КАМЕРА ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ МАЛОЙ ТЯГИ

Полезная модель относится к ракетной технике, конкретно - к организации защиты от перегрева стенок камеры в зоне, примыкающей к форсуночной головке, и самой форсуночной головки.
Известна камера ЖРДМТ по патенту РФ №2100636, F02K 9/62 (з. №93010831 от 01.03.1993) основной задачей которой является повышение надежности работы камеры сгорания ЖРДМТ с высокой степенью полноты сгорания. Данная камера ЖРДМТ содержит форсуночную головку, и установленную в ней через переходник камеру сгорания с соплом, втулку, охватывающую камеру сгорания и установленную с зазором относительно нее.
Основным недостатком организации защиты стенки от перегрева данной камеры является то, что она предназначена для ЖРДМТ тягой более 100Н и непригодна для ЖРДМТ особо малой тяги (0,3-1,0 Н).
Кроме того, в данной конструкции практически невозможно защитить смесительную головку от перегрева при малых расходах компонентов топлива, что характерно для ЖРДМТ особо малых тяг. Эти тепловые потоки способны вызвать деформацию уплотнительных элементов клапанов и перегрев компонентов топлива, а также привести к повышению температуры элементов конструкции космического аппарата.
Задачей предлагаемой полезной модели является организация защиты от перегрева зоны камеры, непосредственно примыкающей к форсуночной головке и самой форсуночной головки с клапанами подачи компонентов топлива.
Решение заключается в том, что камера жидкостного ракетного двигателя малой тяги, состоящая из смесительной головки и установленных в ней через переходник камеры сгорания с соплом, втулки, охватывающей камеру сгорания и установленной с зазором относительно нее; дополнительно камеpa сгорания имеет кольцевой установочный буртик на тонкостенной кольцевой перемычке, контактирующий с посадочным местом на втулке, а втулка у смесительной головки установлена на посадочные места между камерой сгорания и переходником.
В предпочтительном варианте выполнения стенка камеры от кольцевого буртика до смесительной головки имеет толщину, рассчитанную из условий прочности при максимальном рабочем давлении и максимальной рабочей температуре стенки камеры в этой зоне.
Дополнительно полость между втулкой и стенкой камеры сгорания может быть заполнена термостойким теплоизоляционным материалом, а на внутренней поверхности втулки может быть выполнена кольцевая проточка, увеличивающая термосопротивление. В тонкостенной перемычке между камерой сгорания и кольцевым установочным буртиком могут быть выполнены равномерно распределенные отверстия.
Такое выполнение камеры позволит существенно уменьшить тепловые потоки от камеры сгорания к форсуночной головке и элементам конструкции космического аппарата.
Предлагаемая конструкция поясняется чертежами. На фиг.1 показан продольный разрез камеры ЖРДМТ, на фиг.2 - увеличенный фрагмент камеры в районе переходных элементов.
Камера ЖРДМТ состоит из камеры сгорания 1, втулки 2, переходника 3, выполненного из жаропрочной стали типа 12Х18Н10Т и форсуночной головки 4. На камере сгорания 1 выполнена кольцевая проточка 5, уменьшающая толщину стенки камеры с целью повышения термосопротивления. Втулка 2 имеет посадочное место для установки на кольцевой буртик 6 камеры сгорания 1. Перемычка от камеры сгорания 1 к кольцевому буртику 6 выполнена тонкостенной и имеет равномерно распределенные отверстия 7, уменьшающие сечение перемычки и повышающие термосопротивление. На внутренней поверхности втулки 2 может быть выполнена дополнительная кольцевая проточка 8.
Втулка 2 соединена с камерой сгорания 1 сваркой в двух местах. Кольцевые проточки 5 и 8, кроме увеличения термосопротивления, увеличивают кольцевой зазор, в который может быть помещен теплоизоляционный материал, снижающий передачу тепла к втулке 2 излучением. Благодаря этому существенно снижается тепловой поток к переходнику 3.
При работе камеры ЖРДМТ тепловой поток, дойдя до зоны, примыкающей к форсуночной головке, разделяется на две части: одна часть потока продолжает движение по утоненной стенке камеры сгорания 1 под кольцевой проточкой 5. Другая часть теплового потока устремляется по кольцевой перемычке с отверстиями 7 к буртику 6 и втулке 2. Этот тепловой поток существенно ослаблен тонкой перемычкой и отверстиями 7, выполненными в ней. Дополнительно тепловой поток уменьшает кольцевая проточка 8. Заполнение полости между камерой сгорания 1 в районе проточек 5 и 8 и втулкой 2 теплоизоляционным материалом, исключает передачу тепла излучением от стенки камеры сгорания к втулке 2.
Результатом работы такой конструкции камеры ЖРДМТ является значительное ослабление тепловых потоков, передающихся от камеры сгорания к форсуночной головке.