Гахун Г.Г. - Конструкция и проектироввание жидкостных ракетных двигателей (1049215), страница 24
Текст из файла (страница 24)
6.7) . Одно наружное проточное охлаждение камеры не всегда может обеслечить необходимый дпя надежной работы температурный режим стенки на всем ее протяжении. Поэтому, как правило, наряду с наружным охлаждением применяют и внутреннее охлаждение.
Оно осуществляется созданием вблизи стенки низкотемпературного прнстеночного слоя газа Рис. 6.7. Схемы входных коллекторов прн трактах: а — шалевом; б — с выштамповками; в с гофрами; г с ребрами; 1 — гофры; 2 — рсбра (заградительное охлаждение) нли жидкой пленки (завесное охлаждение) на отдельных участках внутренней поверхности стенки. Заградительное охлаждение стенки осуществляется соответствующим расположением и подбором расходных характеристик форсунок на периферии головки. это . В этом случае в пристеночном слое создается избьпок какого-либо компонента (обычно горючего), что приводит к понижению темперагуры рагу ы продуктов сгорания возле стенки.
Завесное охлаждение реализуется подачей жидкого компонента (обычно горючего) непосредственно на внутреннюю поверхность стенки через отверстия и щели в специальной конструкции — поясе завесы охлажцения. д . Жи кая пленка и продукты ее разложения, двигаясь по стенке, хорошо ее защищает от воздействия высокотемпературных продуктов сгорания. Наиболее распространенной конструкцией охлажцаюших трактов являются каналы, образованные ребрами (см, рис.
6.4, а) или гофрирован. ными проставками (см. рис, 6.4, б). При таких конструкциях трактов оболочки имеют большое число связей, которые обеспечивают повышенную жесткость и прочность камеры. Минимальньй шаг между связями Гщю определяется технологией производства, а максимальный ш,х — роностью. Уменьшение высоты охлаждающего тракта Ьохл часто используется лдя повышения скорости течения охладителя.
Однако иэ технологических соображений сделать высоту тракта охп 1,8 мм не рекомендуется, так как при пайке может произойти перекрытие сечения канала припоем. Поэтому для повышения скорости течения охладителя, чтобы не уменьшать высоты канала, применяют спиральные винтовые связи (рис. 6.8). Если  — угол наклона ребер с осью камеры, то скорость течения охпадителя И'ох„= 1/сов В.
Подбирая угол наклона ребер, можно в определенных пределах влиять на скорость течения. Учитьвая, что в соответствии с газодинамическим профилем диаметр сечения сопла непрерывно изменяется, а число связей на определенном 105 ! спс а са»!и»» ~с» !»»а ~ и !па» спы !та* "загл Рцс. 6.! !. Разбивка связей по сскцплм: с — прп ребрах б — пря гафрах Рвс. 6.8. Схемы сяярыгьлых связей обо- лочек камеры Ряс. 6.9. Измсцсцце шага мицар свя- злмя вдоль соила (асц — зола свая) г»пах РУ...У, lаигы 106 учаспсе должно оставаться постоянным, то в соответствии с изменением диаметра сечения сопла будет изменяться на участке и шаг между связями (рис. 6.9) . На рис.
6.10 данм рекомендации по выбору некоторых размеров тракта: а) при тракте с ребрами гш!п = 2,5 мм, г„,„„= 4...6 мм — прн пай- Рцс. 6ЛО. Рекомецдуемыс размеры связей с ребрами ц гофрамя Рпс. 6.!2. Коэффццпсцт загромождспил 22 прп разллчпых коле»рукавах связей Я,У 7,В ке твердыми припоями при диф фузионной пайке Г„„„= 2 мм, при. 7р чем допустимую высоту охлажпаю- йс щего тракта здесь можно снизить до бпхл = 1,2...1,5 мм, Минимзльная толщина ребер бр = 1 мм; б) пРи тРакте с гофРами Гшы = йр 3 5 гш пх 5...7 мм.
Минимальная толщина гофра бг = 0,3 мм. Таким образом, число связей вдоль камеры постоянно будет изменяться, причем при ребрах — ступенями !рис. 6.11, и), а при гофрах — отдель. ными секциями (рнс. б. 11, б). Технология изготовления ребер фрезерованием требует удвоения числа ребер в каждой следующей секции: предыдущие ребра не прерьиаются, а между ними фрезеруются новые. Число связей — гофр — в соседних секциях произвольное, лишь в начале каждой секции должно быты 1 гш!и, а в конце —. г < г»псх Естественно, выбор максимальных значений шага между ребрами или гофрами на каждой секции или участке должен быть обоснован прочностными расчетами, Для одновременного удовлетворения требований надежного охлаждения и прочности внутреннюю стенку камеры сгорания часто приходится изготавливать из разных материалов.
Например, на наиболее теплонапряженных участках дозвуковой и критической частей сопла для стенки применяют медные сплавы, а на остальных — сталь. Наконец, сравнивзя два вида связей оболочек — с ребрами и гофрами, можно отметить следующее. 1. Ребра имеют только один спай — с наружной оболочкой, в то время как у гофров — два спая, с наружной и внутренней стенками, учиты. вая, что последний спай "горячий", то, естественно, его прочность меньше "холодного"'. Следовательно, при использовании гофров прочность связи 107 оболочек при прочих равных условиях будет меньше, чем при применении ребер.
2. Производство ребер путем их фрезерования на внутренней оболочке много проще и надежнее, чем изготовление гофрированных секций. 3, Качество соединения стенки, спаянной с ребрами, легче проконтролировать (например, легче расшифровать снимки, полученные на рентгеновской установке). Это объясняется тем, что при гофрах зта работа сильно усложняется из-эа накладки одного и другого рядов спаев, а также из-за деформации и перемещения гофров при сборке, вакуумировании, пайке и тш. 4.
При уменьшении шага между ребрами и гофрами гофры в большей степени загроможцаот проходное сечение охлаждающего тракта, чем ребра, Это хорошо видно иэ рис. 6Л2. Заметим, что под коэффициентом загромождения понимается отношение площадей сечения "свободного" охлаждающего тракта, т.е. без загроможпающих элементов, к реальному, т.е. загроможденному сечению данного тракта той же высоты. Большое загроможцение проходного сечения охлаждающего тракта требует для обеспечения заданной скорости течения охладителя соответствующего учеличения высоты охлаждающего тракта, что, естественно, увеличит массу камеры. Кроме того, охлаждающий тракт с большим загромождением будет иметь и повышенное гидравлическое сопротивление. Все это приводит к тому, что большинство камер двигателей в настоящее время имеет в качестве связей фрезерованные ребра, в том числе даже на сверхзвуковых участках сопла, изготавливаемых из стали.
6.2. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ КАМЕРЫ ДВИГАТЕЛЯ Проектирование деталей камеры имеет свою специфику, тесно связанную с технологией их изготовления. Для примера рассмотрим конкретные варианты конструктивных и технологических решений некоторых узлов. 1. Заготовки дчя частей оболочек вырезаются из листа и сгибаются на трехвалковой гибочной машине со сменными валками, для цилиндров валки — цилиндрические, а для конусов — конические (разные валки для разных по размеру конусов) . 2. Дилиндрические и конические части оболочек могут изготавливаться из листа на прессах с использованием матриц и пуансонов в несколько переходов.
Бронзовые заготовки отжигаются после каждого перехода, заготовки из никелевых сплавов не требуют отжита. 3. Коллекторы подвода компонентов, имеющие круглое сечение, изготавливаются двумя способами: 1) из листа путем осадки в несколько переходов (рис. 6.13) с последующей отрезкой; такой коллектор не имеет швов; 108 Рис. 6.13. Формообразопаиие коллек- тора: 1 — исхоциая заготопка; 2, 3, 4 — после- лопатсльиые операции штамповки рис. 6.14.
Патрубок коллектора: 1 — патрубок; 2 — спариыс шпы; 3 — кол- лектор 2) из полосы путем формирования роликом профиля на машине, аналогичной трехвалковой (вместо верхнего валка используется ролик круглого профиля, а нижние валки имеют канавки соответствующего профиля), после чего производится сварка поперечным швом и обрезка лишнего материала. Патрубок подвода компонента изготавливается из двух штампованных половин с частью коллектора, которые свариваются н затем привариваются к разъему коллектора (рис.
6.14) . Таким образом, у коллектора, если и есть швы, то поперечные, а не продольные. 4. Механическая обработка оболочек осуществляется обточкой (снаружи и внутри) до получения заданной толщины стенки. Фрезерование ребер (рис. 6.15) производится парой фрез; может быть одна, две или четыре пары, т.е. фрезеруется одновременно одно„ два нли четыре ребра, и поэтому лри проектировании желательно задавать число ребер п, кратное четырем, При таком способе фрезерования толщина ребра бр постоянна по длине, а при увеличении шага г увеличивается ширина канавки между ребрами.
Минимасьный шаг определяется толщиной фрезы и расстоянием между ними. Толщина ребра не должна быть меньше 1 мм, так как последующее травление может ее уменьшить, и слай станет ненадежным. Минимальная толщина фрезы, обеспечивающая ее жесткость при фрезерованни, — 1 мм, минимальный диаметр фрезы— 40 мм. Канавка между ребрами образуется за два прохода. На оставшемся после двух проходов материале можно фрезеровать новые, более короткие ребра.
Поэтому в каждой последующей секции число связей (ребер) возрастает в два раза. Можно фрезеровать ребра с углом наклона к образующей до 15...20', в том числе и на крутых изменениях диаметра профиля сопла, например вблизи критического сечения. Возможны и другие способы фрезерования ребер — с постоянной шириной канавки и переменной толщиной ребра (фрезерование одной фрезой), с произвольным (а не в два раза) изменением числа ребер, В обоих этих случаях прн смене числа ребер возникают участки между секцнямн, на которых стенка будет без ребер, в зоне выхода инструмента. Появление таких участков ипн промежуточных коллекторов снижает прочность конструкции нз-эа прерывания связей оболочек, Поэтому тех.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
