Конструкция и проектирование ЖРД Гахун Г.Г. (1014171), страница 70
Текст из файла (страница 70)
ример, вода) могут конденсироваться. Даже в том случае. когда темпера. тура основной части газа находится выше точки росы конденсирующегоса вещества, местная конденсация может возникать на стенках бака нли на свободной поверхности компонента. 4. Растворимость вытесняющего газа. Если вытесняющий газ содержит вещества, которые могут растворяться в компоненте топлива, то может происходить диффузия указанных веществ. Растворимость в основном определяется температурой н давлением. Газонасыщение компонентов топлива влияет на характеристики ЖРД. 5.
Сжатие вытесняющего газа. Если перед началом работы вьпеснитель ной системы газ подушки имеет низкое давление, то поступающий вытес. няюшнй газ обеспечивает адиабатное сжатие газа подушки, что может привести к значительному росту температуры в начале работы двигателя. 6. Химические реакции. Если какое-либо вещество вытесняющего газа обладает химической активностью к компоненту топлива, то в газе могут быть продукты химических реакций, 7. Турбуленгпость вытесняющего газа, Для уменьшения теплообмеиа между вытесняющим газом и компонентом топлива необходимо исключить турбулиэацию поверхности компонента газом; для этой цели газ вводят а подушку бака таким образом, чтобы обеспечивалось его плавное расто канне к верхней части бака и затем по его стенкам. Использование гелия несколько ограничено из-за его высокой стоимости и сложности хранения и транспортировки гелия в связи с необходимостью предохранения газа от образования недопустимого количества влаги в цис- тернах с гелием.
Для ЖРД, у которых горючим является жидкий водород, вытесняю- щим газом в баке жидкого водорода целесообразно выбирать водород, обладающий наименьшей молекулярной массой иэ всех химических эле- ментов, Азот намного дешевле, чем гелий и его легко получать, но он имеет относительно большую молекулярную массу.
С учетом изложенного основными требованиями к вытесняющему газу являются: ( 1) низкая молекулярная масса вытесняющего газа; 338 2) отсутствие конденсации, а также растворения вытесняющего газа ~а случае его непосредственного контюста с компонентом топлива); 3) нейтральность по отношению к компонентам топлива; 4) стабильность в условиях длительного хранения. В наибольшей степени этим требованиям удовлетворяет гелий, являющийся инертным неконденсирующнм газом с низкой молекулярной массой. Если в ДУ ИСЗ илн КА кроме ЖРД с вытеснигельной подачей входят РД холодного газа, то газ, оставшийся в баллоне после завершения работы ЖРД, целесообразно расходовать в указанном РД, что позволит увеличить срок эксплуатации ИСЗ нли КА.
Остатки вытесняющего газа можно использовать для других целей, Например, остатки гелия в сферических баллонах второй ступени японской РН Н сбрасываются через сопла противо- тяги, что обеспечивает разделение ступени и увод отработавшего блока второй ступени. На баллон ЖРД КА, предназначенных для посадки на другие планеты, могут устанавливать пироклапан для сброса давления газа из баллона после прекращения работы двигателя. 13.2.
РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА Обпюя характеристика разделительных устройств. Система подачи компонентов топлива предназначена для подвода свободных от газовой фазы жидких компонентов топлива из баков к двигателю при его работе. Для ДУ ИСЗ, КА и КК, которые могут работать в условиях отрицательных или близких к нулю ускорений, система подачи должна: обеспечивать контакт всего компонента или его части с заборным устройством бака; предотврацать попадание газа в заборное устройство при запуске и во время работы ДУ независимо от направления вектора ускорения ЛА; сводить к минимуму воронкообразование, захват газа и механические загрязнения, снижающие эффективность работы ДУ. В табл.
13,1 приведены преимущества и недостатки некоторых типов систем вытеснительной подачи компонентов топлива для ИСЗ, КА и КК. Разделительные устройства должны быть совместимы с компонентами топлива и в случае применения вытесняющего газа повышенной температуры должны выдерживать длительный контакт с ним. Кроме того, разделительные устройства долхшы быть непроницаемы для вытесняющего газа и компонентов топлива. Предпочтительно применение разделительных устройств, допускающих многократную заправку с последующим опорожнением при работе ДУ после каждой заправки. Поршневые разделители.
Их применяли в некоторых Ду КА (например, КА "Маринер" ). Поршень движется под давлением вытесняющего газа. Для обеспечения герметичности в месте контакта поршня со стенка- 339 т Е с о Е о х О х й х х х ф о х т а. о Ж о о т о о х * а а о а о с т а "х та о 26 а д а т о т *о Е д о Е а х д о Е о йФ й Д а о Е х ам» *ось "х с д д о О х т ото" тххс оса а Ф с е тсо с й а й о х а оооо "ДоЛМ Х юаа у. х й о а о а а т о х хоо х с .. т ЕЕ с а й о й й тхо оод а а. с Ес о со а 3 а о дл о и аьа х ой о хо д т *сЕ с ДЕ Е о й й й д й т оно й оса ьхо х т а.
Е йс Е о д а. х ь. о о с' сйй а о т х х о О хо т рт 5 о~ '„~" о стй ИИ2 Ж сю й й о о х о й о с° й д о ь д Е ь о й о т д д и !И с Е т х д о т,о д х Е х ф 45 ф ЕЕ о ь с Й М о 5 В ж 6 ь т о о х й й т х 3 Ь. д а д о й Е т ь х х а д о т й о .с 6 а о Пя х „х Е х о Е О о о о о х ~Й л Мл з~ х о т т а а д т !и! с т Б ы а.
Е х о о й Е хо о3 1а о х о о й й о о о а. д с д ~, и о Е о в с Е И л а о о х и а о З4О У У Х м и СЭ $ 6 е х о Ф о т $ ь о а Д й с о та ао х йод охл хо с сто д й йоо оса с хо ах о а а.Е' и с л о Е а о ~= Е* о дхЕ сто Еоо о о со И „, ао тот Ео х и Е т со о оах х а с а о * „" ~И а. оод Хьх ха с о Ехт х лс ~*о Е ад ах хат т й а. сЙоЕ ьохь С о т а. -т й о й х т о д о л Е с а и д х ИЙ й о а.
о х 4 ха в Ь о т с хМх 'о' се Еох втх ,Б" « ~ х о дтоД , о Я. йсхьс т а й 'Е Е й" ххххх ЕИато длотах сд,т и дайс ь ой о Е ох а Хосо~ осада Ело~с оахоа ю Ес Е Р Е о х Е а о" ни бака устанавливают уплотнительные кольца и предьявляют повышенные требования к точности выполнения внутреннего диаметра бака и к шероховатости его стенки в месте контакта с поршнем. Трудности герметиза.
пии возрастают с ростом диаметра бака. Если диаметр бака большой, то по его продольной оси устанавливают шток, что позволяет увеличить жесткость поршня, В этом случае необходимо дополнительно обеспечить герметичность в месте контакта поршня со штоком, Силы трения, возникающие при движении поршня, увеличивают рабочий перепад давлений на поршне и нагрузку на бак при заданном давлении компонента топлива на выходе из него, Сильфонные разделители.
Такие разделители могут использовать снльфон с большим ходом растяжения (с увеличением длины до 30 раз). Прн подаче вытесняющего газа в снльфонный разделитель компонент топлива вытесняется нз цилиндрического бака вследствие увеличения длины и, следовательно, объема сильфона, В небольших ЖРД применяли металлические сильфонные баки. При их размещении в общем цилиндрическом баке и подаче вытесняющего газа между сильфонными баками обеспечивается вытеснение компонентов из обоих баков, Сильфонные разделители обеспечивают высокий коэффициент вытеснения и большое (до 1000) число циклов срабатывания.
Металлические сильфонные баки (типа "гармошки") использовались во вспомогательной ДУ ракетной ступени "Аджена" с ЖРД тягой 880 и 71 Н. Такие баки обладают хорошей надежностью и рассчитаны на многократноее использование. Разделители в виде зласпнных мешков. Возможно применение двух вариантов: с надувным мешком и с эластичными топливными баками. При использовании надувного мешка его размещают внутри сферического или цилиндрического бака, При наполнении мешка вытесняющим газом компонент топлива вытесняется из бака, В цилиндрическом баке надувной мешок может крепиться на трубе, проходящей по оси бака.
При такой конструкции бака смещение центра масс сводится к минимуму, По зарубежным данным, для вытеснения жидкого водорода целесообразно использовать стенки мешка, состоящего из 10 слоев майларовой пленки и полиамидной пленки толщиной 6 и 12 мкм каждый соответственно. Надувной мешок может играть роль газовой подушки. Эластичные топливные баки размещаются в прочной оболочке, в которую подается вытесняющий гаэ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
