазоне давлений, в том числе и в условиях низких температур. Клапан содержит корпус с входным и выходным каналами и проточкой. В корпус...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583479
Дата охранного документа: 10.05.2016
20.05.2016
№216.015.3ffb

Клапан

Изобретение относится к арматуростроению, а именно к клапанам с пневматическим управлением, и предназначено для пуска и отсечки рабочего тела в широком диапазоне давлений, в том числе и в условиях низких температур. Клапан содержит корпус с входным, выходным патрубками и седло, большой затвор с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002584044
Дата охранного документа: 20.05.2016
20.08.2016
№216.015.4e2e

Жидкостный ракетный двигатель с выдвижным соплом

Изобретение относится к ракетной технике, а более конкретно к устройству жидкостного ракетного двигателя с выдвижным соплом. В жидкостном ракетном двигателе исполнительный механизм выполнен в виде двух соосных, с неподвижным соплом и между собой одной неподвижной и другой, выполненной с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595006
Дата охранного документа: 20.08.2016
13.01.2017
№217.015.6712

Клапан

Изобретение относится к арматуростроению, а именно к клапанам с пневматическим управлением, и предназначено для пуска и отсечки рабочего тела в широком диапазоне давлений. Клапан содержит корпус с входным, выходным патрубками и основное седло, затвор со штоком, привод. В выходной полости...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002591375
Дата охранного документа: 20.07.2016
+ добавить свой РИД