Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели, 2005 г. (1240835), страница 51
Текст из файла (страница 51)
Двигательные установки 310 3 4 5 е б 1 2 3 5 6 3 1 23 Рис. 6.21. Способы заделки эластично-тканевых н сильфонных гибких шлангов: а, б, в — эластично-тканевые шланги; г — сильфонный шланг; 1 — зажимная обойма; 7 — ниппель; 3 — шланг; 4 — винтовая нарезка; 5 — внутренняя оплетка; 6 — накилная гайка; 7 — квостовик штупера с окнами На рис. 6.21 показаны различные способы заделки эластично-тканевых и сильфонных шлангов. На рис.
6.21, а приведен способ заделки с помощью имеющих левую резьбу зажимной обоймы 1 и ниппеля 2, хвостовик которого имеет вид конуса. Зажимная обойма имеет на конце винтовую нарезку большого шага 4. Шланг 3 ввинчивается в обойму до упора, после чего в обойму ввинчивается ниппель 2, который уплотняет соединение, прижимая коническим хвостовиком шланг к обойме 1. На рис. 6.21, б уплотнение шланга обеспечивается закаткой обоймы 1 в профильный ниппель 2.
На рис. 6.21, н показана заделка шланга между коническими поверхностями обоймы 1 и ниппеля 2. На рис. 6.21, г приведен вариант заделки сильфонного шланга. В трубчатый с окнами хвостовик штуцера 7 вставляется конец шланга с предварительно б.5. Арматура систем подачи Рис. 6.22. Способы соединения трубопроводов: а — ниппельное соединение с раавальцовкой труб; б — соединение с припаянными или приваренными ниппелями; в — соединение с установкой дроссельной шайбы; г — соединение с помощью сильфона; д — фланцевое соединение спаянными на участке заделки гофром и оплеткой.
После этого вставленный конец шланга и хвостовик штуцера припаиваются по периметру окон. На рис. 6.22 показаны различные типы соединений трубопроводов. При малых диаметрах трубопроводов распространено ниппедьное соединение с развальцовкой (рис. 6.22, а). На рис. 6.22, б показано ниппельное (шаровое) соединение с припаянными или приваренными ниппелями. Герметичность соединения при этом обеспечивается контактом шаровой поверхности ниппеля с конической поверхностью штуцера. Соединение с помощью сильфона (рис. 6.22, г) и фланцевое соединение (рис.
6.22, д) применяются при больших диаметрах трубопроводов (более 40 мм). Применение сильфонного соединения или сильфонных вставок на трубопроводах позволяет компенсировать неблагоприятное сочетание допусков в размерной цепи, температурные удлинения труб и деталей изделия, а также обеспечивает подвижность отдельных элементов двигательных установок относительно друг друга. 6.6. Определение давления подачи и гидравлических характеристик системы подачи Необходимое давление подачи компонентов р„„складывается из давления в камере сгорания р„и гидравлических потерь давления в системе подачи компонента, т.
е. на пути от насосов ТНА или баков (при вытеснительной З1г Глава б. Двигательные установки системе подачи) до камеры сгорания. В общем случае (без учета давления столба жидкости и действия инерционных сил) имеем Рлод Рл + хлрф + слрохл + хлруруе + слРлл + хлрдр (6.12) где Арф, Лр,„л, Лр,рув, Лр, Ьрдр — потери давления соответственно в форсунках, охлаждающем тракте, трубопроводах, клапанах и дросселях. Сумма ххрф + 1лр, + Лр„р,в + Лр + Лр р представляет собой гидравлические потери давления компонента в системе подачи.
Расчет гидравлических потерь в системе подачи ЖРД возможен только при известных или заданных размерах охлаждающего тракта камеры, схеме системы подачи, размерах и форме трубопроводов, а также типе и числе клапанов и других местных гидравлических сопротивлений: угольников, разветвлений, сборников и пр. Потеря давления в форсунках Арф известна из расчета форсунок (см. гл.
111). Рассмотрим методику определения остальных составляющих гидравлических потерь. Потери давления в охлаждающем тракте камеры двигателя В охлаждающем тракте имеют место два вида потерь. Потери из-за трения Ьр, р, возникающие в результате трения жидкости о стенки канала. Местные потери Лр,„, „, вызванные местными сопротивлениями движению компонента (скрепления, выштамповки, повороты, вход и выход из коллектора, начало и окончание ребер, плавные и внезапные сужения и расширения охлаждающего тракта и т.
д.). Таким образом, (6.13) Ухрохл = Ухрохлтр+ Улрохл.м При охлаждении камеры низкокипящим компонентом (например, водородом) часто необходимо учитывать также уменьшение статического давления в потоке за счет разгона охлаждающего газа Ьр (иногда эту величину называют потерялди давления вследствие разгона газа).
Поскольку размеры охлаждающего тракта и температура охладителя переменны по длине камеры, расчет потерь из-за трения в охлаждающем тракте обычно проводится по участкам. При выборе участков удобно использовать разбивку камеры, уже принятую ранее при расчете охлаждения. Для каждого участка все расчетные величины (геометрические размеры, скорость охладителя и т. д.) берут осредненными. Определив потери из-за трения на каждом 1-м участке Лрохл „полную величину потерь на трение в охлаждающем тракте находят как сумму потерь на Участках, т. е. ЛРо„л, = 2. дохл, б.5.
Арматура систем подачи 313 Все дальнейшие выкладки приведены для расчета одного участка системы, в котором все параметры осреднены. Потери из-за трения подсчитываются по формуле г бр, =7 — р —, охх.тр, э (6.14) где 1 — длина участка охлаждающего тракта, е7, — эквивалентный (гидравлический) диаметр охлаждающего тракта на данном участке, р — плотность охладителя, иэ — скорость движения охладителя, )х — безразмерный коэффициент потерь из-за трения.
Очевидно, задача сводится к определению Н, и коэффициента )х из формулы (6.14). Эквивалентный диаметр И, определяется как отношение учетверенной площади живого сечения к периметру сечения П: 4Г а(э П (6.15) Коэффициент трения 2. зависит от характера потока и формы канала. Характер потока определяется числом Рейнольдса Ве, а форма канала — коэффициентом формы ш. Для ламинарных потоков, т. е. при Ке < 2320, имеем 64 Х = — оэ. Ке (6.16) Ыа 0 О,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,7 1,0 оэ 1,50 1,32 1,25 1,1О 1,03 0,97 0,91 0,90 Для турбулентных потоков при 2320 < Ке < 1О' имеем 0,3164 Х= ' <~.
(6.17) При Ке > 4000 коэффициент трения 2, можно также определять по формуле 1311 Х= 1 (6.18) (1,81 18Ке — 1,64) При этом коэффициент формы а для круглых каналов равен 1, для кольце- вой щели — 1,5, а для прямоугольных каналов с отношением сторон Ыа имеет следующие значения: Глава б. Двигательные установки 314 Коэффициент формы в при турбулентном течении для круглых и прямоугольных каналов при условии 0,5 < Ыа < 2 равен 1, для кольцевой щели— 1,5. Число Ке подсчитывается по формуле иьщ Ке = — ' эг (6.
19) где и — коэффициент кинематической вязкости (м /с). Для более удобного определения числа Ке преобразуем выражение (6.19). Поскольку Й пэ = —, Г (6.20) Н ч= —, Р (6.21) то, подставив выражения (6.15), (6.20) и (6.21) в формулу (6.19), получим И,то 4Р тр 4т ч ПР,„рН ПН (6.22) где и — расход охлаждающей жидкости. Для некоторых форм охлаждающих трактов формулу (6.22) можно привести к более удобному вцду. Для щелевого канала, считая а',р = а,„„, получим 4т 2т Ке= — = ПН аохлН (6.23) 4т; 2щ Ке= — '= Пгй (а+ б )Н (6.24) где т; = и /г — расход через один из г каналов.
При других формах оребренного канала (например, с гофрами) имеем 4т; Ке = — '. П,Н' (6.25) Для охлаждающего тракта с оребреннем и трубчать и камер считаем, что тракт представляет собой систему из параллельно включенных одинаковых каналов. Сопротивление всего тракта равно сопротивлению одного из каналов. При этом в случае продольных фрезерованных ребер и для трубок прямоугольного сечения имеем б.5. Арматура систем подачи 315 В случае винтовых каналов охлаждающий тракт также составлен из ряда параллельно включенных одинаковых каналов, число которых равно числу заходов винтовой нарезки, а сопротивление всего тракта также равно сопротивлению одного из каналов. Величина Ке определяется по той же формуле (6.24), что и в случае щелевого канала с продольными ребрами.
Коэффициент трения для винтового канала рассчитывается по формуле Х,„„, = ~Х. (6.26) Коэффициент трения А вычисляется по обычным формулам, а коэффициент 13 — по формуле ~3 =1+3,5 С~винт где Ы,„— диаметр винтовой линии в рассчитываемой секции. Длина винтового канала на данном участке определяется по развертке: ~винт з1п уор (6.28) где Ь; — длина данного участка, у,р — угол подъема винтовой линии на данном участке.
Все приведенные выше соотношения не учитывают наличия теплообмена в охлаждающем тракте, в силу которого потери из-за трения при течении жидкого охладителя будут несколько меньше. Местные потери определяются как сумма потерь, вызванных местными сопротивлениями в охлаждающем тракте: орохл.м = ~' кролл.м, где И строил.м, = сР 2 (6.29) Здесь с — коэффициент местного сопротивления, определяемый для каждого частного случая по справочникам гидравлики 1311. В некоторых других случаях, специфических для ЖРД, при определении с следует использовать экспериментальные данные. При сложных конфигурациях тракта, когда справочные данные отсутствуют, наиболее надежным способом определения коэффициента сопротивления является опытная проливка элемента тракта и определение необходимых коэффициентов по ее результатам.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
