Конструкция и проектирование ЖРД Гахун Г.Г. (1014171), страница 69
Текст из файла (страница 69)
Работа регулятора происходит следующим образом. При увеличении давления на входе а регулятор соответственно увеличивается давление во внутренней полости сильфона и последний, сжимая пружину 9, растягивается и перемещает дроссельную иглу 1, прикрывая проходное сечение и тем самым поддерживая постоянным давление на выходе. Наоборот, при уменьшении давления иа входе все происходит в обратном порядке, дроссельная игла приоткрывает проходное сечение, Аналогичные движения элементов регулятора происходят и при случайных изменениях давления на выходе нз регулятора. т.е. данный регулятор во всех случаях будет поддерживать постоянным давление на выходе.
На рис. 12.11 приведена схема конструкции регулятора, поддерживающего постоянным соотношение компонентов, поступающих в ЖГГ,— стабилизатора газогенератора. В данном регуляторе ЧСУ является гибкая мембрана 1, которая одновременно является и приводом дросселирующего плунжера 3, т.е. это регулятор прямого действия. Слева на мембрану действует управляющее давление окислителя, справа — регулируемое давление горючего.
При нарушении равновесия мембрана прогибается и перемешает в соответствующую сторону дросселирующий орган, увеличивая или уменьшая проходное сечение канала горючего. Усилие упора 2, действующего на мембрану. регулируется затяжкой пружины, Отрегулированный регулятор будет поддерживать давление горючего, соответствующего всеы изменениям давления окислителя, что обеспечивает постоянство соотношения компонентов, поступающих в ЖГГ. На рис. 12,12 показана схема конструкции регулятора, поддерживаю.
331 Рне. 12.11. Стабилизатор газогенератора: 1 — мембрана; 2 — упор; 3 — ппунжер щего постоянство соотношения компонентов, поступающих в камеру двигателя, — стабилизатора камеры, ЧСУ здесь также является мембрана 1, исполнительным органом — профнлированная дроссельная игла, которая перемешается гидравлическим сервоприводом 3, т.е. зто регулятор непрямого действия. При нарушении равновесия мембрана прогибается, изменяется зазор между ней и соплом 2 и давление горючего в полостна перед сервопоршнем.
Это давление определяется количеством горючего, персте. кающего через сопло 2, жиклер 4 в полость б за сервопоршнем. Под действием разности давлений между полостями а и б поршень перемещается, изменяя проходное сечение тракта горючего. На рнс. !2.13 приведена конструктивная схема дросселя с электроприводом. Дроссель устанавливается на магистрали горючего, поступающего в камеру. Он является исполнительным органом СОВ. Дроссель представляет собой заслонку, выполненную в виде двух решеток — неподвижной 2, вмонтированной в корпус, и подвижной 1, которая поворачивается электродвигателем через посредство валиков 3 н 5 и червячную передачу.
Электродвигатель, устанавливаемый на фланец корпуса 4, вращает валик 5, что приводит к осевому перемещению валика 3 и повороту решетки 2 отно- 332 нтельно решетки 1. Проходное сечение тракта юменяется, и юмеияется местное гидравлическое сопротивление, что и изменяет расход компонента. На рис. 12.14 показана схема конструкции дросселя рулевых сопел. проссель предназначен для перераспределения расхода отработанного на ,урбине газа между парой сопел.
На двигателе установлено три дросселя, „аждый ю которых обеспечивает управление одной из трех пар сопел— Рнс. 12.12. Стабнлнзатор камерм: 1 — мембрана; 2 — сонно; 3 — ссрвопоршентч 4 — маклер; а, б — полости 333 Рве. 12.13. Дроссель СОБ с электроприводом: 1,2 — реапстки; 3,5 — валики; 4 — корпус 4-4 Рис. 12.14. Дроссель рулевмх сопел: 1 — корпус; 2, 4 — колым; 3 — ппорка; 5, 6 — втулки; 7 — пмйба; 8 — уэсп соспииеиия с приводом 334 тангажа, курса и крена, Управляющие моменты создаются вследствие перераспределения расхода между каждым соплом в паре.
Основным конструктивным элементом дросселя является стальная литая шторка 3 Ч валиком. Шторка установлена в корпусе 1 на графитовых втулках 5 и 6. Уйлотнение по валику осуществляется также графитовыми кольцами 2 и 4, которые поджимаются пружинной шайбой 7. На конце валика устанавливается узел 8 для соединения с электродвигателем. Рабочая поверхность шторки имеет керамическое покрытие. Температура газа, при которой работает дроссель, — около 900 К, а давление — примерно 0,5 МПа. Волросм дия самолроеерлл 1. В чем состоят основные функции клаланоа? 2.
Какие известны системы привода клммноа а зависимости от кратносги нх срабатывания? 3. В чем состоят особенности пуско отсечных клапанов? 4. В чем состоят особенности лиролриеода и когда он применяется? 5. Назовите особенности конструкции мембранных клаланое. 6. Назовите особенности конструкции однократных н многократных клапанов. 7. В чем состоит разница между дросселами и регуляторами? 8. Нероюслите особенности регуляторов прямого действия. 9.
В чем состоят особенности регуляторов непрямого действия? 10. Назоаите основные элементы, из которых состоит регулятор. Глава 13 ЭЛЕМЕНТЫ КОНСТРУКДИИ ВЫТЕСНИТЕЛЬНОИ СИСТЕМЫ ПОДАЧИ И СИСТЕМЫ НАДДУВА 13.1. ГАЗОВЫЕ БАЛЛОНЫ Общая характеристика газовых баллонов. В ДУ с вытеснительной подачей газовые баллоны используют для хранения газа, подаваемого в баки компонентов топлива для их вытеснения в двигатель. В ДУ с насосной подачей также имеются газовые баллоны.
Газ из указанных баллонов используют для наддува топливных баков, для продувки различных узлов, агрегатов и топливных магистралей, для управленияя клапанами ДУ и т.д. Газовые баллоны обычно имеют сферическую форму, обеспечивающую наименьшую массу баллона при заданном давлении. Для уменьшения объема баллона н соответствующего снижения его массы желательно выби- 335 рать большое начальное давление газа. Одно из наибольших значений дав пения газа — 40 МПа — выбрано в газовом баллоне ИСЗ "Симфония» Большее давление газа применять нецелесообразно, так как одновременю, с уменьшением объема баллона в заметной степени увеличивается толщвв его стенок и не обеспечивается выигрыш в массе баллона. Кроме того, ростом давления усложняется обеспечение высокой герметичности, в особенности при длительном хранении.
Поэтому обычно начальное давле. ние выбирают ниже 40 МПа. Например, в газовых баллонах ДУ орбнталь ного маневрирования и ДУ РСУ МТКК "Спейс шаттл" выбраны значения начального давления газа 33,16 и 27,47 МПа соответственно, а в газовом баллоне ЖРД ББМЕ (газ предназначен для резервного управления пюв. ными клапанами и для продувки) — давление 27,47 МПа. Для снижения массы газовые баллоны ДУ изготовляют из материалов с высокой удельной прочностью. Находят применение металлические в композиционные материалы, а также комбинация указанных материалов. Из металлических материалов следует выделить титановые сплавы (в частности. сплав 6 А1 4 У) Для обеспечения высокой герметичности баллона важно добиться однородной структуры материала; она характер.
на для проката и поковок. Поэтому чаще сферические баллоны нэготав. пинают из двух предварительно штампованных полусфер, сваренных между собой. В сварных швах стенок и в литых деталях однородную структуру обеспечить труднее; поэтому важными являются тщательная отработка технологии сварки и литься и эффективная проверка герметичности изго.
товленных баллонов. В частности, определенные технологические трудности имелись прн изготовлении гелневых сферических баллонов системы наддува второй ступени японской РН Х, в первую очередь при штамповке и сварке достаточно толстостенных заготовок из титанового сплава. Композиционные материалы применяют для газовых баллонов КА с относительно непродолжительным сроком полета (не более одного года).
Наиболее эффективны газовые баллоны нз титановых и алюминиевых сплавов, обмотанные волокнами из композиционного материала. Тнтановые гелиевые баллоны ДУ орбитального маневрирования и ДУ РСУ МТКК "Спейс шаттл" обмотаны синтетическим волокном кевлар 49, пропитанным эпоксидной смолой; в таких баллонах в случае разрушения предварительно падает давление, что исключает повреждение соседних элементов конструкции осколками баллона. Изготовленные баллоны подвергают тщательному контролю на герметичность, а сварные швы — рентгеноконтролю.
Для исключения разрушений газовых баллонов, которые наиболее вероятны нэ-за усталости материалов. необходимо учитывать (и прн необходимости ограничивать) число нагружений баллона. В качестве примера газового баллона более подробно рассмотрим шаробаллон РД-119 (рис. 1.3), предназначенный для хранения сжатого азота, который используется для работы пневмоавтоматикн. Шаробаллон 336 Рнс. 13.1.
Шаробаллон РД-119л 1, 4 — переходники; 2, 3 — кронштейны; 5 — подкладка; 6 — полусферы сварной конструкции состоит из двух штампованных полусфер 6 с приваренными к ним бобышками, в которые вворачивают переходники 4 и 1. Переходник 4 предназначен для заправки и подачи сжатого азота, а переходник 1 — для измерения давления в баллоне.
Подкладка 5 обеспечивает качественное выполнение сварки полусфер. Два кронштейна 2. приваренных к шаробаллону, служат для его крепления к раме двигателя. Кроме того. к шаробаллону приварен кронштейн 3, предназначенный для установки ЭПК, управляющего подачей сжатого азота иэ шаробаллона. Все детали шаробаллона — стальные. Выбор випв вытесняющего газа.
Рассмотрим факторы, существенно влияющие на конечное состояние вытесняющего газа и, следовательно, на его массу, которая должна быть возможно меньшей. 1. Испарение компонентов топлива. Компоненты топлива испаряются с поверхности раздела жидкость — газ в различной степени. Масса испарявшихся компонентов зависит от их давления насыщенного пара, температуры вытесняющего газа, его турбулентности, состояния поверхностного слоя жидкости. геометрии бака (включая его внутренние элементы конструкции) и скорости вытеснения компонентов из баков. При наличии испарения температура вытесняющего газа уменьшается, 331 и в него добавляется пар компонента.
Кроме того, при работе двнгате~ уровень компонентов топлива в баках непрерывно уменьшается, и на стоя ках бака может оставаться пленка жидкости, которая в дальнейшем нспь ряется и в виде пара поступает в вытесняющий газ. 2. Температура стенок бака Если вытесняющий гаэ более горячий чем стенки бака, то последние нагреваются, а газ охлаждается. С другой стороны, аэродинамический нагрев стенок бака может приводить к подог. реву вытесняющего газа; он может также подогревать компоненты топя» ва и увеличивать нх испарение. 3. Конденсация пара. Некоторые вещества вытесняющего газа (нап.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
