Гахун Г.Г. - Конструкция и проектироввание жидкостных ракетных двигателей (1049215), страница 68
Текст из файла (страница 68)
12.1. Назначение — первая конструктивная характеристика клапана. Пневмогидросхема двигателя имеет большое число клапанов различного назначения. Например, они устанавливаются на трубопроводах, подводящих компоненты в насосы — входные клапаны; за насосами на магистралях питания камеры двигателя — главные пуско-отсечные клапаны; на трубопроводах питания ЖГà — газогенераторные клапаны н т.д. Срабатывая по программе системы управления, клапаны обеспечивают управление расходами компонентов при запуске, останове и других режимах двигателя. На ряде трубопроводов устанавливаются обратные клапаны, пропускающие расход компонента только в одном направлении.
Для обслуживания различных емкостей устанавливают заправочные, спинные и предохранительные клапаны. Имеются клапаны и другого назначения. Кратность действия — вторая конструктивная характеристика клапана. Клапаны подразделяются на клапаны однократного действия и клапаны многократного срабатывания, Одноразовые клапаны используются в Созогене — рд ти р Предогра — Залрпдоч— роторные нательные ные и др. ргдродличесиие ригдиап»очеса Пиропрододныг длгнтяо Пт злгитап могиитныг Фдоготеля Ряс.
12.1. Общая классификация клапанов ЖРД 11 — 1758 схемах двигателей с однократным запуском — астаповом, тогда как много- разовые клапаны предназначены для двигателей с многократным запуском — остановом. Одноразовые клапаны, как правило, более просты по конструкции„более надежны и имеют меньшую массу. В современных двигателях одноразового применения с однократным запуском — осталовом часто устанавливают клапаны с многократным срабатыванием. Благодаря им процесс экспериментальной доводки двигателя существенно сокращается как по времени, так и по расходу материальной части: такие клапаны позволяют производить многократные запуски одного двигателя без снятия его со стенда для переборки.
Кроме того, появляется возможность проведения контрольно-технологических запусков двигателя при его изготовлении. В т ех случаях, когда главные клапаны, установленные за насосами на магистралях питания компонентами камеры двигателя и ЖГГ, осуществляют открытие н закрытие поступления компоне тов, н, т.е. служат как пусковые и отсечные, то они называются пуско-отсечными клапанами. система привода клапанов — третья конструктивная характеристика клапанов. По этому признаку имеется большое разнообразие конструкции клапанов. Гнпроклапаны приводятся в действие давлением жидкости, как правило, давлением самих компонентов. Пневмоклапаны б приводятся в действие давлением сжато~о газа.
Электроклапаны мо гут ыть двух типов; одни приводятся в действие электромагнитом — электромагнитные клапаны, другие приводятся в действие электродви.ателем, Пироклапаны приводятся в действие давлением пороховых газов, образующихся при сгорании специальных пирозарядов — патронов. Среди клапанов с многократным срабатыванием наиболее распространенными являются пневмоклапаны. Они срабатывают при подаче сжатого газа в управляющую полость.
В ней находится подвижная часть в виде поршня, сильфона нли мембраны, которые соединены с запорным органом клапана. Он перемещается, закрывая нли открывая тракт. Сжатый газ подается в пневмоклапан с помощью другого — управляющего электромагнитного клапана, называемого электропневмоклапаном. Пневмоклапаны могут быть двух типов, В одних случаях под действием сжатого газа совершается одна операция — открьпие или закрытие клапана, а другая, противоположная операция.
соответственно закрытие или открытие, происходит под действием возвратной пружины. Этот пневмоклапан одностороннего действия. В других случаях под действием сжатого газа могут совершаться обе операции — открытие и закрытие. Этот пневмоклапан двухстороннего действия. Соответственно управляющие электропневмоклапаны должны быть либо одностороннего действия, либо двухстороннего действия.
Нормальное положение клапана, или исходная позиция запорного органа — четвертая конструктивная характеристика клапанов. Нормально закрытым клапаном называют такой клапан. который при отсутствии управляющего воздействия под усилием возвратной пружины находится 322 н закрытом состоянии, причем в этом состоянии клапан должен быть ~ ерметнчным до определенного (расчетного) давления на входе. Нормально открытый клапан — это такой клапан, который при отсутствии управляющего воздействия под усилием возвратной пружины находится в открытом состоянии. При подаче давления сжатого газа в управляющую полость пневмоклапана оно преодолевает усилие пружины и закрывает клапан, обеспечивая полную герметичность при расчетном давлении на входе.
Открытие такого клапана может происходить либо при сбросе управляющего давления, либо при давлении компонента на входе выше расчетного значения. Выбор типа клапанов определяется назначением двигателя, режимами его работы, эксплуатационными, производственно-технологическими требованиями, условиями хранения и т.п, Б ряде двигателей применяются клапаны с однократным действием. Их конструкция всегда содержит разрывной элемент (например, мемб рану, срезной буртик, утоненную шейку штока), который в нужный момент разрушается под действием давления жидкости или пороховых газов. и клапан срабатывает — происходит движение запорного органа, который открывает или закрывает тракт.
Естественно, при одноразовых клапанах каждая операция — открытие нли закрытие тракта — требует отдельного клапана. При использовании одноразовых клапанов с пироприводом пневмогидросхема двигателя получается наиболее простой. Мембранные клапаны обладают также высокой герметичностью. Поэтому двигательные уставов. кн могут находиться длительное время с емкостями, заправленными компонентами.
Подготовка двигателя к запуску с "пироклапанной" автоматикой требует минимального времени — это тоже большое преимущество пироклапанов. Кроме того, время срабатывания у пироклапанов значительно меньше, чем у пневмоклапанов. Благодаря этому время неустановившихся процессов при запуске и останове, которые являются наиболее опасными, будет минимальным. Вместе с тем большое быстродействие пироклапанов вызывает появление в полостях гидросистем сильных гидроударов, которые могут вызвать разрушение трубопроводов и агрегатов. Это обстоятельство требует принятия специальных мер защиты: установка на трубопроводах специаль.
ных демпферов, гццротормозов или снижение режима работы двигателя перед закрьпием пироклапанов. Основным недостатком пироклапанов является невозможность про. верки срабатывания клапанов после их установки на двигатель, что снижает надежность. Кроме того, трудно и сложно подготовить повторный запуск двигателя в процессе его экспериментальной доводки, так как каждый раз двигатель должен сниматься со стенда для перезарядки пироклапанов. Это удлиняет и удорожает процесс создания двигателя. Многоразовые клапаны, например пневмоклапаны, в этом отношении обзюдают заметными преимуществами. Они позволяют управлять неуста. 323 новившимися режимами при запуске и останове, избежать гидроудары в магистралях, производить проверку срабатывания клапанов перед каждым запуском и тем самым повышать надежность. Кроме того, значитель. но упрощается процесс стендовой отработки двигателя, поскольку он может запускаться повторно без какой.
либо переборки клапанов. Однако и пневмоклапаны имеют недостатки. Конструкция клапанов и сама пневмогндросхема двигателя получаются значительно более сложными. Это увеличивает массу двигателя. Возникают трудности и с обеспечением высокой степени герметичности, особенно необходимой при длительных перерывых между запусками двигателя. Для большей безопасности обслуживания перед запуском двигателя с пневмоклапанами следует отдавать предпочтение нормально закрытым клапанам, хотя их конструкция получается более громоздкой из-за мощных пружин, устанавливаемых для обеспечения герметичности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
