АЭРОЗОЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР С ПУЛЬСИРУЮЩЕЙ КАМЕРОЙ СГОРАНИЯ И ПРИНУДИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМОЙ ПОДАЧИ РЕАГЕНТА

Предлагаемая полезная модель относится к аэрозольной технике, может быть использована в наземных аэрозольных генераторах, применяемых как в народном хозяйстве, так и оборонной промышленности и предназначена улучшить технико-экономические и расходные параметры аэрозольных установок.
Аэрозольный генератор с пульсирующей камерой сгорания и принудительной системой подачи реагента выполнен на основе пульсирующего детонационного однокамерного ракетного двигателя.
Известен пульсирующий детонационный однокамерный ракетный двигатель по патенту на полезную модель №40081, опубликованный 27.08.2004 г. Работа его основана на том, что воспламенение поданных в камеру сгорания компонентов топлива и их выброс под высоким давлением происходит периодически в результате микровзрыва (детонации).
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является пульсирующий детонационный однокамерный ракетный двигатель на жидких компонентах топлива водорода и кислорода по патенту на полезную модель №43315 опубликованному 10.01.2005 г., принятый за прототип.
Схема прототипа показана на фиг.1, где обозначено:
1 - бак с горючим;
2 - бак с окислителем;
3 - камера сгорания;
4 - клапан горючего;
5 - клапан окислителя;
6 - система зажигания;
7 - ресивер газообразного горючего;
8 - ресивер газообразного окислителя;
9 - теплообменник системы горючего;
10 - теплообменник системы окислителя;
11 - поршень бака горючего;
12 - поршень бака окислителя;
13 - обратный клапан;
14 - теплообменник охлаждения горячих газов;
15 - трубопровод отбора газообразных продуктов горения;
16 - трубопровод наддува бака горючего;
17 - трубопровод наддува бака окислителя;
18 - соединительный трубопровод;
19 - сопло Лаваля.
Пульсирующий детонационный однокамерный ракетный двигатель с принудительной системой подачи топлива содержит баки горючего 1 и окислителя 2, камеру сгорания 3, на корпусе которой установлены клапаны горючего 4 и окислителя 5, сопло Лаваля 19, теплообменники 9 и 10, а также система зажигания 6, закрепленная в торцевой части корпуса. На цилиндрической части камеры устанавливается трубопровод отбора газообразных продуктов горения 15, связанный с теплообменником охлаждения горячих газов 14, расположенным на магистрали подачи жидкого горючего (водорода). Теплообменник охлаждения горячих газов 14 соединен с обратным клапаном 13, к которому подведен соединительный трубопровод 18, связанный с трубопроводами бака горючего 16 и бака окислителя 17. Трубопроводы 16 и 17 подсоединены к бакам со стороны поршней 11 и 12 соответственно. Топливные баки 1 и 2 трубопроводами подсоединены к теплообменникам 9 и 10, которые в свою очередь соединены с ресиверами 7 и 8, которые соединены трубопроводами с клапанами 4 и 5, расположенными на камере сгорания 3.
Двигатель работает следующим образом. При возникновении разряжения в камере сгорания 3 жидкие горючее и окислитель из баков 1 и 2 поступают в теплообменники 9 и 10, расположенные на камере сгорания 3, где компоненты топлива нагреваются и испаряются. Испаряющиеся газы накапливаются в ресиверах 7 и 8. Далее газообразные продукты поступают в камеру сгорания 3 через клапаны 4 и 5. Клапаны 4 и 5 закрываются, включается система зажигания 6, топливная смесь детонирует. На фазе превышения давления в камере сгорания над давлением в баках 1 и 2, часть истекающих продуктов сгорания поступает по трубопроводу отбора газообразных продуктов горения 15 в теплообменник 14, где охлаждается до уровня, безопасного для конструкции баков 1 и 2. Далее охлажденные газы, минуя обратный клапан 13 через соединительный трубопровод 18, проходят в баки 1 и 2 со стороны поршней 11 и 12 по трубопроводам 16 и 17 и создают давление на компоненты топлива (давление наддува). Основная часть продуктов сгорания истекает из камеры сгорания 3 через сопло Лаваля 19 и создает разряжение в конце фазы истечения. Клапаны 4 и 5 открываются под действием разряжения и давления компонентов топлива, и процесс повторяется. В предлагаемом двигателе происходит принудительный наддув баков с горючим 1 и окислителем 2 охлажденными газообразными продуктами горения, отбираемыми из камеры сгорания 3.
Недостатками прототипа являются:
- невозможность перевода жидкого реагента в газообразное с помощью сопла Лаваля, а так же его эффективного распыления;
- невозможность подачи реагента из бака в систему.
Предлагаемое техническое решение позволяет устранить недостатки прототипа.
Задачей предлагаемой полезной модели является осуществление перевода жидкого реагента в газообразное, подача его из бака в систему и повышение эффективности распыления реагента. Для решения поставленной задачи в аэрозольный генератор дополнительно введены жаровая труба и бак реагента с поршнем, соединенный трубопроводом подачи реагента с распыляющей форсункой, которая установлена в жаровой трубе.
Технический результат заключается в повышении производительности аэрозольного генератора и улучшении его технических характеристик.
Для устранения указанных недостатков в аэрозольный генератор с пульсирующей камерой сгорания и принудительной подачей реагента, содержащий баки с горючим и окислителем, камеру сгорания, клапаны горючего и окислителя, систему зажигания, теплообменники систем горючего и окислителя, размещенные на камере сгорания, ресиверы горючего и окислителя, трубопровод отбора газообразных продуктов сгорания, обратный клапан, поршни баков горючего и окислителя, теплообменник охлаждения горячих газов, соединительный трубопровод, трубопроводы наддува баков горючего и окислителя, согласно полезной модели, дополнительно введены жаровая труба, бак реагента с поршнем, соединенный трубопроводом подачи реагента с распыляющей форсункой, которая установлена в жаровой трубе.
Схема предлагаемого аэрозольного генератора с пульсирующей камерой сгорания и принудительной подачей реагента показан на фиг.2, где обозначено:
1 - бак с горючим;
2 - бак с окислителем;
3 - камера сгорания;
4 - клапан горючего;
5 - клапан окислителя;
6 - система зажигания;
7 - ресивер газообразного горючего;
8 - ресивер газообразного окислителя;
9 - теплообменник системы горючего;
10 - теплообменник системы окислителя;
11 - поршень бака горючего;
12 - поршень бака окислителя;
13 - обратный клапан;
14 - теплообменник охлаждения горячих газов;
15 - трубопровод отбора газообразных продуктов горения;
16 - трубопровод наддува бака горючего;
17 - трубопровод наддува бака окислителя;
18 - соединительный трубопровод;
19 - бак с реагентом;
20 - поршень бака реагента;
21 - трубопровод подачи реагента в жаровую трубу;
22 - форсунка реагента;
23 - трубопровод наддува бака с реагентом;
24 - жаровая труба.
Аэрозольный генератор с пульсирующей камерой и принудительной системой подачи реагента содержит баки горючего 1 и окислителя 2, камеру сгорания 3, на корпусе которой установлены клапаны горючего 4 и окислителя 5, теплообменники 9 и 10, систему зажигания 6, закрепленную в торцевой части корпуса. На цилиндрической части камеры устанавливается трубопровод отбора газообразных продуктов горения 15, связанный с теплообменником охлаждения горячих газов 14, расположенным на магистрали подачи жидкого горючего (водорода). Теплообменник охлаждения горячих газов 14 соединен с обратным клапаном 13, к которому подведен соединительный трубопровод 18, связанный с трубопроводами бака горючего 16 и бака окислителя 17. Трубопроводы 16 и 17 подсоединены к бакам со стороны поршней 11 и 12 соответственно. Топливные баки 1 и 2 трубопроводами подсоединены к теплообменникам 9 и 10, которые в свою очередь соединены с ресиверами 7 и 8, которые соединены трубопроводами с клапанами 4 и 5, расположенными на камере сгорания 3.
Бак с реагентом 19 содержит, поршень 20 и через трубопровод 21 подачи реагента соединен с жаровой трубой 24, где установлена распыляющая реагент форсунка 22. Бак с реагентом соединен с трубопроводом бака 17 трубопроводом наддува бака 23.
ж
Длина жаровой трубы L рассчитывается по формуле:
ж
м
ж
L=k·d,
ж
ж
kp
кр
м
м
где d - диаметр жаровой трубы; d=d, d - диаметр критического сечения камеры сгорания, к - безразмерный коэффициент, определяемый опытным путем, k=20-25.
Работает предлагаемый аэрозольный генератор с пульсирующей камерой сгорания и принудительной системой подачи реагента следующим образом. При возникновении разряжения в камере сгорания 3 жидкие горючее и окислитель из баков 1 и 2 поступают в теплообменники 9 и 10, расположенные на камере сгорания 3, где компоненты топлива нагреваются и испаряются. Испаряющиеся газы накапливаются в ресиверах 7 и 8. Далее газообразные продукты поступают в камеру сгорания 3 через клапаны 4 и 5. Клапаны 4 и 5 закрываются, включается система зажигания 6, топливная смесь детонирует. На фазе превышения давления в камере сгорания над давлением в баках 1 и 2, часть истекающих продуктов сгорания поступает по трубопроводу отбора газообразных продуктов горения 15 в теплообменник 14, где охлаждается до уровня, безопасного для конструкции баков 1, 2 и 19. Далее охлажденные газы, минуя обратный клапан 13 через соединительный трубопровод 18, проходят в баки 1, 2 и 19 со стороны поршней 11, 12 и 20 по трубопроводам 16, 17, а также 23 и создают давление (давление наддува) на компоненты топлива и реагента, соответственно. Основная часть продуктов сгорания истекает из камеры сгорания 3 через жаровую трубу 24 и создает разряжение в конце фазы истечения. Клапаны 4 и 5 открываются под действием разряжения и давления компонентов топлива, и процесс повторяется. В предлагаемом двигателе происходит принудительный наддув баков с горючим 1, окислителем 2 и жидким реагентом 19 охлажденными газообразными продуктами горения, отбираемыми из камеры сгорания 3.
Бак с реагентом 19, содержит поршень 20, из которого вытесняется жидкий реагент и через трубопровод 21 подается в жаровую трубу 24, где форсунка 22 распыляет жидкость в горячем газовом потоке.
Проведенный технический анализ предложенного аэрозольный генератор с пульсирующей камерой сгорания и принудительной системой подачи реагента по сравнению с прототипом показал, что:
- с помощью жаровой трубы жидкий реагент эффективно переводится в газообразное состояние, смешиваясь с горячими продуктами сгорания камеры;
- установлена система подачи реагента из бака в жаровую трубу.
Следовательно, предложенное техническое решение позволяет повысить технико-экономические параметры аэрозольного генератора с пульсирующей камерой сгорания и принудительной системой подачи реагента и повысить его производительность.