ES2891398T3 - Motor de cohete sólido-híbrido mejorado - Google Patents
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Abstract
Motor de cohete (1) que comprende: - una cámara de combustión (10) que desemboca sobre una tobera (14), - al menos un primer bloque de propergol sólido (60) dispuesto en la cámara de combustión (10), comprendiendo el primer bloque de propergol sólido (60) un carburante sólido y un comburente sólido, - al menos un inyector (30) configurado para inyectar un comburente fluido en la cámara de combustión (10), - un órgano de regulación (44) para regular el caudal de inyección de comburente fluido en la cámara de combustión (10), - un segundo bloque de propergol sólido (70) dispuesto en la cámara de combustión (10), de tal modo que se define una cavidad (12) que desemboca sobre la tobera (14), estando el primer bloque (60) encapsulado entre una pared interna de la cámara de combustión (10) y el segundo bloque de propergol sólido (70), presentando el primer bloque de propergol sólido (60) una tasa de comburente sólido más escasa que la del segundo bloque de propergol sólido (70), estando el motor de cohete (1) caracterizado por que el segundo bloque de propergol sólido (70) está dispuesto de tal modo que se obtura el al menos un inyector (30).
Description
DESCRIPCIÓN
Motor de cohete sólido-híbrido mejorado
Sector de la técnica
La presente exposición se refiere al campo de los motores de cohetes y, más precisamente, al encendido y la propulsión de los motores de cohetes y a un procedimiento de utilización de bloque de carburante para unos motores de cohetes de este tipo.
Estado de la técnica
La propulsión de los lanzadores espaciales se puede efectuar por diferentes medios. Se conocen varios tipos de motores de cohetes que utilizan unas técnicas de propulsión diferentes, en concreto, los motores de propergol sólido, los motores de propelentes líquidos y los motores de propulsión híbrida.
Los motores de propergol sólido se pueden almacenar fácilmente y permiten producir un fuerte empuje. En cambio, no se pueden volver a encender ni volver a utilizar y el empuje no se puede controlar. Los motores de propelentes líquidos permiten un nuevo encendido del motor y permiten la regulación del empuje. No obstante, son muy costosos y necesitan unos medios complejos de implementación y de preparación en el lanzamiento. En los motores de propulsión híbrida, la combustión del carburante sólido se asegura por la inyección de un oxidante líquido o gaseoso a presión almacenado en un depósito. Combinan unas cualidades de los motores sólidos, tales como facilidad y rapidez de implementación, coste y nivel de empuje, con ciertas cualidades de los motores líquidos, como la capacidad de nuevo encendido y de regulación del empuje. Sin embargo, su utilización sigue siendo limitada. En efecto, no permiten un encendido homogéneo y conducen a unas geometrías internas complejas que limitan la tasa de carga. El documento US 6.016.652 describe un ejemplo de motor de propulsión híbrida.
Existe una necesidad de un dispositivo que permita mitigar los inconvenientes citados más arriba y que permita, en concreto, un encendido homogéneo, un empuje elevado en el despegue y un empuje de crucero controlable, siendo al mismo tiempo poco costoso y presentando una implementación simple.
Objeto de la invención
La presente exposición se refiere a un motor de cohete, tal como se define en la reivindicación 1, que comprende:
- una cámara de combustión que desemboca sobre una tobera,
- al menos un bloque de propergol sólido dispuesto en la cámara de combustión, comprendiendo el bloque de propergol sólido un carburante sólido y un comburente sólido,
- al menos un inyector configurado para inyectar un comburente fluido en la cámara de combustión,
- un órgano de regulación para regular el caudal de inyección de comburente fluido en la cámara de combustión.
El bloque de propergol sólido puede incluir un carburante en forma de una fase polimerizada, en la que se encuentra un comburente en forma de granos sólidos. El comburente, en otras palabras, el oxidante, está configurado de tal modo que después de encendido con la ayuda de un encendedor, reacciona químicamente con el carburante sólido, que conlleva la combustión del bloque de propergol sólido. El hecho de que el bloque de propergol sólido incluya, inicialmente, además de un carburante sólido, un comburente sólido, permite facilitar el encendido limitando la cantidad de energía necesaria para este último y hacer uniforme el encendido del bloque sobre toda su superficie. Por otro lado, esto permite una mejor reactividad y una mejor estabilidad respecto a las variaciones de caudal de inyección de un comburente fluido.
El inyector permite, además, inyectar un comburente fluido en la cámara de combustión. La inyección de un comburente fluido, además del comburente sólido, ya presente en el bloque de propergol sólido, permite intensificar la combustión del bloque y, de este modo, aumentar el nivel de empuje del motor. Más precisamente, el órgano de regulación permite regular el caudal de inyección y, por lo tanto, regular el nivel de empuje del motor en función del caudal de inyección del comburente fluido. De este modo, a partir de un nivel de empuje inicial asegurado por la presencia del comburente sólido en el bloque de propergol sólido, es posible, haciendo variar el caudal de inyección de comburente fluido, alcanzar y regular el empuje del motor de manera óptima según el perfil deseado de la misión. Por ejemplo, para una etapa inferior, es necesario un fuerte empuje en el despegue, es necesario un empuje reducido en fase atmosférica para limitar la presión dinámica máxima y es necesaria una regulación del empuje para permitir un retorno con aterrizaje vertical. Por otro lado, para una etapa superior, la precisión de la inyección de la carga útil está incrementada con respecto a una etapa sólida convencional, gracias a la regulación del empuje. En el caso de una expulsión de una tripulación en fase de despegue, esta regulación permite, igualmente, asegurar un fuerte empuje para extraerse del lanzador, luego, un régimen de crucero para alejar a la tripulación.
En ciertos modos de realización, la tasa de comburente sólido en el bloque de propergol sólido se determina de manera que, después de encendido del motor, la combustión del bloque de propergol sólido esté automantenida sin inyección
suplementaria de comburente fluido en la cámara de combustión.
En otras palabras, la tasa de comburente sólido en el bloque de propergol sólido es superior a un valor umbral que permite el automantenimiento de la combustión del bloque de propergol después de encendido, pudiendo esta combustión continuarse sin aporte suplementario necesario de comburente fluido. Esta configuración permite asegurar un empuje de base del motor, cuyo valor puede aumentarse y regularse por aporte de comburente fluido por mediación del inyector y del órgano de regulación.
En ciertos modos de realización, la tasa de comburente sólido en el bloque de propergol sólido se determina de manera que, después de encendido del motor, la combustión del bloque de propergol sólido no esté automantenida sin inyección suplementaria de comburente fluido en la cámara de combustión.
En otras palabras, la tasa de comburente sólido en el bloque de propergol sólido es inferior a un valor umbral que permite el automantenimiento de la combustión del bloque de propergol después de encendido, no pudiendo esta combustión continuarse sin aporte suplementario de comburente fluido. Esta configuración permite poder detener la combustión y, por lo tanto, la propulsión del motor cuando esto se desee o sea necesario, antes de que se consuma todo el bloque de propergol sólido. Por otro lado, esta configuración permite asegurar un nivel de empuje mínimo asociado a un caudal mínimo de comburente fluido, cuyo aumento y variación de caudal permite alcanzar o regular el empuje de manera óptima según el perfil de misión.
En la presente exposición, dicho bloque de propergol sólido forma un primer bloque, comprendiendo el motor, además:
- un segundo bloque de propergol sólido dispuesto en la cámara de combustión, de tal modo que se define una cavidad que desemboca sobre la tobera,
- estando el primer bloque encapsulado entre una pared interna de la cámara de combustión y el segundo bloque de propergol sólido.
Por "encapsulado", se comprende que el segundo bloque de propergol sólido forma, con la pared interna de la cámara de combustión, un espacio cerrado en el que se encuentra el primer bloque de propergol sólido. De este modo, este último está protegido por el segundo bloque, de tal modo que cuando el segundo se consume después de encendido, el primer bloque no está afectado por la combustión de segundo bloque. En efecto, el primer bloque no se descubre más que cuando se termina la combustión del segundo bloque. De este modo, el perfil inicial de la superficie del primer bloque de propergol sólido se preserva de la agresión debida a los gases calientes y erosivos del segundo bloque.
En ciertos modos de realización, la tasa de comburente en el segundo bloque de propergol sólido permite el automantenimiento de la combustión, sin inyección de comburente fluido. La presencia del segundo bloque permite, de este modo, asegurar un nivel de empuje inicial fijando una tasa de comburente sólido en el segundo bloque, luego, cuando se termina la combustión del segundo bloque y ha comenzado la combustión del primer bloque, poder regular el nivel de empuje en función del caudal de inyección de comburente fluido.
En la presente exposición, la tasa de comburente sólido en el primer bloque de propergol sólido es diferente de la tasa de comburente sólido en el segundo bloque de propergol sólido.
Por ejemplo, por la añadidura de una tasa de comburente más importante en el segundo bloque de propergol sólido que en el primer bloque de propergol sólido, es posible asegurar un empuje inicial importante, que puede ser necesario en el despegue. Por otro lado, por la añadidura de una tasa de comburente sólido en el primer bloque inferior a la tasa de comburente sólido en el segundo bloque, es posible, cuando se termina la combustión del segundo bloque y ha comenzado la combustión del primer bloque, obtener un nivel de empuje mínimo que puede aumentarse o regularse en función del caudal de inyección del comburente fluido.
En la presente exposición, el segundo bloque de propergol sólido está dispuesto de tal modo que se obtura el al menos un inyector.
En otras palabras, el al menos un inyector no se descubre más que cuando se termina la combustión del segundo bloque de propergol sólido. De este modo, el inyector está protegido por el propio segundo bloque de propergol sólido durante la combustión de este último. Esto permite evitar una degradación del o de los inyectores provocada por la combustión del segundo bloque y, de este modo, conservar un estado de funcionamiento apropiado para su utilización durante la combustión del primer bloque.
En ciertos modos de realización, el motor de cohete incluye un tapón configurado para impedir que unos gases de combustión del segundo bloque de propergol sólido penetren en el inyector y para abrirse cuando se inyecta un comburente fluido a través de dicho inyector.
Este tapón está configurado de tal modo que se obtura herméticamente el inyector, de manera que los gases de combustión procedentes de la combustión del segundo bloque no puedan penetrar en el inyector y mezclarse con el comburente fluido presente aguas arriba del inyector, que puede deteriorar el dispositivo, en concreto, conllevar una
degradación térmica por fusión y/o combustión del material del inyector o una ignición de gases combustibles en la cúpula de inyección aguas arriba del inyector por contacto con el oxidante a escasa presión. Por otro lado, este tapón está configurado para poder ser expulsado cuando se ejerce una presión aguas arriba de este último, por ejemplo, cuando el inyector inyecta un comburente fluido.
En ciertos modos de realización, el motor de cohete incluye un primer encendedor dispuesto en la pared de la cámara de combustión, estando el segundo bloque de propergol sólido dispuesto de tal como que se recubre el primer encendedor y un segundo encendedor dispuesto en la tobera y que se comunica con la cavidad a través de la tobera.
El segundo encendedor permite encender el segundo bloque de propergol sólido e iniciar la combustión de este último. Asimismo, el primer encendedor permite encender el primer bloque de propergol sólido e iniciar la combustión de este último. Además, estando el primer encendedor protegido por el propio segundo bloque de propergol sólido durante la combustión de este último, el primer encendedor no puede deteriorarse por los gases calientes procedentes de la combustión del segundo bloque.
En ciertos modos de realización, el segundo encendedor está configurado para ser expulsado del motor después de encendido del segundo bloque de propergol sólido.
En el caso en que el segundo bloque de propergol sólido está configurado de tal modo que su combustión esté automantenida, no será necesario ningún nuevo encendido de este. Por lo tanto, el segundo encendedor permite únicamente el encendido inicial del segundo bloque y está configurado para ser expulsado después de este encendido, por mediación de la presión ejercida por los gases calientes generados por la combustión, por ejemplo. La ausencia del segundo encendedor en la tobera después de su expulsión permite, además, no perturbar el empuje del motor.
En ciertos modos de realización, el motor de cohete comprende un canal de alimentación configurado para alimentar el inyector de comburente fluido en forma líquida o gaseosa, en el que el canal de alimentación incluye una chapaleta antirretorno para bloquear el flujo de los gases de combustión que provienen de la cámara de combustión a través del canal de alimentación.
La chapaleta antirretorno no se abre más que cuando debe inyectarse comburente fluido. Esto permite impedir que los gases de combustión procedentes de la combustión del primer bloque de propergol sólido se mezclen con el comburente fluido almacenado aguas arriba, durante la combustión del primer bloque de propergol sólido, en la fase de regulación del empuje del motor.
En ciertos modos de realización, el canal de alimentación incluye una válvula de regulación dispuesta aguas arriba de la chapaleta antirretorno, estando la válvula de regulación configurada para regular el caudal de inyección de comburente fluido por el inyector.
Por "aguas arriba", se comprende de manera opuesta a la cámara de combustión con respecto a la chapaleta antirretorno. La válvula de regulación permite, en concreto, aumentar o disminuir el caudal de inyección de comburente fluido en la cámara de combustión y, de este modo, regular el empuje del motor.
En ciertos modos de realización, la apertura de la válvula de regulación está mandada por una unidad de mando.
La unidad de mando puede ser una calculadora que manda la apertura de la válvula de regulación en función de mediciones efectuadas en el motor de cohete, por ejemplo, la presión en la cámara de combustión.
La presente exposición se refiere, igualmente, a un procedimiento de utilización de un bloque de propergol sólido, tal como se define en la reivindicación 9, comprendiendo el bloque de propergol sólido un carburante sólido y un comburente sólido, estando el bloque de propergol sólido dispuesto en una cámara de combustión que desemboca sobre una tobera, inyectándose un comburente fluido en la cámara de combustión a un caudal deseado.
El bloque de propergol sólido puede utilizarse en un motor de cohete. La presencia de comburente sólido en el bloque de propergol sólido permite un encendido uniforme de este. El comburente fluido puede inyectarse por mediación de un inyector que desemboca en la cámara de combustión. La inyección de un comburente fluido, además del comburente sólido, ya presente en el bloque de propergol sólido, permite intensificar la combustión del bloque y, de este modo, aumentar el nivel de empuje del motor.
Descripción de las figuras
La invención y sus ventajas se comprenderán mejor a la lectura de la descripción detallada hecha, a continuación, de diferentes modos de realización de la invención dados a título de ejemplos no limitativos. Esta descripción hace referencia a las páginas de figuras adjuntas, en las que:
- la figura 1 representa esquemáticamente una vista en corte de un motor de cohete según un modo de realización. - la figura 2 representa esquemáticamente una vista en corte de un motor de cohete según otro modo de realización.
- la figura 3 representa esquemáticamente una vista en corte de un motor de cohete según también otro modo de realización.
Descripción detallada de la invención
Se va a describir un motor de cohete según la presente exposición con referencia a las figuras 1 a 3.
La figura 1 representa esquemáticamente un motor de cohete 1 según un modo de realización de la exposición. El motor de cohete 1 incluye una cámara de combustión 10 que comprende una pared 11 que define un recinto interno 12. Durante el funcionamiento del motor, la combustión del carburante se efectúa en el recinto interno 12 de la cámara de combustión 10. La cámara de combustión 10 incluye, igualmente, una capa de protección térmica 13 sobre la cara interna de la pared 11 de la cámara de combustión. Esta capa de protección térmica 13 puede incluir un elastómero del tipo polibutadieno depositado y polimerizado directamente sobre la cara interna de la pared 11. Esta protección térmica 13 puede servir, igualmente, para el pegado del propergol a la pared 11 y para la transmisión óptima de los esfuerzos de presión a la pared. La protección térmica 13 permite, además, limitar las restricciones térmicas a las que está sometida la pared 11 en el transcurso y al final de la combustión.
El recinto interno 12 desemboca sobre una tobera 14, que puede ser orientable con respecto a la cámara de combustión 10.
El motor 1 incluye, además, un encendedor 20, que puede incluir, por ejemplo, una bujía de encendido y una antorcha, que permite iniciar la combustión dentro del recinto interno 12 de la cámara de combustión 10. El encendedor 20 permite, igualmente, el nuevo encendido del motor, cuando la combustión se detiene temporalmente. En este modo de realización, el encendedor 20 está dispuesto de manera que esté posicionado al menos en parte en el recinto interno 12, pasando a través de la pared 11 de la cámara de combustión mediante un orificio de encendido 11a presente en dicha pared, que sobresale, de este modo, en el recinto interno 12.
Por otro lado, unos inyectores 30 están dispuestos, igualmente, a través de la pared 11 de la cámara de combustión 10, de manera que se pueda inyectar un comburente fluido en el recinto interno 12. Los inyectores 30 están repartidos, por ejemplo, alrededor de la parte del encendedor 20 que sobresale en el recinto interno 12 y están alimentados de comburente fluido por un toroide de inyección 32, dispuesto en el exterior de la cámara de combustión 10. Además, el extremo de los inyectores 30 que desemboca en el recinto interno 12, está inicialmente obturado por unos tapones 33, que impiden un flujo de los gases de combustión desde la cámara de combustión 10 hasta el toroide de inyección 32 durante el funcionamiento del motor 1. Los tapones 33 están configurados para poder ser expulsados cuando se ejerce una presión que supera un umbral predeterminado aguas arriba de estos últimos, por ejemplo, en el toroide de inyección 32.
Un depósito 40 permite almacenar el comburente fluido y alimentar el toroide de inyección 32 y, por lo tanto, los inyectores 30 de comburente fluido, mediante una canalización de alimentación 42, estando la canalización de alimentación 42 en comunicación de fluido con el depósito 40 y el toroide de inyección 32.
Una válvula de regulación 44 está dispuesta en la canalización de alimentación 42 aguas abajo del depósito y una chapaleta antirretorno 46 está dispuesta en la canalización de alimentación 42 aguas abajo de la válvula de regulación 44. El término "aguas abajo" se considera según el sentido de flujo del comburente fluido desde el depósito 40 hasta el toroide de inyección 32. La válvula de regulación 44 permite regular el caudal de alimentación de los inyectores 30, de comburente fluido. La chapaleta antirretorno 46 permite el flujo del comburente fluido desde el depósito 40 hasta el toroide de inyección 32, pero impide el flujo del comburente fluido desde el toroide de inyección 32 hasta el depósito 40. La chapaleta antirretorno 46 permite, de este modo, impedir un retorno de los gases de combustión desde la cámara de combustión 10 hasta el depósito 40 durante el funcionamiento del motor 1.
En el modo de realización ilustrado en la figura 1, el comburente fluido utilizado está en forma líquida, por ejemplo, un propelente líquido. El depósito 40 que contiene el comburente líquido se presuriza con la ayuda de una esfera de gas de presurización 50 adyacente al depósito 40 y conectada a esta por mediación de un regulador de presión 52. La esfera de gas de presurización 50 permite regular la presión dentro del depósito 40, por mediación del regulador de presión 52.
Por otro lado, en este ejemplo, el motor de cohete 1 incluye dos bloques de propergol sólido dispuestos en el recinto interno 12 de la cámara de combustión 10. Un primer bloque de propergol sólido 60 presenta una forma sustancialmente anular y está dispuesto contra la cara interna de la pared 11, estando la protección térmica 13 intercalada entre esta última y el primer bloque de propergol sólido 60.
Un segundo bloque de propergol sólido 70 presenta, igualmente, una forma sustancialmente anular, estando presionando contra el primer bloque de propergol sólido 60. El segundo bloque de propergol sólido 70 define, de este modo, una cavidad del recinto interno 12 que desemboca sobre la tobera 14. Por otro lado, el encendedor 20 sobresale en la cavidad a través del segundo bloque de propergol sólido 70. Aunque los bloques de propergol sólido presentan una forma sustancialmente anular en este ejemplo, se pueden considerar otras formas, como es el caso en propulsión
sólida convencional.
Según esta configuración, el primer bloque de propergol sólido 60 está dispuesto de tal modo que se encapsula entre la cara interna de la pared 11 y el segundo bloque de propergol sólido 70. En otras palabras, ninguna superficie del primer bloque de propergol sólido 60 se comunica con el recinto interno 12. Además, el segundo bloque de propergol sólido 70 está dispuesto de manera que se recubran los inyectores 30, estando estos últimos inicialmente embebidos en el bloque. En otras palabras, el segundo bloque de propergol sólido 70 constituye una barrera térmica para el primer bloque de propergol sólido 60, así como para los inyectores 30, que protege a estos últimos de los gases de combustión durante el encendido del motor 1 y la combustión del segundo bloque de propergol 70.
El primer bloque de propergol sólido 60 y el segundo bloque de propergol sólido 70 incluyen un carburante sólido y un comburente sólido. El carburante sólido está en forma de una fase polimerizada que puede ser polibutadieno (PBHT), en la que el comburente sólido está en forma de granos sólidos repartidos de manera uniforme en la fase polimerizada.
El procedimiento de fabricación de los bloques puede consistir en fundir sucesivamente los dos bloques 60 y 70, directamente en el recinto del propulsor revestido de su protección térmica, cambiando el núcleo interno para la segunda fundición. La ventaja de este método es elegir un grado de polimerización óptimo de la protección térmica, luego, del primer bloque 60, con el fin de garantizar una perfecta adherencia a las diferentes interfaces. Otro método de fabricación de los bloques puede incluir un primer paso que consiste en fundir el primer bloque de propergol sólido 60 en un primer molde y un segundo paso, después de la polimerización del primer bloque, que consiste en fundir el segundo bloque de propergol sólido 70 en un segundo molde, más pequeño que el primer molde. De manera alternativa, los bloques de propergol sólido pueden fabricarse por fabricación aditiva.
El primer bloque de propergol sólido 60 presenta una tasa de comburente sólido o concentración de comburente sólido, más escasa que la del segundo bloque de propergol sólido 70. En este ejemplo, la tasa de comburente sólido en el segundo bloque de propergol sólido 70 está configurada de manera que, después de encendido del motor por el encendedor 20, la combustión del segundo bloque de propergol sólido 70 esté automantenida, sin necesidad de aporte suplementario de comburente fluido. A la inversa, la tasa de comburente sólido en el primer bloque de propergol sólido 60 está configurada de manera que la combustión del primer bloque de propergol sólido 60 no esté automantenida y necesita un aporte suplementario de comburente fluido por los inyectores 30.
En este momento, se va a describir un procedimiento de utilización de los bloques de propergol sólido.
El encendedor 20 permite iniciar la combustión en la cámara de combustión 10. La presencia del comburente sólido en el segundo bloque de propergol sólido 70 permite un encendido uniforme de este último. La presencia de este comburente sólido en cantidad importante permite, además, un empuje más importante del motor para la fase de encendido. Cuando el segundo bloque de propergol sólido 70 se ha consumido enteramente, los inyectores 30 se descubren, entonces y, de este modo, se comunican con el recinto interno 12. Además, se han podido proteger de los gases de combustión durante la combustión del segundo bloque de propergol sólido 70, estando protegido por este último. Por otro lado, la presencia de los tapones 33 impide que los gases de combustión penetren en los inyectores 30, cuando estos últimos se encuentran descubiertos.
A continuación, el encendedor 20 enciende el primer bloque de propergol sólido 60, de la misma forma que el segundo bloque de propergol sólido 70. Con el fin de poder mantener su combustión, se inyecta, igualmente, comburente fluido en el recinto interno 12 por mediación de los inyectores 30. Para hacer esto, la válvula de regulación 44 se acciona por mediación de una unidad de mando (no representada), de manera que se permita el flujo del comburente líquido desde el depósito presurizado 40 hasta los inyectores 30. La presión ejercida por el comburente líquido en los inyectores 30 permite la expulsión de los tapones 33 y, por lo tanto, la inyección del comburente líquido en el recinto 12. De este modo, la válvula de regulación 44 permite regular el caudal de inyección y, por lo tanto, regular el nivel de empuje del motor 1 en función del caudal de inyección del comburente líquido. De este modo, a partir de un nivel de empuje inicial asegurado por la presencia del comburente sólido en el primer bloque de propergol sólido 60, es posible, haciendo variar el caudal de inyección de comburente fluido, alcanzar y regular el empuje del motor 1 de manera óptima según el perfil deseado de la misión.
La figura 2 representa esquemáticamente un motor de cohete 1' según otro modo de realización de la exposición. Según este modo de realización, el comburente fluido inyectado en el recinto 12 es un comburente gaseoso. El depósito de comburente líquido del primer modo de realización se sustituye por un depósito 80 que permite almacenar el comburente gaseoso y alimentar el toroide de inyección 32 y, por lo tanto, los inyectores 30, mediante una canalización de alimentación 42, estando la canalización de alimentación 42 en comunicación de fluido con el depósito 80 y el toroide de inyección 32. El depósito 80 que contiene el comburente gaseoso está presurizado, fluyendo el gas presurizado desde el depósito hasta la canalización de alimentación 42 por mediación de un regulador de presión 82, estando el regulador de presión 82 dispuesto aguas abajo del depósito 80 y aguas arriba de la canalización de alimentación 42. Los otros elementos del motor de cohete 1' son idénticos a los del primer modo de realización y no se describirán de nuevo.
La figura 3 representa esquemáticamente un motor de cohete 1'' según otro modo de realización de la exposición. En
este modo de realización, el motor de cohete 1 incluye un primer encendedor 20b y un segundo encendedor 20a. El primer encendedor 20b está dispuesto al nivel de una parte de la pared 11 opuesta a la tobera 14. Además, el segundo bloque de propergol sólido 70 está dispuesto de manera que se recubra el primer encendedor 20b, de la misma manera que los inyectores 30. Por consiguiente, el primer encendedor 20b no sobresale en el recinto interno 12, contrariamente al encendedor 20 del primer modo de realización. En otras palabras, el segundo bloque de propergol sólido 70 constituye una barrera térmica para el primer encendedor 20b, que protege a estos últimos de los gases de combustión durante el encendido del motor 1".
El segundo encendedor 20a está dispuesto en la tobera 14 y se comunica con la cavidad del recinto interno 12 a través de la tobera 14. El segundo encendedor 20a permite encender el segundo bloque de propergol sólido 70 e iniciar la combustión de este último. La presión generada por los gases calientes procedente de la combustión del segundo bloque de propergol sólido 70 permite la expulsión del segundo encendedor 20a fuera de la tobera 14.
El primer encendedor 20b permite encender el primer bloque de propergol sólido 60 e iniciar la combustión de este último. Además, el primer encendedor 20b está protegido por el propio segundo bloque de propergol sólido 70 durante la combustión de este último. Cuando el segundo bloque de propergol sólido 70 se ha consumido enteramente, el primer encendedor 20b, así como los inyectores 30, se descubren, entonces, y, de este modo, se comunican con el recinto interno 12. De este modo, el primer encendedor 20b no puede deteriorarse por los gases calientes procedentes de la combustión del segundo bloque y, por lo tanto, conserva sus capacidades de encendido para el primer bloque. Los otros elementos del motor de cohete 1'' son idénticos a los del primer modo de realización y no se describirán de nuevo.
Aunque la presente invención se haya descrito haciendo referencia a unos ejemplos de realización específicos, es evidente que pueden efectuarse unas modificaciones y unos cambios sobre estos ejemplos sin salirse del alcance general de la invención, tal como se define por las reivindicaciones. Por ejemplo, aunque el modo de realización presentado con referencia a la figura 3 se ilustra con un depósito que contiene un comburente líquido, este modo de realización puede aplicarse, igualmente, al motor ilustrado en la figura 2, que incluye un depósito que contiene comburente gaseoso. Por consiguiente, la descripción y los dibujos deben considerarse en un sentido ilustrativo, más bien que restrictivo.
Claims (9)
1. Motor de cohete (1) que comprende:
- una cámara de combustión (10) que desemboca sobre una tobera (14),
- al menos un primer bloque de propergol sólido (60) dispuesto en la cámara de combustión (10), comprendiendo el primer bloque de propergol sólido (60) un carburante sólido y un comburente sólido,
- al menos un inyector (30) configurado para inyectar un comburente fluido en la cámara de combustión (10), - un órgano de regulación (44) para regular el caudal de inyección de comburente fluido en la cámara de combustión (10),
- un segundo bloque de propergol sólido (70) dispuesto en la cámara de combustión (10), de tal modo que se define una cavidad (12) que desemboca sobre la tobera (14), estando el primer bloque (60) encapsulado entre una pared interna de la cámara de combustión (10) y el segundo bloque de propergol sólido (70), presentando el primer bloque de propergol sólido (60) una tasa de comburente sólido más escasa que la del segundo bloque de propergol sólido (70), estando el motor de cohete (1) caracterizado por que el segundo bloque de propergol sólido (70) está dispuesto de tal modo que se obtura el al menos un inyector (30).
2. Motor de cohete (1) según la reivindicación 1, en el que la tasa de comburente sólido en el primer bloque de propergol sólido (60) se determina de manera que, después de encendido del motor (1), la combustión del primer bloque de propergol sólido (60) esté automantenida sin inyección suplementaria de comburente fluido en la cámara de combustión (10).
3. Motor de cohete (1) según la reivindicación 1, en el que la tasa de comburente sólido en el primer bloque de propergol sólido (60) se determina de manera que, después de encendido del motor (1), la combustión del primer bloque de propergol sólido (60) no esté automantenida sin inyección suplementaria de comburente fluido en la cámara de combustión (10).
4. Motor de cohete (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que incluye un tapón (33) configurado para impedir que unos gases de combustión del segundo bloque de propergol sólido (70) penetren en el inyector (30) y para abrirse cuando se inyecta un comburente fluido a través de dicho inyector (30).
5. Motor de cohete (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que incluye un primer encendedor (20b) dispuesto en la pared (11) de la cámara de combustión (10), estando el segundo bloque de propergol sólido (70) dispuesto de tal modo que se recubre el primer encendedor (20b) y un segundo encendedor (20a) dispuesto en la tobera (14) y que se comunica con la cavidad (12) a través de la tobera (14).
6. Motor de cohete (1) según la reivindicación 5, en el que el segundo encendedor (20a) está configurado para ser expulsado del motor (1) después de encendido del segundo bloque de propergol sólido (70).
7. Motor de cohete (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un canal de alimentación (42) configurado para alimentar el inyector (30) de comburente fluido en forma líquida o gaseosa, en el que el canal de alimentación (42) incluye una chapaleta antirretorno (46) para bloquear el flujo de los gases de combustión que provienen de la cámara de combustión (10) a través del canal de alimentación (42).
8. Motor de cohete (1) según la reivindicación 7, en el que el canal de alimentación (42) incluye una válvula de regulación (44) dispuesta aguas arriba de la chapaleta antirretorno (46), estando la válvula de regulación (44) configurada para regular el caudal de inyección de comburente fluido por el inyector (30).
9. Procedimiento de utilización de un bloque de propergol sólido que comprende un carburante sólido y un comburente sólido, siendo el bloque de propergol sólido un primer bloque (60) y estando dispuesto en una cámara de combustión (10) que desemboca sobre una tobera (14), estando un segundo bloque de propergol sólido (70) dispuesto en la cámara de combustión (10), de tal modo que se define una cavidad (12) que desemboca sobre la tobera (14), estando el primer bloque (60) encapsulado entre una pared interna de la cámara de combustión (10) y el segundo bloque de propergol sólido (70), presentando el primer bloque de propergol sólido (60) una tasa de comburente sólido más escasa que la del segundo bloque de propergol sólido (70) e inyectándose un comburente fluido en la cámara de combustión (10) por al menos un inyector (30) a un caudal deseado, estando el segundo bloque de propergol sólido (70) dispuesto de tal modo que se obtura el al menos un inyector (30).
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