Конструкция и проектирование ЖРД Гахун Г.Г. (1014171), страница 26
Текст из файла (страница 26)
6.28) . 2 рис. 6.28. Соединение блоков: 1 — детали смесительной головки; 2 — соединительное кольцо; 3, 4 — наружнаа и внутренняя оболочки камеры; 5 — переходное кольцо 115 6.3. КОНСТРУКЦИЯ ПОЯСОВ ЗАВЕСЫ ОХЛАЖДЕНИЯ Важными конструктивными узлами некоторых каамер являются пояса завесы, организующие внутреннее завесное охлаждение стенки. Необходимо напомнить, что в конвективном (наиболее мощном) теплообмене между продуктами сгорания и стенкой участвует только пограничный слой — тонкий слой газа непосредственно примыкающий к стенке. Поэтому для организации эффективного, т.е.
экономичного и надежного внутреннего охлаждения, достаточно насьпцать "холодными" (жидкими или газообразными) продуктами только сам пограничный слой. В этом случае наиболее эффективным охлаждением является транспирационное с использованием для стенки пористых материалов. Эффективность охлаждения будет выше, если по длине камеры рас. положить ряд поясов завесы с минимальными расходами компонентов. Однако применение большого числа поясов означает значительное усложнение конструкции камеры и технологии ее изготовления. На практике обычно устанавливают один-три пояса завесы. При этом расход горючего на внутреннее завесное охлаждение лежит в пределах от 1,5...2,5 % до 6...8 % полного расхода компонентов через камеру.
Эти данные соответствуют расходу в пределах от 5...6 до 20...25 г/см с, т.е. на 1 см периметра сечения камеры в месте установки пояса завесы. Расход через пояс завесы определяется многими факторами, к числу которых относятся: задача, возлагаемая на завесное охлаждение; число поясов по камере и их расположение; немаловажную роль играют и конструктивные особенности пояса завесы.
Если завеса является вспомогательной, т.е. она дополняет заградительное охлаждение пристеночного слоя, создаваемого смесительной головкой, то ее расходы могут быть минимальными. Если завеса — основа внутреннего охлаждения, то ее расходы должны быть максимальными. При одной завесе расход горючего через нее должен быль большим, чем при нескольких завесах. Значения расходов горючего через каждый пояс завесы определяются на основе полного расчета теплозащиты стенки и окончательно корректируются при экспериментальной отработке камеры. На практике, если это возможно, несмотря на высокую эффективность внутреннего завесного охлаждения, ограничиваются внутренним заградительным "от головки" охлаждением и мощным проточным охлаждением.
Такая схема теплозащиты стенки оправдывается упрощением конструкции камеры и технологии ее изготовления, что особенно важно при высоких давлениях в камере сгорания. Кроме того, снижаются потери удельного импульса на внутреннее охлаждение, т.е. повышается экономичность двигателя. Конструктивных решений узла завесы, как и любых других узлов, в настоящее время достаточно много.
При конструктивной разработке пояса завесы необходимо, с одной стороны, сделать конструкцию более простой и технологичной, чтобы чрезмерно не усложнять конструкцию 116 и технологию изготовления камеры в целом, а с другой стороны, обеспечить заданные расходные характеристики и образование сплошной пленки жидкости на внутренней поверхности стенки при строгой равномерности распределения расхода компонента по периметру сечения завесы. Кроме того, в большинстве конструкций поясов завесы скорости жидкости, вытекающей из пояса на внутреннюю поверхность стенки, сообщается тангенциальная сосювляющая для придания жидкой пленке вращательного движения.
Благодаря этому пленка, прижимаясь к поверхности стенки, меньше разбрызгивается, позже разрушается и на большей длине защищает стенку, т.е. завеса будет более эффективной. На рис. 6.29 показана наиболее простая конструкция пояса завесы, в которой расход жидкости на завесу щ, отбирается непосредственно нз охлаждающего тракта, который в сечении завесы образует небольшой входной коллектор. Из входного коллектора жидкость поступает в каналы — круглые отверстия, тангенциально расположенные в стенке. Для обеспечения равномерности распределения расхода по периметру окружности число каналов должно быть достаточным (шаг между ними порядка 25...35 мм) и, кроме того, перед выходом на внутреннюю поверхность стенки жидкость должна перемешиваться в специальной проточке, выполняющей здесь роль выходного коллектора.
завесы. Несмотря на простоту конструкции и "красивый" внешний вид камеры, этот и подобные ему варианты завесы не очень раатространены. Главный их недостаток — невозможность точной калибровки расхода завесы по результатам гидравлических испытаний камеры после ее изготовления. Это вызвано тем, что колебания расходньгх характеристик пояса завесы определяются в этом случае, с одной стороны, допусками на изготовление и обработку каналов завесы, а с другой, — отклонениями давления жидкости в охлаждающем тракте в сечении завесы.
Оба эти показателя на практике могут иметь большой разброс, нз-за чего расходные характеристики и, естественно, эффективность завесы могут сильно изменяться в различных экземплярах камер. Поэтому более распространенными конструкциями пояса завесы являапся такие, прн которых коллектор пояса отделен от охлаждающего тракта, и расход в него поступает по самостоятельному трубопроволу, На рис.
6.30 показаны два варианта такой "изолированной" от охлаждающего тракта завесы. Здесь охлаждающий компонент обтекает пояс ряс. 6.29. Пояс завесы с отбором жяакостя яз ояяяяотпощсто тракта НР Рис. 6.30. Пояс завесы с индивидуальным цодводом мидкоспц а и б — варианты конструкции завесы — его входной коллектор — сверху, а расход в коллектор поступает независимо от охлаждающего тракта. Причем величина расхода на завесу может быть откалибрована подбором дроссельной шайбы — жиклером 1, как показано на рис. 6З1. На рис. 6.32 показан вариант конструкции пояса завесы, в котором расход из охлаждающего тракта камеры проходит сквозь корпус пояса завесы по специальным горизонтальным каналам, сделанным в корпусе. На рис.
6.33 показана более сложная конструкция пояса завесы. Этот пояс отличается тем, что закрутка жидкости в нем осуществляется при прохождении тангенциальных горизонтально расположенных каналов 1'сечение Б — Б) . Получившая вращение жидкость поступает в специальный "выходной" коллектор, из которого она опять по тангсициальным нак- Рнс. 6.31. Установки миклера: — сменный жнклер 11В Рвс. 6.32.
Повс завесы (ваРвавт ковстРУкцвн с гоРнзовтальвыми каналамв в коввУсе завесы) Рис. 6.33. Пояс залаем (вариаяп коисгрузоииа с горнзоапваьвьамн гаигевднммвымв каналами вредназваченнымн для закщтмв м ) рис. 6.34. Пояс завесы, вариант конструкции с двойным вмаодом нздкостн ва стенку камеры: а -тангенциальные отверстия закрутки П9 лонно расположенным каналам, направляется на внутреннюю поверхность стенки. Этот пояс, сообщая жидкости более сильное вращение, создает повышенную устойчивость пленки жидкости на стенке. На рис. 6.34 показана конструкция пояса завесы, в которой выход жидкости на поверхность стенки происходит в двух близко расположенных сечениях. Как видно, жидкость поступает по независимому от охлаждаю.
щего тракта трубопроводу в один общий коллектор. Затем из входного коллектора по двум рядам противоположно расположенных горизонтальных тангенциальных каналов жидкость поступает в свой выходной коллектор. Из каждого коллектора по наклонному ряду таких же тангенциальных каналов жидкость поступает на внутреннюю поверХность стенки. Завесы с двумя близко расположенными выходами жидкости при большом расходе жидкости создают более устойчивую и зффектнвную завесу.
6.4. КОЛЛЕКТОРЪ| ПОДВОДА КОМПОНЕНТОВ ТОПЛИВА Как было указано ранее, коллектор подвода охладнтсля может располагаться в различных сечениях камеры (см. рис. 6.4) . Когда коллектор расположен не у самого среза сопла, то охладнтель тоал, попадая в тракт наружного охлаждения камеры, разделяется на две части (рис. 6.35) — и, и т з. При связи оболочек гофрами расход ал, направляется в сторону критического сечения сопла, а рсход лаз сначала идет к срезу сопла по верхним частям гофров. У среза сопла расход та, огибая торцы гофров и по нижним их частям, также направляется к критическому сечению сопла. Расходы т, и та вновь соединяются в сечении начала последней секции гофров (если считать от критического сечения).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
