×
12.04.2023
223.018.4a46

КАМЕРА ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ (ЖРД) С НЕОХЛАЖДАЕМЫМ НАСАДКОМ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002793869
Дата охранного документа
07.04.2023
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям (ЖРД). Камера ЖРД с неохлаждаемым насадком из углерод-углеродного композитного материала (УУКМ), содержащая охлаждаемую часть с каналами охлаждения и неохлаждаемый насадок из УУКМ или углерод-керамического композитного материала (УККМ), согласно изобретению насадок из УУКМ выполнен из панелей, имеющих внутренний профиль камеры, соединенных по торцу между собой в замок с прокладкой из терморасширенного графита, а на наружных поверхностях панелей в упор с уступом установлены из УУКМ силовые бандажи, закрепленные между собой фланцевыми соединениями, и соединение панелей с охлаждаемой частью сопла обеспечивается разъемной накладкой с помощью сварки. Силовые бандажи представляют собой намотку нитей из углеродного волокна. По всей наружной поверхности панелей нанесен силовой слой углеродной нити. Изобретение обеспечивает улучшение энергетических и массовых характеристик. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

В настоящее время к разрабатываемым жидкостным ракетным двигателям предъявляются предельно высокие требования по экономичности и массовым характеристикам.

Обеспечение высокой экономичности требует выполнение сверхзвуковой части сопла с высокой степенью расширения (отношение площади выходного сечения сопла к площади критического сечения) порядка ~250 и выше. В результате выходное сечение сопла может достигать двух и более метров.

Для улучшения массовых характеристик используются неохлаждаемые насадки из углерод-углеродных композиционных материалов (УУКМ) и углерод-керамических композиционных материалов (УККМ). Они обладают высокими физико-механическими свойствами, низким удельным весом ~1,4÷1,7 г/см3 и способностью сохранять работоспособность при высоких температурах порядка 2000 К и выше.

Насадок из углерод-углеродного композиционного материала с большой степенью расширения используется в американском двигателе RL-10(принятый за прототип), величина выходного сечения сопла которого составляет ~2,2 м.

Получение уникальных физико-механических свойств насадком из УУКМ или УККМ больших размеров требует колоссальных материальных затрат.

Необходимо иметь дорогостоящее крупногабаритное оборудование и выполнить очень трудоемкую и затратную технологию изготовления:

- получение 2D или 3D-каркаса из плетеных углеродных волокон;

- обеспечение пропитки каркаса горячим пеком;

- выполнение карбонизации под давлением в газостате при Т≈530°С;

- выполнение графитизации при температуре 2000-2800°С в течение 15-20 часов, для чего требуются колоссальные затраты электроэнергии.

Кроме того, требуется большое количество механической, термической обработки и выполнение контрольных операций.

Из-за большой трудоемкости, длительности изготовления и колоссальных материальных затрат, сравнимых с изготовлением самого двигателя, крупногабаритные неохлаждаемые насадки не нашли применения в российских ЖРД.

Поставленная задача внедрения крупногабаритных насадков из УУКМ в ЖРД достигается тем, что камера жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) с неохлаждаемым насадком, содержащая охлаждаемую часть с каналами охлаждения и неохлаждаемый насадок из углерод-углеродных композиционных материалов (УУКМ) или углерод-керамических композиционных материала (УУКМ), согласно изложению, насадок из УУКМ или УККМ выполнен из панелей, имеющих внутренний профиль камеры, соединенных по торцу между собой в замок с прокладкой из терморасширенного графита, а на наружных поверхностях панелей в упор с уступом установлены из УУКМ силовые бандажи, закрепленные между собой фланцевыми соединениями, и соединение панелей с охлаждаемой частью сопла обеспечивается разъемной накладкой с помощью сварки, согласно изложению:

- силовые бандажи представляют собой намотку нитей из углеродного волокна;

- по всей наружной поверхности панелей нанесен силовой слой углеродной нити.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется схемами, показанными на фиг.1, 2, 3, 4, 5.

На фиг.1 показана охлаждаемая часть камеры 1, соединенная с панелями насадка 2 с помощью накладки 4, где силовые бандажи 5 закрепляют панели.

На фиг.2 показана охлаждаемая часть камеры 1 и панели из УУКМ или УККМ 2, образующие неохлаждаемый насадок.

На фиг.3 показано соединение панелей 2 между собой в замок 6 с использованием прокладки из терморасширенного графита 7.

На фиг.4 показано фланцевое соединение 8 силовых бандажей 5, закрепляющих панели 2.

На фиг.5 показано изометрическое изображение панели 2 с ребрами для упора 9 бандажей 5, где 10 - канавка для укладки терморасширенного графита.

Камера работает следующим образом. По соответствующей команде компоненты топлива подаются в камеру, и происходит их воспламенение. Образуется процесс сгорания топлива. Продукты сгорания из камеры сгорания поступают в сверхзвуковую часть сопла. Пройдя охлаждаемую часть сопла, они обтекают неохлаждаемый насадок с давлением на стенках, как правило, на входе 0,5÷0,45 кгс/см2 и на выходе 0,2÷0,18 кгс/см2.

При этом от действия распределенного давления на стенку насадка будет действовать общее усилие на силовые бандажи ~50÷56 т., которые без особых напряжений воспринимаются, например, 4 силовыми бандажами. По торцу панелей в замке с прокладкой из терморасширенного графита реализуется герметичность стыка, работоспособность которого обеспечивается наличием силовых бандажей.

Использование предложенного технического решения позволяет обеспечить предельно высокие энергетические и массовые характеристики при большом снижении трудоемкости изготовления, времени изготовления и уменьшении в 40-50 раз материальных затрат на изготовление сверхзвуковых насадков больших размеров.


КАМЕРА ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ (ЖРД) С НЕОХЛАЖДАЕМЫМ НАСАДКОМ
КАМЕРА ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ (ЖРД) С НЕОХЛАЖДАЕМЫМ НАСАДКОМ
КАМЕРА ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ (ЖРД) С НЕОХЛАЖДАЕМЫМ НАСАДКОМ
КАМЕРА ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ (ЖРД) С НЕОХЛАЖДАЕМЫМ НАСАДКОМ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 68.
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
13.01.2017
№217.015.885a

Электроракетный двигатель (варианты)

Изобретение относится к области электроракетных двигателей (ЭРД). В ЭРД, содержащем разрядную камеру с соплом-анодом, трубопровод подачи рабочего тела, катод, обмотку электромагнитов, согласно изобретению на всей внутренней поверхности разрядной камеры в качестве зашиты от воздействия...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602468
Дата охранного документа: 20.11.2016
25.08.2017
№217.015.a6ff

Способ изготовления элементов и сборки ионно-оптической системы (варианты), ионно-оптическая система

Изобретение относится к области плазменной техники, а именно к ионным системам, и может быть использовано в области ракетно-космической техники, при разработке, изготовлении и сборке ионно-оптической системы (ИОС) ионных двигателей (ИД). Технический результат - упрощение обеспечения соосности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002608188
Дата охранного документа: 17.01.2017
25.08.2017
№217.015.a97c

Многокамерный жидкостный ракетный двигатель

Изобретение относится к ракетной технике, в которой создание жидкостных ракетных двигателей с донной тепловой защитой, предназначенной для уменьшения теплового и газодинамического воздействия продуктов сгорания работающих двигателей, является актуальной задачей. Многокамерный жидкостный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611707
Дата охранного документа: 28.02.2017
25.08.2017
№217.015.ad10

Жидкостный ракетный двигатель с выдвижным соплом

Изобретение относится к ракетной технике, в частности к устройству жидкостного ракетного двигателя с выдвижным многосекционным соплом. Жидкостный ракетный двигатель с выдвижным соплом, содержащий камеру с соплом из двух частей, одна из которых, смонтированная неподвижно с камерой сгорания,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612691
Дата охранного документа: 13.03.2017
Показаны записи 1-10 из 62.
20.06.2013
№216.012.4d30

Силовой блок двигательной установки ракеты-носителя

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано преимущественно в силовых блоках ракет-носителей (РН) для управления вектором тяги. Силовой блок РН с управляемым вектором тяги содержит хвостовой отсек для установки маршевого жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) и силовое...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485342
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.08.2013
№216.012.612c

Жидкостный ракетный двигатель с дожиганием генераторного газа

Изобретение относится к ракетной технике. В жидкостном ракетном двигателе, содержащем неподвижные опорную раму, газогенератор, работающий с избытком одного из компонентов, и турбонасосный агрегат с корпусом турбины и насосами, и с возможностью качания камеры сгорания с цапфами в районе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490508
Дата охранного документа: 20.08.2013
10.11.2013
№216.012.7efe

Теплообменный аппарат

Изобретение относится к энергетике. Теплообменный аппарат содержит теплообменник с корпусом и цилиндрической оболочкой, образующими каналы, входной и выходной коллекторы, дополнительный теплообменник, расположенный последовательно с первым, содержащий входной и выходной коллекторы. Кроме того,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498183
Дата охранного документа: 10.11.2013
20.03.2014
№216.012.aca3

Устройство для химического зажигания компонентов топлива в жрд

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям и может быть использовано для установки на входе в смесительную головку агрегата ЖРД для химического зажигания компонентов топлива. Устройство для химического зажигания компонентов топлива в ЖРД содержит тубус, выполненный цилиндрическим, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509910
Дата охранного документа: 20.03.2014
10.06.2014
№216.012.cbdb

Способ повышения среднетраекторного удельного импульса тяги жидкостного ракетного двигателя и жидкостный ракетный двигатель для реализации указанного способа

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...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002517958
Дата охранного документа: 10.06.2014
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
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
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
10.01.2015
№216.013.17b3

Установка для очистки воздуха

Изобретение относится к отделению дисперсных частиц от газового потока. Установка для очистки воздуха содержит трубчатый корпус, имеющий входной канал для входа запыленного и/или задымленного газового потока, несколько последовательно расположенных конденсационных секций, каждая из которых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537495
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.01.2015
№216.013.180e

Конденсационная камера

Изобретение относится к очистке воздуха. Конденсационная камера для установки очистки газового потока содержит трубчатый корпус, имеющий входной канал для входа запыленного и/или задымленного газового потока и выходной канал для выхода очищенного газового потока, средство для вдувания пара,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537586
Дата охранного документа: 10.01.2015
+ добавить свой РИД