Конструкции ТНА (1049409)
Текст из файла
и, — коэффициент быстроходности ш -угловая скорость вращения р-плотность ц-КПД е — степень парцнальности (3 †уг лопатки Индексы ад — адиабатный вх — входной вых -выходной г -гидравлический кав — кавитационный ьр — критический л -лопатка н —. насос п -насыщенных паров т — т>рбина ср-срелннй ш — шнек цк- центрооежное колесо ! -вход 2 — выход 1.
Обзцие требования к насосным а~регатам в системе подачи ЖРД Одним из наиболее ответственных и напряженных узлов ЖРД является турбонасосный агрегат (ТНА), обеспечивающий подачу топлива в камеру сгорания. Наряду с общими требованиями к ТНА: минимальные масса и габариты; минимальная стоимость изготовления; высокая надежность„ достаточно высокий КПД агрегата; стабильность параметров на всех режимах работы ДУ, существуют и специфические требования, связанные с конкретными особенностями данной ДУ: определенный ресурс; возможность многократных запусков; учет конкретных физико-химических евойств используемых компонентов; компоновка ДУ и т.д.
Выполнение этих требований. в снл> их противоречивого характера. связано, как правило, с достижением компромиссов в процессе конструирования и доводки ТНА. Примером может служить выбор оптимальной угловой скорости ТНЛ Насосная система подачи в ЖРД вклкшает систему наддува баков. сами баки, арматуру, турбонасосный агрегат с;кидкостным газогенератором.
пусковую систему. Вытеснительная система наддува баков обеспечивает бескавитационную работу насосоа. Масса вытеснительной системы подачи компонентов из баков зависит от кавитационных качеств бустерных и основных насосов, определяемых формулой Известна зависимость тык„„, -- Г(п„) (рис.1), где а =«р— С„= 298 цз ( Р„„,.Р„)"' Р Чем ниже Р,„„р, тем ниже давление наддува баков, тем меньше масса газовых аккумуляторов давления (шарбаллонов), тем меньше масса газа наддува остается после отсечки тяги двигателя. Чем ближе Р „, к Р„, тем совершеннее насос, который, как правило, выполняется шнекоцентробежным. В нем сочетаются высокая всасывающая способность шнека (являющегося разновидностью малонагруженного осевого насоса с большой густотой решетки), с высоконагруженным центробежным насосом с максимально возможным КПД.
Уменьшение кавитационного падения давления на входных кромках насоса (Р,„„р — Р,) возможно при срыве всех струек на всасывающей стороне лопатки одновременно, однако зю трудно осуществить при наличии обратных токов и переменных режимах по расход' .
В основном насосе основная тенденция — увеличение и, поскольку главное требование — зто максимальный КПД и малая масса. Повышение «з 1НЛ позволяет уменьшить внешний диаметр рабочих колес центробежньж насосов, т.к. чем больше ш, тем меньше Р. (Нг„=и,(1 — л))и меныце внешний диаметр спирального сборника, следовательно, меньше толщина стенки и масса отводящего устройства насоса, находящегося под давлением 10...30 МПЛ. Повышение и увеличивает также в большинстве случаев КПД турбины, т.к. умелыпается диаметр колеса н снижаются потери дискового трения.
зрения бандажа, вен риляторные потери прп парциальном подводе газа, а так же потери на утечки в реактивной предкамерной турбине. 0,6 од, рц О,г , 0 0 соо гоо зао л, Рис. 1. Зависимость КПД насоса от коэффициента быстроходности: ! — объемные насосы: 2 — шнскоцснтробежные; 3 — осевые; «Л»- область двигателей без дожигания; «Б» - область двигателей с дожиганием Объемный расход пропорционален тяге двигателя, напор степаются увеличить, т.к. увеличение давления в камере сгорания увеличивает 1м. Если тяга невелика, а давление в камере сгорание бо,лысое, то п, может оказаться менее 100...200, при которых ть»,„», максимален, и увеличением «з можно изменить форму прогочной части насоса, приблизив к оптимальной.
Иногда, за счет применения двухстороннего входа для двигателей оольших тяг )лается наоборот снизить и, не снижая ы, добившись чакспмазьного КПД и хороших кавитационных качеств, поскольку расход уменьшается в 2 раза. С увеличением и уменьшается Р. насосов, а размеры подшипников и уплотнений меняются мало С уменьшением тяги двигателя и мощности ТНЛ затраты энергии турбопривода на работу подшипников. уплотнений и т.д, с увеличением ы становятся соизмеримыми с полезной мощностью насосов.
При ы > 8000 )'сек, рабочие колеса насосов выполняют с 3-мя лопатками илп а я Рис. 2. Зависимость КПД и угловой скорое~и от мощности ТНА ооо оооо ооаоо о 2. Компоновочные схемы ТНА между ними (рис. 3 а,б) щим признакам, парциальными, а турбина имеет только одно сопла. Зависимость КПД и оборотов ТНА от мощности можно представитырафиком.
(рис.2). Однако, увеличение аз ТНА порождает и проблелоьк чем больше аз, тем оольше потребное давление на входе в насос для бескавнтационной работы следовательно выше давление в баках Рв, что приводит к увеличению массы баков и элементов вытеснительной системы подачи. Один из путей решения проблемы — использование преднасосов — бустеров.
Но это конструктивно усложняет ДУ. В процессе конструирования ТНА для системы подачи топлива в ЖРД требуезся найти оптимальный вариант компоновки при котороч достигается максимьшьный удельный импульс лвшательной усгановки, минимальная масса системы подачи, включая выгеснительную систему подачи голдина на вхолы в насосы, минимальная масса самого ТНЛ. Взаимная ориен сания насосов и турбины зависят от физико-химических свойств окислителя, горючего н рабочего тела турбины, параметров входа и выхода. Многообразие компоновочных схем ТНА классифицируется по следую- Киншоатичесвая связь иасосав и отрбииы: однороториый или многоро торный (рслукторный) ТНАА рис.
31 Рис. 3. Компоновочные схемы однороторного (а, б, в) и многоротор- ных (г) ТНА: НΠ— насос окислителя; Нà — насос горючего; Т вЂ” турбина Тип ротора: одновальный ТНА или многовальный, например, с двумя вачами, соелиненными для передачи крутящего момента муфтой или рессорой ( рис. 4,и) Рис.4. Компоновочные схемы однороторных ТНА: а- центральное положение турбины; б, в — консольное; ~а, б — двухопорный; в- многоопорный); Т вЂ” зурбина основная; ТП- турбина пусковая Расположение турбииы апт ситеяьна насосов иа валу: консольно или и 1О + Рис.б. Схемы ТНА: Па числу опар вала: двухопорная или трехопорная (рис. 4, к, л), где третья опора увеличивает жесткость вала, причем одна из трех опор выполняется упругой в радиальном направлении с демпфером колебаний ротора.
Центральное расположение турбины обеспечивает осевой подвод к насосам, что снижает давление всасывания, но приводит к температурным деформациям статора и ротора. Консольное расположение турбины из-за высокого давления на выходе применяется в схемах с дожнганием и с насосами, имеющими двухсторонний вход. Радиально-осевая турбина располагается всегда консольно, а пусковая турбина может располагаться и между насосами. Н насос горючего; 2 — турбина; 3.4 — внутренние уплотнения насоса и турбины; 5- насос окислителя; б — гидродинамнческое кольцевое уплотнение, 7 — промежьточное уплотнение Для самовоспламеняющихся компонентов в компоновке ТНА должна быть предусмотрена система уплотнений с разделительной полостью и гидрозатвором (например, импеллером), предотвращающая контакт «газжидкость», что показано на рис.5.
При многократном запуске ТНА особое значение приобретают контактные, стояночные уплотнения, изолирующие полости насосов и турбины. В любом случае необходимо уменьшать осевой размер ТНА, не снижая надежности его работы, выбирая оптимальную компоновку, причем тип подвода к насосу значительно влияет на осевые габариты ротора. На рнс. 6 показаны подводы, отличающиеся не только осевыми н радиальными габарнтамн, но и влиянием на кавитационные качества насоса, создавая неравномерность потока прн входе на лопатки. Рис. 6.
Типы подводов: а — осевой. о — кольцевой; в — радиальный (коленообразный ц ~ - лолуспираль- ный На осевые габариты также влияет организация охлаждения н смазки подшипников. В случае консистентной смазки полос~» подшипника нзоллрь е ыя контактными, плотнениямн (рнс.
7,6). ы Рис. 7. Схемы смазки и охлажлення подшипников: а — компонентом топлива) б — консистентной смазкой; 1 - уплотнение; 2— подшипник; 3 — центробежное колесо; шнек При прокачке через подшипник компонента из полости высокого давления необходимо организовать отвод подогретой жидкости в область входа в насос, не ухудшая его кавитационных качеств через трубопровод в подводящее сзройстао ! см. рис. 7, а), или непосредственно на вход в центробежное колесо ч .рез раз рузочные отверстия, в которых может возникнуть кавитация.
3. Устройство турбонасосного агрегата При разработке конструкции ТНА определяющими являются физико- химические свойства компонентов топлива з,к, т.е. чем больше плотность окислителя р„, н горючего р„тем меньше потребляемая мощность при заданных Р„и т. тем выше достижимый 1,, а так же меньше Рз насосов, что уменьшает дисковые потери. повышает КПД насоса при высоких потребных напорах. Конструкция насоса окислителя отличаезся от насоса горючего диаметром 13 который меньше, т.к.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
