Способ подачи рабочих компонентов в реактивный двигатель и устройство для его осуществления

Номер патента: 1774047

Авторы: Суворов, Елфимов, Кузнецов, Макаров, Воронков

Скачать ZIP архив.

Текст

)5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ МУ СВИДЕТЕЛЬСТВ ТО ого ие М., 89 -ПОЬ И тех йот лей тив(71) Конструкторское бюро энергетичесмашиностроения(54) СПОСОБ ПОДАЧИ РАБОЧИХ КОМНЕНТОВ В РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛУСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВНИЯ(57) Изобретение относится к ракетнойнике, в частности к способам стендовоработки жидкостных ракетных двигатеЦель изобретения - повышение эффек ности способа и надежности устройства.Цель достигается за счет того, что в период переключения эжектируют поток компонента из одной емкости потоком компонента иэ другой. Перед пуском двигателя открывают клапаны 13,14 и 15, наддувая тем самым баки 1 и 2 с жидкими рабочими компонентами. Открывают клапан 10 и топливо поступает из бака 1 по трубопроводу 3, коллектору 9 и патрубку 8 в расходную магистраль 5. После того как двигатель отработал заданное время на компоненте из бака 1, его переключают на питание от бака 2, для чего клапан 10 закрывают, а клапан 11 открывают. В течение переходного периода в расходную магистраль 5 поступают оба компонента, постепенно замещая за счет 3 эжекции) один компонент на другойпри этом перетеканий компонентов из одного тракта (бака) в другой не происходит. 1 с.и 1 з.п.ф-л.), 2 ил.Ф51015 20 25 30 40 45 Изобретение относится к реактивной технике и может быть использовано в двига гелях реактивных летательных аппаратов и в стендовых установках.Известен способ подачи рабочих компонентов в реактивный двигатель, основанный на последовательном подклюцении расходных емкостей к общей расходной магистрали двигателя 1). Известно устройство для осуществления указанного способа, содержащее два бака с рабочими компонентами, подводящие трубопроводы, подсоединенные к общей расходной магистрали двигателя, и пускоотсечные клапаны, установленные в подводящих трубопроводах(21.Известный способ подаци рабочих компонентов в реактивный двигатель является неэффективным, поскольку в процессе переключения работающего двигателя с одной расходной емкости на другую происходит перетекание рабочего компонента из одной емкости в другую, например, вследствие разности гидравлических столбов (по принципу сообщающихся сосудов) при одинаковых давлениях наддува емкостей, когда один пускоотсечной клапан (расположенный за первой емкостью) еще полностью не закрылся, а другой (расположенный за второй емкостью) не открылся. Происходящее перетекание компонентов приводит к их перемешиванию в рабочих емкостях, что нежелательно, а в некоторых случаях и просто недопустимо (например,попадание в емкость с пусковым горючим несамовоспламеняющегося основного горючего для жидкостно-ракетного двигателя многократного запуска). Известное устройство является ненадежным, поскольку в процессе переключения не исключает перетекания компонентов между рабочими емкостями.Цель изобретения - повышение эффективности способа и повышение надежности устройства.Цель достигается в способе за счет того, цто в период переключения эжектируют поток компонента из одной емкости потоком компонента из другой, а устройство снабжено установленным в месте соединения подвоцящих трубопроводов с расходной магистралью эжектором, выполненным в виде коаксиальных патрубков равного проходного сечения, причем канал внутреннего патрубка соединен подводящим трубопроводом с одним баком, а кольцевой канал внешнего патрубка соединен с вторым баком. Кроме того, устройство снабжено эксцентрично установленным на внешнем патрубке кольцевым коллектором, ось которого смещена в сторону подводящего трубопровода, при этом его полость соединена с внешним кольцевым каналом, а длина внутреннего патрубка не менее трех диаметров его канала,На фиг, 1 схематично изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - разрез А - А на фиг, 1,. Устройство содержит баки (расходные емкости) 1 и 2 с рабочими компонентами (топливом), подводящие трубопроводы 3 и 4, которые подсоединены к общей расходной магистрали 5 реактивного двигателя. В месте соединения установлен эжектор 6, выполненный в виде двух коаксиальных патрубков: внутреннего 7, канал которого длиной и диаметром о соединен подводящим трубопроводом 4 с баком 2, и внешнего 8, кольцевой канал которого соединен подводящим трубопроводом 3 с баком 1. На внешнем патрубке установлен кольцевой коллектор 9, ось которого а-а смещена относительно оси эжектора б - б в сторону подводящего трубопровода 3 на эксцентриситет я, В подводящих трубопроводах, за баками, установлены пускоотсечные клапаны 10 и 11, открытие(закрытие которых приводит к началу) прекращению подачи в двигатель рабочих компонентов. Они вытесняются из баков газом высокого давления от источника (не показан) через редуктор 12, общий клапан наддува 13 и индивидуальные (для каждого бака) клапаны наддува 14 и 15.Предложенное устройство работает следующим образом,Непосредственно перед включением в работу (пуском) реактивного двигателя открывают клапаны 13,14 и 15, осуществляя таким образом наддув баков 1 и 2 с предварительно залитыми в них жидкими рабоцими компонентами, При включении двигателя открывают клапан 10, и рабочий компонент(топливо) поступает из бака 1 по трубопроводу 3, коллектору 9 и патрубку 8 в расходную магистраль 5, После того как двигатель отработал заданное время на компоненте от бака 1, двигатель переключают на питание от бака 2, для чего подают команды на закрытие клапана 10 и открытие клапана 11, В течение переходного периода, пока полностью не осуществится закрытие / от-крытие указанных клапанов, в расходную магистраль 5 поступают оба рабочих компонента. При этом в начальный момент переходного периода поток жидкости в канале внешнего эжекторного патрубка 8 подсасывает из внутреннего канала 7 жидкость, поступающую сюда небольшим расходом из бака 2; в конце же переходного периода наблюдается обратная картина: жидкость, 1774047все еще поступающая в канал 8, эжектируется возросшим потоком компонента в канале 7. Таким образом, в процессе переходного периода в расходной магистрали 5 происходит постепенное замещение одного рабочего компонента (топлива) другим, и в конечном счете двигатель полностью переходит на питание с бака 1 на бак 2. В процессе этого не происходит перетеканий компонентов из одного расходного бака (тракта) в другой. При необходимости вновь переключить двигатель на питание от бака 1 (с бака 2) подают команды на закрытие клапана 11 и открытие клапана 10; при этом в эжекторе происходят идродинамические процессы, аналогичные описанным, но в обратном порядке. Для надежной работы эжектора б необходимо, чтобь 1 его внутренний и внешний каналы имели равное проходное сечение; надежность еще более повышается благодаря вышеупомянутому кольцевому коллектору 9 и вышеуказанному соотношению размеров (1/б) внутреннего патрубка. При этом каналы эжектора становятся абсолютно равноценными в гидродинамическом отношении, выполняя в процессе переключения активную и пассивную роль попеременно, в зависимости от и оследовател ь ности подкл ючения расходных емкостей к двигателю. Очевидно, что действие устройства не изменится, если баки 1 и 2 поменять местами.П р и м е р. На стенде испытывают реактивный двигатель, использующий синтетическое углеводородное горючее, которое характеризуется высокими энергетическими характеристиками (обеспечивает получение высокого удельного импульса тяги), но представляет опасность для человека и окружающей среды ввиду повышенной токсичности. Эта опасность особенно велика при предпусковых и послепусковых операциях, когда тракты стенда и двигателя заполнены рабочими компонентами, которые к тому же необходимо дренировать и сливать. Весьма неблагоприятны в экологическом отношении переходные процессы запуска и останова двигателя, когда в реактивной струе содержится большое количество несгоревших токсичных веществ. По указанным причинам запуск и останов испытуемого двигателя осуществляют на нештатном горючем - керосине, экологически намного более безопасным, нежели вышеупомянутое штатное горючее. С этой целью в стендовой системе предусмотрен бак керосина (1) в дополнение к баку синтетического углеводородного горючего (2). Емкость первого бака составляет 500 кг, второго 40 т - в расчете на 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 расход 80 кг/с в течение 500 с. За 60 с до пуска двигателя осуществляют наддув обоих баков азотом при избыточном давлении 2 кгс/см - путем открытия клапанов 13 - 15.гПо команде "Пуск" открывают клапан 10, вследствие чего керосин поступает из бака 1 в двигатель, и тот в течение 3 с выходит на установившийся режим работы. Затем, спустя 1 с, приступают к переключению двигателя на штатное горючее, для чего подают команды на закрытие клапана 10 и открытие клапана 11. Полное срабатывание их происходит в течение 5 с( время открытия / закрытия тйпичных пневмоклапанов для проходных сечений 200400 мм), С началом этого процесса осуществляется зжектирование штатного горючего керосином, с постепенньм переходом к эжектированию уменьшающегося потока керосина возрастающим расходом штатного горючего, В конечном счете двигатель полностью переходит на питание от бака 2 вместо бака 1, После этого как двигатель отработал заданное время на синтетическом углеводородном горючем, осуществляют его переключение на керосин путем закрытия клапана 11 и открытия клапана 10; затем закрывают клапан 10, осуществляя останов двигателя. В процессе одного испытания могут производиться многократные переключения реактивного двигателя с одного горючего на другое; перед остановом двигателя его - из экологических соображений - переключают на керосин,Формула изобретения 1, Способ подачи рабочих компонентов в реактивный двигатель, основанный на последовательном подключении расходных емкостей к общей расходной магистрали двигателя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности за счет исключения перетекания компонента из одной емкости в другую в период переключения, эжектируют поток компонента из одной емкости потоком компонента из другой,2, Устройство для подачи рабочих компонентов в реактивный двигатель, содержащее два бака с рабочими компонентами, подводящие трубопроводы, подсоединенные к общей расходной магистрали двигателя, и пускоотсечные клапаны, установленные в подводящих трубопроводах, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено установленным в месте соединения подводя- щих трубопроводов с расходной магистралью эжектором, выполненным в виде коаксиальных патрубков равного проходного сечения, причем канал внутрен него1774047 Составитель В. ПрищепаТехред М.Моргентал Корректор Н. Слободяник актор каз 3913 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 патрубка соединен подводящим трубопроводом в одним баком, а кольцевой канал внешнего патрубка соединен с вторым баком.3. Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено эксцентрично установленным на внешнем патрубке кольцевым коллектором, ось которого смещена в сторону пбдводящего трубопровода, при этом его полость соединена с внешним кольцевым каналом, а длина внутреннего патрубка не меньше трех диаметров его канала.

Смотреть

Заявка

4855297, 31.07.1990

КОНСТРУКТОРСКОЕ БЮРО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ

МАКАРОВ ВАЛЕНТИН АЛЕКСЕЕВИЧ, ВОРОНКОВ АЛЕКСАНДР ФЕДОРОВИЧ, ЕЛФИМОВ ВЛАДИМИР ВЛАДИМИРОВИЧ, КУЗНЕЦОВ ВЯЧЕСЛАВ ВЛАДИМИРОВИЧ, СУВОРОВ ВЛАДИСЛАВ ФЕДОРОВИЧ

МПК / Метки

МПК: F02K 9/95

Метки: рабочих, реактивный, подачи, компонентов, двигатель

Опубликовано: 07.11.1992

Код ссылки

<a href="http://patents.su/4-1774047-sposob-podachi-rabochikh-komponentov-v-reaktivnyjj-dvigatel-i-ustrojjstvo-dlya-ego-osushhestvleniya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ подачи рабочих компонентов в реактивный двигатель и устройство для его осуществления</a>

Похожие патенты