Гахун Г.Г. - Конструкция и проектироввание жидкостных ракетных двигателей (1049215), страница 73
Текст из файла (страница 73)
Однако выигрыш в массе залитой и сухой ДУ обеспечивает надцув горячим газом. В некоторых кислородно-водородных ЖРД 11-2, БИМЕ, 1.Е-5 и др.) для наддува бака жидкого водорода используется отбор нагретого газообразного водорода из того места в охлаждающем тракте камеры, где он имеет необходимые значения температуры и давления. В ЖРД Х-2 третьей ступени РН "Сатурн-5" для наддува бака используется часть водорода, отбираемого из охлаждающего тракта для перезарядки пускового баллона, причем эта часть используется при пониженном давлении.
Давление наддува водородного бака основной ДУ МТКК "Спейс шаттл" составляет 0,27 ... 0,28 МПа. В системах наддува широко применяют теплообменннки. Их обычно устанавливают на линии отработанного турбинного газа (после турбины). В ЖРД с дожнганием теплообменник размещают в газоводе. В ЖРД ББМЕ он размещается на выходе из турбины кислородного ТНА, при этом теплообменник жидкого кислорода контактирует с турбинным газом, имеющим избыток горючего, поэтому любая негерметнчность теплообменника может привести к катастрофическим последствиям.
Указанный теплообменник представляет собой сложный сварной узел и расположен в таком месте, где его дефектоскопия затруднительна, Поэтому надежности такого теплообменника должно быть уделено особое внимание. Расход подогретого кислорода, поступающего в кислородный бак 346 Рнс. 13.4. Тевлообмелвнк (лспарнтель) двлгвтелл РД-119: 1 — корпус; 2 — флвлел; 3 — выходной штуцер; 4, 5 — змеевики; 6 — входной штуцер; 7 — отбортовкв ллл приварки трубопровода рулевой системы 7 347 основной ДУ МТКК "Спейс шаттл", регулируется с помощью редуктора давления, расположенного в баке. Давление надцува указанного кислородного бака равно 0,137 ...
0,147 МПа. Давление наддува в обоих баках основной ДУ МТКК "Спейс шаттл" перед стартом (до начала работы бортовой системы наддува) обеспечивается гелием от наземного источника. В ЖРД без дожигания теплообменник размещается непосредственно в выхлопном коллекторе турбины (в двигателях РД-107.и РД-108) или в выхлопном патрубке турбины (ЖРД Р-1 и Н-1 и др.). Теплообменник двигателя РД-119 для надцува кислородного бака размещался между выхлопным коллектором турбины и трубопроводом рулевых сопел. В теплообменник может подаваться гелий из специального баллона; баллон может размещаться не только вне топливных баков, но и внутри бака с криогенным компонентом топлива. Например, бак горючего первой ступени РН "Сатурн-5" налдувался гелием из баллонов, прикрепленных к шпангоутам внутри кислородного бака. Чаще в теплообменник подается небольшая часть основного компонента топлива из магистрали за главным клапаном.
Таким компонентом может быть любой криогенный компонент топлива, а также четырехокись азота. Теплообменник (испаритель) двигателя РД-119 (рис. 13.4) для наддува кислородного бака состоит иэ сварных между собой корпуса 1, двух змеевиков 4 и 5. входного штуцера 6, выходного штуцера 3 и фланца 2. Корпус 1 представляет собой тонкостенную оболочку, сваренную из двух штампованных половин. Со стороны входа обработанного турбинного газа корпус имеет отбортовку, к которой приваривается фланец 2, служащий для подсоединения теплообменника к выхлопному коллектору турбины.
С другой 3 стороны корпуса имеется отбортовка цля приварки трубопровода рулевой системы. На корпусе имеются две штамповки с отверстиями, в которые вставляются и привариваются Ф входной штуцер 6 и выходной штуцер 3. Внутри корпуса имеются два змеевика 4 и 5, вставленные один в другой. Жидкий кислород подается в змеевики через входной штуцер, в котором устанавливается жикпер, обеспечивающий заданный расход (0,17 кг/с).
Зазор между витками каждого из змеевиков обеспечивается обвяэкой их проволокой в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Все детали теппообменника выполнены иэ коррозионно-стойкой стали. Фпанцем 2 теппообменник подсоединяется к выхлопному кбппектору турбины. Проходя по змеевику, жидкий кислород испаряется и затем в газообразном состоянии подогревается отработанным турбинным газом, поступающим из выхлопного коллектора турбины, до требуемой температуры (450 ... 550 К), после чего отводится через выходной штуцер дпя наддува кислородного бака. Дпя разобщения змеевиков теппообменника и магистрали окислителя до запуска двигателя в трубопроводе, подводящем кислород к нему, имеется обратный клапан. При раскрутке ротора ТНА окислитель своим давлением преодолевает силу сжатия пружины и давление предстартового наддува и открывает обратный клапан.
Дпя наддува топливных баков ДУ первой ступени РН "Титан-2" используется теппообменник, в который поступает отработанный турбинный газ и, отдавая свою теплоту четырехокиси азота (она отбирается за насосом ТНА), охлаждается и поступает в бак горючего (аэрозин-50). В свою очередь, образовавшиеся газообразные продукты четырехокиси азота цпут на наддув бака окислителя (Хт04). Наддув топливных баков наиболее целесообразно осуществлять без использования вспомогательного рабочего тела, так как дпя него нужен свой бак (дпя жидкого рабочего тела) или баллон (дпя газа) и соответствующая система.
Наличие вспомогательного рабочего тела в составе ДУ усложняет ее заправку и эксплуатацию. Однако в ДУ ранней разработки дпя надцува топливных баков использовалась система с баком жидкого азота и теппообменннком. Дпя наддува всех баков (окислителя, горючего, перекиси водорода и жидкого азота) первой и второй ступеней РН "Восток и "Союз" испопы зован газообразный азот, образующийся в теппообменнике, размещенном как уже отмечалось, непосредственно в выхлопном коллекторе турбины. Жидкий азот подается из специального бака вспомогательным насосом, входящим в состав ТНА.
Дпя наддува керосинового бака ракеты *'Бпю Стрик" применяли газообразный азот, полученный путем испарения жидкого азота в теппообменнике, расположенном в выхлопном патрубке ТНА одного иэ двух ЖРД ДУ. Бак жидкого кислорода этой ракеты наддувапся до давления 0,179 МПа газообразным кислородом. Он образовывался в теппообменннке, размещенном в выхлопном патрубке второго ЖРД.
Дпя этого отбирался жидкий кислород от трубопровода ЖГГ через жикпер, обеспечивающий расход 1кг/с. Газообразный кислород при температуре примерно 455 К направ- Рнс. 13ап Смеснтсль лвнгателя РД-11ГИ 1 — корпус; 2 — кронштейн; 3 — конус; 4 — ппунер пялся по газопроводу с расширительными снльфонами к верхней части бака. Если в ЖРД основной ЖГГ является восстановительным, то роль агрегата наддува бака горючего может играть смеситель. Смеситепь двигателя РД-119 (рис, 13,5) представляет собой цепьносварной узел, изготовленный из коррозионно-стойкой стали. Смеситепь состоит из корпуса 1 с приваренными к нему конусом 3, кронштейном 2 и штуцером 4.
Ш~уцер 4 приварен к корпусу под углом 45'. В корпусе в месте приварки штуцера просверлено (также под углом 45') отверстие, через которое вводится во внутреннюю полость смесителя горючее. Газ из однокомпонентного ЖГГ подводится через конус 3. Образовавшийся газ отводится через штуцер корпуса на наддув бака горючего (НДМГ) . Баки первой ступени РН "Ариан"' наддуваются продуктами сгорания, отобранными из ЖГГ всех четырех ЖРД ступени; температура продуктов сгорания, поступающих в баки, равна б75 К, а их давление — 0,4 МПа.
Дпя наддува топливных баков применяют также ЖГГ: окислительные — дпя наддува бака окислителя и восстановительные — для наддува баков горючего. ЖГГ наддува могут устанавливаться непосредственно на верхних днищах баков, при этом от двигателя к ним должен подводиться соответствующий (относительно малый) расход основных компонентов, Если ЖГГ входят в состав ЖРД, то газы наддува, вырабатываемые в них, по теплоиэопированным трубопроводам подводятся к верхней части баков, В последнем случае масса трубопроводов наддува получается большей, При вводе горячих продуктов сгорания в газовую полость бака необ. ходнмо исключить турбулизацию поверхности компонента топлива, что обеспечивается соответствующей конструкцией узлов ввода газа наддува в бак.
я б х о Х о Я В о Вопросы для самопроверки Я о. о .( Я Ф ц ц а о о е о в еХ еэ е 351 350 1. Какие значения начального давления еыбнраютея прн проектировании газовых баллонов ЖРД? 2. Назовите материалы, которые применяются для изготовления газовых баплоное ЖРД. ю его газа? 3.
Какие факторы должны учитываться прн выборе энда вытесня щ 4. Какие вялы и ытесняющего газа прнменяются в ЖРД? 5, Назовите требования, которые предъяпляютея к разделительным устройствам. э 6. В чем состоят трудности разработки поршневых разделителей. 7. Какова конструкция снльфонных разделителей? 8. Какие материалы прнменяются для разделителей, выполненных в виде эластичных мешков? е ых эз ели тел ея? 9.
Иэ каких материалов нзготаэпнеают диафрагму днэфрюменных рэзлелнтел 10. На каком прннцнпе работают капнллярно.заборные устройства? 11. Из каких основных элементов конструкцнц состоит капилпярно-зэборное устройство? 12. Как можно обеспечить наддув топливных баков с использованием основных компонентов топлива? 13. Где размещается теплообменпнк дпя испарения н подогрева газа, используемого для наддува бака? 14. Где могут размещаться ЖГГ для наддува баков? Глава 14 КОМПОНОВКА ДВИГАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ И ЖРД И ИХ УЗЛЫ ОБЩЕЙ СБОРКИ 14,1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
