RU2514821C2 - Staroverov's rocket engine-12 - Google Patents

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: rocket engine comprises combustion chamber and pyrotechnic has generator grains. One set of said grains generates gaseous, vaporous or slurry propellant while another set generates oxidiser. Propellant of oxidiser is directed into combustion chamber cooling jacket for its cooling, or two components are directed into different compartments of said jacket. In compliance with another version, rocket engine makes a pipe with combustion chamber made at its one end and with end face made at opposite end. Said pipe is divided by transverse baffle with lengthwise pipe extending to combustion chamber or cooling jacket.

EFFECT: lower temperature at engine housing walls.

5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к новому типу двигателей - гибридно-газовому ракетному двигателю.The invention relates to a new type of engine - a hybrid-gas rocket engine.

Известны ракетные двигатели, см. например мой «Бескорпусный двигатель с самоподачей», пат.№2431052. Известны также гибридные двигатели (см. Интернет википедия). Они имеют или камеру с твердым окислителем, куда подается горючее, или наоборот.Rocket engines are known, see, for example, my “Unpackaged self-feeding engine”, Pat. No. 2431052. Hybrid engines are also known (see Internet Wikipedia). They have either a solid oxidizer chamber where fuel is supplied, or vice versa.

Данный двигатель представляет из себя корпус с камерой сгорания и реактивным соплом, в котором имеются две или более пиротехнические газогенераторные шашки, одна/одни из которых вырабатывает газообразное, парообразное или в виде взвеси горючее вещество, а другая/другие - вещество-окислитель (далее «окислитель»), выходы которых соединены со входом камеры сгорания. Время горения шашек, разумеется, должно быть одинаково.This engine is a housing with a combustion chamber and a jet nozzle, in which there are two or more pyrotechnic gas-generating checkers, one / one of which produces a gaseous, vaporous or suspended substance as a combustible substance, and the other / others as an oxidizing substance (hereinafter “ oxidizer "), the outputs of which are connected to the input of the combustion chamber. The burning time of the pieces, of course, should be the same.

Преимущество такого двигателя в том, что в шашках не создается высокой температуры, и, следовательно, корпус такого двигателя может быть выполнен из титана безо всякой теплоизоляции.The advantage of such an engine is that high temperature is not created in the checkers, and, therefore, the housing of such an engine can be made of titanium without any thermal insulation.

Есть и еще одно преимущество такого двигателя - один из газообразных компонентов может быть направлен в рубашку охлаждения камеры сгорания и, тем самым, использоваться для ее охлаждения. Могут использоваться для этой цели и оба компонента, но в разных отсеках рубашки охлаждения.There is another advantage of such an engine - one of the gaseous components can be directed into the cooling jacket of the combustion chamber and, thus, used to cool it. Both components can be used for this purpose, but in different compartments of the cooling jacket.

Другим преимуществом такого двигателя является то, что в нем можно организовать торцевое горение зарядов шашек, что улучшает коэффициент полезного использования объема.Another advantage of such an engine is that in it it is possible to organize end-combustion of the charges of the checkers, which improves the efficiency of the use of volume.

Компоновки расположения шашек могут быть самыми разными, и это еще одно из преимуществ такого двигателя. Шашки могут быть расположены продольно, поперечно, коаксиально или вообще в разных местах летательного аппарата. Например, по условиям компоновки, ракетоплан может иметь одну большую окислительную шашку в фюзеляже и две, три или четыре маленьких топливных шашки в крыльях аппарата.Layout layouts of checkers can be very different, and this is one of the advantages of such an engine. Checkers can be located longitudinally, transversely, coaxially or in general in different places of the aircraft. For example, according to the layout conditions, a rocket plane can have one large oxidizing bomb in the fuselage and two, three or four small fuel blocks in the wings of the device.

Наиболее оптимальна для ракет продольная компоновка, в которой две шашки одинакового диаметра конструктивно представляют собой трубу (далее «корпус»), с одной стороны которой - камера сгорания, а с другой - торец, причем корпус разделен поперечной перегородкой с продольной трубой, входящей в камеру сгорания или в рубашку охлаждения (см. фиг.1) .A longitudinal arrangement is most optimal for missiles, in which two pieces of the same diameter are structurally a pipe (hereinafter referred to as the “body”), on one side of which is a combustion chamber, and on the other, an end face, the body being divided by a transverse partition with a longitudinal pipe entering the chamber combustion or cooling jacket (see figure 1).

Причем, для полноты использования объема продольная труба также может быть заполнена пиросоставом с увеличенной скоростью горения так, чтобы производительность (кг/сек. горючего или окислителя) горения в трубе была равна производительности шашки с трубой. Причем для перехода от горения в продольной трубе к горению по торцу шашки без уменьшения производительности горения на месте их соединения имеется звездообразная или тонкая дискообразная конфигурация быстрогорящего топлива (иначе горение шашки стало бы полусферическим).Moreover, to make full use of the volume, the longitudinal pipe can also be filled with a pyrocomposition with an increased burning rate so that the productivity (kg / s of fuel or oxidizer) of combustion in the pipe is equal to the capacity of the checker with the pipe. Moreover, to switch from burning in a longitudinal pipe to burning along the end of the block without decreasing the burning rate, there is a star-shaped or thin disk-shaped configuration of quick-burning fuel at the junction (otherwise, the burning of the block would become hemispherical).

Для увеличения скорости горения пиросостава в продольной трубе в пиросостав может быть добавлено в растворенном или мелкодисперсном виде взрывчатое вещество, например, гексоген и т.п.In order to increase the burning rate of the pyrosol composition in a longitudinal pipe, an explosive, for example, hexogen, etc., can be added to the pyro composition in dissolved or finely divided form.

Другим достоинством такого двигателя является то, что в качестве пиросоставов шашек горючего и окислителя могут быть использованы составы, имеющие малую механическую прочность и не выдерживающие перегрузок при старте ракеты (см. фиг.2) - желеобразные, двухфракционные и даже киселеобразные. В этом случае они располагаются в задней части соответствующих корпусов шашек, и перегрузки только крепче прижимают их к днищам корпусов шашек. Правда, в этом случае заполнить такими составами продольную трубу не удастся. Если только не расположить направленные назад реактивные сопла в передней части двигателя (см. фиг.3).Another advantage of such an engine is that compositions having low mechanical strength and not able to withstand overloads when launching a rocket (see figure 2) can be used as jelly-like, two-fraction, and even jelly-like compositions of the pyrochemicals of the fuel checkers and oxidizing agent. In this case, they are located at the back of the corresponding blocks of the blocks, and overloads only press them harder to the bottoms of the blocks of blocks. True, in this case it will not be possible to fill the longitudinal pipe with such compositions. Unless the rearward-facing jet nozzles are located in the front of the engine (see FIG. 3).

На эскизах упрощенно показаны: на фиг.1 - двигатель с торцевым горением прочного пирозаряда (пирозаряд расположен в передней части шашки (здесь и далее направления даны по вектору тяги), где: 1 - корпус, 2 - шашка «А» (условно), 3 - шашка Б, 4 -продольная труба, соединяющая полость шашки А с камерой сгорания 5 двигателя с соплом 6. На этом двигателе показаны обечайка 8 и рубашка охлаждения 9 двигателя, стрелками показано движение газов.The sketches simplistically show: in Fig. 1 — an end-burning engine with a durable pyro charge (pyro-charge is located in the front of the checker (hereinafter the directions are given by the thrust vector), where: 1 - housing, 2 - checker “A” (conditionally), 3 - checker B, 4 - a longitudinal pipe connecting the cavity of the checker A with the combustion chamber 5 of the engine with the nozzle 6. This engine shows the shell 8 and the cooling jacket 9 of the engine, the arrows show the movement of gases.

На фиг.2 показан двигатель с непрочным (гелеобразным или двухфазным) пирозарядом. В этом случае труба 4 доходит до самого верха корпуса 1, а в шашке 3 имеется дополнительная коаксиальная труба 7.Figure 2 shows an engine with fragile (gel or two-phase) pyrolysis. In this case, the pipe 4 reaches the very top of the housing 1, and in the checker 3 there is an additional coaxial pipe 7.

На фиг.3 показан двигатель с реактивными соплами 6 в передней части корпуса.Figure 3 shows the engine with jet nozzles 6 in the front of the housing.

Все двигатели имеют поперечную перегородку 10, снабженную теплоизоляцией. Причем желательно, чтобы рабочая температура шашки «А» (обозначение - 2) была меньше, чем шашки Б (обозначение - 3). Это исключит перегрев шашки Б проходящими по продольной трубе газами.All engines have a transverse baffle 10 provided with thermal insulation. Moreover, it is desirable that the operating temperature of checkers "A" (designation - 2) be less than checkers B (designation - 3). This will prevent overheating of the checker B by the gases passing through the longitudinal pipe.

Желательно так подбирать проходные сечения трубы 4 и входы в камеру сгорания, чтобы давление в обеих шашках было одинаковым, чтобы не предъявлять к перегородке повышенных механических требований. На фиг.2,3 перегородку 10 целесообразно сделать вогнутой, чтобы лучше держала вес непрочного пирозаряда.It is advisable to select the passage sections of the pipe 4 and the entrances to the combustion chamber so that the pressure in both pieces is the same, so as not to impose increased mechanical requirements on the partition. In Fig. 2,3, it is advisable to make the baffle 10 concave in order to better support the weight of the fragile pyro-charge.

Работают двигатели так: одновременно воспламеняются две или все (если их больше двух) шашки, они начинают генерировать газообразные или взвесеобразные горючее и окислитель. Газы поступают в камеру сгорания (а на фиг.1 предварительно еще и охлаждают ее), где и сгорают, образуя высокотемпературное пламя и реактивную струю.Engines work like this: at the same time two or all (if there are more than two) checkers are ignited, they begin to generate gaseous or suspension-like fuel and oxidizer. Gases enter the combustion chamber (and in FIG. 1 they pre-cool it), where they are burned, forming a high-temperature flame and a jet stream.

Кстати, состав шашек может быть очень похожим. Например, берется за основу реакция:By the way, the composition of the checkers can be very similar. For example, the reaction is taken as a basis:

4 Ве+NH4N(NO2)2=4ВеО+2Н2+2N2.4 Be + NH4N (NO2) 2 = 4BeO + 2H2 + 2N2.

Но в одной шашке имеется избыток мелкодисперсного бериллия, а в другой - избыток динитрамида аммония (допустим, в одной шашке 70% всего бериллия и 30% всего динитрамида аммония, а в другой - наоборот).But in one piece there is an excess of finely divided beryllium, and in the other there is an excess of ammonium dinitramide (for example, 70% of all beryllium and 30% of all ammonium dinitramide in one checker, and vice versa in the other).

Claims (5)

1. Ракетный двигатель, содержащий камеру сгорания, реактивное сопло, две или более пиротехнические газогенераторные шашки, одна/одни из которых вырабатывает газообразное, парообразное или в виде взвеси горючее вещество, а другая/другие - вещество-окислитель (далее «окислитель»), отличающийся тем, что один из газообразных компонентов направлен в рубашку охлаждения камеры сгорания и, тем самым, используется для ее охлаждения, или два компонента направлены в разные отсеки рубашки охлаждения.1. A rocket engine containing a combustion chamber, a jet nozzle, two or more pyrotechnic gas-generating checkers, one / one of which produces a gaseous, vaporous or suspended substance as a combustible substance, and the other / others as an oxidizing agent (hereinafter “oxidizer”), characterized in that one of the gaseous components is directed into the cooling jacket of the combustion chamber and, thereby, is used to cool it, or two components are directed into different compartments of the cooling jacket. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что шашки могут быть расположены продольно, поперечно, коаксиально или в разных местах летательного аппарата.2. The engine according to claim 1, characterized in that the checkers can be located longitudinally, transversely, coaxially or in different places of the aircraft. 3. Ракетный двигатель, содержащий камеру сгорания, реактивное сопло, две пиротехнические газогенераторные шашки, одна из которых вырабатывает газообразное, парообразное или в виде взвеси горючее вещество, а другая - вещество-окислитель, отличающийся тем, что две шашки одинакового диаметра конструктивно представляют собой трубу (далее «корпус»), с одной стороны которой - камера сгорания, а с другой - торец, причем корпус разделен поперечной перегородкой с продольной трубой, входящей в камеру сгорания или в рубашку охлаждения.3. A rocket engine containing a combustion chamber, a jet nozzle, two pyrotechnic gas-generating checkers, one of which produces a gaseous, vaporous or suspended substance in the form of a suspension, and the other an oxidizing substance, characterized in that two pieces of the same diameter are structurally a pipe (hereinafter referred to as the “housing”), on one side of which is the combustion chamber, and on the other, the end face, the housing being divided by a transverse partition with a longitudinal pipe entering the combustion chamber or cooling jacket. 4. Двигатель по п.3, отличающийся тем, что для полноты использования объема двигателя продольная труба заполнена пиросоставом с увеличенной скоростью горения так, что производительность (кг/сек. горючего или окислителя) горения в трубе равна производительности шашки с трубой, причем для перехода от горения в продольной трубе к горению по торцу шашки без уменьшения производительности горения, на месте их соединения имеется звездообразная или дискообразная конфигурация быстрогорящего топлива.4. The engine according to claim 3, characterized in that for the full use of the engine volume, the longitudinal pipe is filled with a pyro-composition with an increased burning rate so that the productivity (kg / s of fuel or oxidizer) of combustion in the pipe is equal to the capacity of the checker with the pipe, and for transition from burning in a longitudinal pipe to burning along the end of the block without decreasing the burning performance, there is a star-shaped or disk-shaped configuration of quick-burning fuel at the junction. 5. Двигатель по п.3, отличающийся тем, что направленные назад реактивные сопла расположены в передней части двигателя. 5. The engine according to claim 3, characterized in that the backward directed jet nozzles are located in front of the engine.

Images