Конструкция и проектирование ЖРД Гахун Г.Г. (1014171), страница 77
Текст из файла (страница 77)
Внутренние полукольца фиксируются концевым выступом, входящим в соответствующую проточку на нилпеле. Все детали, кроме колец. изготовляли из коррозионно-стойкой стали. Применяют также шланги и оплетки из бронзы, никелевых и титановых сплавов. а также шланги, изготовленные из политетрафторзтилена (рис. 14.8, б). К недостаткам гибких трубопроводов относятся их сложность, отно. сительно большая масса, повышенное гидравлическое сопротивление, а также трудности обеспечения большого ресурса работы. Сильфонные узлы могут быть частью магистрали, остальные злементы которой являются жесткие участки. Такие узлы являются сильфонными компенсаторами перемещений.
Перемещения могут вызываться различными воздействиями: термическими расширениями и сжатием, монтажными отклонениями, функциональнымн отклонениями, например из-за отклонения двигателя для создания управляющих моментов и слл. Сильфонные узлы применяют в ЖРД для магистралей с диаметром от 6 до 700 мм при температурах от 20 К (температура жидкого водорода) до 1000 К (температура турбинного газа) и при давлениях до 38 МПа для ннзкокипящих и высококипящих компонентов топяива. ( Различают два типа сильфонных компенсаторов — разгруженные от снл давления и неразгруженные.
368 гр Рнс. 14.8. Гнбкнй трубопровод оннслнтенн лвнгатевя РД-119 (а) н шланг нэ ноннтегрвфюрзтнлена с оплеткой (б): 1 — шланг; 2 — металлическая оплетка; 3 — кольцо; 4 — полукольцо; 5 — муфта; Š— стоцорнос келию; 7 — нннненьс а — накнлнан гайка; 9 — шланг нз цолнтетрафторзгвлена с оплеткой; 10 — гайка; 1! — ниппель В разгруженных комненсагорах используются сильфонные узлы с жесткими внешними или внутренними связями, которые воспринимают осевые силы, возникающие от давления. поэтому зти силы не передаются на смежнме элементы. Жесткие связи имеют шарниры, что обеспечивает угловые повороты конструкции (рис.
14,9) . Неразгруженные сильфонные комненсагоры используют для компенсации перемещений свободные сильфоны без ограничивающих связей. Силы, возникающие в таких компенсаторах от давления, воспринимаются конструкцией двигателя и ДУ в точках соединения с магистралью. В случае больших отношений длины компенсатора к его диаметру могут потребоваться промежуточнме крепления магистрали, чтобы избежать потерю ее осевой устойчивости. Если рабочие давления и длина магистрали большие, то силы, обусловленные внутренним давлением, оказываются также 369 Рвс.
14бх Разгруаяяяыа сяаьфояама комаеясатор большими, а зто ведет к возрастанию массы стыков, Поэтому неразгруженные компенсаторы применяют лишь при относительно небольших давлениях, в частности в узлах подвода компонентов топлива к двигателю. Для соединения агрегатов, близко расположенных друг к другу, применяют односильфонный неразгруженный компенсатор, который обеспечи. вает для его концов взаимные смещения всех видов, но относительно небольшие до размеру.
14.4. ЭЛЕМЕИТЪ1 ТОПЛИВНЫ~1 И ГАЗОВЫХ МАГИСТРАЛЕЙ Фильтры. Для очистки компонентов топлив, жидкостей гндросистем и управляющего газа, которая исключает возможность засорения сопел форсунок, седел„ клапанов, приводов, регуляторов и т.д., применяют фильтры разнообразной конструкции. Фильтры должны обеспечивать максимально высокую степень очистки (улавливание различных частиц, содержащихся в жидкостях и газах) при минимальном гидравлическом сопротивлении.
Степень очистки определяется минимальным размером частиц, которые улавливаются фильтром. Фильтры топливных магистралей должны выдерживать гидравлическое и химическое воздействие компонентов топлива и вибрации. характерные для ЖРД. Топливные фильтры задерживают загрязнения и твердые примеси раз. мером 1 ... 30 мкм.
В ЖРД в основном применяют металлические фильтры. Они представляют собой тканые сетки нз коррозионно-стойкой стали, а для двигателей малой тяги — набор шайб с лабиринтными каналами или фильтры, изготовленные методом спекания зерен бронзы или коррозионностойкой стали с использованием методов порошковой металлургии. Металлические1 фильтры сохраняют стабильность характеристик и работоспособность в 370 широком диапазоне температур, в том числе при воздействии агрессивных компонентов топлива. Фильтры встраиваются в клапаны, редукторы давления и другие агрегаты или устанавливают в соединения между узламн и агрегатами двигателя.
Основой сетчатых фильтров является проволочный конус,к которому припаивают металлическую сетку. Конус припаивают к фланцу,который размещается между фланцами соответствующего соединения двигателя. Такие фильтры могут задерживать частицы размером более 15 мкм. Топливные фильтры лабиринтного типа являются набором большого числа (до 1600) шайб, выполненных из коррозионно.стойкой стали, у которых на одной стороне электрохимическим фрезерованием выполняют калиброванные лабиринты для прохода компонента топлива в радиальном направлении от периферии шайбы к ее центру. Набор шайб надевают на перфорированную трубку.
Корпус фильтра сварной конструкции выполняют из титана. Фильтр такой конструкции с набором 800 шайб фирмы "Хайес" отработан для ЖРД ряда ИСЗ с большим суммарным временем функционирования на орбите. Фильтры лабиринтного типа задерживают частицы размером более 1мкм. Такие фильтры более надежны, чем сетчатые фильтры. Демпферы колебаний. Для исключения динамического взаимодействия топливных магистралей с конструкцией ракеты (НОГО-неустойчивости). которое приводит к низкочастотным продольным колебаниям как топливных магистралей, так и элементов конструкции ракеты, включая ее головную часть (в том числе они воздействуют на экипаж космического корабля), в топливные магистрали встраивают соответствующие демпферы колебаний.
Различают два типа таких демпферов: с подсоединенным газовым объемом н с демпфером поршневого типа, В демпферах первого типа энергия колебаний давления жидкого компонента топлива затрачивается на работу по изменению давления газовой подушки и количества жидкости в демпфере. В демпфере поршневого типа упругим элементом является не газ, а пружина. Конструкция обоих типов демпферов обеспечивает их настройку таким образом, чтобы в максимально возможной степени подавить все резонансные частоты рабочего диапазона и, следовательно, демпфировать продольные колебания ракеты. Колебания такого вида с частотой 5 Гц наблюдались при запусках РН "Сатурн.5".
Указанные колебания не приводили к поломкам, но онн неблагоприятно воздействовали на экипаж космического корабля. Было решено подавить две основные частоты вводом неконденсирующегося газа (гелия) в каждую из магистралей подачи жидкого кислорода к двигателям Р-1. Гелиевые пузырьки, распределенные в объеме жидкого кислорода, действовали как "расстройщики" частотной характеристики магистрали. Обычно демпферы колебаний устанавливают в магистрали подвода компонентов топлива вблизи места их стыковки с двигателем, что приво- 371 дит к уменьшению частоты колебаний жидкости в магистрали н к ее от. стройке от частоты взаимодействующей моды колебаний корпуса, Сложный характер имеет ПОГО-неустойчивость в основной ДУ второи ступени РН "Спейсшаттл', так как собственные частоты подводящих магистралей и корпуса несколько раз меняются в процессе полета.
Поэтому обычно используемый метод отстройки указанных собственных частот оказался здесь непригодным. Из-за большой плотности жидкости кислорода динамические характеристики его магистрали оказывают большее влияние на устойчивость, чем магистрали жидкого водорода. Поэтому демпфер колебаний устанавливается в магистрали жидкого кислорода.
Указанный демпфер представляет собой подсоединенный объем газо. образного кислорода на входе в основной насос жидкого кислорода ЖРД БЯМЕ. В качестве упругой среды используется газообразный кислород, отбираемый в демпфер из магистрали на выходе из теплообменника сне. темы наддува кислородного бака, Перед запуском основной ДУ демпфер заполнен гелием, который при работе двигателя замещается газообразным кислородом. Перед выключением двигателя демпфер пропувается гелием. Так как разрушение газообразнпго объема, в частности из-за конденсации газообразного кислорода, приводит к возникновению колебаний, в демпфере имеется система контроля и поддержания заданного уровня жндкостй (ее избыточное количество перепускается на вход в бустерный кислородный насос). Контроль за работой указанной системы осуществляется конт.
роллером ЖРД 53МЕ. Жиклеры и расходные шайбы. Разъемные соединения магистралей используют для установки жиклеров и расходных шайб, если есть необходимость в обеспечении расхода жидкости или газа в заданных пределах. Жиклер (см. рис, 14.5, д) устанавливается в ншщельном соединении, Он предназначен для подбора требуемого расхода жидкости через него при проливке водой, Указанный подбор осуществляется снятием фаски на входной (по потоку жидкости) кромке отверстия жиклера или под.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
