CH299038A - Rocket thruster combustion apparatus. - Google Patents

Rocket thruster combustion apparatus.

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CH299038A
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CH
Switzerland
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fuel
ignition
chamber
space
ignition chamber
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Application number
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French (fr)
Inventor
Limited Armstrong Sidde Motors
Original Assignee
Armstrong Siddeley Motors Ltd
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/42—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using liquid or gaseous propellants
    • F02K9/60—Constructional parts; Details not otherwise provided for
    • F02K9/62—Combustion or thrust chambers
    • F02K9/64—Combustion or thrust chambers having cooling arrangements

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
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Description

  

      Appareil    de combustion de     propulseur    à fusée.    L'invention a pour objet un appareil de  combustion de .propulseur à fusée, fonction  nant avec un combustible liquide (tel que, par  exemple, de l'alcool méthylique mélangé d'eau)  et un oxydant (par exemple de l'oxygène li  quide ou de l'acide nitrique).  



  Cet appareil est caractérisé selon l'inven  tion en ce qu'il comprend un dispositif d'al  lumage comprenant une chambre d'allumage  recevant une partie dudit combustible et     du-          dit    oxydant, ladite chambre étant entamée  par un espace de refroidissement dans lequel  circule une partie du combustible fourni au  dispositif     d'allumage,    des moyens de pulvé  risation étant disposés à la sortie dudit espace,  sortie située au voisinage de l'orifice de  sortie de la chambre     d'allumage,    pour pulvé  riser le combustible sortant dudit espace et  le faire brûler dans le mélange de combustible  et d'oxydant enflammé sortant de la cham  bre d'allumage.  



  Le dessin représente, à titre d'exemple,  une forme d'exécution de l'appareil de com  bustion faisant l'objet de l'invention.  



  La     fig.    1 est une élévation latérale sché  matique de cette forme d'exécution.  



  La     fig.    2 est     une    vue en coupe axiale du  dispositif d'allumage que comprend ladite  forme d'exécution.  



  La     fig.    3 est une vue en bout, prise depuis  la droite de la     fig.    2, de ce dispositif d'allu  mage, et    la     fig.    4 est     une    vue de détail, partielle  ment en coupe axiale, de l'extrémité de sortie  de ce dispositif d'allumage.  



  L'appareil de combustion représenté, qui  fait partie     d'un        propulseur    à fusée, com  prend un dispositif d'allumage 8 compre  nant une chambre d'allumage 9 dont l'orifice  de sortie communique avec la chambre de  combustion 10 de cet appareil de combustion,  de manière qu'un jet de flamme s'échappant  d'un canal de sortie 11 de la chambre 9 ren  contre un courant principal de combustible  liquide et d'oxydant fourni à la chambre 10  -et allume ce courant. La chambre 10 est  entourée par une chemise 12 et un espace  ménagé entre les parois de cette chambre et  cette chemise est parcouru par du combus  tible qui est amené dans cet espace à travers  un conduit d'entrée 13.

   L'extrémité de sortie  dudit espace est raccordée à un conduit 14  qui est relié à son autre extrémité à un dis  positif de pulvérisation pour le combustible  dont l'orifice annulaire est coaxial à un dis  positif de pulvérisation pour l'oxydant fourni  à ce dispositif à travers un conduit 15. La  paroi de la chambre 9 du     dispositif    d'allu  mage est formée en partie par -un chemise,  par exemple en acier inoxydable, qui com  prend une partie cylindrique 17 qui s'étend  sur au moins la moitié de la longueur de  ladite chemise,     ume    courte partie cylindrique  11 de moindre diamètre formant le canal de  sortie de la chambre 9 et une partie tronco  nique 18 qui relie entre elles lesdites parties      cylindriques 17 et 11.

   Cette chemise est dis  posée à l'intérieur     d'iui    corps creux 19 de  forme correspondante du dispositif d'allu  mage, de manière à laisser subsister l'étroit  espace 26 entre la chemise et la paroi du  corps creux 19. Ce corps creux comprend       une    partie principale 19a, en forme de go  det et une parte en forme de buse 19b reliées  au moyen d'un écrou 19c. Le fond de la       partie        19a    forme la paroi de fond de la  chambre 9. A l'extrémité d'admission de la  chambre d'allumage, des raccords 20 et 21  sont vissés dans la partie     19a    du corps creux  19.

   Ces raccords servent respectivement à  fournir du combustible liquide et de l'oxy  dant qui sont pulvérisés dans la chambre  d'allumage à travers des orifices 22, les jets  -de combustible et d'oxydant se rencontrant  l'un l'autre au voisinage de cette extrémité  d'admission de la - chambre     d'alliunage    et  également au voisinage de     l'extrémité    d'allu  mage d'une bougie ou     d'un    autre organe  d'allumage 23 qui fait saillie à l'intérieur de  la chambre 9 à travers un trou 24 ménagé       dans    la chemise et qui sert à provoquer, au  départ, l'allumage     d'une    flamme veilleuse  dans cette chambre.  



  Les     sections    de passage sont     dimension-          nées    de façon qu'au moins un tiers de la  quantité totale du combustible fourni au dis  positif d'allumage soit directement pulvérisé  dans la chambre 9 de la manière     qu'on        vient     de décrire, les deux tiers restants de cette  quantité de combustible étant amené à tra  vers     lui    conduit 25 dans l'espace de refroi  dissement 26 entourant la chambre 9.

   La       chemise    formant une partie de la paroi de la  chambre 9 présente une nervure hélicoïdale  extérieure 27 qui coopère avec la paroi du  corps creux 19 pour obliger le     combustible     s'écoulant à travers l'espace 26 à prendre un  mouvement de     rotatipn    autour de l'axe de la  chambre d'allumage. A d'autres endroits,  comme représenté en 28, 29 et 30, ladite che  mise présente en outre des nervures annu  laires extérieures dans chacune desquelles  sont ménagées plusieurs ouvertures 31 diri  gées de manière à communiquer également au    combustible s'écoulant à travers l'espace 26  et passant par ces ouvertures 31 un mouve  ment de rotation autour de l'axe de la  chambre 9.

   De la sorte, cette partie du com  bustible qui sert à refroidir les parois de la  chambre 9 a acquis une vitesse de rotation  considérable au moment où elle sort de  l'espace 26. Le combustible ayant traversé  l'espace 26, quitte celui-ci par l'orifice annu  laire formé entre la paroi de la partie 19b  du corps creux 19 et le bord de sortie de la  partie cylindrique 11 de la chemise 17, 18,  1.9. Ce combustible est pulvérisé à sa sortie  par cet orifice et brûle dans le mélange de  combustible et d'oxydant enflammé sortant:  de la chambre 9 par le canal 11. L'agence  ment de l'appareil décrit est tel que pour une  même pression d'alimentation à l'entrée 19  et au raccord 20, la quantité totale de com  bustible fournie au dispositif d'allumage soit  comprise entre 3 et 5 % de la quantité totale  de combustible fournie à cet appareil de com  bustion.  



  Une prise de pression 32 est pratiquée  dans le fond de la partie 19a. du corps     creux     19. Grâce à cette prise, il est possible de cons  tater si l'allumage a eu lieu dans la chambre  d'allumage et, par exemple, d'assurer par ce  moyen un déclenchement automatique de  l'alimentation de la bougie 23 ou autre     or-_          gane    d'allumage.



      Rocket thruster combustion apparatus. The invention relates to a rocket propellant combustion apparatus, functioning with a liquid fuel (such as, for example, methyl alcohol mixed with water) and an oxidant (for example oxygen li. quide or nitric acid).



  This apparatus is characterized according to the invention in that it comprises an ignition device comprising an ignition chamber receiving part of said fuel and said oxidant, said chamber being entered by a cooling space in which circulates a part of the fuel supplied to the ignition device, spraying means being arranged at the outlet of said space, outlet located in the vicinity of the outlet of the ignition chamber, for spraying the fuel leaving said space and burn it in the mixture of fuel and ignited oxidant coming out of the ignition chamber.



  The drawing shows, by way of example, an embodiment of the combustion apparatus forming the subject of the invention.



  Fig. 1 is a diagrammatic side elevation of this embodiment.



  Fig. 2 is an axial sectional view of the ignition device that comprises said embodiment.



  Fig. 3 is an end view, taken from the right of FIG. 2, of this ignition device, and FIG. 4 is a detail view, partially in axial section, of the outlet end of this ignition device.



  The combustion apparatus shown, which is part of a rocket thruster, comprises an ignition device 8 comprising an ignition chamber 9, the outlet of which communicates with the combustion chamber 10 of this apparatus. combustion, so that a jet of flame escaping from an outlet channel 11 of chamber 9 meets a main stream of liquid fuel and oxidant supplied to chamber 10 - and ignites this stream. The chamber 10 is surrounded by a jacket 12 and a space formed between the walls of this chamber and this jacket is traversed by the combustible which is brought into this space through an inlet duct 13.

   The outlet end of said space is connected to a conduit 14 which is connected at its other end to a positive atomizing device for the fuel, the annular orifice of which is coaxial with a positive atomizing device for the oxidant supplied to this device. through a conduit 15. The wall of the chamber 9 of the ignition device is formed in part by -a jacket, for example of stainless steel, which comprises a cylindrical part 17 which extends over at least half of the length of said jacket, a short cylindrical part 11 of smaller diameter forming the outlet channel of the chamber 9 and a frustoconical part 18 which connects said cylindrical parts 17 and 11 together.

   This jacket is placed inside the hollow body 19 of the corresponding shape of the ignition device, so as to leave the narrow space 26 between the jacket and the wall of the hollow body 19. This hollow body comprises a main part 19a, in the form of a go det and a part in the form of a nozzle 19b connected by means of a nut 19c. The bottom of part 19a forms the bottom wall of chamber 9. At the inlet end of the ignition chamber, fittings 20 and 21 are screwed into part 19a of hollow body 19.

   These fittings serve respectively to supply liquid fuel and oxidant which are sprayed into the ignition chamber through orifices 22, the fuel and oxidant jets meeting each other in the vicinity of. this inlet end of the - alloying chamber and also in the vicinity of the ignition end of a spark plug or other ignition device 23 which protrudes inside the chamber 9 to through a hole 24 made in the jacket and which serves to cause, initially, the ignition of a pilot flame in this chamber.



  The passage sections are dimensioned so that at least one third of the total quantity of fuel supplied to the ignition device is directly sprayed into chamber 9 in the manner just described, the remaining two thirds of this quantity of fuel being brought through it leads 25 into the cooling space 26 surrounding the chamber 9.

   The jacket forming part of the wall of the chamber 9 has an outer helical rib 27 which cooperates with the wall of the hollow body 19 to force the fuel flowing through the space 26 to take a rotational movement around the chamber. axis of the ignition chamber. In other places, as shown at 28, 29 and 30, said che fitted further has external annular ribs in each of which are formed several openings 31 directed so as to also communicate with the fuel flowing through the space 26 and passing through these openings 31 a rotational movement around the axis of the chamber 9.

   In this way, this part of the fuel which is used to cool the walls of the chamber 9 has acquired a considerable speed of rotation when it leaves the space 26. The fuel having passed through the space 26 leaves the latter. by the annular orifice formed between the wall of part 19b of hollow body 19 and the outlet edge of cylindrical part 11 of sleeve 17, 18, 1.9. This fuel is sprayed at its outlet through this orifice and burns in the mixture of fuel and ignited oxidant exiting: from chamber 9 via channel 11. The arrangement of the apparatus described is such that for the same pressure d The supply to the inlet 19 and to the connector 20, the total quantity of fuel supplied to the ignition device is between 3 and 5% of the total quantity of fuel supplied to this combustion device.



  A pressure tap 32 is made in the bottom of part 19a. of the hollow body 19. Thanks to this plug, it is possible to determine whether the ignition has taken place in the ignition chamber and, for example, to ensure by this means an automatic release of the supply of the spark plug. 23 or other ignition device.

 

Claims (1)

REVENDICATION: Appareil de combustion de propulseur à fusée, fonctionnant avec un combustible liquide et un oxydant, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'allumage compre nant une chambre d'allumage (9) recevant une partie dudit combustible et dudit oxy dant, ladite chambre étant entourée par un espace de refroidissement (26) dans lequel circule une partie du combustible fourni au dispositif d'allumage, des moyens de pulvé risation étant disposés à. la sortie dudit espace, sortie située au voisinage de l'orifice de sortie de la' chambre d'allumage, pour pul vériser le combustible sortant dudit espace (26) et le faire brûler dans le mélange de combustible et d'oxydant enflammé, sortant de la chambre d'allumage. CLAIM: Rocket propellant combustion apparatus, operating with a liquid fuel and an oxidant, characterized in that it comprises an ignition device comprising an ignition chamber (9) receiving a part of said fuel and of said oxidant , said chamber being surrounded by a cooling space (26) in which circulates part of the fuel supplied to the ignition device, spraying means being arranged at. the outlet of said space, outlet located in the vicinity of the outlet of the ignition chamber, to pulverize the fuel leaving said space (26) and make it burn in the mixture of fuel and ignited oxidant, exiting of the ignition chamber. SOUS-REVENDICATIONS 1. Appareil selon la revendication, carac térisé en ce que ledit espace de refroidisse ment (26) est fermé au moyen d'une che mise formant une partie de la paroi de ladite chambre d'allumage (9) et comprenant une partie cylindrique (17) qui s'étend sur au moins la moitié de la longueur de cette che mise, une courte partie cylindrique (11) de moindre diamètre formant le canal de sortie de la chambre d'allumage, et une partie tron conique (18) qui relie entre elles lesdites parties cylindriques (17 et 11). 2. SUB-CLAIMS 1. An apparatus according to claim, characterized in that said cooling space (26) is closed by means of a plug forming part of the wall of said ignition chamber (9) and comprising a cylindrical part (17) which extends over at least half of the length of this che setting, a short cylindrical part (11) of smaller diameter forming the outlet channel of the ignition chamber, and a conical truncated part ( 18) which interconnects said cylindrical parts (17 and 11). 2. Appareil selon la revendication, carac térisé en ce que le dispositif d'allumage com prend des moyens pour pulvériser directe ment dans ladite chambre d'allumage (9) au moins un tiers du combustible fourni à ce dispositif d'allumage et un conduit (25) dis posé pour amener le reste de ce combustible dans ledit espace de refroidissement (26). 3. Dispositif selon la revendication, carac térisé en ce que ledit espace de refroidisse ment (26) est formé au moyen d'une chemise formant une partie de la paroi de ladite chambre d'allumage (9) et présentant une nervure' hélicoïdale extérieure (27) obligeant le combustible s'écoulant à travers ledit espace (26) à prendre un mouvement de rotation autour de l'axe de la chambre d'allumage. 4. Apparatus according to claim, characterized in that the ignition device comprises means for spraying directly into said ignition chamber (9) at least one third of the fuel supplied to said ignition device and a conduit (25 ) arranged to bring the remainder of this fuel into said cooling space (26). 3. Device according to claim, charac terized in that said cooling space (26) is formed by means of a jacket forming part of the wall of said ignition chamber (9) and having an outer helical rib. (27) causing the fuel flowing through said space (26) to take a rotational movement about the axis of the ignition chamber. 4. Appareil selon la revendication et la sous-revendication 3, caractérisé en ce que ladite chemise présente, en outre, des ner vures annulaires extérieures (28, 29, 30) dans chacune desquelles sont ménagées plu sieurs ouvertures (31) dirigées de manière à communiquer au combustible s'écoulant à tra vers ledit espace (26) et passant par ces ouvertures un mouvement de rotation autour de l'axe de la chambre d'allumage (9). 5. Appareil selon la revendication, carac térisé par un agencement tel que la quantité de combustible fournie audit dispositif d'al lumage soit comprise entre 3 et 5 1/o de la quantité totale de combustible fournie à cet appareil. Apparatus according to claim and sub-claim 3, characterized in that said jacket has, moreover, outer annular ribs (28, 29, 30) in each of which are formed a plurality of openings (31) directed so as to communicate. to the fuel flowing through said space (26) and passing through these openings a rotational movement around the axis of the ignition chamber (9). 5. Apparatus according to claim, characterized by an arrangement such that the quantity of fuel supplied to said ignition device is between 3 and 5 1 / o of the total quantity of fuel supplied to this apparatus.
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