Гахун Г.Г. - Конструкция и проектироввание жидкостных ракетных двигателей (1049215), страница 27
Текст из файла (страница 27)
При связи оболочек гофрамн расход зл з направляется в сторону критического сечения сопла, а рсход зл з сначала идет к срезу сопла по верхним частям гофров. У среза сопла расход т„ огибая торцы гофров и по нижним их частям, также направляется к критическому сечению сопла. Расходы гл, и тз вновь соединяются в сечении начала последней секции гофров (если считать от критического сечения). Можно показать (с некоторыми допущениями), что Ы 1, ш', 1,+! (6.4) где 1, 1з, 1з — длины участков.
Из картины течения следует следующее: 1) чем ближе коллектор устанавливается к началу последней секции гофров, тем меньше доля расхода гл з; 2) нельзи Располагать коллектоР ближе Начала последней сек- Рис. 6.35. Особенности установки коллектора иа конце сопла ции гофров, так как в этом случае большая часть расхода тз будет "разворачиваться" перед последней секцией гофров, в которой образуется застойная зона (проток охладителя практически будет отсутствовать). В случае, когда расход т з становится недостаточным дпя охлаждения конца сопла, верхние каналы гофров на пути течения расхода лз, могут частично перекрываться специальными заглушками (см.
рис. 6,36, поз. 5). Когда связь оболочек осуществляется фрезерованными ребрами, то течение охладителя к концу сопла и обратно аналогично рассмотренному выше, за исключением того, что отверстия в корпусе коллектора 3 (рнс. 6.37) соединяют коллектор с частью каналов между ребрами (рис. 6.38), по которым расход зл з направляется к срезу сопла. Возвращается этот расход по каналам, не соеднненным отверстиями с полостью коллектора.
лтг Рис. 6.36. Подвод охлапнтеля: 1 — коллектор подводе; 2 — трубопровод подвода; 3 — корпус коллектора; 4- свези оболочек — гофры; 5 — заглушка перскрывзющзл канал Рис. 6.37. Коллектор подвода охледителл при оребренном тракте: 1 — входной патрубок; 2 — переходник; 3 — корпус коллектора диФЯ Б Рис. б.39. Основные элементы коллек- тора подвода охвадитеви: а — корпус коллектора точеныв; б— корпус коллектора с буртамн; ! — наруж- нав оболочка; 2 — корпус коллекто- ра; 3 — коллектор !23 Рнс. 6.38.
Вариант подвода охиаднтеля к фреэерованньюм ребрам охлаждающего тракта О некоторых вариантах конструкции коллекторов и патрубков подвода н нх изготовления уже упоминалось выше. Штампованный патрубок подвода завершается точеным переходником 2 (рис. 6.37) . К нему впоследствии приваривается подводящий трубопровод компонента.
В переходнике предусматривается место (например, резьба) для установки дроссельной шайбы, дозирующей расход компонента (например, охладителя) через камеру двигателя. Коллектор может быть изготовлен также из двух одинаковых штампованных половин с продольным швом. В этом случае он штампуется заодно с половинками подводящего патрубка. Сваренная целиком верхнян часть коллектора протачивается„а затем приваривается к нижней части — корпусу коллектора, который является частью наружной оболочки. Для этого на корпусе коллектора предусмотрены специальные "усики" для сварки встык (см. рис. 6З9, а).
Вариант с буртами, прикрьаающими внутреннюю часть шва (рис. 6.39, б), хуже, так как после окончательной механической обработки коллектора перед установкой и приваркой к корпусу (в пропаном случае сборке мешают бурты) его приходится разрезать поперек, т.е. появляется лишний шов. Рекомендации для определения характерных размеров коллектора подвода охладителя заключаютсн в следующем (см, рис, 6.35 и 6.37).
Диаметр подводящего трубопровода Н выбирается с учетом конструктивных соображений (размеров выхода насоса, условий компоновки и т.п.) и ГОСТа на выпускаемые трубы. Кроме того, проверяется скоросп !22 жидкости в трубе (И', < 15 м/с). При несоблюдении рекомендаций необходимо увеличить с/т или запроектировать два-три подвода к коллектору путем разветвлейия трубопровода, подводящего компонент от насоса, Скорость водорода может быть 50...60 м/с.
На современных двигателях Б' „„= (0,8-1) Бтр (Бтр — площадь трубы подвода). Суммарная площадь всех отверстий подвода жидкости в охлаждающий тракт (в корпусе коллектора) Боте > (1,5...2) Бохл, где Бо„л — площадь охлахсцающего тракта. Эти отверстия в зависимости от особенностей конструкции могут иметь любую форму, а также выполняться в виде сплошной щели в наружной оболочке. 6.5. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИЙ КАМЕР КИСЛОРОДНО-ВОДОРОДНЫХ ЖРД Кислородно-водородные ЖРД получили большое развитие, н многие перспективные направления ракетно-космической техники связаны с использованием киюшродно-водородных ЖРД. Одним иэ известных кислородно-водородных ЖРД многоразового использования с большим ресурсом является двигатель ЕБМЕ, пневмогидросхема которого с основными данными бьша рассмотрена в гл.
5. Камера этого двигателя состоит из цилиндрического участка, входной и сверхзвуковой профнлированной частей сопла. Конструктивно блок камеры разделяется на два разъемных узла с фланцевым соединением в сечении сош!а с относительной площадью, Б' = 5. Блок камеры соединяется с форсуночной головкой также фланцевым соединением. Диаметр этого соединения равен 560 мм; оно имеет двухпоясное уплотнение с промежуточным кольцевым канююм. Разработаны и используются методы проверки возможных утечек газа из камеры сгорания с помощью изменения цвета лент, нанесенных на поверхности фланцев.
На рис. 6.40 показан первый узел блока камеры, включающий цилиндрическую часть камеры сгорания и часть сопла до сечения с относительной площадью Б' = 5. Как видно из рисунка, цилиндрическая часть камеры сгорания очень короткая, входная часть сопла достаточно развита, плавно переходит к критическому сечению, закритическая часть вблизи критического сечения также закруглена, т.е. контур сопла имеет непрерывный криволинейный профиль. Первый узел камеры состоит из двух связанных пайкой оболочек. Внутренняя оболочка 5 изготавливается из специального сплава на основе меди, серебра и циркония. Сплав обладает хорошей теплопроводностью, удовлетворительной прочностью при сравнительно высоких температурах, пластичностью и стабильностью.
По одной технологии внутренняя оболочка изготавливается из кованой (илн литой) заготовки с последующей механической обработкой, На наружной поверхности внутренней стенки прорезаютсн 390 продольных каналов прямоугольного сечения для прохо- Вопросы длл самопроверки облплана обооонна 126 На рис„6.41 показана схема и отдельные конструктивные фрагменты камеры еще одного кислородно-водородного двигателя с дожиганием восстановительного генераторного газа и давлением в камере сгорания порядка 12...15 МПа. Основные особенности камеры состоят в следующем. Цилиндрическая часть камеры сгорания и огневое днище смесительной головки охлаждаются кислородом; входная и сверхзвуковая части сопла до сечения П1 охлаждаются водородом.
Сопло заканчивается насадком, не имеющим наружного проточного охлаждения. Он выполнен из жаропрочной стали и охлаждается завесным внутренним и радиационным наружным охлаждением, благодаря чему температура стенки насадка не превышает 1300... 1400 К. Большая часть жидкого кислорода после насоса поступает в коллектор охлаждающего тракта, из которого непосредственно поступает в головку и далее на центробежные форсунки. Большая часть жидкого водорода после насоса поступает в ЖГГ„где газифицируется, и, пройдя через турбину ТНА, по газоводу направляется в торец смесительной головки.
Затем по осевым каналам днухкомпонентных струйно-центробежных форсунок генераторный газ с избытком водорода попадает в камеру сгорания. Заметим, что на головке все форсунки — одинаковые, т.е. пристеночного низкотемпературного слоя от "головки" здесь нет. Рис. 6.4!. Схема и конструктивные элементы камеры кислородно.водородного Жрд с дожигвнием: Ок, à — вход окислителя и горючего в охлаждающие тракты; 1,!1, Н1- сечения установки завес; Др — сменные дроссели; 1 — рел|сткх газоводе Меньшая часть водорода„примерно 25% его расхода, поступает в коллектор охлаждающего тракта (см.
рис. 6.41), где расход разделяется на две части; меньшая часть направляется в сторону головки, а большая часть— в сторону среза сопла. Особенность наружного охлаждения средней части камеры, включающей дозвуковую и сверхзвуковую области сопла, в том, что этот расход водорода из охлаждающего тракта поступает полностью на пояса завесы и используется дпя создания мощного внутреннего завес- ного охлаждения этой части камеры. Причем меньшая часть расхода водорода поступает в камеру сгорании через два пояса завесы — сечения 1 и П.
Небольшая часть расхода водорода поступает через третий пояс — сечение 1П вЂ” дпя охлаждения соплового насадка. Расходы на завесу могут регулироваться сменными дросселями, устанавливаемыми в коллекторе ввода горючего (см. рис. 6.41) . 1, Назовите составные части камеры двигателя. 2, Какие имеются конструктивные схемы охлажняющих трактов? 3, Квк можно изготовить охлаждвхлцне тракты? 4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
