ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ ИМИТАТОР ХИМИЧЕСКОГО HF(DF) СВЕРХЗВУКОВОГО ЛАЗЕРА

ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ ИМИТАТОР ХИМИЧЕСКОГО HF(DF) СВЕРХЗВУКОВОГО ЛАЗЕРА


RU (11) 2180154 (13) C2

(51) 7 H01S3/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 2000108635/28 
(22) Дата подачи заявки: 2000.04.06 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2000.04.06 
(45) Опубликовано: 2002.02.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: US 3546883, 15.12.1970. RU 2054771 C1, 20.02.1996. DUTTON J.C. at. al. Theoretical and Experimental Investigation of the Constant Area Hyper-Supersonic injector. AI AA JORNAL, october 1982. RU 2030825 C1, 10.03.1995. SU 1597065 A1, 27.05.1999. US 4247833 A, 27.01.1981. US 4500997 A, 19.02.1985. 
(71) Заявитель(и): Общество с ограниченной ответственностью "НПП "Лазерные системы" 
(72) Автор(ы): Борейшо А.С.; Мальков В.М.; Савин А.В.; Морозов А.В.; Леонов А.Ф.; Орлов А.Е.; Киселев И.А. 
(73) Патентообладатель(и): Общество с ограниченной ответственностью "НПП "Лазерные системы" 
Адрес для переписки: 198005, Санкт-Петербург, ул. 1-я Красноармейская, 1, общество с ограниченной ответственностью "НПП "Лазерные системы", генеральному директору А.С.Борейшо 

(54) ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ ИМИТАТОР ХИМИЧЕСКОГО HF(DF) СВЕРХЗВУКОВОГО ЛАЗЕРА 

Изобретение относится к лазерной технике, в частности к газодинамическим имитаторам химического сверхзвукового лазера, и используется для экспериментальной доработки системы восстановления давления. Газодинамический имитатор химического НF(DF) сверхзвукового лазера содержит газогенератор с форсуночной головкой, вставкой с огневым днищем, патрубком подачи топлива и окислителя; камеру сгорания и сверхзвуковое сопло. Газодинамический имитатор снабжен динамическим смесителем окислительной смеси. Камера сгорания снабжена внешним полым кольцевым коллектором подачи газа-разбавителя с расположенными равномерно по кольцу струйными форсунками. Существует возможность подачи ими газа-разбавителя в камеру сгорания в направлении навстречу потоку. Технический результат изобретений - создание эффективного газодинамического имитатора химического сверхзвукового лазера. 5 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к лазерной технике, в частности к газодинамическим имитаторам химического сверхзвукового лазера, и может быть использовано для экспериментальной доработки системы восстановления давления.

Известны газодинамические устройства, содержащие фронтовое устройство с форсунками топлива и окислителя, камеру сгорания, сверхзвуковое сопло, поджигающее устройство и контрольно-измерительную систему (см., например, патент РФ 2040701, МКИ F 02 K 3/10, 1992 г.; патент РФ 2041375, МКИ F 02 K 9/52, 1995 г. ; патент США 3546883, НКИ 60-258, 1970 г.; авторское свидетельство СССР 169948, МКИ F 23 R 3/18, 1956 г.).

Общим недостатком рассмотренных газодинамических устройств является невозможность их использования в качестве газодинамического имитатора химического сверхзвукового лазера без усовершенствования.

Задача изобретения - создание газодинамического имитатора химического сверхзвукового лазера.

Поставленная задача достигается тем, что газодинамический имитатор химического HF (DF) сверхзвукового лазера, содержащий газогенератор, включающий форсуночную головку, вставку с огневым днищем, патрубки подачи топлива и окислителя, камеру сгорания и сверхзвуковое сопло, поджигающее устройство и контрольно-измерительную систему, предлагается снабдить динамическим смесителем для приготовления окислительной смеси, камеру сгорания - снабдить внешним полым кольцевым коллектором газа-разбавителя с расположенными равномерно по кольцу струйными форсунками с возможностью подачи ими газа-разбавителя в камеру сгорания в направлении навстречу потоку.

На фиг. 1 представлен общий вид газодинамического имитатора химического сверхзвукового лазера.

На фиг.2 - общий вид газогенератора.

На фиг.3 - общий вид форсуночной головки.

На фиг.4 - общий вид динамического смесителя.

На фиг.5 - общий вид вставки с огневым днищем.

Газодинамический имитатор химического HF (DF) сверхзвукового лазера содержит (см. фиг. 1,2) динамический смеситель 1, газогенератор, обеспечивающий смешение и сгорание компонентов топлива ((O2+N2+He1)+(CH4)+He2), включающий форсуночную головку 2, вставку 3 с огневым днищем, являющуюся первой секцией камеры сгорания, камеру 4 сгорания, внешний полый кольцевой коллектор 5 газа-разбавителя и выходное сверхзвуковое сопло 6 с переходной камерой. Камера 4 сгорания выполнена в виде трубы с двумя фланцами и снабжена штуцерами 7 для подвода вторичного гелия, патрубками 8 подачи защитной завесы для свечей и штуцерами 9 для термопар. Внешний коллектор 5 снабжен патрубком подачи газа (Не2) и штуцерами 7 со струйными форсунками равномерно расположенными по кольцу и обеспечивающими подачу газа-разбавителя в камеру 4 сгорания в направлении навстречу потоку. Форсуночная головка 2 (фиг.3) предназначена для смешения и подачи в камеру 4 сгорания компонентов топлива. Она содержит задний фланец 10 с патрубком подвода окислительного газа, рассекатель 11, коллектор 12, разделяющий форсуночную головку 2 на две полости: полость горючего и полость окислительного газа. В перфорированный фланец коллектора 12 вкручены 55 струйных форсунок и уплотнены с помощью фум-ленты. Конический рассекатель 11 крепится на центральную форсунку и служит для обеспечения равномерного распределения окислительного газа по полости подачи: окислитель - по центру, горючее - по периферии. Вставка 3 (фиг.5) с огневым днищем содержит: корпус 18 в виде отрезка трубы с патрубками 8 подачи защитной смеси для свечей; штуцеры 19 установки электрических свечей зажигания, штуцер 20 отбора давления. Динамический смеситель 1 (фиг.4) обеспечивает равномерное смешение окислителя и части разбавителя и подачу полученной смеси в газогенератор. Система хранения и подачи обеспечивает подачу необходимого количества компонентов в динамический смеситель 1 и в газогенератор (не показано). В ходе пуска кислород-азотная смесь и первичный гелий подаются через сверхкритические расходные сопла в динамический смеситель, оттуда смесь поступает в газогенератор. Динамический смеситель 1 содержит корпус 14 и рассекатель 15, образующие коллектор подачи кислород-азотной смеси, направляют поток гелия к стенкам вкладыша 16, а кислород-азотную смесь радиально, что улучшает проникновение кислород-азотной смеси в гелий; патрубки 17 подачи гелия и кислород-азотной смеси. Стенки вкладыша 16 имеют 12 отверстий для вдува кислород-азотной смеси. Диаметр отверстий рассчитан так, чтобы перепад на них был равен 2 атм. На выходе из смесителя 1 осуществляется сужение потока для создания дополнительных завихрений и соответственно улучшения процесса смешения.

Газодинамический имитатор химического HF (DF) сверхзвукового лазера работает следующим образом (см. фиг.1-5).

В патрубки 17 динамического смесителя 1 подаются окислитель - кислородно-азотная смесь и разбавитель-гелий.

Соотношение расходов топлива и окислителя выбирается в соответствии с отношением Goк = nGт,

где Gок - массовый расход окислителя;

- коэффициент избытка окислителя;

n - стехиометрическое соотношение;

Gт - расход топлива.

На рассекателе 15 образуется кольцевая струя разбавителя, в которую вдуваются поперечные струи окислителя, что позволяет получить смесь с высокой степенью однородности. На выходе из смесителя осуществляется сужение потока для создания дополнительных завихрений и соответственно улучшения процесса смешения. Далее смесь поступает в форсуночную головку 2 камеры 4 смешения, где происходит смешение с топливом - метан. В камере 4 сгорания происходит горение и увеличение температуры смеси. Воспламенение смеси осуществляется с помощью 2-х электрических свечей (можно использовать два пиропатрона). Окончательное доведение состава смеси до требуемых параметров происходит за счет введения разбавителя - вторичного гелия через инжекторы - струйные форсунки внешнего коллектора 5 камеры 4 сгорания. Разбавитель истекает в виде системы струй, направленных навстречу потоку продуктов сгорания и смешивающихся с ними. Далее смесь проходит через расходное сверхзвуковое сопло 6 с переходной камерой, обеспечивающее уровень давления, необходимый для нормального протекания процесса горения. При этом площадь проходного сечения F сопла выбирается из соотношения



где

G - массовый расход рабочей смеси;

То - температура смеси;

m(j,)- известная функция параметров рабочей смеси;

j,- показатель адиабаты и молекулярная масса смеси;

Рo - давление в камере сгорания.

Окончательно газодинамические параметры потока приобретают заданные значения при разгоне смеси в сверхзвуковом сопле 6 с переходной камерой.

Управление параметрами газодинамического имитатора производится путем регулирования расходов топлива (метана), окислителя и разбавителя. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Газодинамический имитатор химического НF(DF) сверхзвукового лазера, содержащий газогенератор, включающий форсуночную головку, вставку с огневым днищем, патрубки подачи топлива и окислителя; камеру сгорания; сверхзвуковое сопло; поджигающее устройство и контрольно-измерительную систему, отличающийся тем, что он снабжен динамическим смесителем окислительной смеси, камера сгорания снабжена внешним полым кольцевым коллектором газа-разбавителя с расположенными равномерно по кольцу струйными форсунками с возможностью подачи в камеру сгорания газа-разбавителя в направлении навстречу потоку.



ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к лазерным квантовым генераторам, а именно лазеры и лазерное оборудование:

- твердотельные полупроводниковые лазеры

- газовые лазеры

- химические лазеры

- практическое применение в промышленности, науке и в быту газовых, твердотельных и химических лазеров.


Лазеры. Лазерное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+газовый -лазер".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "лазер" будут найдены слова "лазеры", "лазерный" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("лазер!").



Рейтинг@Mail.ru