Жидкостные ракетные двигатели Добровольский М.В. (1014159), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Такие заборные устройства наиболее рациональны при работе ЖРД в условиях возникновения боковых или отрицательных инерционных сил при маневре ракеты (например, ЗУР). Устройства, представленные на схемах рис. 6. 11, в, г, д, е,ж, исключают попадание газа в систему подачи благодаря эластичным или металлическим оболочкам, отделяющим жидкий компонент от газа. Такие устройства могут быть использованы при работе установки с ЖРД в условиях невесомости, а также при возникновении отрицательных или боковых инерционных сил.
При работе двигательной установки в условиях, не предполагающих резкого маневра ракеты (например, на баллистической ракете), для обеспечения бесперебойной подачи компонента чзсто достаточно установки воронкогасящих устройств типа показанных на рис. 6. 1 1, и, к. Расчет объема баков Полный свободный объем бака У складывается из следующих составляющих объемов: расч 1 1 сар ' ' ааа где )7р„„— расчетный объем бака; 1~„ар — объем гарантийного запаса компонента; ~'„р — объем газовой подушки.
При определении геометрических размеров объема бака надо учитывать загромождение бака изнутри трубопроводами, заборными и туннельными трубами. Рассмотрим определение составляющих объема. Расчетный объем необходимого количества коми о пента Грасч. Так как секундный расход 6комп и время работы ЖРД известны, то (6. 6) ~аомат ! расч = т (6. 7) 23б где у — плотность компонента в кг/мр; т — время работы двигателя с момента отрыва ракеты от стартовой установки до момента остановки двигателя в сек.
Объем гарантийного запаса компонента (Р„р. В гарантийный запас входит количество компонента, расходуемое для работы двигателя на стартовой или пусковой установке от момента начала работы до момента взлета ракеты, и количество компонента, необходимое для обеспечения надежной работы ЖРД в последний период работы двигателя. рз)Т„„= ОКТ„ (6. 8) где ро и То — давление и температура окружающей среды при заправке; 6 — масса газа. С увеличением температуры до Т,х давление в газовой подушке возрастает, объем же газовой подушки при этом уменьшится на величину Л$'„л за счет температурного увеличения объема компонента в баке х'ааотп: (6.
9) 1 „=Гх.„„',.(Т.,„— Т,), где р — коэффициент объемного расширения компонента (табл. 6. 1). Уравнение состояния газов в подушке р...„(( „.х д(~„.„) =Сит.,„. (6. 1О) Подставляя в это выражение значения О и Ъ'„„из уравнений (6. 8) а (6.9), получим Рб тах (1 пох 1 лооп Р апах То)! ~Тлпах ЯТ откуда после сокращений и преобразований получим 1' полпр1Тлпах То) по,х !в Раатта х Ро тахго (6. 1 1) 237 Время работы ЖРЛ на стартовой установке определяется в основном системой запуска двигателя. При пушечном запуске это время невелико и составляет десятые доли секунды; при ступенчатом запуске оно возрастает до нескольких секунд; поэтому при ступенчатом запуске двигателя нужен больший запас.
Гарантийный запас необходим также для компенсации возможных отклонений действительных секундных расходов компонента от ра. счетных. С учетом указанных выше факторов в зависимости от способа запуска двигателя и маневренности ракеты величина )Т„,р может быть принята в размере 2 — бала от арапа. Объем газовой п оду ш к и )',д. Газовая подушка необходима для того, чтобы при увеличении температуры компонента во время хранения заправленной ракеты не происходило чрезмерного повышения давления в баках. При вытеснительной системе подачи газовая подушка также является демпфером, смягчающим процесс запуска. Кроме того газовая подушка необходима, чтобы обеспечить пространство в случае выделения газов, растворенных в компоненте, или его продуктов разложения. Объем газовой подушки определяют исходя из условия, чтобы при наибольшей, заданной техническими условиями рабочей температуре Т „давление в баках не превышало заданного ра,„.
Величина давления рз „определяется конструкцией баков ракеты и особенностями гидравлической системы подачи. При вытеснительной подаче величина дз „не должна превышать давления разрыва мембран, так как иначе может произойти самопроизвольный запуск. При насосной подаче (разгруженные баки) величина ра „определяется давлением наддува баков. Обычно величину рз,х считают равной 5 — 1О ага (=0,5 — ! Мнйиз). Зная ра,„величинуут газовой подушки Гпо„определяют из следующих соображений, При заправке баков уравнение состояния газов в газовой подушке имеет вид Таблица 5.1 Значения коэффициента объемного расширения 8 для различных жидкостей при 15' С ни 8 104 Жидкость Жидкость Серная кислота Скипидар 100%-ный этиловый спирт 50%-ный этиловый спирт 9,4 10,4 7,4 Азотная кислота 10044-ная Анилин 12,4 2,58 12,4 9-:10 12,2 10,7 Бензин Керосин Метиловый спирт Перекись водорода б 5.
АРМАТУРА СИСТЕМ ПОДАЧИ К арматуре системы подачи, обеспечивающей нормальную работу и заданные режимы работы двигательной установки, относятся отсечные и регулирующие клапаны различных видов, реле заборные, заправочные и сливные устройства баков, дроссельные шайбы, трубопроводы. Арматура каждой двигательной установки имеет свои особенности, определяемые назначением установки и специальными требованиями, предъявляемыми к ней. Из широкого многообразия различных конструкций агрегатов арматуры, рассмотрим примеры некоторых из них.
Пусковые и запорные клапаны и устройства 238 Назначение пусковых и запорных клапанов и устройств — управлять запуском и остановкой двигательной установки. Усилие, необходимое для открывания или закрывания клапана, может быть создано с помощью пневматической или гидравлической системы, электромагнитз или пиропатрона. На рис.
6. !2а показан пи евм о кл анан. В корпус 4 запрессовано седло 5 с уплотняющей прокладкой 5. Клапан 7 прижимается к седлу пружиной 3 и давлением компонента. Клапан открывается при подаче на поршень 2 управляющего давления через штуцер 1. Утечка управляющего газа предупреждается уплотнением 10, а дренирование газа из полости под поршнем происходит через отверстие в корпусе. Уплотнение 9 препятствует утечке компонента в полость под поршнем. Закрывается клапан под действием пружины 3 при сбрасывании давления управляющего газа в полости над поршнем 2.
На рис. 6. !2,б показан отсечной пироклапан. При срабатывании пиропатрона, установленного в штуцере 13, пороховые газы прорывают мембрану 12 и давят на хвостовик клапана 7. Под давлением газа гптнфт 11 срезается, клапан перемещается вперед и заклинивается з седле клапана 5, перекрывая проходное сечение. На рис. 6. !3 показан пироклапан подачи газа высокого давления, При срабатывании пиропатрона, установленного в штуцере !О, пороховые газы давят на поршень 7. Заплечик штока 4, зажатый между корпусом 2 и входным штуцером 1, срезается, шток перемещается и заклинивается в корпусе, открывая доступ газа в выходной штуцер 3.
В системах подачи ЖРД встречаются также сдвоенные или строен. ные клапаны, в которых один поршень открывает два или три клапана на линиях различных компонентов или на параллельных линиях одного компонента. Передача движения от поршня к клапанам в этом случае производится с помощью качающихся рычагов. с Б А Ос с4 с ~,сс~ ~.. а '» а с усс с с сс! Ь" с с сс7ссЫс с~с~ с'1сс с х .. сссс,с о с..>, с ° "с ь с! сс ~с с сс басс Б»,, сь сэйпс сс- сс На рис. 6, 14 приведен пример отсечного управляющего клапана, с электр омйу гннтным приводом. Такие клапаны часто называют' ПКЭДД (пневмоклапан электрический дистанционного действия) или просто ЭПК (электропневмоклапан).
Он состоит из корпуса, в который ввернут входной штуцер 1, подводящий к клапану соответствующий компонент. Давление компонента вместе с усилием пружины 2 поднимает вверх нижний клапан 8. При этом уплотняющий поясок 4 клапана садится на седло и запирает выход компонента. Одновременно посредством штока б поднимается верхний клапан 7, который сообщает выходной штуцер б и идущую за ним систему трубопроводов с атмосферой через дренажное отверстие 8. Для включения подачи компонента ток подается в обмотку катушки электромагнита 9. При этом якорь 10 притягивается к ярму 11, и через шток 12 усилие передается на верхний клапан 7, который, опускаясь на свое седло разобщает линию подачи компонента с дренажным отверстием 8. Одновременно при помощи штока 5 нижний клапан 8 опускается и открывает доступ компонента в выходной штуцер, а затем в соответствующую магистраль.
Выключение катушки электромагнита приводит клапан в исходное по. ложение. Обычно такой электромагнитный клапан с дренажем используется как клапан подачи газа для управления сервопоршнями других клапанов. В двигательных установках одноразового действия в качестве запорных агрегатов применяются различного рода Рис. 6. !3. Пирокнапаи: м е м б р а н н ы е устройства.
При этом ! — а«одной штуцер; у — корпус 3 — аы. дпступ кпмппнента В камеру двигателя 'цеш 4 "": У и ' " открывается после разрыва мембраны. пенна. 7 — поршень; 8 — штифт; 9 — ста«ан; 70 — штуцер дпя пиропатрона Различают мембраны с в о б о д н о г о и принудительного прорыва.
Разрыв мембраны свободного прорыва происходит по достижении в трубопроводе заданного давления. На рис. 6. 15, а показана мембрана свободного прорыва с кольцевым ослаблением сечения в виде насечки. Прн высоких давлениях мембрана рвется именно по этой насечке, так как здесь сопротивление мембраны наименьшее. После разрыва мембраны по насечке лепесток ее оттибается и открывает проход жидкости.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
