RU2493398C2 - Method to produce thrust - Google Patents

Method to produce thrust Download PDF

Info

Publication number
RU2493398C2
RU2493398C2 RU2011128877/06A RU2011128877A RU2493398C2 RU 2493398 C2 RU2493398 C2 RU 2493398C2 RU 2011128877/06 A RU2011128877/06 A RU 2011128877/06A RU 2011128877 A RU2011128877 A RU 2011128877A RU 2493398 C2 RU2493398 C2 RU 2493398C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chamber
fuel
wall
fuel mixture
microporous plate
Prior art date
Application number
RU2011128877/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011128877A (en
Inventor
Юрий Михайлович Трубников
Александр Георгиевич Прохоров
Андрей Брониславович Прокофьев
Валентин Гаврилович Шахов
Михаил Юрьевич Трубников
Юрий Михайлович Русанов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ)
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ)
Priority to RU2011128877/06A priority Critical patent/RU2493398C2/en
Publication of RU2011128877A publication Critical patent/RU2011128877A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2493398C2 publication Critical patent/RU2493398C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: method to produce thrust consists in supply of a fuel mixture into a chamber, realisation of a detonation process of fuel burning in an intermittent mode. The outer wall of the chamber is closed with a microporous plate, which is arranged between two perforated metal plates. The microporous plate is made into several layers from different materials and with different porosity, with twisting capillaries, the fuel mixture is supplied under pressure. The detonation process of fuel combustion is realised near the outer wall, for instance, with a laser beam.
EFFECT: method considerably simplifies and cheapens process of thrust production, makes it possible to create universal devices.
4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателей и движителей и может быть использовано для перемещений различных объектов, например летательных аппаратов, а также наземных или водных транспортных средств, в строительстве, при погрузоразгрузочных работах, в военной технике, при чрезвычайных ситуациях, в Агропроме и т.д.The invention relates to the field of engines and propulsors and can be used to move various objects, such as aircraft, as well as land or water vehicles, in construction, during loading and unloading, in military equipment, in emergency situations, in the agricultural industry, etc.

Кроме того, малая скорость распространения фронта пламени при стехиометрических соотношениях горючего и воздуха накладывает ограничения на возможность получения тяги без использования специальных устройств типа двигателей внутреннего сгорания, газотурбинных двигателей и т.д.In addition, the low velocity of propagation of the flame front with stoichiometric ratios of fuel and air imposes restrictions on the possibility of obtaining thrust without the use of special devices such as internal combustion engines, gas turbine engines, etc.

Известен способ многоразового лазерного поджига ракетных топливных смесей (патент RU №2406863, F02K 9/93, 20.12.2010 г.), заключающийся в том, что топливную смесь в ракетном двигателе поджигают с помощью лазера, для чего его энергию с помощью световода передают внутрь камеры сгорания.A known method of reusable laser ignition of rocket fuel mixtures (patent RU No. 2406863, F02K 9/93, 12/20/2010), which consists in the fact that the fuel mixture in a rocket engine is ignited using a laser, for which its energy is transmitted through a fiber combustion chambers.

Недостатками этого способа является то, что для его реализации необходимо наличие собственно ракетного двигателя с камерой сгорания, где происходит сжигание топливной смеси в стехиометрическом соотношении с соответствующей скорость горения, нахождение выходного торца световода, вводящего лазерное излучение в камеру сгорания в зоне высокой температуры, вследствие чего появляется необходимость в механизме его подачи, а также то, что невозможно обеспечить более эффективный и экономичный детонационный режим горения топливной смеси.The disadvantages of this method is that for its implementation it is necessary to have a rocket engine proper with a combustion chamber, where the fuel mixture is burned in a stoichiometric ratio with the corresponding burning rate, the output end of the fiber introducing laser radiation into the combustion chamber in a high temperature zone, as a result of which there is a need for a mechanism for its supply, as well as the fact that it is impossible to provide a more efficient and economical detonation mode of combustion of the fuel mixture.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения тяги (патент RU 2179254, MK F02K 7/04, опубл. 10.02.2002), заключающийся в том, что в полузамкнутую детонационную резонансную камеру тягового устройства подают топливную смесь и осуществляют детонационный процесс сжигания в пульсирующем режиме.The closest in technical essence is the method of producing thrust (patent RU 2179254, MK F02K 7/04, publ. 02/10/2002), which consists in the fact that the fuel mixture is fed into the semi-closed detonation resonant chamber of the traction device and the detonation combustion process is performed in a pulsed mode .

Недостатком данного изобретения является сложность конструкции, ограниченность применения.The disadvantage of this invention is the design complexity, limited use.

Предлагаемое изобретение направлено на устранение указанных выше недостатков, а также значительно упрощает и удешевляет процесс создания тяги, дает возможность создания универсальных устройств.The present invention is aimed at eliminating the above disadvantages, and also greatly simplifies and cheapens the process of creating traction, makes it possible to create universal devices.

Указанная цель достигается за счет того, что способ получения тяги, заключающийся в подаче топливной смеси в камеру, осуществлении детонационного процесса сжигания топлива в пульсирующем режиме, согласно изобретению, наружную стенку камеры закрывают микропористой пластиной, располагают ее между двумя перфорированными металлическими пластинами, при этом микропористую пластину выполняют в несколько слоев из разных материалов и разной пористости, с извилистыми капиллярами, топливную смесь подают под давлением, а детонационный процесс сжигания топлива осуществляют вблизи наружной стенки, например, лазерным лучом.This goal is achieved due to the fact that the method of producing thrust, which consists in feeding the fuel mixture into the chamber, performing the detonation process of burning fuel in a pulsating mode, according to the invention, the outer wall of the chamber is closed with a microporous plate, it is placed between two perforated metal plates, while the microporous the plate is made in several layers of different materials and different porosity, with winding capillaries, the fuel mixture is supplied under pressure, and the detonation process Zhiganov fuel is carried out near the outer wall, such as a laser beam.

Кроме того, микропористую пластину выполняют из мелкоячеистой сетки или пористой керамики.In addition, the microporous plate is made of fine mesh or porous ceramics.

На наружной стенке камеры выполнены микротурбулизаторы и завихрители.Microturbulators and swirls are made on the outer wall of the chamber.

В топливную смесь добавляют легкодетонирующие компоненты, например, водород.Lightly detonating components, for example, hydrogen, are added to the fuel mixture.

В отличие от прототипа направленную силу или тягу создают организацией повторяющихся взрывов в непосредственной близости от ограничивающей распространение продуктов сгорания и волны повышенного давления поверхности, для чего в камере, например плоской, из которой горючая смесь, газ или жидкое топливо поступает непосредственно в зону горения, стенку, которая воспринимает давление взрыва, делают из микропористой пластины, например из мелкоячеистой сетки или пористой керамики; при этом заранее подготовленную горючую смесь, газ или жидкое топливо, в камеру подают под давлением, а с наружной стороны стенки горючую готовую смесь или образованную в результате смешивания газа или жидкого топлива с потоком воздуха снаружи стенки, подрывают, например, лазерным лучом.In contrast to the prototype, directed force or traction is created by the organization of repeated explosions in the immediate vicinity of the surface restricting the distribution of combustion products and waves of increased pressure, for which purpose in a chamber, for example a plane, from which a combustible mixture, gas or liquid fuel enters directly into the combustion zone, the wall , which accepts the pressure of the explosion, is made of a microporous plate, for example, of a fine mesh or porous ceramic; in this case, a pre-prepared combustible mixture, gas or liquid fuel, is supplied under pressure to the chamber, and from the outside of the wall, the combustible finished mixture or formed as a result of mixing gas or liquid fuel with an air flow outside the wall is undermined, for example, by a laser beam.

Чтобы пиковое давление от взрыва было минимальным, и сила давления на стенку более равномерной, подрываемые порции горючей смеси должны быть минимальными, а частота их подрыва максимальной, что позволяют современные лазерные системы.In order for the peak pressure from the explosion to be minimal, and the pressure force on the wall to be more uniform, the detonated portions of the combustible mixture should be minimal, and the frequency of their detonation should be maximum, which allows modern laser systems.

Схема варианта реализации предлагаемого способа представлена чертежами, гдеA diagram of an embodiment of the proposed method is represented by drawings, where

на фиг.1 показано поперечное сечение устройства по А-А,figure 1 shows a cross-section of the device along aa,

на фиг.2 показан вид сверху.figure 2 shows a top view.

Устройство состоит из камеры 1, которая закрыта микропористой пластиной 2, расположенной между перфорированными пластинами 3, лазерныйсветовод 4.The device consists of a chamber 1, which is closed by a microporous plate 2 located between the perforated plates 3, a laser light guide 4.

Способ осуществляется следующим образом. Газовоздушную топливную смесь под давлением подают в камеру 1, которая продавливается по капиллярам микропористой пластины 2, выходит наружу, где ее подрывают, например, лучом лазера через световод 4, создавая импульс давления на микропористую пластину 2. Вследствие большого гидросопротивления капилляров микропористой пластины 2 и малой длительности импульса давления повышенное давление не проходит внутрь камеры. Для предохранения микропористой пластины 2 от разрушения ее помещают между двумя перфорированными металлическими пластинами 3 достаточной прочности.The method is as follows. The gas-air fuel mixture is supplied under pressure into the chamber 1, which is pressed through the capillaries of the microporous plate 2, goes outside, where it is undermined, for example, by a laser beam through the light guide 4, creating a pressure pulse on the microporous plate 2. Due to the high hydroresistance of the capillaries of the microporous plate 2 and small The duration of the pressure pulse increased pressure does not pass into the chamber. To protect the microporous plate 2 from destruction, it is placed between two perforated metal plates 3 of sufficient strength.

Для предотвращения детонирования газовоздушной смеси внутри камеры 1 микропористая пластина 2 может быть выполнена в несколько слоев из разных материалов и разной пористости с извилистыми капиллярами.To prevent detonation of the gas-air mixture inside the chamber 1, the microporous plate 2 can be made in several layers of different materials and different porosities with winding capillaries.

В варианте, когда в камеру 1 подается не газовоздушная смесь, а чистый газ или жидкое топливо, смешивание с воздухом происходит снаружи камеры 1, на ее наружной поверхности, где выходит газ или жидкое топливо, должны быть выполнены микротурбулизаторы и завихрители.In the embodiment, when not gas-air mixture is supplied to chamber 1, but pure gas or liquid fuel, mixing with air takes place outside of chamber 1, microturbulators and swirlers should be made on its outer surface, where gas or liquid fuel leaves.

Для снижения порога детонации топливной смеси в нее могут быть добавлены легкодетонирующие компоненты или ультрадисперсные порошки веществ, поглощающих лазерное излучение, например, углерод.To lower the detonation threshold of the fuel mixture, lightly detonating components or ultrafine powders of substances absorbing laser radiation, for example, carbon, can be added to it.

Инициирование детонации газовоздушной смеси может быть произведено любым известным способом - ударным, электроискровым или лазерным, в зависимости от назначения и конструкции устройства.The initiation of detonation of the gas-air mixture can be produced by any known method - shock, electric spark or laser, depending on the purpose and design of the device.

Поскольку время детонационного импульса измеряется долями микросекунды, то даже при частоте следования импульсов, измеряемой килогерцами, времени промежутка между импульсами достаточно для накопления заряда на наружной поверхности пластины 2 и охлаждения ее поверхности; при этом отдельные импульсы сливаются в постоянную тягу, а топливо дросселируется по капиллярам на наружную поверхность пластины практически непрерывно даже при небольшом по сравнению со среднеинтегральным наружным давлением давлением подачи топлива.Since the detonation pulse time is measured in fractions of a microsecond, even with a pulse repetition rate measured in kilohertz, the time interval between the pulses is sufficient to accumulate charge on the outer surface of the plate 2 and cool its surface; in this case, individual pulses merge into a constant thrust, and the fuel is throttled by capillaries to the outer surface of the plate almost continuously even at a low fuel supply pressure compared to the average integral external pressure.

Именно благодаря такому способу запирания посредством гидросопротивления капиллярной структуры пластины становится возможным избавиться от клапанов, форсунок, резонансных камер, детонационных труб и др.Thanks to this method of locking by means of hydroresistance of the capillary structure of the plate, it becomes possible to get rid of valves, nozzles, resonance chambers, detonation pipes, etc.

Таким образом двигатель, работающий по предлагаемому способу, становится предельно простым и вырождается в плоскую конструкцию с минимальными размерами в направлении тяги. Величина тяги такого двигателя зависит от площади поверхности, на которую воздействуют импульсы взрывов, и среднеинтегрального давления на эту поверхность, которое зависит от величины и частоты следования этих импульсов. При этом величина и частота импульсов зависят от давления подачи топлива.Thus, the engine operating according to the proposed method becomes extremely simple and degenerates into a flat structure with minimum dimensions in the direction of thrust. The magnitude of the thrust of such an engine depends on the surface area on which the pulses of explosions act, and the average integral pressure on this surface, which depends on the magnitude and frequency of these pulses. The magnitude and frequency of the pulses depend on the fuel supply pressure.

Claims (4)

1. Способ получения тяги, заключающийся в подаче топливной смеси в камеру, осуществлении детонационного процесса сжигания топлива в пульсирующем режиме, отличающийся тем, что наружную стенку камеры закрывают микропористой пластиной, располагают ее между двумя перфорированными металлическими пластинами, при этом микропористую пластину выполняют в несколько слоев из разных материалов и разной пористости, с извилистыми капиллярами, топливную смесь подают под давлением, а детонационный процесс сжигания топлива осуществляют вблизи наружной стенки, например, лазерным лучом.1. The method of obtaining thrust, which consists in feeding the fuel mixture to the chamber, performing a detonation process of burning fuel in a pulsating mode, characterized in that the outer wall of the chamber is closed with a microporous plate, placed between two perforated metal plates, while the microporous plate is made in several layers from different materials and different porosity, with winding capillaries, the fuel mixture is supplied under pressure, and the detonation process of burning fuel is carried out near the outside second wall, such as a laser beam. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что микропористую пластину выполняют из мелкоячеистой сетки или пористой керамики.2. The method according to claim 1, characterized in that the microporous plate is made of fine mesh or porous ceramics. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на наружной стенке камеры выполнены микротурбулизаторы и завихрители.3. The method according to claim 1, characterized in that on the outer wall of the chamber microturbulators and swirlers are made. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в топливную смесь добавляют легкодетонирующие компоненты, например водород. 4. The method according to claim 1, characterized in that lightly detonating components, for example hydrogen, are added to the fuel mixture.
RU2011128877/06A 2011-07-12 2011-07-12 Method to produce thrust RU2493398C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011128877/06A RU2493398C2 (en) 2011-07-12 2011-07-12 Method to produce thrust

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011128877/06A RU2493398C2 (en) 2011-07-12 2011-07-12 Method to produce thrust

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011128877A RU2011128877A (en) 2013-01-20
RU2493398C2 true RU2493398C2 (en) 2013-09-20

Family

ID=48805070

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011128877/06A RU2493398C2 (en) 2011-07-12 2011-07-12 Method to produce thrust

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2493398C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3008669A (en) * 1955-01-05 1961-11-14 Frank I Tanczos Ramjet missile
RU2296876C2 (en) * 2005-03-14 2007-04-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Method and device for producing thrust
RU64727U1 (en) * 2007-01-29 2007-07-10 Закрытое акционерное общество "Сибпромкомплект" SUPPORT FOR OVERLAND PIPELINE
RU2347097C1 (en) * 2007-06-27 2009-02-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Hypersonic pulse detonating engine and method of its functioning
RU2406883C1 (en) * 2009-12-16 2010-12-20 Анатолий Владимирович Карасев Jet device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3008669A (en) * 1955-01-05 1961-11-14 Frank I Tanczos Ramjet missile
RU2296876C2 (en) * 2005-03-14 2007-04-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Method and device for producing thrust
RU64727U1 (en) * 2007-01-29 2007-07-10 Закрытое акционерное общество "Сибпромкомплект" SUPPORT FOR OVERLAND PIPELINE
RU2347097C1 (en) * 2007-06-27 2009-02-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Hypersonic pulse detonating engine and method of its functioning
RU2406883C1 (en) * 2009-12-16 2010-12-20 Анатолий Владимирович Карасев Jet device

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011128877A (en) 2013-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3271561B1 (en) Parallel prechamber ignition system
DE1252974B (en) Constant chamber combustion chamber
PL2011989T3 (en) Pulse detonation engine operating with a mix of fuel and air
CN103899435A (en) Combined pulse detonation engine detonation chamber
WO2016060581A1 (en) Device and method for organizing the operating process of a jet engine
CN101363391A (en) Laser-induced microparticle jetting ignition method
Bulat et al. Modeling and simulation of combustion and detonation by subcritical streamer discharge
RU2453719C1 (en) Method of inducing combustion in hypersonic ramjet engine and hypersonic ramjet engine
RU172777U1 (en) Supersonic ramjet engine
RU2672244C1 (en) Method for initiating detonation in pipe with combustible mixture and device for its implementation
RU2493398C2 (en) Method to produce thrust
RU2684352C1 (en) Adjustable pulsative gas dynamic detonation resonator output device for draw production
RU2529935C1 (en) Hypersonic ramjet engine and concept of combustion
Wang et al. Discovery of breathing phenomena in continuously rotating detonation
US20050279083A1 (en) Folded detonation initiator for constant volume combustion device
WO2016018171A1 (en) Method for the detonation combustion of fuel mixtures and apparatus for carrying out same
RU2675732C2 (en) Hydrocarbon fuel combustion method and device for its implementation
RU2490491C1 (en) Device for pulse ignition of combustible mixture
RU2595004C9 (en) Method for detonation combustion of fuel mixtures and device for its implementation
RU178988U1 (en) Supersonic ramjet engine
RU2435059C1 (en) Intermittent detonation engine
RU2481484C2 (en) Hypersonic ramjet engine
RU2010126476A (en) SUPERSONIC RECTANGULAR AIR-REACTIVE ENGINE WITH PULSE-BURNING COMBUSTION MODE (SPRDR with PRG) AND METHOD OF ITS OPERATION
RU2511921C1 (en) Hypersonic propulsive jet engine, and combustion arrangement method
RU2485402C1 (en) Gas dynamic igniter

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140713