( (5) МПК КИ ЕО2К 9/68 (2006.01) іуй ЕО2К 9/42 (2006.01) МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ видається пі Ї НАУКИ УКРАЇНИ (Ф) П И С відповідальність ЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ власний й ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ до ПАТЕНТУ патенту ВЛАСНОСТІ НА КОРИСНУ МОДЕЛЬ нЛляМШЛМНЛООВООНВЦ ТТ ЮІЕИКККІІИІІІІІОООТІТЬЬОООЬЬИЕІШШШШШШОЛІО.О ООЛІООИООВВОВООЛОВЛЛІЕИТОКОЛИЛОЬИХОХВОИСТЛООХХЬТТЬТЬИТНЬТЬТЬОСХХІХОТЛТИТТООХЗООТОВОООООВВЛОЛОВТИИОТОТИОТОИТНЯ» (54) ЕЛЕКТРОТЕРМІЧНИЙ РАКЕТНИЙ ДВИГУН МАЛОЇ ТЯГИ 1 2 (21) иго1006579 ровою трубою камери, дно другого циліндра з'єд- (22) 31.05.2010 нане з торцем корпусу через перфоровану втулку (24) 10.12.2010 подачі палива з дроселя у внутрішню порожнину (46) 10.12.2010, Бюл.Мо 23, 2010 р. корпусу, при цьому гранули усередині циліндрової (72) СЕРГІЙЧУК БОРИС ВАСИЛЬОВИЧ, МАКА- труби виконані з вуглець-вуглецевого композицій- РОВ ОЛЕКСАНДР ЛЕОНІДОВИЧ, ШОВКОПЛЯС ного матеріалу, а обидва циліндри і циліндрова ЮРІЙ АНАТОЛЬЄВИЧ, ДУРАЧЕНКО ВОЛОДИМИР труба камери виконані з ніобієвого сплаву з диси- МИХАЙЛОВИЧ, ДОБРОГОРСЬКИЙ ВІКТОР АН- ліцидмолібденовим покриттям.
ТОНОВИЧ, ДУДНІК МИКОЛА АНДРІЙОВИЧ, КО- 2. Двигун за п. 1, який відрізняється тим, що ос- МЕКО ЄГОР МИКИТОВИЧ, КЛЕШНЬОВ АНТОН новний спіральний електронагрівник і струмопід- ВОЛОДИМИРОВИЧ, ОВЧАРЕНКО ВІТАЛІЙ ЄВГЕ- води до нього виконані з вуглець-вуглецевого ком- НОВИЧ, СІРЕНКО ВОЛОДИМИР ВАСИЛЬОВИЧ, позиційного матеріалу, а в місцях струмопідводів в ПЕЧЕНІН СЕРГІЙ СЕРГІЙОВИЧ циліндровій частині корпусу і в обох циліндрах (73у ДЕРЖАВНЕ ПІДПРИЄМСТВО "КОНСТРУК- виконані радіальні отвори, при цьому по периферії ТОРСЬКЕ БЮРО "ПІВДЕННЕ" ІМ.
М.К.
ЯНГЕЛЯ" отворів зовнішня стінка О-подібного циліндра гер- (57) 1. Електротермічний ракетний двигун малої метично приварена до стінки другого циліндра, тяги, що містить циліндровий корпус з розташова- стінка другого циліндра герметично приварена до ними в ньому дроселем подачі палива, камерою внутрішньої стінки О-подібного циліндра, в радіа- термічного підігріву і розкладання палива у вигляді льні отвори циліндрової частини корпусу для циліндрової труби, заповненої термостійкими гра- струмопідводів встановлені ізолятори з термостій- нулами з установленим поверх неї через ізолятор кої кераміки, при цьому струмопідводи радіально -ш- основним спіральним електронагрівником з двома вгвинчені в циліндрові кінці основного спірального 5 струмопідводами на його циліндрових кінцях, над- електронагрівника і зафіксовані за допомогою м звуковим соплом на виході з камери і додатковим пружинної шайби і самоконтрівної гайки, а між ци- нагрівником палива, який відрізняється тим, що ліндровою трубою камери термічного підігріву і додатковий нагрівник виконано з коаксіально роз- розкладання палива і основним спіральним елект- со ташованих уздовж осі корпусу О-подібного цилінд- ронагрівником встановлено електроізолятор з ква- Їжа ра і вставленого в нього з зазором між його стін- рцового волокна.
СМ ками другого циліндра з герметичним дном, 3. Двигун за пп. 1, 2, який відрізняється тим, що у о причому місце вигину О-подібного циліндра роз- внутрішній стінці другого циліндра між місцями о ташовано в зоні подачі парів палива до сопла, а в струмопідводів виконана спіраль з декількох вит- ра зоні подачі палива до камери зовнішня стінка О- ків, зовнішній діаметр якої рівний внутрішньому - подібного циліндра герметично з'єднана з внутрі- діаметру циліндра, а внутрішній діаметр рівний т шньою стінкою корпусу, внутрішня стінка |- зовнішньому діаметру О-подібного циліндра по подібного циліндра герметично з'єднана з цилінд- його внутрішній стінці. « - Ф Корисна модель відноситься до ракетно- В цих двигунах в якості робочого тіла викорис- космічної техніки і розповсюджується на одноком- товуються стислі гази, наприклад, повітря, азот, понентні ракетні двигуни малої тяги орієнтації і водень і рідини, наприклад, аміак, перекис водню, корекції орбіти космічних апаратів і останніх сту- закис азоту, вода, гідразин Ідив., наприклад, книгу пенів ракет.
Н.М.
Беляев, Е.И.
Уваров.
Расчет и проектирова-
ние реактивньїх систем управления космических лено установкою додаткового електронагрівника летательньїх аппаратов. - М.: Машиностроение, на внутрішній боковій поверхні зовнішньої стінки 1974. Глава 2. Реактивнье системь! с использова- камери. нием сжатого газа в качестве рабочего тела.
Гла- Як відомо, потужність або енергія теплового ва 3. Реактивнье системь! с использованием про- випромінювання будь-якого тіла прямо пропорцій- дуктов разложения однокомпонентного жидкого на четвертій степені його температури (Ідив., на- топлива в качестве рабочего тела). В електротер- приклад Х.Кухлинг.
Справочник по физике. - М.: мічних двигунах для підвищення економічності їх Мир, 1982. - С.210. - вираз Т18.14. Для одного і роботи і зменшення витрати робочого тіла прово- того ж матеріалу і постійної площі випромінювання дять його підігрів, наприклад, за допомогою елект- енергія теплового випромінювання тіла визнача- ричних електронагрівників - мал. 2.12, 2.13, 3.18 ється виразом: цієї книги.
РУСопвЕт",
В більшості запатентованих однокомпонент- де Р - енергія теплового випромінювання тіла; них ракетних двигунах для підігріву робочого тіла т - абсолютна температура тіла, К. використовуються електричні нагрівники |(див., Тому навіть невелике підвищення температу- наприклад, патенти Росії МоМо2293200, 2096647, ри палива в двигуні приводить до значного збіль- 96101592, 93015430, 2118685, 2186237, 23325831). шення втрат енергії на випромінювання теплової
В деяких двигунах для підігріву і термостабілі- енергії із зовнішньої поверхні цього двигуна. зації робочого тіла встановлюють додатковий на- Оцінку степені втрат енергії на випромінюван- грівник.
Так, в пароводяному ракетному двигуні по ня із збільшенням температури палива можна патенту Росії Ме96104914 встановлено джерело провести по степені підвищення економічності додаткового нагріву робочого тіла, виконане у ви- двигуна, що характеризується питомим імпульсом гляді теплового акумулятора, який містить запов- тиску.
Така залежність приведена на малюнку 3.5 нену речовиною з високою теплотою фазового згаданої книги Н.М.Беляєва, Е.И.Уварова.
Згідно переходу і теплоємністю силову оболонку, розмі- цьому малюнку підвищенню питомого імпульсу щену між камерою двигуна та соплом і сполучену з тиску з 1250 до 1350 н.с/кг відповідає підвищення камерою двигуна регулятором подачі перегрітої температури робочого тіла і температури двигуна води.
Такий додатковий нагрівник не вимагає ви- з 825 до 11757С.
Таким чином, підвищенню пито- трат електроенергії на підігрів і, як сказано вище, є мого імпульсу тиску всього на 895 відповідає під- тепловим акумулятором, що стабілізує, але не вищення втрат енергії на випромінювання підвищує температуру робочого тіла на вході в А А сопло. ве -| вв -(товв) 18194 - 303
Найближчим до пропонованого технічного рі- 825-273 1098 І ! шення є однокомпонентний рідинний ракетний тобто в З рази. двигун по патенту Росії Ме2154748. В цьому двигу- Для компенсації таких втрат на випромінюван- ні встановлено два спіральних електронагрівника - ня в стільки ж разів повинно бути збільшено спо- основний і додатковий.
Основний електронагрів- живання двигуном електроенергії. ник призначений для стартового розігрівання дви- Третій недолік аналогів і прототипу двигуна по гуна перед його кожним включенням.
Додатковий патенту Мо2154748 полягає у відсутності підігріву електронагрівник включається після виключення палива перед його подачею в камеру термічного основного нагрівника або при недостатній темпе- розкладання, що знижує економічність роботи дви- ратурі розігрівання двигуна від основного нагрів- гуна за рахунок зменшення питомої тяги (або пи- ника.
Основний електронагрівник розташовано на томого імпульсу тиску). стакані з перфорованими стінками усередині ка- В основу корисної моделі поставлена задача мери термічного розкладання палива.
Додатковий підвищення економічності і надійності роботи еле- електронагрівник у вигляді спіралі з зазором між ктротермічного ракетного двигуна малої тяги шля- витками розташовано на внутрішній боковій пове- хом: рхні зовнішньої стінки камери прототип. - виконання додаткового нагрівника з коаксіа-
В патентах-аналогах і в прототипі на цей дви- льно розташованих уздовж вісі корпусу двигуна 0- гун можна відзначити три істотні недоліки. подібного циліндра і вставленого в нього з зазо-
Перший недолік полягає в необхідності підве- ром між його стінками другого циліндра з гермети- дення до додаткового електричного нагрівника чним дном, установки місця вигину О-подібного електричної енергії для забезпечення його роботи. циліндра в зоні подачі парів палива до сопла, гер- Найбільш часто додатковий нагрівник включається метичного з'єднання зовнішньої стінки О-подібного в імпульсному режимі роботи двигуна з короткими циліндра з внутрішньою стінкою корпусу, гермети- паузами між його включеннями, при яких основний чного з'єднання внутрішньої стінки О-подібного нагрівник не забезпечує підігрів палива до необ- циліндра з циліндровою трубою камери термічного хідної температури.
Це приводить до зниження підігріву і розкладання палива в зоні подачі палива економічності роботи двигуна або за рахунок під- до камери, з'єднання дна другого циліндра з тор- вищення енергоспоживання, або за рахунок зни- цем корпусу через перфоровану втулку подачі ження температури палива на вході в сопло. палива з дроселя у внутрішню порожнину корпусу;
Другий недолік полягає у великій втраті елект- - виконання в місцях струмопідводів до основ- роенергії, що підводиться до двигуна, за рахунок ного спірального електронагрівника радіальних випромінювання теплової енергії із зовнішньої отворів в циліндровій частині корпусу і в обох ци- стінки камери в навколишній простір.
Це обумов- ліндрах, герметичної зварки по периферії обох отворів зовнішньої стінки О-подібного циліндра зі вання з його зовнішньої поверхні в навколишній стінкою другого циліндра, герметичної зварки стін- простір. Це обумовлено подачею в двигун холод- ки другого циліндра з внутрішньою стінкою И- ного палива з дроселя в зазор між зовнішніми стін- подібного циліндра; ками О-подібного і другого циліндрів, що виключає - виконання у внутрішній стінці другого цилінд- нагрівання зовнішньої поверхні корпусу до високої ра між місцями струмопідводів спіралі з декількох температури. витків; 2. В місцях струмопідводів від основного спі- - виконання циліндрової труби камери терміч- рального електронагрівника для підключення дви- ного підігріву і розкладання палива і обох цилінд- гуна до джерела електроживлення в циліндровій рів з ніобієвого сплаву з дисиліцидмолібденовим частині корпусу і в обох циліндрах виконані радіа- покриттям (Мозіг); льні отвори, при цьому по периферії отворів зов- - виконання основного спірального електрона- нішня стінка О-подібного циліндра герметично грівника, гранул усередині циліндрової труби ка- приварена до стінки другого циліндра, стінка дру- мери і струмопідводів з вуглець-вуглецевого ком- гого циліндра герметично приварена до внутріш- позиційного матеріалу; ньої стінки О-подібного циліндра. Це дозволяє - виконання радіального вгвинчування струмо- виключити витік палива з двигуна в місцях струмо- підводів в циліндрові кінці основного спірального підводів і підвищити економічність його роботи. електронагрівника з натягом від зусилля пружин- 3. У внутрішній стінці другого циліндра між мі- ної шайби, встановленої між електроізолятором в сцями струмопідводів виконана спіраль з декількох корпусі двигуна і самоконтрівною гайкою на вихід- витків. Спіралеподібний рух палива збільшує час ному кінці струмопідводів; його контакту з розжареним основним електрона- - виконання електроізолятора між циліндро- грівником через внутрішню стінку О-подібного ци- вою трубою камери термічного підігріву і розкла- ліндра і в кінцевому результаті забезпечує значне дання палива і основним спіральним електрона- підвищення температури палива і економічність грівником з кварцового волокна. роботи двигуна. Таким чином, пропонована корисна модель 4. Виконання циліндрової труби камери термі- володіє в порівнянні з прототипом наступними чного підігріву і розкладання палива і обох цилінд- новими істотно відмінними ознаками: рів з ніобієвого сплаву, наприклад, марки 5ВМЦУ,
1. Додатковий нагрівник виконано з коаксіаль- з дисиліцидмолібденовим покриттям їх поверхонь. но розташованих уздовж вісі корпусу двигуна И- Це дозволяє підвищити їх робочу температуру до подібного циліндра і вставленого в нього з зазо- дуже високої величини аж до 14007С. Дисиліцид- ром між його стінками другого циліндра з гермети- молібденове покриття поверхні ніобієвих сплавів чним дном, при цьому місце вигину О-подібного виключає їх руйнування від високотемпературної циліндра розташовано в зоні подачі парів палива газової корозії в окислювальних високотемперату- до сопла, а в зоні подачі палива до камери терміч- рних середовищах, наприклад, при використову- ного підігріву і розкладання палива двигуна зовні- ванні як паливо кисню, води і перекису водню шня стінка О-подібного циліндра герметично з'єд- Їдив., наприклад, книгу під редакцією академіка нана з внутрішньою стінкою корпусу, внутрішня А.Ф. Белова и профессора В.В. Николенко. Строе- стінка О-подібного циліндра герметично з'єднана з ние и свойства авиационньх материалов. - М.: циліндровою трубою камери, дно другого циліндра Металлургия, 1989. - С.285-291. - таблиця 281. з'єднано з торцем корпусу через перфоровану Виконання вказаних деталей з ніобієвого втулку подачі палива з дроселя у внутрішню поро- сплаву з дисиліцидмолібденовим покриттям до- жнину корпусу. зволяє значно підвищити надійність роботи двигу- Виконання додаткового нагрівника з вказани- на і його економічність по питомій тязі за рахунок ми відмінними ознаками істотно підвищує економі- підвищення температури парів палива до 14007С у чність його роботи за двома обставинами. відмінності від вказаних в книзі Н.М. Беляєва, Е.И. По-перше, додатковий нагрівник палива не Уварова для перекису водню 8757С і гідразину вимагає підведення до нього електричної енергії, 10737С (стор.92, таблиця 3.1). оскільки для підігріву і випаровування палива ви- Величину підвищення питомої тяги при вказа- користовує енергію теплового випромінювання ному підвищенні температури визначимо по вира- основного електронагрівника. зу 2.А1 вказаної книги Н.М. Беляева, Е.И. Уварова. Практично все теплове випромінювання із зо- Кт внішньої поверхні основного спірального електро- Вуд ЗМ нагрівника поглинається внутрішньою стінкою |И- р подібного циліндра, за рахунок чого вона і паливо де Нуд. - питома тяга; нагріваються до дуже високої температури. Таким К, - коефіцієнт тяги сопла; чином, практично вся електрична енергія, що під- Кр - постійна витрати; водиться до двигуна, витрачається на підігрів па- Тк - абсолютна температура газу перед соп- лива. Цей факт свідчить про істотну перевагу про- лом. понованого додаткового нагрівника в порівнянні з Згідно цьому виразу за інших рівних умов ве- прототипом, яка полягає в тому, що додатковий личина питомої тяги прямо пропорційна кореню нагрівник для підігріву палива не вимагає підве- квадратному з абсолютної температури газу перед дення до нього електричній енергії. соплом. По-друге, виключаються втрати електричної У разі використовування в якості палива пере- енергії, яка підводиться до двигуна, на випроміню- кису водню підвищення питомої тяги складе урсоната Ті нення в пропонованому двигуні в порівнянні з про- - ин -- -У146 -1р, тотипом наступних технічних результатів: 875:5273 1148 - виключається споживання додатковим нагрі- тобто 20 905. На таку ж величину зменшується ви- вником електричної енергії; трата палива. - підвищується економічність роботи двигуна,
5. Виконання основного спірального електро- оскільки теплова енергія основного електронагрів- нагрівника, гранул усередині камери термічного ника не випромінюється корпусом двигуна в на- підігріву ії розкладання палива і струмопідводів з вколишній простір, а за допомогою додаткового вуглець-вуглецевого композиційного матеріалу, нагрівника і виконаної в другому циліндрі спіралі наприклад, марки УКПМ-К дозволяє підвищити їх практично на 10095 витрачається на підігрів пали- робочу температуру аж до 25007С при збереженні ва; міцності і стійкості до механічних і термічних удар- - підвищуються енергетичні характеристики них навантажень (див., наприклад, книгу під реда- двигуна по питомій тязі за рахунок збільшення кцією академіка А.Ф. Белова, С.291, 292). Фактич- температури підігріву парів палива перед соплом но робоча температура електронагрівника буде до 14002С в порівнянні з аналогом -10002С. шля- дещо нижче вказаної величини, виходячи з допус- хом виконання основного електронагрівника, до- тимої температури 14007С для циліндрової труби даткового нагрівника, а також гранул в камері тер- камери термічного підігріву і розкладання палива, мічного підігріву і розкладання палива з обох циліндрів і струмопідводів. В результаті під- жаростійких матеріалів; вищення робочої температури спірального елект- - підвищується надійність підведення електри- ронагрівника ї гранул усередині камери підвищу- чної енергії до основного електронагрівника за ється економічність роботи двигуна за рахунок рахунок вгвинчування в нього струмопідводів з збільшення питомої тяги. | | вуглець-вуглецевого композиційного матеріалу з
6. Радіальне вгвинчування струмопідводів в натягом від зусилля пружинних шайб, зафіксова- циліндрові кінці основного спірального електрона- них самоконтрівними гайками на кінцях струмопід- грівника з натягом від зусилля пружинної шайби, водів; встановленої між електроіїзолятором в корпусі - підвищується надійність електроізоляції між двигуна і самоконтрівною гайкою на вихідному циліндровою трубою камери термічного підігріву і кінці струмопідводів підвищує електропровідність і розкладання палива і основним спіральним елект- міцність з'єднання струмопідводів з основним еле- ронагрівником за рахунок виконання ізолятора з ктронагрівником, що зрештою збільшує надійність кварцового волокна. роботи двигуна. Сутність передбачуваної корисної моделі по-
7. Виконання електроізолятора між циліндро- яснюється кресленням двигуна. вою трубою камери термічного підігріву і розкла- В цілому двигун складається із зварного кор- дання палива і основним спіральним нагрівником з пусу 1 з розташованими в ньому камерою терміч- кварцового волокна підвищує його віброміцність і ного підігріву і розкладання палива і додатковим термостійкість до температури 1600"7С (|див., на- нагрівником. На вхідній частині корпусу розташо- приклад, книгу під редакцією академіка А.Ф. Бело- вано дросель А подачі палива в двигун, а на вихо- ва, стор.255, таблиця 23). ді з корпусу встановлено надзвукове сопло 2 для Таким чином, поєднання відомих істотних створення тяги. ознак (наявність циліндрового корпусу з розташо- Камера термічного підігріву і розкладання па- ваними в ньому дроселем подачі палива, камерою лива призначена для підведення до палива тепло- термічного підігріву ! розкладання палива у вигляді вої енергії з метою його випаровування, підігріву циліндрової труби, заповненої термостійкими гра- парів палива до високої температури, а в деяких нулами зі встановленим поверх не! через електро- випадках і для дисоціації палива, наприклад, аміа- ізолятор основним спіральним електронагрівником ку для зменшення молекулярної маси продуктів з двома струмопідводами на його циліндрових розкладання, при якій підвищується питома тяга кінцях, надзвуковим соплом на виході з камери і двигуна Ідив., наприклад, згадану книгу Н.М. Бе- додатковим нагрівником) і нових істотних відмін- ляева, Е.И. Уварова, стор.66, вираз 2.38, стор.67, них ознак (виконання додаткового нагрівника з вираз 2.41, стор.94, вираз 3.41. Молекулярна маса коаксіально розташованих уздовж вісі корпусу 0- продуктів розкладання палива визначається по подібного і другого циліндрів, герметична зварка величині їх газовою постійною |див., наприклад, цих циліндрів в місцях струмопідводів, виконання у згаданий довідник по фізиці Х. Кухлинга, стор.152, внутрішній стінці другого циліндра спіралі з декіль- вираз Т13.171. кох витків, виконання циліндрової труби камери і Камера термічного підігріву і розкладання па- обох циліндрів з ніобієвого сплаву з дисиліцидмо- лива складається з наступних складових частин: лібденовим покриттям, виконання основного спі- циліндрової труби 3, заповненої термостійкими рального електронагрівника і гранул усередині гранулами 4 і основного спірального електронагрі- циліндрової труби камери і струмопідводів з вуг- вника 5 з двома струмопідводами 6 і 7 на його ци- лець-вуглецевого композиційного матеріалу, вико- ліндрових кінцях Б і В. нання радіального вгвинчування струмопідводів в Для утримання гранул 4 в циліндровій трубі З циліндрові кінці основного електронагрівника з до її торців приварені перфоровані диски 8 і 9. натягом, виконання електроізолятора міжцилінд- Заповнення камери термічного підігріву і розк- ровою трубою камери і основним електронагрівни- ладання палива термостійкими гранулами дозво- ком з кварцового волокна) забезпечують досяг- ляє підвищити температуру підігріву палива за рахунок підведення до нього енергії не у вигляді декількох витків.
Рух палива по спіралі збільшує випромінювання, як в прототипі, а у вигляді більш час його контакту з внутрішньою стінкою |- значного теплообміну між гранулами і паливом. подібного циліндра 12 і тим самим підвищує тем- Грануляція теплообмінного матеріалу дозволяє пературу підігріву палива і економічність роботи збільшити поверхню контакту і, тим самим підви- двигуна. щити степінь теплообміну між ним і паливом.
За- Використовування додаткового нагрівника під- повнення камери термостійкими гранулами не є вищує економічність роботи двигуна за рахунок: новим технічним рішенням і широко використову- - виключення підведення до нього електричної ється в електричних парогенераторах (див., на- енергії; приклад, патент Росії Мео23248591І. - Збільшення степені нагріву палива при його
Для виключення засмічення сопла 2 частинка- русі в спіралі Е між внутрішніми стінками 0- ми гранул 4 на вході в сопло 2 встановлена мета- подібного 12 і другого 13 циліндрів; лева сітка 10. Між циліндровою трубою З камери - виключення втрат електричної енергії, що пі- термічного підігріву і розкладання палива і основ- дводиться до нього, на випромінювання з його ним спіральним електронагрівником 5 встановле- зовнішньої поверхні і тому практично 100905 цієї но електроізолятор 11. Для підвищення віброміц- енергії витрачається на підігрів палива. ності і термостійкості електроізолятор виконано з Струмопідводи 6 і 7 до основного спірального кварцового волокна, що витримує температуру до електронагрівника 5 встановлені в двох радіаль- 160076. них отворах корпусу 1 і в обох циліндрах 12 і 13.
Додатковий нагрівник палива виконано з коак- Як показано на кресленні двигуна, по периферії сіально розташованих уздовж вісі корпусу 1 0О- отворів стінка другого циліндра 13 герметично подібного циліндра 12 і вставленого в нього з за- приварена до зовнішньої і внутрішньої стінкам О- зором між його стінками другого циліндра 13 з ге- подібного циліндра 12. Герметична зварка цилінд- рметичним дном Г.
Дно Г другого циліндра 13 рів 12 ї 13 в отворах під струмопідводи 6 і 7 ви- з'єднано з торцем Д корпусу 1 через перфоровану ключає витік палива з двигуна і тим самим підви- втулку 14 подачі палива з дроселя А у внутрішню щує надійність його роботи. порожнину корпусу 1. Місце вигину О-подібного Струмопідводи 6 і 7 встановлені в корпус 1 че- циліндра 12 розташовано в зоні подачі підігрітого рез ізолятори 15 і 16 з термостійкої кераміки і ра- палива до сопла 2. В зоні подачі палива в камеру діально вгвинчені в циліндрові кінці Б і В основно- зовнішня стінка О-подібного циліндра 12 гермети- го спірального електронагрівника 5 з натягом від чно сполучена зваркою з внутрішньою стінкою зусилля пружинних шайб 17 і 18. Для забезпечен- корпусу 1, а внутрішня стінка О-подібного циліндра ня натягу пружинні шайби 17 і 18 встановлені між 12 також герметично сполучена зваркою з цилінд- ізоляторами 15, 16 і самоконтрівними гайками 19 і ровою трубою З камери термічного підігріву і розк- 20. Установка у корпус 1 ізоляторів 15 і 16 виклю- ладання палива. чає коротке замикання струмопідводів 6 і 7 на кор-
Виконання додаткового нагрівника у вигляді пус 1 при вібраціях двигуна під час роботи рушій- коаксіально встановлених уздовж вісі корпусу 1 О- ної установки, що також підвищує надійність подібного циліндра 12 і другого циліндра 13 з вка- роботи двигуна. заною зваркою забезпечує зигзагоподібне просу- Крім того, міцна установка струмопідводів 6 і 7 вання палива від дроселя А на вхід камери термі- в корпусі 1 ії в основному електронагрівнику 5 чного підігріву і розкладання палива через практично виключає його поздовжнє і поперечне перфорований диск 8 по напряму стрілок на прик- переміщення при віброперевантаженнях на актив- ладеному кресленні двигуна.
Оскільки в двигун ній ділянці польоту ракети-носія і при імпульсних поступає холодне паливо у вигляді рідини або па- включеннях електротермічного двигуна. ри через щілину між зовнішньою стінкою |И- Для збільшення міцності з'єднання основного подібного циліндра 12 і зовнішньою стінкою друго- спірального електронагрівника 5 з корпусом 1 мо- го циліндра 13 виключається нагрів циліндрової жлива установка додаткових струмопідводів 6 і 7, стінки корпусу 1 до високої температури і втрати але без підведення до них електроенергії. електричної енергії, що підводиться до двигуна, на Для підвищення економічності роботи двигуна випромінювання. за рахунок збільшення температури підігріву парів
У вказаній щілині проводиться тільки частко- палива перед подачею в сопло 2 деталі двигуна, вий підігрів палива відбором тепла від зовнішньої контактуючі з цими парами, виготовлені з жаро- стінки другого циліндра 13, а наступний підігрів стійких матеріалів.
Так, циліндрова труба З камери палива проводиться відбором тепла від розжаре- термічного підігріву палива, обидва циліндри 12 і ної внутрішньої стінки О-подібного циліндра 12, 13 виготовлені з ніобієвого сплаву, що допускає яка поглинає практично всю енергію, випроміню- підвищення їх робочої температури до 14007с. вану основним спіральним електронагрівником 5. Основний спіральний електронагрівник 5, гранули Остаточний підігрів парів палива аж до його дисо- 4 в камері термічного підігріву і розкладання пали- ціації відбувається при теплообміні парів з грану- ва і струмопідводи б і 7 виконані з вуглець- лами 4 в камері термічного підігріву і розкладання вуглецевого матеріалу, наприклад, марки УКПМ-К, палива.
При витіканні через сопло 2 підігрітих в який витримує температуру до 250070. Експлуата- камері до високої температури парів палива ство- ційна температура електроізолятора 11 з кварцо- рюється тяга. вого волокна складає 16007С.
У внутрішній стінці другого циліндра 13 між мі- Як сказано раніше, підвищення температури сцями струмопідводів б і 7 виконана спіраль Е з парів палива до 14007С замість -10007С в анало-
гових двигунах дозволяє підвищити питому тягу гранул 4 камери термічного підігріву і розкладання двигуна на «2095 і на стільки ж зменшити витрату палива, в якій відбувається їх остаточний нагрів і, палива. при необхідності, їх розкладання на низькомоле- Двигун працює таким чином.
Перед подачею кулярні фрагменти. палива в двигун проводять його підігрів до досяг- Підігріті до високої температури порядку нення температури гранул 4 або циліндрової тру- 14007С пари палива подаються через перфорова- би З камери термічного підігріву і розкладання па- ний диск 9 у сопло 2. При витіканні парів палива лива до 1400"С.
Час підігріву до вказаної через сопло 2 двигун забезпечує створення тяги. температури складає декілька секунд і визнача- Виключення двигуна проводять припиненням по- ється на експериментальних зразках двигуна, або дачі палива в двигун через дросель А і електрич- за свідченнями датчика температури, установле- ного струму до струмопідводів 6 і 7. ного в гранулах 4, або на циліндровій трубі З ка- Конструктивна простота пропонованого елект- мери термічного підігріву і розкладання палива. ротермічного двигуна малої тяги не викликає утру- Підігрів двигуна здійснюється підключенням днень в його виготовленні. струмопідводів 6 і 7 до джерела електроживлення.
Доцільність використовування пропонованого Через циліндрові кінці Б і В основного електрона- електротермічного двигуна в однокомпонентних грівника 5 електричний струм проводить його омі- рухових установках орієнтації і корекції орбіти ко- чний підігрів.
Теплова енергія основного електро- смічних апаратів і останніх ступенів ракет обумов- нагрівника 5 передається гранулам 4 лені рядом його істотних переваг в порівнянні з теплопровідністю електроізолятора 11 і циліндро- відомими електротермічними двигунами. вої труби З камери термічного підігріву і розкла- Серед цих переваг можна відзначити наступні: дання палива.
Крім того, теплова енергія основно- - висока економічність роботи двигуна по еле- го електронагрівника 5 передається у вигляді ктроспоживанню, оскільки, по-перше, додатковий випромінювання на внутрішню стінку О-подібного нагрівник не вимагає підведення до нього елект- циліндра 12. ричної енергії, а в других, виключає теплове ви- Після досягнення бажаної -14002С температу- промінювання із зовнішньої поверхні двигуна в ри гранул 4 здійснюють подачу палива в дросель навколишній простір і підведення до двигуна елек- А корпуса 1. Через перфоровану втулку 14 паливо тричної енергії для компенсації цього випроміню- потрапляє спочатку в зазор між торцем Д корпусу вання; 1 і герметичним дном Г другого циліндра 13, а по- - висока інтенсивність підведення до палива тім в зазор між зовнішніми стінками О-подібного 12 теплової енергії за рахунок його зигзагоподібного і і другого 13 циліндрів, як це показано стрілками на спірального руху в додатковому нагрівнику; кресленні двигуна. - велика на 2095 питома тяга завдяки підви- При русі палива між зовнішніми стінками 0О- щенню температури пари палива до 14007С за- подібного 12 і другого 13 циліндрів проводиться мість -1000"С в аналогічних двигунах за рахунок його попередній підігрів.
Додатковий підігрів пали- виконання нагрівальних елементів з жаростійких ва і його випаровування відбувається при його русі матеріалів. в спіралі Е другого циліндра 13. Із спіралі Е пари палива через перфорований диск 8 подаються до