[go: up one dir, main page]

RU2665601C1 - Nozzle of the liquid-propellant engine chamber - Google Patents

Nozzle of the liquid-propellant engine chamber Download PDF

Info

Publication number
RU2665601C1
RU2665601C1 RU2017112829A RU2017112829A RU2665601C1 RU 2665601 C1 RU2665601 C1 RU 2665601C1 RU 2017112829 A RU2017112829 A RU 2017112829A RU 2017112829 A RU2017112829 A RU 2017112829A RU 2665601 C1 RU2665601 C1 RU 2665601C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nozzle
collector
chamber
liquid
rocket engine
Prior art date
Application number
RU2017112829A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Павел Викторович Кафарена
Валентина Петровна Космачева
Андрей Викторович Гуменный
Дмитрий Владимирович Панфилов
Original Assignee
Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" filed Critical Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики"
Priority to RU2017112829A priority Critical patent/RU2665601C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2665601C1 publication Critical patent/RU2665601C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/97Rocket nozzles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

FIELD: rocket technics.
SUBSTANCE: invention relates to rocket technology, namely to a method for manufacturing a nozzle of a liquid rocket engine chamber. Nozzle of the liquid rocket engine chamber including the inner and outer shells, interconnected by fins forming the cooling channels, a subcollective ring with holes that are connected to the cooling channels, and the collector, according to the invention the nozzle of the chamber is a single integral structure, manufactured by the method of layer-by-layer powder laser sintering of granules. Collector can be made of a non-circular shape, of variable cross-section, and the openings connecting the collector with the cooling path have a section of non-circular shape, are a continuation of the cooling path and are not overlapped by the fins.
EFFECT: invention provides a reduction in labor intensity and rigidity in the manufacture of the nozzle.
4 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к способу изготовления сопла камеры жидкостного ракетного двигателя (ЖРД).The invention relates to rocket technology, and in particular to a method for manufacturing a nozzle of a chamber of a liquid propellant rocket engine (LRE).

Одной из основных задач, возникающих при создании ЖРД, является обеспечение высоких показателей надежности и прочности камер, в том числе таких их составных частей, как сопел. Известны конструкции сопел, в которых внутренняя и наружная оболочки соединяются между собой пайкой по ребрам, выполненным на внутренней оболочке. Надежность и работоспособность сопел во многом зависят от качества соединения внутренней и наружной оболочек.One of the main tasks arising in the creation of a liquid propellant rocket engine is to ensure high reliability and strength indicators of the chambers, including their constituent parts, such as nozzles. Known designs of nozzles in which the inner and outer shells are interconnected by soldering along the ribs made on the inner shell. Reliability and operability of nozzles largely depend on the quality of the connection of the inner and outer shells.

Известен способ изготовления сопла камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя, включающий изготовление частей внутренней и внешней оболочек из листовых заготовок штамповкой, сварку, двухстороннюю токарную обработку внутренней оболочки, фрезерование пазов, соединение частей внутренней и внешней оболочек в блоки, подгонку и пайку, после чего из отдельных блоков сваркой получают сопло (Гахун Г.Г и др. "Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей", М., Машиностроение, 1989 г., стр. 108-118).A known method of manufacturing a nozzle of a combustion chamber of a liquid propellant rocket engine, including the manufacture of parts of the inner and outer shells from sheet blanks by stamping, welding, double-sided turning of the inner shell, milling grooves, joining the parts of the inner and outer shells into blocks, fitting and soldering, and then from individual blocks by welding receive a nozzle (Gakhun G.G. et al. "Design and Design of Liquid Rocket Engines", M., Mechanical Engineering, 1989, pp. 108-118).

Известен способ изготовления сварно-паяной конструкции крупногабаритного сопла камеры жидкостного ракетного двигателя, состоящего из соединенных между собой внутренней и наружной оболочек с подколлекторным кольцом и коллектором, включающий изготовление оболочек из листовых заготовок, используя штамповку, сборку, сварку, фрезерование пазов, пайку. После сварки подколлекторного кольца с коллектором с наружной оболочкой осуществляют пайку сопла (патент РФ №2323363 С1 от 27.04.2008).A known method of manufacturing a welded-soldered construction of a large-sized nozzle of a chamber of a liquid propellant rocket engine, consisting of interconnected inner and outer shells with a collector ring and a collector, comprising manufacturing shells from sheet blanks using stamping, assembly, welding, groove milling, soldering. After welding the collector ring with the collector with the outer shell, the nozzles are soldered (RF patent No. 2323363 C1 of 04/27/2008).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ изготовления сопла камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя (патент РФ №2465483 С1 от 31.03.2011, прототип), согласно которому изготавливают наружную и внутреннюю оболочки. На внутреннюю оболочку укладывают припой и соединяют с наружной оболочкой. Пайку сопла осуществляют до приварки коллектора к подколлекторному кольцу.Closest to the proposed invention is a method of manufacturing a nozzle of a combustion chamber of a liquid propellant rocket engine (RF patent No. 2465483 C1 of 03/31/2011, prototype), according to which the outer and inner shells are made. Solder is placed on the inner shell and connected to the outer shell. Soldering the nozzle is carried out before welding the collector to the collector ring.

Недостатком указанных выше способов изготовления сопла являются:The disadvantage of the above methods of manufacturing a nozzle are:

- высокая трудоемкость и оснащаемость;- high complexity and equipment;

- необходимость использования штампов;- the need to use stamps;

- выполнение фрезеровки пазов на внутренней оболочке;- Milling grooves on the inner shell;

- выполнение отверстий сверлением в подколлекторном кольце;- making holes in the sub-collector ring;

- использование пайки и сварки при сборке сопла.- the use of soldering and welding when assembling the nozzle.

Данное изобретение устраняет указанные недостатки прототипа.This invention eliminates these disadvantages of the prototype.

Поставленная техническая задача решается с помощью сопла камеры жидкостного ракетного двигателя, включающего внутреннюю и наружную оболочки, соединенные между собой ребрами, образующими каналы охлаждения, подколлекторное кольцо с отверстиями, которые соединяются с каналами охлаждения и коллектор, согласно изобретению сопло камеры представляет собой единую цельную конструкцию, изготовленную методом послойного порошкового лазерного спекания гранул, коллектор выполнен некруглой формы, переменного сечения, выполненные отверстия, соединяющие коллектор с трактом охлаждения, имеют любое сечение, являются продолжением тракта охлаждения и не перекрываются ребрами.The technical task is solved using the nozzle of the chamber of a liquid propellant rocket engine, including inner and outer shells interconnected by ribs forming cooling channels, a collector ring with holes that connect to the cooling channels and a manifold, according to the invention, the chamber nozzle is a single integral design, made by the method of layer-by-layer powder laser sintering of granules, the collector is non-circular in shape, of variable cross-section, holes are made, soy inyayuschie collector cooling path have any cross-section, are a continuation of the cooling path and does not overlap the edges.

Такое исполнение конструкции позволяет уйти от сложных и трудоемких операций, связанных с изготовлением сопла камеры ЖРД.This design allows you to get away from the complex and time-consuming operations associated with the manufacture of the nozzle of the LRE chamber.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется схемами, показанными на фиг. 1-5.The essence of the invention is illustrated by the circuits shown in FIG. 1-5.

На фиг. 1 показано сопло камеры, выполненное методом послойного порошкового лазерного спекания гранул. Сопло включает в себя внутреннюю оболочку с ребрами 1, наружную оболочку 2, подколлекторное кольцо 3 и коллектор 4. Для выполнения коллектора 4 в конструкцию внутренней полости были введены столбики (поддержки) 5. Вся конструкция представляет собой единую твердотельную конструкцию без пайки и сварки.In FIG. 1 shows a chamber nozzle made by the method of layer-by-layer powder laser sintering of granules. The nozzle includes an inner shell with ribs 1, an outer shell 2, a sub-collector ring 3 and a collector 4. To complete the collector 4, columns (supports) were introduced into the structure of the inner cavity 5. The whole structure is a single solid-state structure without soldering and welding.

На фиг. 2 показаны подколлекторное кольцо 6 и коллектор 7 некруглой формы. Как пример выполнения коллектора некруглой формы представлен коллектор в форме "яйца". Для оптимизации прочностных характеристик конструкция коллектора имеет различную толщину в поперечном сечении. Данная форма коллектора позволяет устранить поддержки во внутренней полости и снизить гидравлическое сопротивление. При данном способе изготовления сопла коллектор может иметь любую форму.In FIG. 2 shows a sub-collector ring 6 and a non-circular collector 7. An example of a non-circular collector is an egg-shaped collector. To optimize the strength characteristics, the design of the collector has a different thickness in the cross section. This form of collector eliminates support in the internal cavity and reduces hydraulic resistance. With this method of manufacturing a nozzle, the collector can be of any shape.

На фиг. 3 показаны подколлекторное кольцо 8 и коллектор 9, выполненные переменным сечением. На данном примере показан переход от сечения некруглого коллектора, выполненного в форме "яйца", к круглому. Данный вид коллектора позволяет оптимизировать гидравлическое сопротивление и равномерность охладителя по каналам тракта охлаждения.In FIG. 3 shows a sub-collector ring 8 and a collector 9 made of variable cross section. This example shows the transition from a section of a non-circular collector made in the shape of an "egg" to a round one. This type of collector allows you to optimize the hydraulic resistance and uniformity of the cooler along the channels of the cooling path.

На фиг. 4 и 5 показано отверстие 10 некруглой формы, соединяющее коллектор с трактом охлаждения. На данном примере показано прямоугольное отверстие со скруглениями по краям. Благодаря данному способу изготовления сопла камеры была исключена кольцевая канавка на внутренней оболочке, что позволяет подавать охладитель непосредственно в каждый канал тракта охлаждения.In FIG. 4 and 5 show a non-circular hole 10 connecting the collector to the cooling path. This example shows a rectangular hole with rounding at the edges. Thanks to this method of manufacturing the chamber nozzle, an annular groove on the inner shell was excluded, which allows the cooler to be supplied directly to each channel of the cooling path.

Процесс осуществляется следующим образом.The process is as follows.

На первой стадии выполняется построение объемной модели сопла. Затем, на второй стадии, производится конвертация данной объемной модели на аппарат для лазерного спекания гранул. И на третьей стадии производится непосредственное изготовление (выпекание) сопла камеры ЖРД. Процесс изготовления сопла камеры методом лазерного спекания гранул занимает в несколько раз меньше времени, чем при изготовлении сопла традиционным способом (прототип), и не требует сложных технологических процессов.At the first stage, a volumetric model of the nozzle is constructed. Then, in the second stage, this volumetric model is converted to an apparatus for laser sintering of granules. And at the third stage, the direct manufacture (baking) of the nozzle of the LRE chamber is performed. The process of manufacturing a chamber nozzle by laser sintering of granules takes several times less time than when manufacturing a nozzle in the traditional way (prototype), and does not require complex technological processes.

Таким образом, сопло камеры ЖРД, изготовленное методом послойного порошкового лазерного спекания гранул, позволяет снизить трудоемкость и оснащаемость, исключить операции пайки, сварки, штамповки и фрезерования пазов и за счет этого повысить прочностные характеристики конструкции.Thus, the nozzle of the LRE chamber, made by the method of layer-by-layer powder laser sintering of granules, allows to reduce the complexity and equipment, to exclude the operations of soldering, welding, stamping and milling of grooves and thereby increase the strength characteristics of the structure.

Claims (4)

1. Сопло камеры жидкостного ракетного двигателя, включающее внутреннюю и наружную оболочки, соединенные между собой ребрами, образующими каналы охлаждения, подколлекторное кольцо с отверстиями, которые соединяются с каналами охлаждения, и коллектор, отличающееся тем, что сопло камеры представляет собой единую цельную конструкцию, изготовленную методом послойного порошкового лазерного спекания гранул.1. The nozzle of the chamber of a liquid-propellant rocket engine, comprising inner and outer shells interconnected by ribs forming cooling channels, a collector ring with holes that connect to the cooling channels, and a collector, characterized in that the chamber nozzle is a single integral structure made by the method of layered powder laser sintering of granules. 2. Сопло камеры жидкостного ракетного двигателя по п. 1, отличающееся тем, что коллектор выполнен сечением некруглой формы.2. The nozzle of the chamber of a liquid propellant rocket engine according to claim 1, characterized in that the collector is non-circular in shape. 3. Сопло камеры жидкостного ракетного двигателя по п. 2, отличающееся тем, что коллектор выполнен переменного сечения.3. The nozzle of the chamber of a liquid rocket engine according to claim 2, characterized in that the collector is made of variable cross-section. 4. Сопло камеры жидкостного ракетного двигателя по п. 1, отличающееся тем, что отверстия, соединяющие коллектор с трактом охлаждения, имеют сечение некруглой формы, являются продолжением тракта охлаждения и не перекрываются ребрами.4. The nozzle of the chamber of a liquid propellant rocket engine according to claim 1, characterized in that the openings connecting the collector to the cooling path have a non-circular cross section, are a continuation of the cooling path and are not overlapped by fins.
RU2017112829A 2017-04-13 2017-04-13 Nozzle of the liquid-propellant engine chamber RU2665601C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017112829A RU2665601C1 (en) 2017-04-13 2017-04-13 Nozzle of the liquid-propellant engine chamber

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017112829A RU2665601C1 (en) 2017-04-13 2017-04-13 Nozzle of the liquid-propellant engine chamber

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2665601C1 true RU2665601C1 (en) 2018-08-31

Family

ID=63460113

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017112829A RU2665601C1 (en) 2017-04-13 2017-04-13 Nozzle of the liquid-propellant engine chamber

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2665601C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109779790A (en) * 2019-03-11 2019-05-21 北京星际荣耀空间科技有限公司 thrust chamber of a liquid rocket engine
CN114718764A (en) * 2022-04-02 2022-07-08 西安航天动力研究所 Lightweight composite cooling thrust chamber body device
RU2786604C1 (en) * 2022-04-27 2022-12-22 Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" Chamber of a liquid propellant rocket engine operating at high pressures

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3618038A1 (en) * 1986-05-28 1987-12-03 Messerschmitt Boelkow Blohm SUPPORT STRUCTURE FOR LIQUID-COOLED EXPANSION NOZZLES
FR2691209A1 (en) * 1992-05-18 1993-11-19 Europ Propulsion Enclosure containing hot gases cooled by transpiration, in particular rocket engine propellant chamber, and manufacturing method.
RU2139439C1 (en) * 1998-05-20 1999-10-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро химавтоматики" Chamber nozzle of liquid-propellant rocket engine
RU2563114C1 (en) * 2014-05-19 2015-09-20 Оао "Кузнецов" Liquid propellant rocket engine chamber nozzle

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3618038A1 (en) * 1986-05-28 1987-12-03 Messerschmitt Boelkow Blohm SUPPORT STRUCTURE FOR LIQUID-COOLED EXPANSION NOZZLES
FR2691209A1 (en) * 1992-05-18 1993-11-19 Europ Propulsion Enclosure containing hot gases cooled by transpiration, in particular rocket engine propellant chamber, and manufacturing method.
RU2139439C1 (en) * 1998-05-20 1999-10-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро химавтоматики" Chamber nozzle of liquid-propellant rocket engine
RU2563114C1 (en) * 2014-05-19 2015-09-20 Оао "Кузнецов" Liquid propellant rocket engine chamber nozzle

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109779790A (en) * 2019-03-11 2019-05-21 北京星际荣耀空间科技有限公司 thrust chamber of a liquid rocket engine
CN114718764A (en) * 2022-04-02 2022-07-08 西安航天动力研究所 Lightweight composite cooling thrust chamber body device
RU2786604C1 (en) * 2022-04-27 2022-12-22 Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" Chamber of a liquid propellant rocket engine operating at high pressures

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2665601C1 (en) Nozzle of the liquid-propellant engine chamber
US10634091B2 (en) Multi-layered piston crown for opposed-piston engines
EP3073217B1 (en) Heat exchanger for a gas turbine engine
CN102400815B (en) Layer-board type injection device for oxygen/ methane low-thrust engine
CN106050477A (en) Combined throat liner spraying pipe of solid rocket engine and manufacturing method
EP3132129B1 (en) Liner component for a cylinder of an opposed-piston engine
US2926490A (en) Laminated fluid-jacketed thrust chamber structure
CN116792224B (en) 3D-printed two-component centrifugal ignition nozzle and engine head injector
RU2003133393A (en) COMBUSTION CAMERA OF A REACTIVE ENGINE WITH COMBINED FORMING ITS NECK CONFORABLE BEARING FACING ELEMENTS
CN103967653A (en) Axial injection end combustion solid-liquid rocket engine structure
JP2019116892A (en) Injector head for engine, engine, rocket, and method for manufacturing injector head
RU2013125262A (en) COMBUSTION LIQUID ROCKET ENGINE CAMERA
JP2014153050A (en) Variable volume combustor with aerodynamic support struts
CN115653787A (en) Integrated seamless injector and forming method thereof
US11002490B2 (en) Heat exchanger with housing parts connected by flange ring connection
RU2649173C1 (en) Mixing head of liquid-propellant engine chamber
JP2016217537A (en) Multi-part manifold and method of making the same
CN219953510U (en) Double-component centrifugal ignition nozzle based on 3D printing and engine head injector
EP3300512B1 (en) Cylinder for opposed-piston engines
RU2519003C1 (en) Method of fabrication of liquid-propellant rocket engine combustion chamber nozzle
RU2536653C1 (en) Method of fabrication of ogival-shaped nozzle of liquid fuel rocket motor (versions)
RU2015131047A (en) The layout of the marching multi-chamber propulsion system of a two-stage launch vehicle with a composite nozzle block
RU2720596C1 (en) Liquid-propellant engine chamber
RU120719U1 (en) FUEL COMPONENTS CONNECTOR COLLECTOR TO REGENERATIVE COOLING CHANNELS OF A LIQUID-ROCKET ENGINE CAMERA
RU2760602C1 (en) Lpe combustion chamber mixing head