Колесников К.С., Самойлов Е.А., Рыбак С.А. - Динамика топливных систем ЖРД (1049223), страница 22
Текст из файла (страница 22)
С,) Формулы (2.11.30), (2.11.31) можно использовать для приближенного расчета аккумулятора. Пример При11ер (=-10 л1, о=! 10 — з кгс.с'1сх1' (1 10"5!1 с'-')см'), рч — --250 см', сч=350 и!с прн о„=! и'с п т,=-0,1 с. По формулс (2.11.291 получим максимальное давление при гидроударс р„,;,=2 кгс)с41е (20 Н(см') Подберем параметры аккумулятора, при которых ры,,=-0,85 кгс/см' (8,5 Н1см'). Из (2.!1.31) 11аходим 2Ю„2.!Оз.1. 104 При г,=г", находим потребный объем аккумулятора Л 11, Гб Рассмотрим примеры расчета гидроудара для нескол ьких з акопов т ори ож с н и я потока в и а г и с т р а л и с аккумулятором и о то чным формулам (2,11.26).
1. Случай мгновенного полного торможения. При длине магистрали 1=10 и и сг — — 350 лзгс давление в сечсноп х=О для зюмеьпа времени 1=0,2 с определим по формуле сч ' ~ сз, ], с„ +р., ~1 — — ) — р.,(г — — ) 10рз (1 — — ), (2. 11.321 где рм рь рм рз определяют но формулам (2.11.26), которые для случая мгновенного перекрытия сечения магистрали имеют вид ро(1) овос,,! — е "'); р,(1).=пчйс, [(2и1+1)е "' — 1]! Ра(б — свйс,(! — е "' — 2п'Ре "'~; — м ~4лз з р,Я=тес, [ — 1-1-е "'+ ~ — — 2и'Р— , ''2и! е 3 140 При оо=м/с, о=-1.10о кгс сз/сме (! 10 — ' Н с'/см'), с,=-350 м/с и п=--2,5 величины ро, рь рз, рз для момента времени 1~=0,2 с имеют следующие численные значения; р,(1,)=-; 1,36 кгс/см'! Следовательно, давление жидкости при наличии аккумулятора для момента времени 1=0,2 с, что соответствует максимальном) давлению, равно р=!,36 — 1,05+0,7 — 056+042 — 024+021=084 кгс/см' (Я,4 Н/см') Для момента времени 1=0,25 с давление жидкости в сечении х =-0 определяется по формуле ( 61)+ ( 61) ( 81 ~, ~ 818 где 2пеео ро (11= гоосо [! — е — "' — ( — — — пзез-1- 4пз1з) е — '3 3 3 При п=2,5 в момент времени 1=0,25 с давление в магистрали будет р = 1,65 — 1,33+ 0,73 — 0,66+ 0,45 — 0,38+ 0,24 — 0,1 1+ 0,07 = =0,66 кгс/см' (6,6 Н/смз).
Из приведенных расчетов следует, что амплитуда гидроудара в магистрали с аккумулятором значительно меньше амплитуды гидроудара в магистрали без него. 2. Случай экспоненциального закона торможения жидкости. Пусть изменение расхода жидкости при х=О происходит по закону ь1=--Цо(1 — е ' ) при т,=0,1 с. 6 2273 21 3 р, (1,— — ) =0,7 кгс/см'; ео 41 т 7ез (1, — — ! —.--. 0,42 кгс/сзоз со гп з рз (1,— — )=0,21 кгс/см'-'. со ро (1„— — ) —.= 1,05 кгс/см"; 21 е со с 41е р, ~1,— — ).—.0,56 кгс,'см'-; со 1ее ~1,— — )-- 0,24 кгс,см; ! 2.
со,) Отметим, что на практике закон торможения потока близок к экспоненпиалшсозсу. Давление жидкости в магистрали при х=О для момента времени 1=0,2 с опрсле,спм но формуле (2.11.32), где рв, рс, /зз и дп как и в случае мгновенного перекрытия сечения магистрали, опрс. деляется по формулам (2.11.26), которые имеют вид с птз птз 2л и — -'а (( ( ') "к-''( '* — ")Х 1- лт и(! лтз) сз (! пт,)з зпзм „, и (1 -!- пт )з с !- пт, (1,— пт.,] ~ (2. !1 ЗЗ) ;зс' ~е '' - е ьн с+ ' )е — "'; 4л' тз (1 — — лт,) 4 пз(з „,, 4пзс„с 3 (1 — пт ) (1 — лт„)з с 1 „° Н« -.Р: .
- —...)) :Е з .,-л (1 --. пт„)4 Прн и=-2,5 получим следующие значения давлений: р (1! =0,1) =0,29 — 0,08+0,05=0,26 кгс/смз (2,6 Н/см'); р((с=-0,15) =0,59 0,25+0,22 — О+0,07=0,63 кгс/смз (6,3 Н/см'); р(1!=02) =083 — 0,5+0,38 — 021+0,13 — 0,07+003= =0,59 кгс/см' (5,9 Н/сзсз) . Следовательно, для уменьшения гидроудара до величины 0,63 кгс/см' необходим аккумулятор, обеспечивающий параметр п=2,5. Для этого надо принять коэффициент жесткости аккумулятора /сз=О,!15 кгс/см' и площадь поршня Рс=Рз. Длина ход'.1 поршня будет 5,7 см, количество жидкостн в аккумуляторе прп его крайнем положении равно 1,4 л. 3.
Случай прямолинейного закона торможения потока. Пусть торможение происходит по закону — — 0 1 с. ) 0 при 1 '.-.с, 142 Давление жидкости в магистрали при х=0 для момента времени г=0,2 с опредслим по формуле (2.11.32); рс, р, рм рб в дан- ном случае будут равны а г! г! б1 1 — — )= ('- — )="" — ' Сб ) Г!г гг гг — 2 1 " ) — 2(г.— — ! с ! с, Гг! ~ л гг 4! г! рс ~У вЂ” — )=.—" ~~п(! — — ) е г! сс 'г, ссг сс Рг! 1 сс а б! ! бг ~ Л сс с б! бг~ ' бг! — 6~1 — — ' е сог — 2и(~ — — ) е сс со . б! ( с|) т с'Р ! При я=2,5 в момент времени 1=0,2 с давление имеет следующее значение: р=1,08 — 0,7+0,52 — 0,09+0,51+0,04=1,36 кгс/см' (13,6 Н(смб).
Полученное значение амплитуды гидроудара превышает р „, рассчитанное нами для экспоненциального закона перекрытия (1,36 кгс/смз вместо 0,63 кгс(см'1. (ли!и!(( ДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТОПЛИВНЫХ СИСТЕМ ЖРД ' 1. ЖРД КАК СОСТАВНАЯ ЧАСТЬ ТОПЛ И В НОВ СИСТЕМЫ В колебаниях, которые возникают в ракете, роль двигателя может быть разлпчиоп Если рабочий процесс двигателя пеустойзпв н в1нш!ьак>т коле! анпя павле!шя в камере сгорания, дш!га.!сль служит исто шиком вынужденных колебаний раксты и отдельных се агрег;!гов.
Если рабочий процесс двигателя ) стоп !пв, двп>атель является источником зпсргпи )усилителе>!) в замкнутой системс, состоящей и ! корпуса ракеты, топливных магистралей и двигателя, Вынуждснныс колебания поступления топлива в камеру сгорания приводят к ко.!сбанпям давления в камере и колебаниям тяги двигателя. Для топливных магистралей двига!ель совместно со шнскоцентробежными !итогами является нагрузочным агрегагом и его динамические характеристики сказыва!От Влияние па дппа>1ик1 топ:1ивпых магистралей. Б дополнение к основным агрегатам Ряс, 3.
!. постоянным злемснтам настройки в ЖРД вводятся автоматические рсгулнр)юпн!с орг пы !Регуляторы). С точки зрения статических харак!1рпгтпк ЖРД задачи регуляторов состоят в том, чтобы пош!срживать заданнып ре>кнм работы тш!гатсля. Если, например, автоматп !сскн!)! регулятор должен обеспечить поддержание !1остояниого давления в камере сгорания, то при отклонсшш ,1ействпгельного;1авлспия от заданного регулятор должен воз. действовать па пода~!у топлива и измен!пь количество или соот!шшснпе топливных компонентов, поступающих в газогенератор и в камеру сгорания. 1)а рпс. 3. 1 показана одна из простейших прин!Ип!пальпых схемЖРД с турбонасоспым агрегатом )ТНА), раб>отнюипл~ на ~родуктах сгорания основных компонентов, Здесь ( - - регулят~ р давления в камере сгорания; 2 — регули!рующий орган рсч>л>ггора; 3 — двухком»опснтный газогенератор; 4 --. бак о>>псла~ел>ц 5 — бак горючего; б — насос горючего; 7 — насос окислителя; 8 — турбина ТПА; 9 главные клапаны; И вЂ” камера сгорания.
В камеру сгорания ЯРД с замкнутой систсмой питания подаются >кидкпс окислитель и горючее, а также газ, вышедший из турбины с избытком пли недостатком окислителя Возможна схема, когда все горючее (или весь окислитель) про: од>гг через гурб~п>у; в этом случае в камеру сгорания пост)паст жидкий окислитель (и:ш жидкое горючее) и газ с недостатком (избытком) окислителя. Возмо>кпа также схема, когда всеь окислитель н все горючее до поступления в камеру сгорания проходят через соответствующие газогенераторы и турбины, В камеру сгорания вводятся п дожчгак>тся в пей два газа.
один с избытком горюче -о, другов с нзб>ытьоп окислителя. П(>пнцнппальн>яс схемы регулирования и управления двигателем в значительной морс зависят от схемы питания двигателя и определяются назначением ракеты. Как правило, двигательная установка имеет несколько систем автоматического рсгулироващя [19]. Для ЖР'(,арактсрно большое количество динамических звеньев, взаимосвязь которых определяется принципиальной схемой двигателя Лпнамические характеристики звеньев двигатсчя описываются днффсрсгщпальным пли алгебраическим уравнением, связыва>ощпм входную и выходную координаты звена— величины, характеризующие физические процессы в двигателе, Рассмотрим дщшатсл>ь принципиальная схема которого показана па рнс.
3.1 Газогенератор работает на основных компонентах, пз линии горк>чего газогенератора находится рсгулятор соотношения компонентов топлива. Линеаризированное уравнение камеры сгорания, полученное в предположении, что давление и температура газа во всех точках камеры измсняк>тся во времени по одинаковому закону, можно представить в визе (В>, 31] 9 д' '-(>, .у;, „6„6 — г>д> ь(6 6, , ы — г>ой (3. 1. 1) где (>, — отклонение давления в камере; н„— время релаксации (постоянная времени) камеры; йз — время превращения частип топлива в продукты егора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
