Синярев Г.Б., Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели. Теория и проектирование, 1957 г. (1240838), страница 81
Текст из файла (страница 81)
24), получим л бнРг. начтм!' гаа ! 30мнРг. нанта гаа (1Х. 30) '~б 4с с Подставив ег„из (1Х. 20), получим с, 1мнРб" б Рг. нач Яб= 1,50 с !сгРг. нач (Рб+аРреаВ или сг нРб !' б а, =1,50 ,Рб + аРреа 1 с Рг. нач (!Х. 31) Из формулы (1Х. 31) видно, что при заданном давлении и объеме топливных баков рб и (г вес баллона зависит только от разности, записанной в скобках Рб+ аРр ) Рг. нач и отношения —. с с При увеличении р, н,ч эти величины изменяются очень незначительно. Например, если Р„„,„=Рб+ Арама=33+7 40 425 тО При ИЗМЕНЕНИИ рб н,ч От 280 дО 320 ВЕЛИЧИНа Яб уВЕЛИЧИтея МЕ- нее чем на ! $>.
Таким образом, повышение начального давления в баллоне р, „„ по существу не влияет на вес баллона и способствует уменьшению его размеров. Однако наибольшая величина начального давления в баллоне ограничивается всаможностями заправочных средств. При заправке баллона компрессорами наибольшее давление принимается равным 260 —:300 ати, так как увеличение давления сверх указанного усложняет компрессор.
При заправке баллонов с помощью испарения жидкого газа это соображение отпадает и начальное давление можно брать более высоким. В этом случае оно ограничивается возможностями изготовления толстостенных баллонов и арматуры на весьма высокие давления. $ Вб. РАСЧЕТ ПОРОХОВОГО И ЖИДКОСТНОГО АККУМУЛЯТОРОВ ДАВЛЕНИЯ Основные препмущества порохового аккумулятора давления (ПАД) — это простота конструкции и эксплуатации его. Кроме того, по своим весовым характеристикам ПАД более выгоден, чем ВАД, и очень мало уступает ЖАД. Для малых ракет, где простота конструкции является одним из главных требований, система подачи ПАД является наиболее рациональной системой подачи.
Свойства порохов, применяемых в ПАД При создании ПАД наиболее трудно обеспечить постоянство по времени расхода пороховых газов заданного давления. Как известно, порох горит нв в массе, а параллельными слоями, только с поверхности. Для того чтобы получить равномерное по времени горение пороховой шашки, а следователвно, и постоянное выдеброниробно Лобнртнооть брониродна Паберхногпи я воронин а) Фнг. 159. Бронированные пороховые шашки. а-шяшка с постоянной поверхностью горения, б — шашка с пере- менной пояерхностью горения ление пороховых газов, необходимое для равномерного вытеснения топлива из баков, нужно иметь строго постоянную поверхность горения.
Для этого применяются так называемые бронированные шашки. Часть поверхности бронированной пороховой шашки покрыта составом, не допускающим говорения пороха. Горение бронированной шашки может происходить только на открытой поверхности. Если необходимо поддерживать равномерное по времени горение пороховой шашки, открытыми (иебронированными) оставляют торцы ее (один или оба). У такой шашки поверхность горения остается постоянной и равной площади товарца (фиг.
159,а). Следовательно, остается постоянным и весовое количентво пороха, сгорающего в единицу времени~ бш На фиг. !59,б показана твкже бронированная шашка с неравномерной поверхностью горения, увеличивающейся за счет увеличенпя диаметра горящей поверхности. Скорость горения пороха в первую очередь определяется давлением, при котором происходит сгорание. Чем выше давление, тем 42б интенсивнее подвод тепла к пороховой шашке и тем больше скорость горения пороха. Для большинства применяемых порохов зависимость скорости горения и от давления может быть определена в виде (1Х.32) и=и,рз см/сек, где р — давление в кг/смз; и, — скорость горения пороха в см/сек при давлении в 1 кг/см', зависящая от состава пороха и температуры начального горения; и — показатель степени при давлении р, зависящий от состава пороха.
Средние значения показателей степени п и скоростей горения некоторых ракетных порохов приведены в табл. 33 ', Таблица 33 Показатели горения некоторых порохов Скорость горения и, в см/сея Температура горения в 'абс. Показа- тель степени л Тнп пороха 21' С 60' С вЂ” 1вс С 3170 3170 2470 3270 2330 Скорость горения пороха зависит также от температуры его. Чем выше температура пороха, тем легче протекание реакции горения на поверхности заряда и тем больше скорость горения. Вследствие относительно большой скорости горения и малой теплопроводности пороха подогрева пороховой шашки в процессе горения не происходит, так что температура пороховой шашки в процессе горения практически остается постоянной и равной температуре ее при начале горения.
Поэтому скорость горения пороха зависит от начальной температуры пороха. Количество пороха, сгоревшего в единицу времени, определяется по формуле 0„=Р„итя кг/сек, (1Х.ЗЗ) 1 Р. Н. У н м и р с с с, Внутренняя баллистика пороховых ракет, Издательство иностранной литературы, 1952. 427 3Р ЗРЫ А-2 Немецкий Японский А-3 А-1 Медленно горящий ннттогли- цзрнновый 0,71 0,69 0,65 0,71 0,42 0,52 0,69 0,70 0,0683 0,0762 0,0528 0,0233 0,1183 0,1993 0,0785 0,0323 0,0832 0,0879 0,0608 0,0270 0,1324 0,2135 0,0913 0,0775 0,1011 0,1069 0,0699 0,0315 0,1485 0,2283 0,1060 0,0436 газов, образующихся в единицу времени 6.. Изменяется также расход пороховых газов через дросселирукицее сопло б„„р.
При этом изменение количества образующихся пороховых газов 6, выражается зависимостью 6„=6„р„, где 6„— количество образующихся пороховых газов при р.=1; и = 0,45 —: 0,75. Изменение расхода пороховых газов 6„,р через дроссельное сопло в первом приближении прямо пропорционально давлению в камере ПАД вЂ” р.. Характер зависимости измене. ния 6„и 6„, от давления р„при- яв аввр веден йа фиг. 161. ив Из этих графиков мы видим, и что характеристика изменения 6„,𠆆.7'(р„) идет более круто, чем 1 характеристика изменения 6„. 1 При этом в случае случайного 1 повышения давления р„выше расчетного до р'.
>рв. и, расход пороховых газов 6;.„, станет больше, чем количество образующих- Фиг. !бк зависимость ивмсивиия О. гх газов 6' ввнд чего и 0~ вивт лввивиия в сверхигитиив сиом ПАД давление в камере ПАД снова понизится. Это обеспечивает устойчивость работы сверхкрнтического ПАД и является его преимуществом, Однако ввиду необходимости большого перепада давления —" Рв давление в сверхкритическом ПАД доходит до 200 — 250 ага, что приводит к сильному утяжелению ПАД. Кроме того, при таких давлениях имеет место интенсивная теплоотдача от пороховых газов к стенкам ПАД, что приводит к трудностям в организации охлаждения. Поэтому в настоящее время сверхкритическне ПАД в качестве основных систем не приьиеняюгся и находят применение только в пусковых системах.
В отличие от сверхкритического ПАД в докритическом ПАД (см. фиг. 1б0,б) нет дросселирующего сопла. Разность давлений в ПАД и в баках (р„— ри) при этом невелика и определяется потерями в системе подводящих трубопроводов. Поэтому н давление в камере докри~тического ПАД р„невелико, что улучшает его весовую характеристику. Практически можно считать, что давление в камере докритического ПАД равно давлению подачи ри. Для предотвращения повышения давления сверх заданного в докритическом ПАД необходимо устанавливать клапан сброса давле- 429 ния б. Эта необходимость возникает потому, что в докрип.нческом ПАД отсутствует дроссельное очко, гарантирующее устойчивую работу сверхкритического ПАД. При работе двигательной установки с вытесннтельной подачей стремятся максимально сократить время выхода системы подачи на режим, т, е.
время, в течение которого давление в баках доходит до номинального давленяя подачи ра. Промежуток времени, в течение которого ЖРД выходит на режим, зависит от свободного объема баков топлива н подводящих гаэ трубопроводов. По условиям работы двигательной установки это время ~не должно превышать 2 — 2,5 сек. (в зависимости от конструкция установки). Основ~ной ПАД работает на медленно горящих порохах и не может обеспечить столь быстрого выхода на режим. Поэтому в системах подачи с ПАД, кроме основного, устанавливают дополнительный — пусковой ПАД, работающий на быстро горящем порохе.
Пусковой ПАД служит для быстрого заполнения пороховыми газами свободного объема баков топлива я подводящих газ трубопроводов, а также для воспламенения основного заряда ПАД. Зажигание пускового ПАД производится от специального воспламенительного заряда с помощью электрической искры. Расчет ПАД При работе ПАД в системе трубопроводы — баки происходят следующие явления: 1. Интенсивное охлаждение горячих пороховы1х газов в трубопроводах и в самих баках. 2. Испарение жидких компонентов н частичное растворение в них пороховых газов. 3. Так как для продуктов сгорания пороха а <1, то в баке окислителя при взаимодействия с парами окислителя происходит догоранн~е СО и Нм что приводит к повышению температуры газов в баке окислителя по сравнению с температурой их в баке горючего.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
