Синярев Г.Б., Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели. Теория и проектирование, 1957 г. (1240838), страница 68
Текст из файла (страница 68)
11осле запуска двигателя и прогрева камеры эти пробки расплавляются и дополнительный попс внутреннего охлаждения включаетоя в работу. Нижний пояс внутреннего охлаждения 8 оказывается достаточным для того, чтобы можно было обойтись без внешнего охлаждения, и участок сопла ниже этого пояса внешнего охлаждения не имеет. Конструктивно камера выполнена сварной из большого числа штампованных деталей. Сила тяги, развиваемая камерой, передается на раму двигателя посредством четырех цилиндрических упоров б, приваренных к на- ~ ружному корпусу камеры.
— — Гчамера двигателя «Вальтер» (см. фиг. 125) выполнена в виде сварной конструкции, Она имеет плоскую головку 11 с 12-ю двух- компонентными форсунками. Охлаждение камеры производится горючим, поступаюши~м со стороны сопла в охлаждающий тракт по трубе 1. Для улучшения охлаждения сопловой часто в охлаждающем тракте сделаны винто- 360 вые каналы на внутренней оболочке 2 и на разъемном вкладыше 4. Из охлаждающего тракта горючее по трубкам б направляется к отсечному клапану и от него через штуцер 9 поступает в головку камеры 11 и дальше — в двухкомпонентные форсунки 10 (описание двухкомпонентной форсунки см.
ниже). Окислитель поступает через тройник 8 в форсункп 10 и из фор.сунок подается в камеру сгорания. В нижней части фигуры показана схема расположения форсунок на головке. Пунктиром выделены секции форсунок трех ступеней работы двигателя. Для возможности компенсации теплового расширения внутренней оболочки 2 в сопловой части камеры сделано подвижное соединение внутренней и наружной оболочек с уплотняющим сальником Б.
Пластинки 12 служат для крепления камеры. Камера двигателя «Вассерфаль» (см. фиг. 126) имеет наружное охлаждение, которое производится путем подачи окислителя (меланж М-1О) через штуцер 7 в охлаждающую рубашку камеры. Окислитель проходит по охлаждающему тракту, выполненному в виде щелевого зазора между наружной 2 и внутренней 3 оболочками камеры. Для обеспечения, постоянной величины зазора на всем протяжении камеры к внутренней оболочке 3 приварены продольные дистанционные полоски б, гарантирующие необходимый минимальный зазор. Из охлаждающей рубашки окислитель проходит в плоскую головку 1 и через косые сверления поступает в камеру сгорания.
Горючее (тонка-.841) подводится по трубке 4 в полость 5 и оттуда по наклонным оверлениям также поступает в камеру сгорания. Наклонные сверления для горючего и окислителя расположены так, что оси их пересекаются на~ некотором расстоянии от головки. Таким образом, двигатель «Вассерфаль» имеет плоскую головку, снабженную струйными форсункамв с пересекающимися струями.
Цилиндрические камеры сгорания Цилиндрическая камера сгорания имеет по всей длине, кроме входной части сопла, форму цилиндра с постоянным диаметром Р (см. фиг. 123,б). Главное преиму~щество цилиндрической камеры сгорания — простота ее изготовления. Двигатели с огьемными сопловой частью и головкой обычно изготовляютоя с цидиндрической камерой сгорания. Цилиндрические камеры сгорания широко применялись в двигателях малых тяг.
В связи с распространением плоских головок цилиндрические камеры вытеснили шаровые и в двигателях срединах тяг. Несмотря на указанные ниже недостатки, цилиндрические камеры сгорания начинают применяться также и в области двигателей больших тяг. В многокамерных двигательных установках, выполненных в виде связок двигателей, из-за удобства компоновки также применяются цилиндрические камеры сгорания. Недостатки цилиндрических камер сгорания — худшие прочностные свойства по сравнению с шарообразными и большая поверхность охлаждения, затрудняющая организацию охлаждения этих камер.
Примерами ЖРД с цилиндрической камерой сгорания могут служить камеры двигателей ОРМ-65 (фиг. 127) конструкции В. П. Глушко, а также камеры немецких ЖРД Р-3395 (фиг. 128) и «Шметтерлинг» (фнг. 129). Камера двигателя ОРМ-65 состоит из внутренней стальной точеной оболочки 1, выполненной заодно с сопловой частью и Фиг.
!27. Камера двигателя ОРМ-66 (Г936 г.). à — внутренняя оболочка камерм, у — корпус камерм. а — вкладмш, И вЂ” ппуиер подачи оки. слитевя. а — форсунка окислителя, 6 — головка камерм, 7 — форсунка горючего, а — нить накаливания, у — воспламеняющий состав, Гр — важнгательная шашка. имеющей для улучшения охлаждения винтовое оребрение в сопловой н цилиндрической частях, и наружного корпуса 2.
Охлаждение камеры двигателя производится азотной кислотой, подаваемой по штуцеру 4. Из рубашки охлаждения окислитель по трем шнековым форсункам б поступает в камеру сгорания. Головка двигателя б сферической формы выполнена неохлаждаемой. В ней размещены три шнековых форсунки 7 для подачи горючего — керосина. В головке также размещено зажигательное устройство. При подаче тока сопротивление 8 перегорает и от получающейся искры загорается воспламеняющий спета~в 9, а от него зажигательная шашка 10, от которой и производится воспламенение компонентов. Камера двигателя Р-3395 (фиг. 128) состоит из наружного точеного корпуса 8 и внутренней оболочки 8, выполненной в виде цельноточеной детали из алюминиевого сплава. Головка двигателя 2 плоская, со струйными форсунками.
Соединение внутренней оболочки 362 кеЬ о Я~ ~ а у Фаев й ~ Ф ф Я $:с с, о В 5 ~з ~ фо ~ ! С,' 3~в~ ~ й М ~.э ф3 ° ~4И: Ф ~=~$ ,Ф 46$М„- а И~Бы Ю ~ М ~ЯОа <~> !с $ р Яа ( и щ МЯ~ к~~о ~*! офорт а~ о ,о 5~и ЫД$ ~М\ Ф ЮД 132 и корпуса осуществляется болтами. Уплотнение между камерой и корпусом достигается кольцевыми прокладками 1 и 7. Двигатель имеет смешанное (внутреннее и внешнее) охлаждение. Внешнее охлаждение двигателя осуществляется окислителем— азотной кислотой, которая подается в отверстие а и попадает в рубашку охлаждения. Так как тяга двигателя мала и, следовательно, расход окислителя невелик, то для достижения необходимой скорости охлаждающей жидкости приходится устанавливать очень малый зазор в рубашке охлаждения.
Это достигается установкой разъемного вкладыша б, соединенного болтами 9. Зазор между вкладышем и корпусом камеры уплотняется кольцом б. Пройдя рубапгку охлаждения, азотная кислота по штуцерам 4 через выход б направляется в главный клапан, после чего подается в полость головки. Горючее поступает в полость е также из главного клапана. Для внутреннего охлаждения часть горючего из полости е через боковые отверстия г подается в полость между головкой и внутренней оболочкой камеры, вытекая равномерной пленкой в узкую щель между этими деталями.
Камера двигателя «Шметгерлинг» (см. фиг. 129) также выполнена в виде разборной конструкции. Головка камеры 3 плоская, со струйными форсупками, каналы которых просверлены в теле головки. Камера сгорания — цилиндрической формы. Внутренняя оболочка б приварена к головке 3. Камера имеет наружное охлаждение, осуществляемое с помощью окислителя, который подается через штуцер 20. Охлаждающий тракт выполнен в виде щелевого зазора. В сопловой части камеры для создания тонкой зцелв установлен разъемный вкладыш б.
Для получения постоянной величины зазора, равной 0,8 мм, между вкладышем и внутренней оболочкой камеры поставлена калиброванная проволока 21. Для предохранения ст перетекания окислителя между наружной оболочкой и вкладышем установлено уплотнительное кольцо 19. Из охлаждающего тракта окислитель поступает в головку и направляется по сверлению к пусковой форсунке 18 и в полость окислителя 11, откуда по сверлениям 14 поступает в камеру сгорания. Горючее подается к головке камеры по трубке 1 и вдет в полость горючего 17. Отсюда горючее поступает к запальной форсунке 18 и по сверлениям — к струйным форсуикам 18. В головке камеры имеется также устройство для регулирования расхода зюмпонентов в зависимости от числа М полета. Это устройство работает следующим образом.
При изменении числа М вращение от регулятора передается на зубчатые колеса 9 в 10. При повороте этих зубчатых колес вращение передается на регулирующий диск с выступами 12 и через сектор 8 — на регулирующий диск 13. При этом выступы дисков 12 и 13 закрывают или открывают часть 364 ею~а и ~в тогда с=К ра.
где К вЂ” постоянный коэффициент, зависящий от рода топлива и Рк отношения — . Ур Для современных топлив величина комплекса 8 вмеет значения ° Рк 155 —:180 кг(сек. кг. Если принять ' — =6, то величина коэффи Укр цнента К будет равна примерно единице и можно считать, что для такой камеры расходонапряженность в г!сек. см' численно равна давлению в камере сгорания, выраженному в кг/смр. Камеры сгорания с приблизительно постоянным по длине давлением иногда называются изобарическими камерами. К ним ~леду относить камеры, у кюторых отношение площади поперечного сечения камеры сгорания Р„к площади поперечного сечения критического сечения ! больше трех.
отверстий, подаюпшх компоненты к форсуннам 14 и !8, вследствие чего подача компонентов уменьшается или увеличивается. Для предохранения схода сектора 8 с зубчатого колеса 9 на диске 12 имеется паз, в который входит стопорный штифт 2. Подвод компонентов к запальным форсункам 18 и !б всегда открыт независимо от положения регулирующих дисков.
Для компенсациями теплового расширения внутренней оболочки б в сопловой части камеры сделано подвижное соединение с сальником 22. Одним из параметров, характеризующих камеру сгорания, является расходонапряженность д Особенно удобна величина расходонапряженности для характеристики цилиндрических камер сгорания. Расходонсрлряяйенностью называется секундный расход топлива или продуктов сгорания, проходящий через единицу площади поперечного сечения камеры. Средняя расходонапряженность данного сечения камеры сгорания определится как г= г1сек см', 10000 (НП!.
19) Рк где Є— площадь поперечного сечения камеры сгорания. Выразим расход 6 через комплекс 8 (см. $17) 1КРР2 О= —;' г) ч~ = — р'1Ор„, )" = '~ 'Р~- где рр — давление в камере сгорания в кг/смр. Так как для данного топлива величина 8 имеет примерно постоянное значение, то величина расходонапряженности прямо пропорциональна давлению в камере, т. е. Это отношение называют обычно безразмерной площадью камеры сгорания. Если значение — (3, то при сгорании в камере Рк Унр происходит значительное увеличение скорости по ее длине.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
