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

)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.