Жидкостный ракетный двигатель с дожиганием генераторного газа

Полезная модель относится к ракетной технике, в частности, к жидкостным ракетным двигателям (ЖРД) с дожиганием генераторного газа, в которых изменения вектора тяги достиг- соединен с камерой двигателя через сильфонный компенсатор, являющийся узлом качания камеры, агрегаты автоматики и два рулевых привода, расположенных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, которые прикреплены через кронштейны к раме и к качающейся камере (патент RU №2259352, МПК F02K 9/68, 99 г.). Прототип.
В прототипе рама двигателя выполнена в виде фрагмента конструкции, состоящей из нескольких силовых элементов конструкции.
В прототипе рулевые приводы установлены под острым углом к оси двигателя, в результате чего при качании камеры их штоки будут испытывать повышенные изгибающие моменты, которые могут привести к быстрому выходу приводов из строя.
Кроме того, в прототипе не рассмотрен вопрос о соединении штоков рулевых приводов с кронштейнами рамы.
Раскрытие полезной модели
Задача полезной модели заключается в повышении надежности работы системы качания камеры двигателя за счет снижения нагрузок на рулевые приводы и раму двигателя.
Эта задача решена за счет того, что жидкостный ракетный двигатель с дожиганием генераторного газа включает в себя камеру, турбонасосный агрегат, состоящий из турбины, насоса окислителя, насоса горючего, газогенератор, выход из которого соединен с турбиной, которая через газовод соединена с камерой через сильфонный компенсатор со своим карданным механизмом, двигатель также содержит раму и два рулевых привода, установленных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, причем рама выполнена в виде пространственной усеченной пирамиды, сваренной из четырех пар силовых стержней, при этом верхние пары стержней выполнены с пятами, с помощью которых они крепятся к шпангоуту ракеты, а нижние пары стержней выполнены с пластинами, через которые они прикреплены к силовому кольцу сильфонного компенсатора карданного механизма, причем верхние и нижние пары силовых стержней соединены силовыми стержнями, а каждый из рулевых приводов состоит из силового цилиндра и тяги, причем силовой цилиндр и тяги каждого из приводов прикреплены к раме и к корпусу камеры через трехстержневые кронштейны, между которыми установлен шарнир, выполненный в виде «вилка-проушина», причем в проушину вставлен сферический подшипник скольжения, кроме того, оси силовых цилиндров этих приводов расположены параллельно оси двигателя, а оси шарниров, установленных в соединении силовых цилиндров с трехстержневыми кронштейнами, прикрепленными к раме, проходят через центр карданного механизма.
Технический результат состоит в снижении изгибающих моментов, действующих на привод при качании камеры, а также боковых нагрузок, действующих на раму, в повышении жесткости рамы и надежности работы двигателя.
Перечень чертежей
На фиг. 1 представлен общий вид однокамерного ЖРД; на фиг. 2 - продольное сечение сильфонного компенсатора со своим карданным механизмом; на фиг. 3 - вид А на раму сверху.
Описание полезной модели
ЖРД (фиг. 1-2) включает в себя камеру двигателя 1, турбонасосный агрегат (ТНА) 2, состоящий из турбины 3, насоса окислителя 4 и насоса горючего 5, газогенератор 6, выход из которого соединен с турбиной 3. Турбина 3 соединена с камерой через газовод 7. Соединение газовода с камерой осуществляется через сильфонный компенсатор 8 со своим карданным механизмом 9. Двигатель содержит раму 10 и два рулевых привода 11 и 12, установленных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.
Рама 10 (фиг. 3) двигателя выполнена в виде пространственной усеченной пирамиды, сваренной из четырех пар силовых стержней 13. Верхние пары стержней выполнены с пятами 14, с помощью которых они крепятся к шпангоуту ракеты (не показано). Нижние пары стержней выполнены с пластинами 15, через которые они крепятся к силовому кольцу 16 сильфонного компенсатора 8 карданного механизма 9.
Для ужесточения рамы верхние и нижние пары силовых стержней 13 скреплены сверху и снизу силовыми стержнями 17 и 18.
Каждый из рулевых приводов состоит из силового цилиндра 19 и тяги 20. При этом силовые цилиндры этих приводов соединены, с одной стороны, с шарниром 21, а с другой стороны - с трехстержневым кронштейном 22, прикрепленным к раме 10. Тяги этих приводов соединены с шарниром 23 и через него соединены с трехстержневым кронштейном 24, прикрепленным к камере.
Кроме того, в этом двигателе оси рулевых приводов расположены параллельно оси O'-О' двигателя. Шарниры 21 и 23 в соединениях силовых цилиндров и тяг с трехстержневыми кронштейнами 22 и 24 выполнены в виде соединения «вилка-проушина». Причем в проушины этого соединений вставлены сферические подшипники скольжения (не показано).
1
В соединениях силовых цилиндров с трехстержневыми кронштейнами, прикрепленными к раме, оси шарниров 21 проходят через центр O карданного механизма 9.
Выполнение рамы в виде пространственной усеченной пирамиды, сваренной из четырех пар силовых стержней, позволяет повысить ее жесткость и снизить ее массу.
Расположение рулевых приводов, оси которых параллельны оси двигателя, позволяет снизить значение изгибающих моментов, действующих на тяги рулевых приводов при качании камеры.
Размещение шарнира между силовым цилиндром рулевого привода и трехстержневым кронштейном, прикрепленным к раме, ось которого проходит через центр карданного механизма, позволяет снизить величину боковых нагрузок, действующих на раму при качании камеры.
Работа двигателя
1
При необходимости отклонения камеры 1 (фиг. 1-2) от номинального углового положения срабатывают рулевые приводы 11 и 12, и за счет перемещения тяг 20 создаются крутящие моменты, и камера отклоняется, поворачиваясь вокруг центра O сильфонного компенсатора 8.
При этом, тяга двигателя воспринимается нижней парой стержней 13 рамы, а затем передается на пяты 14 и далее на шпангоут ракеты.
Промышленное применение
Предлагаемая полезная модель найдет применение в ракетной технике при создании однокамерных ЖРД с дожиганием генераторного газа, в которых изменения вектора тяги осуществляется качанием камеры двигателя.