Гахун Г.Г. - Конструкция и проектироввание жидкостных ракетных двигателей (1049215), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Эту сово- купность устройств, обеспечивающих управление, регулирование и обслу- живание двигателя обычно и называют автоматикой ЖРД. Среди устройств автоматики наиболее многочисленными являются кла- паны, дроссели и регуляторы; пневмо- и гидравлические системы, электри- ческая сеть. Сюда же входят различные датчики и измерители давления, расхода, температуры и тл. Наконец, в системе автоматики могут быть спе- циальные счетно-решающие устройства, микропроцессоры и ЭВМ.
Заме- тим, устройств автоматики в современных двигателях может быть нес- колько десятков, и они составляют 20 ... 25 % массы двигателя, а иног- да и больше. Наиболее многочисленными устройствами автоматики являются агре- гаты управления — клапаны. Они устанавливаются на отдельных участ- ках разли ьчых трубопроводов, по которым движется поток рабочих тел— жидких или газообразных. Их назначение — обеспечить либо полное га- м т зное разделение двух участков трубопроводов, либо частичное. В со- е и гер- ответствии с этим клапаны имеют два или три положения: в п в ер ом слу- 46 чае — двухпозициониый клапан с полохсениями "Закрыло" или "Открыто", во втором случае — трехпозициониый клапан с промежуточным по. ложением "Частично открыто ".
Г1о типу привода клапаны могут быль пневматические, гидравлические, электромеханические и электромагнитные. Для одноразового срабатывания широко используются пироклапаны (с пироприводом). Клапаны подразделяются на отсечные (задорные), дренажные, предохранительные, заправочные, спинные и обратные.
Отсечные клапаны служат дпя отсечки потока рабочего тела, движущегося по трубопроводу. Дренажные клапаны используются для выпуска наружу паров компонента в|и газов из отдельных участков трубопроводов, полостей вги емкостей. Предохранительные клапаны автоматически открываются при превышении давления иа участке трубопровода или в емкости выше установленного дпя выпуска ю них наружу паров или газов. Спинные клапаны служат дпя слива компонентов из участков трубопроводов и емкостей.
Через заправочные клапаны происходит заправка емкостей жидкими и газообразными компонентами. Обратные клапаны пропускают лоток жидкости или газа только в одном направлении. В схемах многих двигателей однократного использования часто используются так называемые мембранные клапаны. Их особенность состоит в том, что в исходном положении участки трубопроводов разделены мембраной. В нужный момент, например при запуске, мембрана разрывается либо специальным устройством, либо под действием определенного давления на участке трубопровода.. Менее многочисленны, чем клапаны, агрегаты регулирования — дрос.
сели и регуляторы. Назначение первых — плавное юмеиеиие местного пшравлического сопротивления иа отдельных участках трубопроводов. Назначение вторых — поддержание или изменение по определенному закону ипи программе расходов компонентов ипи их давления на соответствующих участках трубопроводов, Для управления клапанами и регуляторами, а также выполнения операций при запуске и останове двигателя в состав автоматики могут входить баллоны со сжатым газом дпя пневмосистем, про1гувки и раскрутки турбины; емкости для хранения жидких и газообразных компонентов, импользуемых для зажигания при запуске, и другие вспомогательные устройства, необходимые дпя функционирования схемы двигателя. Например, важными элементами являются трубопроводы пневмо.
и гидросистем автоматики, фвгьтры, арматура. Наконец, к автоматике можно отнести датчики телеметрии, необходимые дпя последующего аналвза и оценки работы двигателя. Примеры конструктивного выполнения различных агрегатов и элементов автоматики ЖРД приведены ниже. В большинстве случаев одноразового применения двигателей с достаточно простой программой их Работы приведение в действие системы управления двигателя сводится к подаче команд на запуск„переход на другие режимы работы или иа останов. Все операции и соответствующая 47 последовательность с заданными временными интервалами с аб и выключения различных агрегатов и систем, необходимые для запуска, перехода на другие режимь бо г ра ты и останова, обеспечиваются автоматикой управления самого двигателя.
Подача команд производится бортовой либо нале о емной системои упр мы, траекторных и друравления ЛА, которая в зависимости от программы, т а тих данных вырабатывает соответствующие командь г и посылает их непосредственно устройствам автоматики управления двигателем. В этих слур е ую ' программу управ- чаях схема двигателя имеет жесткую или "вот оенн пения, осуществляемую автоматикой двигателя.
С развитием акетной т р ехники и появлением двигателей многократного использования, во-пе к и рвых, значительно усложнились схемы и ко нстемых ЛА ру ци двигателей и, во-вторых, значительно возросло задач. росло значение выполня- В этих уаговиях возникает необходимость непрерывного управления двигателем по ело жным и гибким программам. Такое управление мо- жет осуществлять специальная система управления двигателем, имею- щая в своем составе ЭВМ. Она включает установку в различных точках оо д регат в многочисленных датчиков, измеряющих аз- личные параметры: давление, расход, температуру, частоту вращения, а также частоты и уровни амплитуд вибраций, значения зазоров в аща- ющихся элементов ТНА, ТНА, деформаций напряженных элементов конст ук- враща- ций и тл.
Показания атч к д чиков непрерывно считываются системой управо струк- ления. Эти анн д ые анализируются и сравниваются с их заданными п дель- ными значений ЭВМ. В э ль результате вырабатываются определенные решения, ым редель- которые в фо ф рме команд также непрерывно передаются на исполнение соответствующим устройствам автоматики. Примером такой управляющей системы может служить система уп ав- Р пения двигателем ВБМЕ, схема которой приведена на рис. 3.1. Основой системы управления двигателем здесь служит специальная ЭВМ, называ- емая контроллером.
Контроллер выполняет большой круг задач; 1) обес- печивает связь двигателя с управляющей ЭВМ ЛА; 2) производит по прог- рамме предстартовую проверку состояния двигателя, его систем и аг е- гатов и их готовность к запуску; 3) осуществляет контроль положения и состояния клапанов и блока зажигания; 4) выполняет всю последователь- ность операций по запуску двигателя — захолаживание трубопрово ов, заполнение по олостей насосов компонентами, предварительную и о вр одов, к полостей з У за главными клапанами, включение зажиганияит .; 5) пую продув- равляет и ег ли р гулирует тягу и соотношение компонентов в двигателе и Ж1Т на всех режимах его работы; 6) выявляет цредельиые или опасные режимь1 работы отдельных устройсгв и агрегатов двигателя и обеспечива- ет необходимое регулирование его параметров; 7) выявляет нештатные р имает меры, о еспе- снтуацин в системах и агрегатах двигателя и лредпрнни а, б чивающне штатное продолжение работы; 8) после завершения полета пе- 48 0арта0ая 90М упра0леноя нагмо- негном нараалем гйаа метры гга нанры 00ига еля ,ьь ь ьь ~ ьВ ььь чь Вьь ььь ь ь в ьЯ Вьй ьь ьй ь ь .зЬ л'м упра0пеноя 00огапгелен- нантраллер яаманры на шмененое палакения игпалнительньы менаногма0 янгрармааия а параметра» 00игателя рве.
Зц. Схема системы управления цвнгатвлем 8БМЕ многоразового транспортно- космнчссксго корабля "Спейс шаттл" редает в бортовую ЭВМ управления ЛА всю информацию о рабочих харак- теристиках и состоянии цвнгателя, его агрегатов и систем для последу- ющего обследования и профилактики. 3.2. РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЯГИ И СООТНО1бЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ ТОПЛИВА Общая схема регуляторов. Это наиболее сложные в конструктивном отношении агрегаты, которые состоят из рида элементов.
Общая схема построения регулятора н состав его элементов-звеньев приведены на рнс. 3.2, а; на рнс. 3.2, б и в показана упрощенная конструктивная схема ре. гулятора давления — одна из многих вариантов. Как видно из рисунка, регулятор состоит из нескольких последовательных элементов — звеньев. Объектом регулирования (ОР) 1 является гидравлический контур, через который протекает расход т при давлении на выходе р. Из-за влияния различных факторов расход и давление постоянно отклоняются от заданных значений.
Задача данного регулятора — поддерживать заданное давление р — регулируемый параметр. Заметим, если за регулируемым объектом потребитель расхода имеет постоянное гидравлическое сопротивление, то поддержание р = сопзг равносильно поддержанию т= сопзг. Вторым элементом является чувствительно-сравнительное устройство (ЧСУ) .
Назначение ЧСУ вЂ” измерять текущее значение регулируемого параметра р, которое поступает сюда по линии обратноей связи 5, сравнивать его значение с заданным рыл н вырабатывать сигнал, пропорциональный значению 49 Рне. 3.2. Обитая схема и состав регулятора: а — объект регулирования; б — наглялнап схема регулятора лаапенпя; в — одна нз схем СУ с механическим аанапятм Р; 1 — обьакт регуппропания; 2 — ЧСУ; 3— преобразовательно-усилительное устройство с сераопрпполом; 4 — исполнительный механизм; 5 — пинна обратной спятя; СУ вЂ” система управления Рассогласоваииа оР = Р,ал — Р. В данном слУчае этим сипилом слУжит перемещение штока золотника (см. элемент 3) . Зиаче иачеиие р з,н может задаваться: а) постоянной настройкой регулятора, которая ие измеияетси в полете; б) системой управления двигателем, которая в полете может переиастраивать значение ра,д в соответствии с траекторными и другими данными.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
