Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

СПОСОБ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОРАКЕТНОЙ ДВИГАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ - Патент РФ 2052648
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОРАКЕТНОЙ ДВИГАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
СПОСОБ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОРАКЕТНОЙ ДВИГАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

СПОСОБ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОРАКЕТНОЙ ДВИГАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: при разработке и создании транспортных двигательных установок космических аппаратов. Сущность изобретения: после подвода энергии в форме тепла к рабочему телу от внешнего источника одну часть рабочего тела высокого давления подают в электроракетный двигатель 6 и ускоряют с получением тяги, а другую часть, расширив, например, на турбине 9 с выработкой электрической энергии, подают в емкость 1 хранения рабочего тела, где она охлаждается за счет запаса холода, которым обладает рабочее тело в емкости хранения, и частично восполняют расходуемый в процессе работы установки запас рабочего тела. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2052648
Класс(ы) патента: F02K9/42
Номер заявки: 4752580/06
Дата подачи заявки: 24.10.1989
Дата публикации: 20.01.1996
Заявитель(и): Военная инженерно-космическая академия им.А.Ф.Можайского
Автор(ы): Чиковани В.В.; Цихисели В.Г.; Титов О.А.; Плясунов В.Н.
Патентообладатель(и): Военная инженерно-космическая академия им.А.Ф.Можайского
Описание изобретения: Изобретение относится к космическому энергомашиностроению и может быть использовано для снабжения космического аппарата электрической и другими видами энергии и создания силы тяги за счет преобразования тепловой энергии высокотемпературного источника тепла, например ядерного реактора или солнечного концентратора.
Известен способ работы ракетной двигательной установки, реализованный в кислородно-водородном жидкостном ракетном двигателе (патент США N 4589253, кл. F 02 K 9/48).
Однако такой двигатель характеризуется сравнительно низкими значениями удельной тяги в пустоте, составляющими примерно (4,5-5) 103 м/с.
Известен также способ работы ядерной ракетной двигательной установки, который включает процессы подвода энергии в форме тепла от ядерного реактора к рабочему телу и расширение рабочего тела в сопле (Сафранович В.Ф. Эдмин Л. М. Маршевые двигатели космических аппаратов. М. Машиностроение, 1980, с. 147-148).
Однако в ядерной ракетной двигательной установке при применении водорода в качестве рабочего тела возможно получение удельного импульса тяги до ≈16000 м/с. Наибольшее значение удельного импульса тяги обеспечивают электроракетные двигатели.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ работы ракетной двигательной установки, реализованной в многомегаваттной ядерно-электроракетной двигательной установке (Coonus E.P. King D.Q. Cuta I. M. Webb B.I. The pegasus drive a multi-megawatt nuclar electric propulsion system. AIAA Pap. 1987, N 1038, 1-3). Этот способ основан на подводе тепла к преимущественно криогенному рабочему телу от внешнего источника тела, расширении рабочего тепла с одновременным генерированием электрической энергии, охлаждением его после расширения, ускорении рабочего тела в двигателе.
Недостатком указанного способа является то, что отвод энергии в форме тепла от рабочего тела в холодильнике-излучателе приводит к низкому значению КПД установки, к тому же не используется запас холода, которым обладает рабочее тело магнитоплазмодинамического ракетного двигателя, что также приводит к низкому значению КПД ракетной двигательной установки, реализующей способ-прототип.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности работы электроракетной двигательной установки путем использования запаса холода рабочего тела.
Это достигается тем, что перед расширением производят отбор части рабочего тела для использования в качестве рабочего тела электроракетного двигателя, а оставшуюся часть рабочего тела при расширении используют для выработки электроэнергии, а также тем, что охлаждение рабочего тела после расширения осуществляют преимущественно криогенным рабочим телом.
Способ может быть реализован, например, в ракетной двигательной установке, энергетический контур которой работает по циклу Ренкина, схема которой приведена на чертеже.
Ракетная двигательная установка состоит из емкости 1, в которой находится запас рабочего тела, и последовательно соединенных по ходу рабочего тела насоса 2, теплообменников 3 и 4, распределительного устройства 5, соединенного с электроракетным двигателем 6 и турбиной 7, кинематически связанной с электрогенератором 8, который электрически связан с электроракетным двигателем 6. Турбина 7 через теплообменник 3 связан газовой магистралью с емкостью 1. Наинизшей температурой в цикле Ренкина является температура рабочего тела перед насосом. Если в качестве рабочего тела используется водород, то эта температура составляет примерно 20 К. Рабочее тело водород заправлено в емкость 1 при температуре 14,2 К.
Предлагаемый способ реализуется следующим образом.
Жидкий водород из емкости 1 насосом 2 подают в теплообменник 3, где он нагревается до температуры кипения и испаряется. При этом тепло подводится от встречного потока отработанного водорода. Затем парообразный водород подают в высокотемпературный теплообменник 4 и перегревают за счет тепла высокотемпературного источника, например ядерного реактора. Далее с помощью распределительного устройства 5 часть потока водорода направляют в электроракетный двигатель, а другую часть расширяют на турбине 7 с выработкой электрической энергии, которую используют для ускорения рабочего тела, подаваемого в электроракетный двигатель 6. Затем отработанное на турбине рабочее тело охлаждают в теплообменнике 3 и подают в емкость 1 хранения для повторного использования. Работа установки продолжается до исчерпания запаса холода рабочего тела, т.е. до того момента, когда температура жидкого водорода в емкости хранения возрастет до температуры кипения.
Осуществимость предложенного способа базируется на том, что хорошо известны и широко используются высокотемпературные источники энергии, например ядерные реакторы, радиоизотопные источники, солнечные концентраторы, различные типы электроракетных двигателей, а также генераторы холода, в частности различные криогенные машины.
Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа заключается в повышении КПД ракетной двигательной установки, что приводит к уменьшению потребляемой тепловой мощности, а значит, позволяет снизить массу высокотемпературного источника тепла и всей установки в целом. Для ракетных двигательных установок, размещаемых на транспортных средствах, КПД и массогабаритные характеристики входят в число наиболее важных показателей.
Формула изобретения: 1. СПОСОБ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОРАКЕТНОЙ ДВИГАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ, основанный на подводе тепла к преимущественно криогенному рабочему телу от внешнего источника тепла, расширении рабочего тела с одновременным генерированием электрической энергии, охлаждении его после расширения, ускорении рабочего тела в двигателе, отличающийся тем, что перед расширением производят отбор части рабочего тела для использования в качестве рабочего тела электроракетного двигателя, а оставшуюся часть рабочего тела при расширении используют для выработки электроэнергии.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что охлаждение рабочего тела после расширения осуществляют преимущественно криогенным рабочим телом.