RU2702773C1 - Pinch erosion-bearing rocket engine - Google Patents

Abstract

FIELD: astronautics.SUBSTANCE: invention relates to low-thrust rocket engines intended for spacecraft orientation systems under zero-gravity conditions and, in part, to pneumatic hydraulics. Peculiar feature of this engine consists in the fact that coaxially to translucent shell 4, inside housing 1 there installed in series are additional rod electrodes 9 from hard-to-evaporated material, for example, tungsten, and high-voltage discharge capacitor 7 is connected in series with electrodes 6 in translucent cover 4 through additional rod electrodes 9. Another feature of this engine is that additional electrodes 9 are connected to each other by bridges 10 outside translucent bulb 4.EFFECT: higher service life.1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к ракетным двигателям малой тяги, предназначенным для систем ориентации космических аппаратов в условиях невесомости и частично к области пневмогидравлике.The invention relates to small thrust rocket engines intended for spacecraft orientation systems in zero gravity conditions and partially to the field of pneumohydraulics.

Известен ракетный двигатель [1], содержащий камеру сгорания, сопло с утопленной частью, заряд твердого топлива, состоящий из двух частей, одна из которых имеет пониженное содержание окислителя и расположена достаточно близко к утопленному входу, чтобы создавать пограничный слой продуктов сгорания, имеющих дефицит окислителя, проходящий через кольцевой зазор и обтекающий сужающуюся часть и область критического сечения, снижая тем самым унос упомянутой сужающейся части и участка критического сечения. Рассмотрены две схемы зарядов: с центральным каналом и торцевого горения. Однако такой ракетный двигатель основан на горении твердого топлива, а следовательно температура горения не может превышать 4-5 тысяч градусов Кельвина.Known rocket engine [1], containing a combustion chamber, a nozzle with a recessed part, a solid fuel charge, consisting of two parts, one of which has a reduced oxidizer content and is located close enough to the recessed inlet to create a boundary layer of combustion products having an oxidizer deficiency passing through the annular gap and flowing around the tapering part and the critical section, thereby reducing the entrainment of said tapering part and the critical section. Two charge schemes are considered: with a central channel and end combustion. However, such a rocket engine is based on the burning of solid fuel, and therefore the combustion temperature cannot exceed 4-5 thousand degrees Kelvin.

К недостаткам такого устройство относится то, что низкотемпературная плазма, достигающая относительно небольшой температуры, что не позволяет создать соответствующий импульс.The disadvantages of this device include the fact that the low-temperature plasma reaches a relatively low temperature, which does not allow you to create the corresponding impulse.

В качестве аналога выбран импульсный электроразрядный реактивный двигатель [2], содержащий участок в виде газодинамического резонатора с полой разгонной трубкой, заканчивающийся сверхзвуковым соплом, анодом и катодом, разделенные диэлектриком и соединенные с высоковольтным источником напряжения и высоковольтным конденсатором, снабженный системой подачи и поджига рабочего тела.A pulsed electric-displacement jet engine [2] was selected as an analogue, containing a section in the form of a gas-dynamic resonator with a hollow booster tube, ending with a supersonic nozzle, anode, and cathode, separated by a dielectric and connected to a high-voltage voltage source and high-voltage capacitor, equipped with a supply and ignition system for the working fluid .

Однако в системе подачи рабочего присутствует дозатор подачи рабочего тела. система, инициирующая детонационный разряд достаточно сложна из-за того, что разряд осуществляется в нестабильных условиях, поскольку использование газообразного рабочего тела не всегда позволяет равномерно разместить его в резонатореHowever, in the feed system of the worker there is a dispenser for supplying the working fluid. the system initiating the detonation discharge is rather complicated due to the fact that the discharge is carried out under unstable conditions, since the use of a gaseous working fluid does not always allow it to be uniformly placed in the resonator

В качестве прототипа выбран патент на импульсный детонационный двигатель [3], содержащий систему подачи и поджига, выполненную в виде прозрачной диэлектрической трубки 1, заполненной инертным газом 2, на торцах которой установлены анод 3 и катод 4, подключенные с высоковольтному источнику напряжения 5 и высоковольтному конденсатором 6, а рабочее тело выполнено из светопоглощающего легкоиспаряемого материала 7 и сверхзвукового сопла 8.As a prototype, a patent was chosen for a pulsed detonation engine [3], which contains a feed and ignition system made in the form of a transparent dielectric tube 1 filled with inert gas 2, at the ends of which an anode 3 and a cathode 4 are mounted, connected to a high-voltage voltage source 5 and high-voltage a capacitor 6, and the working fluid is made of light-absorbing easily evaporated material 7 and a supersonic nozzle 8.

К недостаткам такого двигателя можно отнести малый ресурс ресурс из-за того, что образующаяся плазма способна непосредственно контактировать с поверхностью кварцевой трубки 1.The disadvantages of such an engine include a low resource resource due to the fact that the resulting plasma is able to directly contact the surface of the quartz tube 1.

Предложенный пинчевый светоэрозионный ракетный двигатель, содержащий корпус из светопоглощащего легкоиспаряемого материала со сверхзвуковым соплом с соосно установленной прозрачной диэлектрической трубки прозрачной трубки 1, заполненной инертным газом 2 с электродами 3 и 4 расположенными на противоположных концах светопрозрачной оболочки и подключенными к высоковольтному источнику 5 и конденсатору 6..The proposed pinch light erosion rocket engine comprising a housing of a light-absorbing easily evaporated material with a supersonic nozzle with a coaxially mounted transparent dielectric tube of a transparent tube 1 filled with an inert gas 2 with electrodes 3 and 4 located at opposite ends of the translucent sheath and connected to a high-voltage source 5 and a capacitor 6. .

К особенностям такого реактивного двигателя можно отнести то, что соосно прозрачной диэлектрической трубки 1, внутри корпуса, установлены последовательно дополнительные стержневые электроды 9 из трудноиспаряемого материала, например, вольфрама, а высоковольтный разрядный конденсатор последовательно соединен с электродами 3 и 4 в светопрозрачной трубке 1 через дополнительные стержневые электроды 9. Другими отличительными признаками можно признать то, что дополнительные электроды 9 соединены меду собой перемычками за пределами светопрозрачной трубки 1.The features of such a jet engine include the fact that coaxially transparent dielectric tube 1, inside the case, additional rod electrodes 9 are made sequentially of hard-to-evaporate material, for example, tungsten, and a high-voltage discharge capacitor is connected in series with electrodes 3 and 4 in the translucent tube 1 through additional rod electrodes 9. Other distinctive features can be recognized as the fact that the additional electrodes 9 are connected by honey with jumpers outside the light pupil tube 1.

На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый светоэрозионный ракетный двигатель.In FIG. 1 schematically shows the proposed light erosion rocket engine.

Он содержит систему подачи и поджига, выполненную в виде прозрачной диэлектрической трубки 1, заполненной инертным газом 2, на торцах которой установлены анод 3 и катод 4, подключенные с высоковольтному источнику напряжения 5 и высоковольтному конденсатором 6, а рабочее тело выполнено в виде корпуса 7 из светопоглощающего легкоиспаряемого материала и сверхзвукового сопла 8.It contains a supply and ignition system made in the form of a transparent dielectric tube 1 filled with inert gas 2, at the ends of which an anode 3 and a cathode 4 are mounted, connected to a high voltage voltage source 5 and a high voltage capacitor 6, and the working fluid is made in the form of a housing 7 of light-absorbing easily evaporated material and supersonic nozzle 8.

К отличительным признакам такого реактивного двигателя можно отнести то. что соосно светопрозрачной диэлектрической трубки 1, внутри корпуса 7 из светопоглощающего материала 7, выполненного в виде цилиндра, установлены последовательно дополнительные стержневые электроды 9 из трудноиспаряемого материала, например, вольфрама, а высоковольтный разрядный конденсатор 6 последовательно соединен с электродами 9 в светопрозрачной диэлектрической трубке 1 через дополнительный стержневые электроды 9.The distinguishing features of such a jet engine include that. that coaxially with the translucent dielectric tube 1, inside the casing 7 of the light-absorbing material 7 made in the form of a cylinder, additional rod electrodes 9 of hard-to-evaporate material, for example, tungsten, are sequentially installed, and the high-voltage discharge capacitor 6 is connected in series with the electrodes 9 in the translucent dielectric tube 1 through additional rod electrodes 9.

На фиг. 2. изображено поперечное сечение пинчевого светоэрозионного реактивно двигателя, в котором дополнительные электроды 9 соединены меду собой перемычками 10 за пределами светопрозрачной трубки 1 и корпуса 7 из светопоглощащего материала. Вынос дополнительных электродов 9 за пределами светопрозрачной трубки 1 и корпуса 7 из светопоглощащего материала практически не влияет эффект от воздействия импульса магнитного поля поскольку все элементы магнитопрозрачны. Более того, вынос дополнительных электродов 9 за пределами светопрозрачной трубки 1 и корпуса 7 из светопоглощающего материала не экранирует световой поток, попадающий на светопоглощающий материал, выполненный в виде корпуса.In FIG. 2. shows a cross section of a pinch light erosion jet engine, in which the additional electrodes 9 are connected by honey with jumpers 10 outside the translucent tube 1 and the housing 7 of a light-absorbing material. The removal of additional electrodes 9 outside the translucent tube 1 and the housing 7 from the light-absorbing material has practically no effect on the effect of the magnetic field pulse since all elements are magnetically transparent. Moreover, the removal of additional electrodes 9 outside the translucent tube 1 and the housing 7 from the light-absorbing material does not shield the luminous flux incident on the light-absorbing material, made in the form of a housing.

Фиг. 3 поясняет второй пункт формулы изобретения.FIG. 3 illustrates the second claim.

Работает предлагаемый светоэрозинный ракетный двигатель следующим образом. При разрядке от импульсного высоковольтного разрядного конденсатора ток практически одновременно протекает через дополнительные стержневые электроды 9 и электроды 3 и 4, установленные над прозрачной диэлектрической трубкой 1. Благодаря пинчевому эффекту низкотемпературная плазма внутри светопрозрачной диэлектрической трубки 1 сжимается к центру трубки 1, отходя при этом от непосредственного контакта с кварцевыми стенками трубки 1. При таком эффекте сама светопрозрачная трубка 1 выдерживает на порядок большее число импульсов. К дополнительным эффектам можно отнести и то, что плазма отжатая от поверхности прозрачной диэлектрической трубки 1 разогревается во время импульса до более высоких температур, что способствует более интенсивному испарению светопоглощающего материала, выполненного в виде корпуса 7.The proposed light erosion rocket engine operates as follows. When discharged from a pulsed high-voltage discharge capacitor, the current flows almost simultaneously through additional rod electrodes 9 and electrodes 3 and 4 mounted above the transparent dielectric tube 1. Due to the pinch effect, the low-temperature plasma inside the translucent dielectric tube 1 is compressed to the center of the tube 1, departing from the direct contact with the quartz walls of the tube 1. With this effect, the translucent tube 1 itself withstands an order of magnitude greater number of pulses. Additional effects include the fact that the plasma pressed from the surface of the transparent dielectric tube 1 is heated during the pulse to higher temperatures, which contributes to a more intense evaporation of the light-absorbing material made in the form of a housing 7.

Таким образом, предложен пинчевый светоэрозионный ракетный двигатель с повышенным ресурсом.Thus, a pinch light erosion rocket engine with an increased resource is proposed.

Источники информации:Information sources:

1. Патент RU №200710731- Импульсный электрический реактивный двигатель1. Patent RU No. 200710731- Pulse electric jet engine

2. Патент RU №2433293- Импульсный ДЕТОНАЦИОННЫЙ реактивный двигатель.2. Patent RU No. 2433293 - Pulse detonation jet engine.

3. Прототип - Патент РФ №2644798 на импульсный детонационный двигатель.3. Prototype - RF Patent No. 2644798 for a pulsed detonation engine.

Claims (2)

1. Пинчевый светоэрозионный реактивный двигатель, содержащий систему подачи и поджига, выполненную в виде прозрачной диэлектрической трубки 1, заполненной инертным газом 2, на торцах которой установлены анод 3 и катод 4, подключенные к высоковольтному источнику напряжения 5 и высоковольтному конденсатору 6, а рабочее тело выполнено из светопоглощающего легкоиспаряемого материала 7 и сверхзвукового сопла 8, отличающийся тем, что соосно светопрозрачной диэлектрической трубке 1, внутри корпуса 7 из светопоглощающего материала, выполненного в виде цилиндра, установлены последовательно дополнительные стержневые электроды 9 из трудноиспаряемого материала, например вольфрама, а высоковольтный разрядный конденсатор 6 последовательно соединен с электродами 9.1. A pinch light erosion jet engine containing a supply and ignition system made in the form of a transparent dielectric tube 1 filled with an inert gas 2, at the ends of which an anode 3 and a cathode 4 are mounted, connected to a high-voltage voltage source 5 and a high-voltage capacitor 6, and the working medium made of light-absorbing easily evaporated material 7 and a supersonic nozzle 8, characterized in that it is coaxial with the translucent dielectric tube 1, inside the housing 7 of light-absorbing material made in ide cylinder mounted successively further rod electrodes 9 of trudnoisparyaemogo material such as tungsten, and a high voltage discharge capacitor 6 is connected in series with the electrodes 9. 2. Пинчевый ракетный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что дополнительные электроды 9 соединены между собой перемычками 10 за пределами светопрозрачной трубки 1 и корпуса 7 из светопоглощающего материала.2. The pinch rocket engine according to claim 1, characterized in that the additional electrodes 9 are interconnected by jumpers 10 outside the translucent tube 1 and the casing 7 of light-absorbing material.

Images