RU2577424C1

RU2577424C1 - Multistage combustion chamber for liquid rocket engine

Info

Publication number: RU2577424C1
Application number: RU2015101455/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Геннадьевич Гольцев
Original assignee: Александр Геннадьевич Гольцев
Priority date: 2015-01-19
Filing date: 2015-01-19
Publication date: 2016-03-20

Abstract

FIELD: rocket engines.

SUBSTANCE: invention relates to rocket engines. Multi-stage liquid fuel rocket combustor engine consists of a sequence of elementary combustion chambers, each with its nozzles supplying working fluid and its igniters supplied working fluid.

EFFECT: invention provides increased flow rate of spent working fluid by increasing flow rate of working body per unit time.

1 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемая многоступенчатая камера сгорания относится к ракетным двигательным установкам. Известна классическая камера сгорания, представляющая собой объемную полость, с одной стороны которой находятся форсунки подачи рабочего тела, а с другой стороны - сопло истечения отработанного рабочего тела. В качестве прототипа рассмотрены: а) камера сгорания в книге "Теплотехника" издательства "Машиностроение", 1986 год издания, б) камера сгорания в Большой Советской Энциклопедии, в) камера сгорания в интернет-энциклопедии "Wikipedia". Все приведенные примеры камер сгорания обладают одним общим недостатком химических ракетных двигателей - ограниченной скоростью истечения отработанного рабочего тела, составляющей 4-4,5 км/сек. Заявляемая многоступенчатая камера сгорания позволяет значительно повысить скорость истечения отработанного рабочего тела и представляет собой последовательность элементарных камер сгорания, каждая из которых имеет свою индивидуальную подачу рабочего тела со своим же индивидуальным воспламенителем рабочего тела. Истечение отработанного рабочего тела из элементарных камер сгорания производится через одно общее сопло истечения. Сущность работы многоступенчатой камеры сгорания заключается в одновременном заполнении рабочим телом всех элементарных камер сгорания с одновременным же воспламенением подаваемого рабочего тела во всех элементарных камерах сгорания.The proposed multi-stage combustion chamber relates to rocket propulsion systems. A classical combustion chamber is known, which is a volume cavity, on one side of which there are nozzles for supplying a working fluid, and on the other hand, a nozzle for the expiration of a spent working fluid. The following are considered as a prototype: a) a combustion chamber in the book "Heat Engineering" of the publishing house "Mechanical Engineering", 1986 edition, b) a combustion chamber in the Great Soviet Encyclopedia, c) a combustion chamber in the Internet encyclopedia "Wikipedia". All the above examples of combustion chambers have one common drawback of chemical rocket engines - the limited expiration rate of the spent working fluid, which is 4-4.5 km / s. The inventive multi-stage combustion chamber can significantly increase the expiration rate of the spent working fluid and is a sequence of elementary combustion chambers, each of which has its own individual supply of the working fluid with its own individual ignitor of the working fluid. The expiration of the spent working fluid from elementary combustion chambers is made through one common exhaust nozzle. The essence of the multistage combustion chamber consists in the simultaneous filling with a working fluid of all elementary combustion chambers with the same ignition of the supplied working fluid in all elementary combustion chambers.

На Фиг. 1 изображено схематичное устройство многоступенчатой камеры сгорания:In FIG. 1 shows a schematic diagram of a multi-stage combustion chamber:

1 - форсунки подачи рабочего тела (на реальном двигателе ряды форсунок опоясывают многоступенчатую камеру сгорания на расстоянии L друг от друга),1 - nozzles for supplying a working fluid (on a real engine, rows of nozzles encircle a multistage combustion chamber at a distance L from each other),

2 - воспламенители рабочего тела,2 - igniters of the working fluid,

3 - участок дожига сгораемого рабочего тела,3 - plot afterburning combustible working fluid,

4 - сопло истечения отработанного рабочего тела,4 - nozzle expiration of the working fluid,

А, В, С - элементарные камеры сгорания.A, B, C - elementary combustion chambers.

Рабочее тело элементарной камеры сгорания А, сгорая и расширяясь, придает ускорение рабочему телу элементарной камеры сгорания В, которое, в свою очередь, сгорая и расширяясь одновременно с процессом в элементарной камере сгорания А, ускоряет сгорающее и расширяющееся рабочее тело элементарной камеры сгорания С одновременно с процессами в элементарных камерах сгорания А и В. Таким образом происходит сложение скоростей расширения сгорающих рабочих тел всех элементарных камер сгорания и, как следствие, увеличение общей (суммарной) скорости истечения отработанного рабочего тела всех элементарных камер сгорания через сопло 4. Общую (суммарную) скорость истечения отработанного рабочего тела через сопло 4 можно выразить формулой: V=knv, где V - общая (суммарная) скорость отработанного рабочего тела, n - количество элементарных камер сгорания, v - скорость истечения отработанного рабочего тела одной элементарной камеры сгорания, k - коэффициент воздействия друг на друга расширяющихся рабочих тел элементарных камер сгорания.The working fluid of an elementary combustion chamber A, while burning and expanding, accelerates the working fluid of an elementary combustion chamber B, which, in turn, is burning and expanding simultaneously with the process in an elementary combustion chamber A, accelerates a burning and expanding working fluid of an elementary combustion chamber C at the same time processes in elementary combustion chambers A and B. Thus, the expansion rates of the combusting working bodies of all elementary combustion chambers are added and, as a result, the total (total) speed increases the expiration of the spent working fluid of all elementary combustion chambers through the nozzle 4. The total (total) speed of the expiration of the spent working fluid through the nozzle 4 can be expressed by the formula: V = knv, where V is the total (total) speed of the spent working fluid, n is the number of elementary chambers combustion, v is the expiration rate of the spent working fluid of one elementary combustion chamber, k is the coefficient of impact on each other of the expanding working fluid of the elementary combustion chambers.

Главным техническим результатом многоступенчатой камеры сгорания является более высокая скорость истечения отработанного рабочего тела через сопло 4 за счет кратного количеству элементарных камер сгорания увеличения расхода рабочего тела в единицу времени по отношению к классической камере сгорания.The main technical result of a multi-stage combustion chamber is a higher rate of expiration of the spent working fluid through the nozzle 4 due to the multiple number of elementary combustion chambers increasing the flow rate of the working fluid per unit time in relation to the classical combustion chamber.

Первым существенным признаком многоступенчатой камеры сгорания является наличие нескольких элементарных камер сгорания.The first significant feature of a multi-stage combustion chamber is the presence of several elementary combustion chambers.

Вторым существенным признаком многоступенчатой камеры сгорания является наличие у каждой элементарной камеры сгорания своей подачи рабочего тела и своего воспламенителя рабочего тела.The second essential feature of a multi-stage combustion chamber is the presence of each supply of the working fluid and its ignitor of the working fluid for each elementary combustion chamber.

Третьим существенным признаком многоступенчатой камеры сгорания является одновременность подачи и воспламенения рабочего тела во всех элементарных камерах сгорания.The third essential feature of a multi-stage combustion chamber is the simultaneous supply and ignition of the working fluid in all elementary combustion chambers.

Claims

A multi-stage combustion chamber of a liquid propellant rocket engine, consisting of a sequence of elementary combustion chambers, each of which is equipped with its own nozzles for supplying the working fluid and its igniter of the supplied working fluid.