Ракетна рушійна установка на пастоподібному паливі

1. Ракетна рушійна установка на пастоподібному паливі, яка містить паливний бак, систему подачі палива, камеру згоряння з регульованою фільєрою для подачі всередину камери палива, кільцева регульована щілина якої утворена сідлом 3 69765 4 во поступає в камеру згоряння в вигляді кільцевої нку, а зачиняти за допомогою привода; конусної плівки, яка горить с обох боків і яка під площу входу в щілину виконати більшою ніж дією турбулентних потоків газів обривається та площа виходу з неї, тобто виконати щілину конвенезгорівшою виноситься ними з камери. ргентною; Найближчим по технічній суті до запропоноваізолювати паливо від полум'я в щілині в разі ної рушійної установки є ракетна рушійна установпроникнення його в щілину. ка по патенту України №48295 від 15.08.2002р. Для зменшення зусилля переміщення заслінки В цій ракетній рушійній установці в порівнянні фільєри, зменшити площу дії на неї тиску палива. з установкою по патенту США №4047382, з метою В основу винаходу поставлене завдання підпідвищення економічності та зменшення габаритів, вищити надійність роботи ракетної рушійної устапоступаючи в камеру, паливо згоряє в контакті з новки на унітарному пастоподібному паливі шлярозміщеними всередині камери тепловими ґратахом унеможливлення проникнення полум'я через ми, виконаними з теплопровідного та теплостійкофільєри; підвищити її динамічні характеристики го матеріалу і відомими як теплопровідний елешляхом покращення заповнення фільєри паливом; мент. Теплові ґрати підвищують теплообмін між зменшити потужність приводу переміщення засліпродуктами згоряння та паливом, що в багато ранки фільєри зменшенням площі дії на неї перепаду зів збільшує швидкість згоряння, а це не допускає тиску на фільєрі при простому конструктивному викиди палива з камери, покращує динамічні харавиконанні установки. ктеристики рушійної установки, а також дозволяє В ракетній рушійній установці на пастоподібзменшити розміри камери згоряння. ному паливі, яка містить паливний бак, систему Суттєвим недоліком цієї ракетної рушійної подачі палива, камеру згоряння з регульованою установки, як і всіх рушійних установок на унітарфільєрою для подачі всередину камери палива, них паливах, є проникнення полум'я з камери згокільцева регульована щілина якої утворена сідлом ряння в систему подачі палива що неминуче прита заслінкою з приводом для її переміщення, а водить до вибуху. Безліч випробувань установки також теплові грати, розміщені всередині камери показали, що на постійних режимах роботи при на виході з фільєри, поставлене вище завдання фіксованому положенні заслінки (дна) проникнендосягається тим, що: ня полум'я через фільєру повністю виключається дно камери згоряння виконується нерухомим, тим, що в фільєрі організується такий режим течії а регульована щілина фільєри створюється сідпалива при якому швидкість руху палива в кожній лом, виконаним на дні камери, та заслінкою фільточці прохідного розтину на виході з регульованої єри, яка розміщена всередині камери з можливісщілини перевершує швидкість його згоряння. Але, тю осьового переміщення відносно її дна, що як показали ці ж випробування, при зміні режиму забезпечує відчинення фільєри дією на неї тиску роботи, коли заслінка змінює своє положення, попалива, крім того це обумовлює зменшення площі лум'я іноді проникає через фільєру в систему події на заслінку перепаду тиску, за рахунок чого дачі палива, що приводить до вибуху установки. зменшується зусилля переміщення заслінки, що Як виявилось, причиною проникнення полум'я чедозволяє зменшити потужність приводу; рез фільєру було те, що переміщувана приводом вхід до регульованної щілини фільєри в осьозаслінка спрацьовувала як поршень, який при завому перерізі виконується радіальним, а вихід - під чинені фільєри витискує паливо з регульованої кутом до входу, що дозволяє регульовану щілину щілини в камеру згоряння та в систему подачі, а виконати з заданою конвергентністю і, більше того, при відчиненні всмоктує в щілину з системи подачі дозволяє перетворити дивергентну регульовану паливо, а з камери згоряння полум'я. Більше того, щілину відцентрової фільєри в конвергентну, а це при різкому відчиненні фільєри малоплинне паспокращує заповнення щілини паливом, чим підвитоподібне паливо не встигає заповнити щілину і щується надійність роботи та динамічні характеривона заповнюється полум'ям, яке більш плинне, а стики рушійної установки; це призводить до проникнення полум'я в систему всередині регульованої щілини розміщується подачі і, як наслідок, до вибуху. пружна діафрагма з теплоізоляційного матеріалу, Цей недолік особливо підсилюється в разі визакріплена на вході в щілину, що при відчиненні користання регульованих фільєр з відцентровою фільєри завдяки пружності діафрагми регульована течією палива, так як в цьому разі регульована щілина спочатку відчиняється на вході і, збільшущілина фільєри являється дивергентною, тобто ючись, сягає виходу з фільєри, а це ізолює паливо такою, у якої площа входу менша площі виходу, від контакту з полум'ям в регульованій щілині, вищо гальмує заповнення щілини паливом і сприяє ключає заповнення її полум'ям, чим підвищується проникненню через неї полум'я в систему подачі. надійність роботи установки; Крім того, рушійна установка по патенту Укразаслінка фільєри опирається на виконавчий їни №48295 потребує потужного приводу для пеелемент приводу для її переміщення, що дозволяє реміщення рухомого дна навантаженого по всій заслінці при різкому переміщенні виконавчого поверхні перепадом тиску між баком та камерою елементу привода відставати від нього, а це унезгоряння. можливлює роботу заслінки як поршня, всмоктуюПроникненню полум'я через фільєру можна чого полум'я всередину фільєри, що підвищує назапобігти шляхом підтримуванням в щілині тиску дійність роботи установки; палива більшим тиску газів в камері згоряння, що теплові грати, виконуються в вигляді набору виключить всмоктування полум'я в щілину, для зігнутих пластин, виконаних теплопровідного та чого необхідно виконати комплекс заходів: теплостійкого матеріалу, розміщених вздовж осі відчиняти фільєру дією тиску палива на заслікамери та утворюючих криволінійні щілини, це 5 69765 6 дозволяє узгодити напрямок руху палива з фільєв пусковому газогенераторі 12, подається команда ри з напрямком його входу в теплові грати, а також на привід для переміщення його виконавчого елеспрощує конструкцію теплових ґрат. менту (штоку) на відчинення фільєри. Під дією На Фіг.1 приведені загальний вигляд рушійної тиску палива заслінка 7 притискується до штоку установки на пастоподібному паливі з приводом привода і, долаючи зусилля пружини 10, рухається для переміщення заслінки фільєри, на Фіг.2 разом з штоком, відкриваючи фільєру. Паливо осьовий розтин (А) регульованої щілини фільєри; заповнює кільцеву щілину 5 і поступає до камери на Фіг.3 - розтин теплових грат (Б-Б) з зображенде зустрічається з продуктами згоряння пускового ням каналів; на Фіг.4 - варіант рушійної установки з газогенератора 12, запалюється ними. регульованою фільєрою як виконавчого елементу Під час роботи установки заслінка 7 рухається стабілізатора перепаду тиску прямої дії; на Фіг.5 на відчинення фільєри під дією тиску палива в її варіант рушійної установки з самовитісненням щілині 5 (перепаду тиску на фільєрі), а на зачипалива. нення фільєри заслінка·7 переміщується дією на Запропонована конструкція ракетної рушійної неї штоку привода. Перепадом тиску палива заустановки на пастоподібному паливі складається з слінка притискується до виконавчого елементу паливного баку 1, системи подачі палива, камери привода і переміщується разом з ним, збільшуючи згоряння 2 з регульованою відцентровою фільєабо зменшуючи ширину щілини 5, чим збільшуєтьрою, розміщеною всередині камери. В варіанті ся або зменшується витрата палива, а тим самим установки з подачею палива зовнішнім тиском змінюється і тяга. В разі різкого переміщення висистема подачі палива включає в себе ємність 3 з конавчого елемента 8 приводу 9 на збільшення газом під високим тиском та редукційний клапан 4. тяги, коли швидкість руху заслінки з-за недостатПрохідний отвір регульованої фільєри являє соньої швидкості заповнення щілини 5 паливом мобою кільцеву щілину 5, утворену сідлом 6, виконаже відстати від швидкості руху виконавчого еленим на нерухомому дні камери згоряння, та рухомента приводу, завдяки тому, що заслінка 7 не мою заслінкою 7, яка оперта на виконавчий з'єднана з виконавчим елементом привода, а тільелемент 8 приводу 9 для її переміщення, а також ки опирається на нього, вона відстає від штоку, на пружину 10 для утримання фільєри зачиненою чим запобігається утворення в регульованій щілині в неробочому стані рушійної установки. Всередині 5 всмоктувального ефекту, а це виключає проникрегульованої щілини розміщена пружна діафрагма нення в щілину 5 фільєри полум'я, що підвищує 11, закріплена на вході в щілину. На камеру згонадійність роботи рушійної установки. ряння установлений пусковий газогенератор 12, Виконання входу в щілину радіальним, а вихоз'єднаний каналами з виходом фільєри. Навколо ду під кутом до входу забезпечує перевершення заслінки фільєри установлені теплові грати 13, площі входу над площею виходу навіть в відцентвиконані в вигляді набору зігнутих пластин 14, які ровій фільєрі, що покращує заповнення щілини 5 утворюють криволінійні щілини 15 з радіальним паливом при її збільшенні, а це підвищує швидвходом. Порожнина камери згоряння газопровокість руху заслінки 7, і тим самим підвищує швиддом 16 через газорозподільники 17 з приводами їх кодію регулювання рушійної установки, підвищує її переміщення 18 газоводами 19 з'єднана з сопладинамічні характеристики. ми 20. Продукти згоряння палива з камери 2 через В варіанті рушійної установки з фільєрою, як газорозподільники по газоводам надходять до виконавчого елементу регулятора прямої дії заслісопел і витікають з них, створюючи реактивну тягу. нка оперта тільки на пружину 10, яка в цьому разі Обертанням виконавчих елементів газорозподільвиконує роль приводу заслінки. ників за допомогою приводів змінюється прохідна Варіант рушійної установки з самовитісненням площа їх каналів, що змінює витрати та розподіл палива включає корпус 21, внутрішня порожнина газу між соплами 20, чим регулюється тяга рушійякого диференційним поршнем 22 ділиться дві ної установки та створюються управляючі (керуючастини - паливний бак 23 та камеру згоряння 24. чі) зусилля. Розвантажувальний шток 25 диференційного порПереміщенням заслінки 7 фільєри за допомошня, через отвір в передньому дні корпусу вихогою привода змінюються витрати палива і в камері дить назовні. згоряння тиск газу підтримується постійним незаВсередині камери згоряння розміщена заслінлежно від величини тяги установки. ка 7, яка разом з сідлом 6, виконаному на дифереВ разі виконання фільєри як виконавчого еленційному поршні, створює регульовану кільцеву менту стабілізатора перепаду тиску прямої дії пещілину 5. Заслінка опирається на пружину 10, рорепад тиску на фільєрі підтримується постійним не зміщену в розвантажувальному штоку, і разом з залежно від витрат палива, а при постійному тиску нею створює стабілізатор перепаду тиску пряв паливному баці 1 тиск в камері згоряння підтримої дії. мується також постійним незалежно від рівня тяги і Ракетна рушійна установка з подачею палива кількості ввімкнених сопел 20. тиском газу від зовнішнього джерела запускається Рушійна установка с самовитісненням палива подачею газу з ємності 3 через редукційний клапан запускається запаленням палива в пусковому га4 в передню порожнину паливного бака 1. Тиск зогенераторі. Продукти згоряння пускового газогегазу через діафрагму передається на розміщене в нератора по каналу поступають на вхід фільєри і задній порожнині бака пастоподібне паливо, яке в далі через теплові грати 13 надходять всередину свою чергу, тисне на заслінку фільєри 7, намагаюкамери згоряння 2 і підвищують в ній тиск. Тиск чись її відчинити. При досягненні тиску палива газів в камері згоряння 2 через диференційний перед щілиною заданої межі запалюється паливо поршень передається на паливо в співвідношенні: 7 69765 8 ΡП=РКFП/FШ, єри паливо зустрічається з продуктами згоряння Де РП, РК - тиски палива в баку та газів к камепускового газогенератора і запалюється ними. При рі згоряння відповідно; досягненні тиску в камері згоряння заданої велиFП, FШ - площі поршня та штока відповідно. чини він також підтримується постійним за допоЗавдяки цьому тиск палива перевершує тиск могою стабілізатора перепаду тиску прямої дії не газів в камері згоряння і паливо через фільєру залежно від витрат палива. надходить в камеру згоряння 2. На виході з філь 9 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 69765 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601