×
12.04.2023
223.018.4a46

Результат интеллектуальной деятельности: КАМЕРА ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ (ЖРД) С НЕОХЛАЖДАЕМЫМ НАСАДКОМ

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002793869
Дата охранного документа
07.04.2023
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.

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 31-40 из 68.
20.01.2018
№218.016.1dcd

Камера сгорания жрд, работающего с дожиганием генераторного газа

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям, работающим с дожиганием генераторного газа. Камера сгорания ЖРД, работающего с дожиганием генераторного газа, содержащая газовод, смесительную головку со смесительными элементами, корпус камеры и магистрали подвода компонентов топлива,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002640893
Дата охранного документа: 12.01.2018
20.01.2018
№218.016.1dd2

Клапан

Изобретение относится к арматуростроению. В исходном положении выступ затвора 2 под действием пружины 3 упирается в концевую часть штока 11 поршня 7, при этом проходное сечение клапана открыто. Исходное положение поршня обеспечивается усилием пружины 6. При подаче управляющего давления поршень...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002640902
Дата охранного документа: 12.01.2018
13.02.2018
№218.016.1f5e

Клапан (варианты)

Изобретение относится к арматуростроению, а именно к клапанам с пневматическим управлением, и предназначено для пуска и отсечки рабочего тела, может быть использовано в машиностроении, например в ракетной технике. В клапане, содержащем корпус 1 с втулкой на ребрах и седлом, корпус входа 2 с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641183
Дата охранного документа: 16.01.2018
13.02.2018
№218.016.1f92

Способ изготовления упругих металлических уплотнительных прокладок

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано при изготовлении упругой металлической уплотнительной прокладки с сечением Ω-образной формы для разъемных соединений агрегатов энергетических установок. Получают кольцевую заготовку сваркой встык ленты из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641202
Дата охранного документа: 16.01.2018
13.02.2018
№218.016.212d

Способ перфорации отверстий в электродах ионно-оптической системы

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), ионных пушек и ускорителей. Технический результат- :...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641641
Дата охранного документа: 19.01.2018
10.05.2018
№218.016.416e

Способ изготовления профильных дисков методом горячего изостатического прессования

Изобретение относится к изготовлению профильного диска с лопатками методом горячего изостатического прессования гранул. Способ включает получение подкладного элемента, размещение в газонепроницаемой форме подкладного элемента и закладного элемента, оформляющего профиль лопаток, и засыпку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002649188
Дата охранного документа: 30.03.2018
10.05.2018
№218.016.41bd

Смесительная головка камеры жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к жидкостному ракетному двигателю, работающему на двухкомпонентном топливе. Смесительная головка камеры жидкостного ракетного двигателя, работающего по схеме с дожиганием генераторного газа, содержит подвод генераторного газа, корпус, имеющий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002649173
Дата охранного документа: 30.03.2018
14.06.2018
№218.016.61e0

Жидкостный ракетный двигатель с насадком из углерод-углеродного композиционного материала (уукм)

Изобретение относится к управлению вектором тяги жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). ЖРД содержит камеру с охлаждаемой сверхзвуковой частью сопла, неохлаждаемый насадок из углерод-углеродного композиционного материала, соединенных между собой с помощью разъемного соединения, рулевые агрегаты...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002657400
Дата охранного документа: 13.06.2018
20.06.2018
№218.016.6468

Смесительная головка камеры сгорания жрд

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при создании смесительных головок камер сгорания жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Смесительная головка камеры сгорания ЖРД содержит корпус с выполненными в нем втулками, зазоры между которыми образуют кольцевые...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002658160
Дата охранного документа: 19.06.2018
01.09.2018
№218.016.8256

Сопло камеры жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к способу изготовления сопла камеры жидкостного ракетного двигателя. Сопло камеры жидкостного ракетного двигателя, включающее внутреннюю и наружную оболочки, соединенные между собой ребрами, образующими каналы охлаждения, подколлекторное кольцо...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002665601
Дата охранного документа: 31.08.2018
Показаны записи 31-40 из 62.
26.08.2017
№217.015.e56f

Жидкостный ракетный двигатель для первой ступени ракетоносителя

Изобретение относится к ракетным двигателям, в которых используется центральное тело с расположенными вокруг него индивидуальными камерами сгорания. Жидкостной ракетный двигатель (ЖРД) состоит из рамы, центрального тела с профилированной поверхностью, расположенной коаксиально продольной оси...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002626617
Дата охранного документа: 31.07.2017
26.08.2017
№217.015.e572

Двухкамерный жидкостный ракетный двигатель с управляемым вектором тяги

Изобретение относится к ракетной технике. В двухкамерном жидкостном ракетном двигателе с управляемым вектором тяги, содержащем две камеры с возможностью качания каждой в своей плоскости стабилизации в цапфах и траверсах относительно оси качания, проходящей через плоскость минимального сечения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002626618
Дата охранного документа: 31.07.2017
29.12.2017
№217.015.fcba

Камера сгорания безгенераторного жрд

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям, работающим по безгенераторной схеме. Камера сгорания ЖРД, работающего по безгенераторной схеме, содержащая магистрали подвода горючего и окислителя, блок камеры со сверхзвуковым соплом, при этом камера сгорания выполнена кольцевой формы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638420
Дата охранного документа: 13.12.2017
29.12.2017
№217.015.fd40

Камера сгорания жрд с электроплазменным зажиганием

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям многократного включения. Камера сгорания жидкостного ракетного двигателя, работающая на компонентах топлива жидкий кислород и жидкий водород или жидкий кислород и сжиженный природный газ, содержит запальное устройство, корпус камеры с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638418
Дата охранного документа: 13.12.2017
19.01.2018
№218.016.0295

Способ контроля качества продукции и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области контроля изготовления промышленной продукции. Технический результат заключается в повышении качества контроля технологических операций. В способе, основанном на применении системы технического зрения для видеорегистрации выполнения операций технологического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630177
Дата охранного документа: 05.09.2017
19.01.2018
№218.016.0726

Жидкостный ракетный двигатель с секторами дефлектора на срезе сопла

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...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631370
Дата охранного документа: 21.09.2017
20.01.2018
№218.016.1da5

Сильфонный компенсатор

Изобретение относится к устройствам для компенсации перемещений трубопроводов и может быть использовано в пневмогидросистемах. Задачей настоящего изобретения является снижение гидравлического сопротивления сильфонного компенсатора. Заявленный компенсатор содержит магистральные сильфоны,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002640973
Дата охранного документа: 12.01.2018
20.01.2018
№218.016.1dbe

Камера жрд с регулируемым соплом

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям, работающим на первой и второй ступенях ракетоносителя. Камера жидкостного ракетного двигателя с регулируемым соплом содержит охлаждаемую часть сопла и неохлаждаемый насадок из углерод-углеродного композиционного материала, рулевые агрегаты...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002640903
Дата охранного документа: 12.01.2018
20.01.2018
№218.016.1dcd

Камера сгорания жрд, работающего с дожиганием генераторного газа

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям, работающим с дожиганием генераторного газа. Камера сгорания ЖРД, работающего с дожиганием генераторного газа, содержащая газовод, смесительную головку со смесительными элементами, корпус камеры и магистрали подвода компонентов топлива,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002640893
Дата охранного документа: 12.01.2018
13.02.2018
№218.016.212d

Способ перфорации отверстий в электродах ионно-оптической системы

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), ионных пушек и ускорителей. Технический результат- :...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641641
Дата охранного документа: 19.01.2018
+ добавить свой РИД