Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели, 2005 г. (1240835), страница 72
Текст из файла (страница 72)
Постепенно, по мере развития ракетно-космической техники, газобаллонная (вытеснительная) система подачи топлива стала использоваться только в ЖРД малой тяги (ЖРДМТ), а также в двигательных установках реактивной системы управления космическими летательными аппаратами: всех пилотируемых и транспортных космических кораблей, лунного модуля «Аро11о», двигательных установок управления многоразовыми космическими комплексами «Брасе Бпцп!е»» и «Буран», платформ искусственных спутников, а также межпланетных станций. Двигательная установка системы ориентации спутника Из большого количества выполненных установок с вытеснительной подачей в качестве примера рассмотрим схему двигательной установки системы ориентации пилотируемого космического корабля «Меркурий», работающей на продуктах разложения перекиси водорода (см.
рис. 9.4). Перекись водорода вытесняется сжатым гелием из баков 13 и поступает в камеры разложения, расположенные непосредственно перед управляющими соплами. В камерах вследствие контакта с катализатором происходит разложение перекиси водорода. На борту спутника имеются две автономные системы. Первая система (рис. 9.4, а) включается автоматически с помощью электроклапанов, связанных с датчиками системы ориентации.
Эта система в целях экономии топлива может работать на режимах большой и малой тяги. При режиме большой тяги для управления по тангажу и рысканию работают двигатели 7 и 8 с тягой по 110 Н и для управления по крену — двигатели 10 с тягой 27 Н. На режиме малой тяги для управления по всем трем осям работают двигатели 7, 8 и 10 с тягой 4,5 Н.
Переключение с одного режима на второй происходит автоматически. 434 Глава 9. Двигательные установки с вытеснительной системой подачи РН 8 РН Р 110 4,5 110 4,5! 1О 4,5 110 4,5 Р, Н 7 8 !1О !1О !10 1!О Р, Н 27 10 Рис. 9.4. Двигатели системы ориентации пилотируемого корабля «Меркурий>к а — с автоматическим регулированием тяги; б — с автоматическим и ручным регулированием тяги; ! — баллон со сжатым гелием; 2 — клапан заправки баллона; 3 — фильтр; 4 — манометр; 5— отсечные клапаны; 6 — предохранительные клапаны; 7 — двигатели управления по тангажу; 8— двигатели управления по рысканию; 9 — электроклапаны; 10 — двигатели управления по крену; !! — распределительный клапан; 12 — дроссели; 13 — бак с перекисью водорода; 14 — заправочный клапан бака с перекисью водорода; 15 — редуктор; 16 в обратные клапаны 435 9.3.
Редукторы давления газа Вторая система (рис. 9.4, б) может работать в автоматическом режиме и в режиме ручного управления. Для перевода системы с одного режима работы на другой служит распределительный клапан!1, управляемый пилотом. При работе в автоматическом режиме двигатели 7 и 8 работают с тягой 110 Н (для управления по тангажу и рысканию), а двигатели 10 — с тягой 27 Н (для управления по крену). При ручном управлении пилот с помощью дросселей может регулировать тягу двигателей 7 н 8 в диапазоне 18...110 Н и двигателей 10 — в диапазоне 4,5...27 Н.
9.3. Редукторы давления газа Назначение и классификация редукторов Редукторы давления служат для понижения давления газа, поступающего из баллонов высокого давления. В жидкостных ракетных двигательных установках редукторы давления используются в магистралях подачи топлива и наддува топливных баков. Редукторы подачи служат для обеспечения подачи компонентов либо непосредственно в камеру сгорания (при газобаллонной системе подачи), либо в газогенератор или ЖАД, которые, в свою очередь, обеспечивают подачу компонентов в камеру сгорания.
В этом случае редуктор является одним из основных элементов системы подачи. От точности его работы зависит постоянство расхода компонентов в камеру двигателя, а следовательно, и постоянство режима работы камеры двигателя. Поэтому к точности работы этих редукторов предъявляют очень жесткие требования. Редукторы наддува служат для обеспечения наддува различных элементов двигательной установки, а также для питания агрегатов системы управления двигательной установки. Точность работы этих редукторов непосредственно не влияет на режим работы камеры двигателя, и поэтому к точности работы этих редукторов предъявляют менее жесткие требования.
Понижение давления газа в редукторе происходит вследствие дросселирования газа при протекании его из полости высокого давления в полость низкого давления через проходное сечение малой площади, образованное клапаном и его седлом. Сущность дросселирования состоит в том, что в сечении между клапаном и седлом за счет снижения давления газ приобретает большую скорость и энергия давления превращается в кинетическую энергию газа. Попадая в полость низкого давления, газ тормозится; при этом кинетическая энергия его теряется из-за трения в многочисленных завихрениях, сопровождающих торможение газа.
Поэтому при таком торможении газа давление его не восстанавливается. 436 Глава 9. Двигательные установки с вытеснительной системой подачи Для ьщеального газа температура торможения по всему потоку остается неизменной, следовательно, и температура газа в полости низкого давления после торможения газа должна быть равна температуре газа до начала дросселирования. Но так 5 как реальный газ (особенно при низких температурах) не подчиняется 6 законам идеального газа, то при дросселировании происходит изменение температуры.
Для большинства Рис. 9.5. Схема редукторов прямого и газов, в том числе для воздуха и обратного хода: азота, температура газа понижается, Π— РЕДУКТОР ПРЯМОГО ХОДа; 6 — РЕДУКТОР Об- для Водорода и гелия — пОВышается. ратного хода; Величина понижения давления катель; 4 — мембрана; 5 — диск; 6 — основная ПрИ дрОССЕЛИрОВаинн ОПрЕдЕЛяЕтСя пружина размером дросселирующего отвер- стия между клапаном и седлом. При работе редуктора в зависимости от величины отношения давления на выходе р„к давлению на входе р,„имеют место два режима течения газа через дросселирующее сечение. При Рвых ) б 2 т-' имеет место докритическое истечение газа.
При р,„„/р,„< б„р — истечение закритическое. Основными элементами редуктора давления являются: а) клапан, обеспечивающий изменение дроселирующего сечения (клапан 2 на рис. 9.5 и 9.б); б) чувствительный элемент, нагруженный, с одной стороны, давлением редуцируемого газа, а с другой — силой давления пружины или управляющего газа. Свойства редуктора в значительной мере определяются тем, в каком направлении открывается клапан редуктора. По этому признаку редукторы разделяются на редукторы прямого и обратного хода. В редукторе прямого хода (рис. 9.5, а) клапан открывается в направлении усилия, возникающего за счет действия газа высокого давления (по потоку газа).
В редукторе обратного хода (рис. 9.5, б) клапан открывается против усилия, возникающего за счет действия газа высокого давления (против потока газа). 437 9.3. Редукторы давления газа Рис. 9.6. Различные схемы редукторов обратного хода: а — сильфонных; б, в, г — мембранных; 1 — полость высокого давления; 2 — клапан; 3 — седло клапана; 4 — регулирующий винт; 3— основная пружина; б — шток; 7 — пружина; 8 — дросселирующее сечение; 9 — полость низкого давления; 10 — сильфон; П вЂ” мембрана;!2 — отверстие (канав); 13 — полость низкого давления над клапаном; 14 — полость газа пневматического привода По типу чувствительного элемента редукторы можно разделить на сильфонные (рис. 9.6, а), мембранные (рис. 9.5, 9.6, б — г), плунжерные или поршневые (см. рис.
9.7, а, б). Устройство и работа редукторов На рис. 9.6 — 9.9 показаны схемы и сечения различных типов редукторов. Редуктор обратного хода. Когда редуктор не работает, пружина 5 (см. рис. 9.6, а; 9.7) находится в свободном состоянии. Газ высокого давления поступает в полость высокого давления 1; сила давления газа и сила действия пружины 7 прижимают клапан 2 к седлу 3, не допуская прохода газа через клапан. При сжатии основной пружины 5 редуктора регулирующим винтом 4 возникает усилие, которое через шток б передается на клапан 2. Пружина поджимается до того момента, пока сила давления ее станет больше суммарной силы пружины 7, давления газа в полости высокого давления, прижимающего клапан 2 к седлу 3, и давления газа в полости низкого давления на рабочую поверхность Р'„(сильфона или мембраны).
При этом клапан 2 открывается, газ проходит через дросселирующее сечение 5, давление его падает и газ поступает в полость низкого давления 9, откуда через выходное отверстие направляется к месту назначения. Чем больше затяжка пружины 5, тем больше открывается клапан редуктора, тем меньше дросселируется газ, т. е. тем больше будет его давление после редуктора. 438 Глава 9. Двигательные установки с вьнпеснительной системой подачи Рнс.
9.7. Редукторы обратного хода (обозначения см. рис. 9.6) В редукторе, показанном на рис. 9.б, в и 9.8, полость низкого давления 9 каналом 12 в штоке б сообщена с полостью 13, отделенной от полости высокого давления мембраной 11. Таким образом уравновешиваются силы давления газа на клапан 2, т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
