ЖИДКОСТНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ (ЖРД)
LIQUID-PROPELLANT ROCKET ENGINE (LPRE)

Изобретение относится к ЖРД с камерой, газогенератором, насосами, трубопроводами подачи криогенного топлива, пусковыми клапанами, трубопроводами подачи управляющего газа, электропневмоклапанами (ЭПК), и предназначено для упрощения системы управления, замещением управляющего газа, подводимого к пусковым клапанам криогенного компонента для их открытия при запуске ЖРД, на управляющее рабочее тело для удержания пусковых клапанов в открытом положении при работе ЖРД и закрытию пусковых клапанов при выключении ЖРД по падению давления управляющего рабочего тела.
Известен ЖРД с клапаном (патент RU 2489626, МПК F16K 1/12, F16K 15/02), содержащим корпус с входным и выходным патрубками, затвор, поршень.
Недостатком указанного клапана является необходимость подачи и удержания давления управляющего газа от ЭПК в течение всего времени работы ЖРД и сброса управляющего газа для закрытия клапана.
Общеизвестно, что для срабатывания клапана в ЖРД используется баллон управляющего газа высокого давления и ЭПК. Для предпусковой продувки камеры и газогенератора ЖРД также устанавливается баллон газа высокого давления и ЭПК, при этом после продувки в баллоне давление газа резко падает. Наличие двух баллонов и дополнительного ЭПК усложняет конструкцию ЖРД и увеличивает его массу.
Известен ЖРД с трехходовым клапаном (патент RU 2502005, МПК F16K 11/10), содержащим корпус, с входной, выходной, дренажной и управляющей полостями, входной и дренажный клапаны, соединенные между собой через шток. Дренажный клапан соединен с поршнем, который поджимается пружиной.
Недостатком указанного трехходового клапана является неработоспособность резиновых колец, уплотняющих поршень управляющей полости при работе на криогенных топливах.
Известен ЖРД с клапаном (патент RU 2502911, МПК F16K 31/22), содержащим впускную камеру, выпускную камеру, исполнительный орган и управляющую камеру. Клапан из закрытого положения в открытое перемещается при подаче в управляющую полость рабочей среды через дроссельное отверстие диафрагмы.
Недостатком указанного клапана является замедленное открытие клапана, сложная конструкция клапана, повышенная масса.
Известна схема ЖРД с насосной системой подачи топлива (Волков Е.Б. и др. Жидкостные ракетные двигатели. М., Воениздат, 1970, рис. 0.9, стр. 20, 21. - прототип), содержащая камеру, газогенератор, насосы, трубопроводы подачи топлива, пусковые клапаны, трубопроводы подачи управляющего газа от ЭПК.
Недостатком указанной схемы ЖРД, принятой в качестве прототипа, является необходимость подачи и удержания давления управляющего газа от ЭПК к пусковым клапанам в течение всего времени работы ЖРД и сброса управляющего газа для закрытия клапанов, что усложняет конструкцию ЖРД и увеличивает его массу.
Целью предлагаемого изобретения является упрощение схемы ЖРД замещением управляющего газа от ЭПК, подводимого к пусковым клапанам для их открытия при запуске ЖРД, на управляющее рабочее тело для удержания пусковых клапанов в открытом положении при работе ЖРД и закрытию пусковых клапанов при выключении ЖРД по падению давления управляющего рабочего тела, упрощение конструкции ЖРД, снижение массы ЖРД.
Поставленная задача решается следующим образом.
В известной схеме ЖРД с насосной системой подачи топлива, содержащей камеру, газогенератор, насосы, трубопроводы подачи топлива, пусковые клапаны, трубопроводы подачи управляющего газа, ЭПК, согласно изобретению в трубопроводы подачи управляющего газа установлены клапаны-тройники со штуцерами входа управляющего газа, входа управляющего рабочего тела, выхода управляющего газа и рабочего тела, при этом между патрубками входа управляющего рабочего тела клапанов-тройников и трубопроводами подачи топлива после насосов установлены трубопроводы управляющего рабочего тела.
Кроме того, в корпусе клапана-тройника выполнено седло со сторона подачи управляющего газа, в корпус установлены переходник с седлом со стороны управляющего рабочего тела, затвор с фторопластовыми уплотнениями, взаимодействующими с седлами.
Предлагаемая схема ЖРД представлена на фиг. 1 и 2,
где:
1 - камера;
2 - газогенератор;
3 - насосы;
4 - трубопроводы подачи топлива;
5 - пусковые клапаны;
6 - трубопроводы подачи управляющего газа;
7 - ЭПК;
8 - клапаны тройники;
9 - трубопроводы подачи управляющего рабочего тела;
10 - корпус клапана тройника;
11 - переходник с седлом;
12 - затвор с фторопластовыми уплотнениями;
Вход А - вход управляющего газа;
Вход Б - вход управляющего рабочего тела;
Выход В - выход управляющего газа и рабочего тела.
ЖРД содержит камеру 1, газогенератор 2, насосы 3, трубопроводы подачи топлива 4, пусковые клапаны 5, трубопроводы подачи управляющего газа 6, ЭПК 7, трубопроводы подачи управляющего рабочего тела 9 и клапаны-тройники 8, имеющие штуцеры для входа управляющего газа А, входа управляющего рабочего тела Б, выход управляющего газа и рабочего тела В и состоящего из корпуса клапана тройника 10, переходника с седлом 11 и затвора с фторопластовыми уплотнениями 12.
ЖРД работает следующим образом: при запуске подается давление газа для продувки головок камеры 1, газогенератора 2 и к клапанам-тройникам 8 как управляющее давление для открытия пусковых клапанов 5. Затвор с фторопластовыми уплотнениями 12 перемещается до посадки на седло переходника 11. Давление управляющего газа попадает в полость выхода клапана-тройника 8 и затем к пневмоприводам пусковых клапанов 5. Пусковые клапаны 5 открываются и компоненты топлива попадают в камеру 1 и газогенератор 2. ЖРД запускается и выходит на основной режим. Компоненты по трубопроводам подачи управляющего рабочего тела 9 воздействуют на затвор с фторопластовыми уплотнениями 12 клапанов-тройников 8. Через 1-2 секунды после выхода ЖРД на основной режим, давление управляющего газа падает и затвор с фторопластовыми уплотнениями 12 возвращается в исходное положение. Управляющее давление газа замещается управляющим давлением рабочего тела. Такое положение пусковых клапанов 5 сохраняется в течение всего времени работы двигателя. При выключении двигателя давление управляющего рабочего тела падает и пусковые клапаны 5 закрываются.
Так как предлагаемое изобретение ЖРД планируется использовать в ракетной технике его детали выполнены из материалов: затвор с фторопластовыми уплотнениями клапана-тройника их бронзы БРАЖ 9-4 и фторопласта-4, пружина клапана тройника из стали 12Х18Н10Т, остальные детали из стали 07X16H6.
Таким образом, применение указанного изобретения позволяет расширить возможность применения ЖРД за счет замены управляющего газа, подводимого к пусковым клапанам, на управляющее давление рабочего тела в изделиях машиностроения, работающих по командам управления на открытие и закрытие пусковых клапанов, упростить конструкцию и снизить массу.