Гахун Г.Г. - Конструкция и проектироввание жидкостных ракетных двигателей (1049215), страница 26
Текст из файла (страница 26)
На рнс. 6.25 показан вариант соединения блока корпуса со смесительной головкой. Здесь на огневом днище предусмотрена проточка, которая не допускает вьпекания материала шва внутрь камеры нри сварке днища с внутренней оболочкой. В сечении А-А показаны пазы, через которые выходит из проточки нагретый при сварке воздух. На рнс. 6.26 показан вариант сварки стального корпуса смесительной головки ! с корпусом камеры, внутренняя оболочка 3 которой — бронзавая, наружная оболочка камеры 2 — стальная.
В этом варианте охладитель вьюодится из охлаждающего тракта в коллектор, установленный на камере возле головки, Применение в конструкциях титановых сплавов весьма желательно, так как их прочность такая же, как у стали, а плотность почти в 1,5 раза меньше, Но при этом усложняется технология изготовления конструкций, так как титановые сплавы хуже (чем сталь) штампуются, свариваются, в частности аз сталью, На рис. 6.27 показан вариант конструкции узла соединения смесительной головки. Если необходимо приваривать тонкую внутреннюю оболочку корпуса к массивным деталям головки, то к торцу оболочки заранее приварнвают переходное кольцо из того же материала, но большей толщины (рис. 6.28). 3 Рнс.
6.28. Соединение блоков: 1 — детали смесительной головки; 2 — соединительное кольцо; 3, 4 — наружная и внутренняя оболочки камеры; 5 — переходное кольцо б.3. КОНСТРУКЦИЯ ПОЯСОВ ЗАВЕСЫ ОХЛАЖДЕНИЯ Важными конструктивными узлами некоторых каамер являются пояса завесы, организующие внутреннее завесное охлаждение стенки.
Необходимо напомнить, что в конвективном (наиболее мопшом) теп- лообмене между продуктами сгорания и стенкой участвует только погра- ничный слой — тонкий слой газа непосредственно примыкающий к стен- ке. Поэтому для организации эффективного, т.е. экономичного и надеж- ного внутреннего охлаждения, достаточно насьпцать "холодными" (жид- кими или газообразными) продуктами только сам пограничный слой, В этом случае наиболее эффективным охлаждением является транспираци- онное с использованием для стенки пористых материалов.
Эффективность охлаждения будет выше, если по длине камертп рас- положить ряд поясов завесы с минимальными расходами компонентов. Однако применение большого числа поясов означает значительное услож- нение конструкции камеры и технологии ее изготовления. На практике обычно устанавливают один-три пояса завесы. Прн этом расход горючего на внутреннее завесное охлаждение лежит в пределах от 1,5...2,5 % до 6...8 % полного расхода компонентов через камеру.
Эти данные соответствуют расходу в пределах от 5...б до 20...25 г/см с, т.е. на 1 см периметра сечения камеры в месте установки пояса завесы. Расход через пояс завесы определяется многими факторами, к чис- лу которых относятся: задача, возлагаемая на завесное охлаждение; чис- ло поясов по камере и их расположение; немаловажную роль играют и конструктивные особенности пояса завесы. Если завеса является вспомогательной, т.е. она дополняет загради- тельное охлаждение пристеночного слоя, создаваемого смесительной го- ловкой, то ее расходы могут быть минимальными. Если завеса — осно- ва внутреннего охлаждения, то ее расходы должны быть максимальными.
При одной завесе расход горючего через нее должен быть большим, чем при нескольких завесах. Значения расходов горючего через каждый пояс завесы определяются на основе полного расчета теплозащиты стенки и окончательно корректируются при экспериментальной отработке камеры. На практике, если это возможно, несмотря на высокую эффектив- ность внутреннего завесного охлаждения, ограничиваются внутренним заградительным "от головки" охлаждением и мощным проточным охлаж- дением, Такая схема теплозащиты стенки оправдывается упрощением кон- струкции камеры и технологии ее изготовления, что особенно важно при высоких давлениях в камере сгорания.
Кроме того, снижаются потери удельного импульса на внутреннее охлаждение, т.е. повышается эконо- мичность двигателя, Конструктивных решений узла завесы, как и любых других узлов, в настоящее время достаточно много, При конструктивной разработке пояса завесы необходимо, с одной стороны, сделать конструкцию более простой и технологичной, чтобы чрезмерно не усложнять конструкцию 116 и технологию изготовления камеры в целом, а с другой стороны, обеспечить заданные расходные характеристики и образование сплошной пленки жидкости на внутренней поверхности стенки при строгой равномерности распределения расхода компонента по периметру сечения завесы.
Кроме тою, в большинстве конструкций поясов завесы скорости жидкости, вытекающей из пояса на внутреннюю поверхность стенки, сообщается тангенциальная составляющая для придания жидкой пленке вращательного движения. Благодаря этому пленка, прижимаясь к поверхности стенки, меньше разбрызгивается, позже разрушается и на большей длине защищает стенку, т.е. завеса будет более эффективной. На рис. б.29 показана наиболее простая конструкция пояса завесы, в которой расход жидкости на завесу т з отбирается непосредственно нз охлаждающего тракта, который в сечении завесы образует небольшой входной коллектор.
Из входного коллектора жидкость поступает в каналы — круглые отверстия, тангенцяально расположенные в стенке. Для обеспечения равномерности распределения расхода по периметру окружности число каналов должно быть достаточным (шаг между ними порядка 25...35 мм) и, кроме того, перед выходом на внутреннюю поверхность стенки жидкость должна перемешиваться в специальной проточке, выполняющей здесь роль выходного коллектора завесы, Несмотря на простоту конструкции и '*красивый" внешний вид камеры, этот и подобные ему варианты завесы не очень раслространены. Главный их недостаток — невозможность точной калибровки расхода завесы по результатам гидравлических испытаний камеры после ее изготовления.
Зто вызвано тем, что колебания расходных характеристик пояса завесы определяются в этом случае, с одной стороны, допусками на изготовление и обработку каналов завесы, а с другой, — отклонениями давления жидкости в охлаждающем тракте в сечении завесы. Оба эти показателя на практике могут иметь большой разброс, из-за чего расходные характеристики и, естественно, эффективность завесы могут сильно изменяться в различных экземплярах камер. Поэтому более распространенными конструкциями пояса завесы являются такие, при которых коллектор пояса отделен от охлаждающего тракта, и расход в него поступает по самостоятельному трубопроводу, На рис.
б.30 показаны два варианта такой "изолированной'* от охлаждающего тракта завесы. Здесь охлаждающий компонент обтекает пояс Рис. 6.29. Пояс завесы с отбором жидкости яз охлаждающего тракта Рнс. 6.31. Установки жиклера: — сменный жиклср 118 119 Рис. 6.30. Пояс завесы с индивидуальным подводом жидкости: я и б — варианты конструкции завесы — его входной коллектор — сверху, а расход в коллектор поступает независимо от охлаждающего тракта.
Причем величина расхода на завесу может быть откалибрована подбором дроссельной шайбы — жиклером 1, как показано на рис. б.31. Па рис, 6.32 показан вариант конструкции пояса завесы, в котором расход из охлаждающего тракта камеры проходит сквозь корпус пояса завесы по спепилльнгпм горизонтальным каналам, сделанным в корпусе. Па рис. 6.33 показана более сложная конструкция пояса завесы. Этот пояс отличается тем, что закрутка жидкости в нем осуществляется при прохождении тангенциальных горизонтально расположенных каналов (сечение Б — Б) .
Получившая вращение жидкость поступает в специальный "выходной" коллектор, из которого она опять по тангенциальным нак- Рпс. 6.32. Пояс завесы (вариант конструкцвв с горвзоятальимми каналами в корпусе завесм) Рис. 6.33. Попс завесы (нариавт конструкции с горизонтальными тавгевциальвыми каплламн, предназначенными для закрутки т, ) а Рис. 6.34. Пояс завесы, вариант конструкции с двойным ныходом жидкости на схемку камеры: и — тангенциальные отаерстия закрутки 121 120 лонно расположенным каналам, направляется на внутреннюю поверхность стенки. Этот пояс, сообщая жидкости более сильное вращение, создает повышенную устойчивость пленки жидкости на стенке.
На рис. 6.34 показана конструкция пояса завесы, в которой выход жидкости на поверхность стенки происходит в двух близко расположенных сечениях. Как видно, жидкость поступает по независимому от охлаждающего тракта трубопроводу в один общий коллектор. Затем из входного коллектора по двум рядам противоположно расположенных горизонтальных тангенциапьных каналов жидкость поступает в свой выходной коллектор. Из каждого коллектора по наклонному ряду таких же тангенциальных каналов жидкость поступает на внутреннюю поверхность стенки.
Завесы с двумя близко расположенными выходами жидкости лри большом расходе жидкости создают более устойчивую и эффективную завесу. 6.4. КОЛЛЕКТОРЫ ПОДВОДА КОМПОНЕНТОВ ТОПЛИВА Как бьшо указано ранее, коллектор подвода охладителя может располагаться в различных сечениях камеры (см. рис. 6.4) . Когда коллектор расположен не у самого среза сопла, то охладитель дохл, попадая в тракт наружного охлаждения камеры, разделяется на две части (рис. 6.35) — гл, и т з.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
