СПОСОБ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ КАМЕРЫ ГОРЕНИЯ ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ
METHOD OF CLEANING LIQUID-PROPELLANT ROCKET ENGINE COMBUSTION CHAMBER INNER SURFACE

Изобретение относится к области ракетного двигателестроения, в частности к производству и испытанию жидкостных ракетных двигателей повторного использования, работающих на топливе, которое в процессе горения образует нагар на внутренней поверхности и деталях камеры горения.
При подготовке двигателя к повторному запуску, кроме всего прочего, требуется очистка от нагара внутренней поверхности камеры горения.
Известен способ очистки внутренней поверхности камеры горения жидкостного ракетного двигателя, включающий подачу чистящего материала, сбор продуктов очистки с последующей их утилизацией (см. RU 2412086, 20.02.2011).
Технической задачей изобретения является повышение степени очистки сложных геометрических и рельефных поверхностей деталей и узлов камеры горения.
Поставленная задача решается за счет того, что способ очистки внутренней поверхности камеры горения жидкостного ракетного двигателя, включающий подачу чистящего материала, сбор продуктов очистки с последующей их утилизацией, согласно изобретению воздействуют на обрабатываемую поверхность двухфазной струей, состоящей из газообразного и чистящего материала сухого состава, для этого в камеру горения ракетного двигателя вводится разгонное сопло Вентури, закрепленное на устройстве и перемещающееся внутри камеры горения вокруг своей оси в горизонтальном и вертикальном направлениях, в качестве газообразного материала используют сжатый воздух, частицы или гранулы чистящего материала сухого состава за счет эжектирования, создаваемого струей сжатого воздуха, попадают в поток и через разгонное сопло выбрасываются в сторону очищаемой внутренней поверхности камеры горения, при этом после отделения загрязнений с обрабатываемой поверхности чистящий материал сухого состава испаряется. В качестве сухого чистящего материала применяют крошку или гранулы сухого льда (твердую двуокись углерода).
Удаленные частицы нагара, сажи и окислов отсасывают беспылевой насадкой или пылесосом.
Частицы или гранулы сухого льда в предлагаемом способе выполняют очистку за счет высокой кинетической энергии, низкой температуры сухого льда и сублимации в газообразное состояние частиц или гранул сухого льда в момент соприкосновения с очищаемой поверхностью. При больших, трудноудалимых отложениях нагара в предлагаемом способе возможно небольшое (3-5% от массы сухого льда) добавление к сухому льду различных сухих чистящих добавок (размягчителей). Для механизации и сбора продуктов предлагаемой очистки используется промышленный пылесос со специальной насадкой или беспылевая насадка, специально сконструированная по профилю внутренней поверхности камеры горения жидкостных ракетных двигателей.
Еще одним отличием является то, что на очищенной поверхности полностью отсутствуют следы топлива.
Для предлагаемого способа очистки необходимо выполнить следующие операции:
- жидкостной ракетный двигатель закрепляют в вертикальном положении;
- к двигателю подкатывают агрегат дозирования и разгона частиц, в который загружают молотый или гранулированный сухой лед (двуокись углерода);
- к агрегату дозирования и разгона частиц подводится сжатый воздух с давлением 4-10 ати. (подбирается экспериментальным путем) и расходом 4-7 куб.метр/мин (подбирается экспериментальным путем);
- в камеру горения ракетного двигателя на устройстве вводится разгонное сопло типа ВЕНТУРИ, которое соединено с агрегатом дозирования и разгона частиц теплоизолированным, морозостойким шлангом. Разгонное сопло типа ВЕНТУРИ может иметь различную по мере необходимости конфигурацию, создающую факел прямого или развернутого на 90-180 градусов.
Процесс механизированной очистки выполняется следующим образом:
- частицы молотого или гранулированного сухого льда за счет эжектирования, создаваемого струей сжатого воздуха, попадают в поток и достигают в разгонном сопле скоростей, превышающих 150 м/сек, и через разгонное сопло выбрасываются в сторону очищаемой внутренней поверхности камеры горения;
- частицы или гранулы сухого льда в момент соприкосновения с очищаемой поверхностью создают «термический шок», вызывая замораживание и растрескивание нагара, проникают в трещины и вследствие различных коэффициентов линейного расширения нагара и материала деталей и узлов камеры горения снижают сцепление нагара с подложкой;
- при ударе частицы молотого или гранулированного сухого льда сублимируют в газ (двуокись углерода) с коэффициентом расширения 800 раз. Расширение газа в трещинах приводит к взрывному эффекту и полному удалению нагара с поверхности камеры горения;
- разгонное сопло типа ВЕНТУРИ, закрепленное на устройстве, перемещается внутри камеры горения вокруг своей оси в горизонтальном и вертикальном направлении по заданной траектории;
- промышленный пылесос со специальной насадкой или беспылевая насадка, закрепленные на приспособлении, собирают продукты очистки - нагар с целью последующей утилизации.