JPS6056152A - ロケツトエンジンの燃焼室噴射ヘツド用の噴射ノズル - Google Patents
ロケツトエンジンの燃焼室噴射ヘツド用の噴射ノズルInfo
- Publication number
- JPS6056152A JPS6056152A JP16576784A JP16576784A JPS6056152A JP S6056152 A JPS6056152 A JP S6056152A JP 16576784 A JP16576784 A JP 16576784A JP 16576784 A JP16576784 A JP 16576784A JP S6056152 A JPS6056152 A JP S6056152A
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- JP
- Japan
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- combustion chamber
- nozzle
- oxygen
- injection
- hydrogen
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
- B05B7/02—Spray pistols; Apparatus for discharge
- B05B7/10—Spray pistols; Apparatus for discharge producing a swirling discharge
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
- B05B7/02—Spray pistols; Apparatus for discharge
- B05B7/04—Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge
- B05B7/0408—Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge with arrangements for mixing two or more liquids
-
- 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
- F02K9/44—Feeding propellants
- F02K9/52—Injectors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
- F23D11/36—Details
- F23D11/38—Nozzles; Cleaning devices therefor
- F23D11/383—Nozzles; Cleaning devices therefor with swirl means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、低温の酸素が各噴射ノズルのノズル本体に設
けた中央孔から燃焼室に旋回流状に流入し、熱交換によ
って予め加熱された水素がノズル本体と噴射ヘッドのノ
ズル挿入孔の間に設けられた、前記中央孔と同心の環状
スリットから燃焼室へ真直に流入する、液体水素と液体
酸素で動くロケットエンジンの燃焼室の噴射ヘッドのた
めの噴射ノズルに関する。
けた中央孔から燃焼室に旋回流状に流入し、熱交換によ
って予め加熱された水素がノズル本体と噴射ヘッドのノ
ズル挿入孔の間に設けられた、前記中央孔と同心の環状
スリットから燃焼室へ真直に流入する、液体水素と液体
酸素で動くロケットエンジンの燃焼室の噴射ヘッドのた
めの噴射ノズルに関する。
西独国特許第１２９０３７５号公報によって知られてい
るロケットエンジンの場合は、一方の液体プロペラント
、特に酸素が流入ノズルから燃焼室に供給され、他方°
のプロペラント、特に燃料また社水素が噴射ヘッド内に
設けた多数の孔から燃焼室に供給される。噴射ヘッドの
一般的な課題は、酸素と燃料または水素の均一な分配シ
よび完全混合が短時間で達成され、それによって反応が
促進され、燃焼率が高まり、燃焼区間ひいては燃焼室の
長さが短くなるように、両グロベラントを燃焼室に搬入
することにある。
るロケットエンジンの場合は、一方の液体プロペラント
、特に酸素が流入ノズルから燃焼室に供給され、他方°
のプロペラント、特に燃料また社水素が噴射ヘッド内に
設けた多数の孔から燃焼室に供給される。噴射ヘッドの
一般的な課題は、酸素と燃料または水素の均一な分配シ
よび完全混合が短時間で達成され、それによって反応が
促進され、燃焼率が高まり、燃焼区間ひいては燃焼室の
長さが短くなるように、両グロベラントを燃焼室に搬入
することにある。
燃焼室内での燃焼プロセスの著しい改善は、グロベラン
トの一方または両方の旋回流状の搬入罠よって達成され
る。例えば西独国特許第２０５８５８３号公報と同第３
０２８８２４号公報によって知られている噴射装置の場
合は、中央に位置する液体酸素と、これと同心の液体燃
料が互いに接触し、燃焼室に流入する前に旋回羽根によ
って一緒に回転させられ、その結果強く混合される。こ
の噴射装置は特に低出力の燃焼室に適していて、構造長
が長く、そして概ね構造的コストが大である。これ忙対
して、本発明は、噴射横断面積全体にわたって噴射ヘッ
ドの中に多数分配配置された簡Ｊ！な単一ノズルに関す
るものである。
トの一方または両方の旋回流状の搬入罠よって達成され
る。例えば西独国特許第２０５８５８３号公報と同第３
０２８８２４号公報によって知られている噴射装置の場
合は、中央に位置する液体酸素と、これと同心の液体燃
料が互いに接触し、燃焼室に流入する前に旋回羽根によ
って一緒に回転させられ、その結果強く混合される。こ
の噴射装置は特に低出力の燃焼室に適していて、構造長
が長く、そして概ね構造的コストが大である。これ忙対
して、本発明は、噴射横断面積全体にわたって噴射ヘッ
ドの中に多数分配配置された簡Ｊ！な単一ノズルに関す
るものである。
本発明の課題は、両プロペラント、すなわち酸素と水素
の混合過程が時間的に短縮されかつ質的に改善されるよ
うに、単一ノズルを形成スることと噴射ヘッドの中に配
置することである。
の混合過程が時間的に短縮されかつ質的に改善されるよ
うに、単一ノズルを形成スることと噴射ヘッドの中に配
置することである。
これＫよって、混合物が迅速に調製されるので、燃焼室
の長さを短くすることができる。従って、燃焼が強めら
れ、比燃焼室出力が高められる。
の長さを短くすることができる。従って、燃焼が強めら
れ、比燃焼室出力が高められる。
更に、酸素が噴射ヘッドの敏感な面に対して攻撃しなく
なる。
なる。
この課題は、噴射へ、ラド内に組込んだ個々の噴射ノズ
ルにおいて、噴射ノズル本体の中を延びる酸素供給用中
央孔がディフューザに注いでおり、このディフューザの
中に旋回羽根が設けられ、ノズル本体の前縁と旋回羽根
の前縁が流れ方向忙見て噴射ヘッドの端面の手前に設け
られ、こめ端面と前記前線間の距離がグロペラント混合
物゛酸素−水素”の特別な機械的調製区間を形成してい
ることによって解決される。
ルにおいて、噴射ノズル本体の中を延びる酸素供給用中
央孔がディフューザに注いでおり、このディフューザの
中に旋回羽根が設けられ、ノズル本体の前縁と旋回羽根
の前縁が流れ方向忙見て噴射ヘッドの端面の手前に設け
られ、こめ端面と前記前線間の距離がグロペラント混合
物゛酸素−水素”の特別な機械的調製区間を形成してい
ることによって解決される。
判り易くするために、以下の図に基づく記載の範囲内で
、噴射ノズルの機能および噴射ヘッド内での噴射ノズル
の配置から生ずる本発明の詳細な説明する。
、噴射ノズルの機能および噴射ヘッド内での噴射ノズル
の配置から生ずる本発明の詳細な説明する。
燃焼室２の噴射ヘッド１の中には多数の噴射ノス／Ｉ／
３が設けられている。この噴射ノズル６はそれぞれノズ
ル挿入口４の中に位置している。
３が設けられている。この噴射ノズル６はそれぞれノズ
ル挿入口４の中に位置している。
噴射ノズル本体３ａは液体酸素Ｏを供給するために円筒
状の中央孔５を備えている。この中央孔は噴射ノズル端
部でディフューザ６に注いでいる。ディフューザの中に
は旋回羽根、すなわちねじれ羽根７が設けられている。
状の中央孔５を備えている。この中央孔は噴射ノズル端
部でディフューザ６に注いでいる。ディフューザの中に
は旋回羽根、すなわちねじれ羽根７が設けられている。
この旋回羽根の前縁７ａはノズル本体３ａの前縁３ｂと
・同様に、噴射ヘッド１の端面１ａの手前に位置してい
る。水素Ｈは環状通路８ＶＣ流入する。この環状通路は
前方すなわち埋伏スリツ）８ａの方へ向って先細になっ
ている。水素Ｈはこの環状スリットから真直な水素流れ
ＬＨとして高速度で燃焼室２へ流入する。
・同様に、噴射ヘッド１の端面１ａの手前に位置してい
る。水素Ｈは環状通路８ＶＣ流入する。この環状通路は
前方すなわち埋伏スリツ）８ａの方へ向って先細になっ
ている。水素Ｈはこの環状スリットから真直な水素流れ
ＬＨとして高速度で燃焼室２へ流入する。
液体ロケットエンジンの場合には、水素が、燃焼室２の
中に噴射される前に、大きな熱負荷を受ける燃焼室壁と
推進ノズル壁を冷却する働きをし、従って強く加熱され
た状態でかつ高圧、すなわち噴射圧力で噴射ノズル６に
達することが知られている。酸素０紘四様に高圧下でそ
して低い温度で噴射ノズル３に達する。この噴射ノズル
において酸素０は旋回羽根７によって旋回流すなわち渦
流を生じる。この旋回流の速度は水素流れＬＨと比べて
遅くなければならない。
中に噴射される前に、大きな熱負荷を受ける燃焼室壁と
推進ノズル壁を冷却する働きをし、従って強く加熱され
た状態でかつ高圧、すなわち噴射圧力で噴射ノズル６に
達することが知られている。酸素０紘四様に高圧下でそ
して低い温度で噴射ノズル３に達する。この噴射ノズル
において酸素０は旋回羽根７によって旋回流すなわち渦
流を生じる。この旋回流の速度は水素流れＬＨと比べて
遅くなければならない。
その理由は次の通りである。
高い比エンジン出力を得るために、すなわちエンジンを
最適のインパルスで運転するために、酸素と水素のグロ
ペラント混合比は約６：１に選択される。酸素と比べて
水素の密度が小さくかつ水素の容積が大である一酸素の
密度は水素の３０〜４０倍であるーので、および両グロ
ペラントを良好に混合するために、水素のノズル噴射速
度を酸素の約２０倍にする必要がある。そのためＫ、水
素が薄い環状流を有し、酸素が厚い中央流を有する場合
は、両液体噴流の望ましくない横断面積比が生ずる。
最適のインパルスで運転するために、酸素と水素のグロ
ペラント混合比は約６：１に選択される。酸素と比べて
水素の密度が小さくかつ水素の容積が大である一酸素の
密度は水素の３０〜４０倍であるーので、および両グロ
ペラントを良好に混合するために、水素のノズル噴射速
度を酸素の約２０倍にする必要がある。そのためＫ、水
素が薄い環状流を有し、酸素が厚い中央流を有する場合
は、両液体噴流の望ましくない横断面積比が生ずる。
一完全混合にとって望ましくないこの流体技術的な状態
にもかかわらず、今まで得られなかった混合度合が本発
明によって達成される。これについて次に説明する。
にもかかわらず、今まで得られなかった混合度合が本発
明によって達成される。これについて次に説明する。
本発明による装置は次の如く作用する。
環状スリン）８ａから高直進速度で出る水素流ＬＨはそ
の内面のところで、遠心力によって半径方向外方へ押さ
れる酸素旋回流Ｄｏによって流体機械的にとらえられ、
層状にはぎとられる。
の内面のところで、遠心力によって半径方向外方へ押さ
れる酸素旋回流Ｄｏによって流体機械的にとらえられ、
層状にはぎとられる。
この場合、水素流ＬＨはノズル挿入口ｔＫよって半径方
向外側へ、は変向することができないので、両燃料は強
制的に混合される。この場合、両プロペ２ント流れＬＨ
とＤＯの運動方向が異なりかつ速度差が大であるので、
効果的に混合される。
向外側へ、は変向することができないので、両燃料は強
制的に混合される。この場合、両プロペ２ント流れＬＨ
とＤＯの運動方向が異なりかつ速度差が大であるので、
効果的に混合される。
噴射ヘッド１の端面１＆とこの端面から引込んでいる前
縁３ｂ、７ａの間隔は、両グｐベラント流ＬＨ、ＤＯの
機械的また線内側の調製区間ＭＳと呼ばれる。更に、旋
回流れのため、酸素流の速度を遅くするディフューザ６
の壁から流れがはく離しなくなる。更に、旋回羽根７の
出口縁または前縁によって、酸素流Ｄｏの中へ渦が引１
張られる。
縁３ｂ、７ａの間隔は、両グｐベラント流ＬＨ、ＤＯの
機械的また線内側の調製区間ＭＳと呼ばれる。更に、旋
回流れのため、酸素流の速度を遅くするディフューザ６
の壁から流れがはく離しなくなる。更に、旋回羽根７の
出口縁または前縁によって、酸素流Ｄｏの中へ渦が引１
張られる。
これはプロペラント混合の度合を高める働きをする。
噴射ヘッド１の前方端面１ａの後方の燃焼室２内で混合
過程が完全混合まで続けて行われる。
過程が完全混合まで続けて行われる。
この場合、更に熱的な調製が充分に行われる。
この調製は高温水素Ｈと低温酸素０間の調製区間では殆
んど行われない。燃焼室２中まで達する混合領域と調製
領域はＭＴＳで示されている。
んど行われない。燃焼室２中まで達する混合領域と調製
領域はＭＴＳで示されている。
上記の屏決策の場合、旋回−これは羽根７をノズル本体
３ａの後端またはディフューザ６内に設けたことによっ
て妨害されないので、均一である−の強さの調節および
内側調製区間Ｍ８の長さの定寸によって、混合過程を充
分に制御または最適化することができる。更に、噴射ヘ
ッドを攻撃的な酸素から保護する水素流のフィルム力ｊ
調製区間ＭＢの末端に存在することに影響を及はすこと
ができる。このフィルムは非常に薄い層であシ、この層
は燃焼室１の燃焼空間の入口で、隣接する噴射ノズル３
と燃焼室１の端面１ａを、加速された酸素流から保護す
る。
３ａの後端またはディフューザ６内に設けたことによっ
て妨害されないので、均一である−の強さの調節および
内側調製区間Ｍ８の長さの定寸によって、混合過程を充
分に制御または最適化することができる。更に、噴射ヘ
ッドを攻撃的な酸素から保護する水素流のフィルム力ｊ
調製区間ＭＢの末端に存在することに影響を及はすこと
ができる。このフィルムは非常に薄い層であシ、この層
は燃焼室１の燃焼空間の入口で、隣接する噴射ノズル３
と燃焼室１の端面１ａを、加速された酸素流から保護す
る。
図はロケットエンジン用燃焼室の噴射ヘッド内における
個々の噴射ノズルの配置を示す。 １・・・噴射ヘッド １ａ・・・端面 ６・・・ノズル本体 ３ａ・・・噴射ノズル本体 ３ｂ・・・前縁 ５・・・中央孔 ６・・・グイフユーザ ７・・・旋回羽根 ７ａ・・・前縁 −ＭＢ・・・調製区間 代理人江崎光好 代理人江崎光史
個々の噴射ノズルの配置を示す。 １・・・噴射ヘッド １ａ・・・端面 ６・・・ノズル本体 ３ａ・・・噴射ノズル本体 ３ｂ・・・前縁 ５・・・中央孔 ６・・・グイフユーザ ７・・・旋回羽根 ７ａ・・・前縁 −ＭＢ・・・調製区間 代理人江崎光好 代理人江崎光史
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 低温の酸素が各噴射ノズルのノズル本体に設けた
中央孔から燃焼室に旋回流状に流入し。 熱交換によって予め加熱された水素がノズル本体と噴射
ヘッドのノズル挿入孔の間に設けられた、前記中央孔と
同心の環状スリットから燃焼室へ真直に流入する、液体
水素と液体酸素で動くロケットエンジンの燃焼室の噴射
ヘッドのための噴射ノズルにおいて、噴゛射ノズル本体
（５ａ）の中を延びる酸素（０）供給用中央孔（５）が
ディフューザ（６）に注いでおり、このディフューザの
中に旋回羽根（７）が設けられ、ノズル本体（５）の前
縁（３ｂ）と旋回羽根（７）の前縁（７ａ）が流れ方向
に見て噴射ヘッド（１）の端面（１ａ）の手前に設けら
れ、この端面と前記前縁間の距離がプロペラント混合物
１酸素−水素”の特別な機械的調製区間ののを形成して
いることを特徴とする噴射ノズル。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19833328973 DE3328973A1 (de) | 1983-08-11 | 1983-08-11 | Einspritzduesen fuer einspritzkoepfe von brennkammern fuer raketentriebwerke |
| DE3328973.5 | 1983-08-11 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6056152A true JPS6056152A (ja) | 1985-04-01 |
Family
ID=6206288
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16576784A Pending JPS6056152A (ja) | 1983-08-11 | 1984-08-09 | ロケツトエンジンの燃焼室噴射ヘツド用の噴射ノズル |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6056152A (ja) |
| DE (1) | DE3328973A1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008014307A (ja) * | 2006-06-30 | 2008-01-24 | United Technol Corp <Utc> | 熱交換インジェクタアセンブリ及び二元推進剤ロケットエンジン |
| CN103429761A (zh) * | 2011-03-23 | 2013-12-04 | 新日铁住金工程技术株式会社 | 炉顶燃烧式热风炉 |
| US9518306B2 (en) | 2011-03-15 | 2016-12-13 | Nippon Steel & Sumikin Engineering Co., Ltd | Top-firing hot blast stove |
| CN116624292A (zh) * | 2023-05-31 | 2023-08-22 | 中国人民解放军战略支援部队航天工程大学 | 液液同轴离心式喷嘴燃烧不稳定主动控制喷注面板 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3818623C1 (ja) * | 1988-06-01 | 1989-07-13 | Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gmbh, 8012 Ottobrunn, De | |
| DE19651646C2 (de) * | 1996-12-12 | 2002-07-11 | Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt | Verfahren zum Einblasen einer ersten und zweiten Brennstoffkomponente und Einblaskopf |
| EP0999367B1 (de) * | 1998-11-06 | 2003-02-12 | ALSTOM (Switzerland) Ltd | Strömungskanal mit Querschnittssprung |
| CN103867340B (zh) * | 2012-12-12 | 2017-07-25 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 一种双旋流喷注器 |
| FR3007801B1 (fr) * | 2013-07-01 | 2018-01-05 | Arianegroup Sas | Element d'injection |
| DE102017127831A1 (de) * | 2017-11-24 | 2019-05-29 | Arianegroup Gmbh | Einspritzkopf für ein triebwerk, triebwerk und rakete |
| US11846253B2 (en) * | 2018-10-30 | 2023-12-19 | Aerojet Rocketdyne, Inc. | Injector with injector elements in circumferential rows that alternate between counter-clockwise and clockwise swirl |
-
1983
- 1983-08-11 DE DE19833328973 patent/DE3328973A1/de not_active Withdrawn
-
1984
- 1984-08-09 JP JP16576784A patent/JPS6056152A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008014307A (ja) * | 2006-06-30 | 2008-01-24 | United Technol Corp <Utc> | 熱交換インジェクタアセンブリ及び二元推進剤ロケットエンジン |
| US9518306B2 (en) | 2011-03-15 | 2016-12-13 | Nippon Steel & Sumikin Engineering Co., Ltd | Top-firing hot blast stove |
| CN103429761A (zh) * | 2011-03-23 | 2013-12-04 | 新日铁住金工程技术株式会社 | 炉顶燃烧式热风炉 |
| US9017068B2 (en) | 2011-03-23 | 2015-04-28 | Nippon Steel & Sumikin Engineering Co., Ltd. | Top-firing hot blast stove |
| CN116624292A (zh) * | 2023-05-31 | 2023-08-22 | 中国人民解放军战略支援部队航天工程大学 | 液液同轴离心式喷嘴燃烧不稳定主动控制喷注面板 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3328973A1 (de) | 1985-02-21 |
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