Описание конструкции проливочного стенда. 1.4 Описание контрукции стенда. 1. 4 Описание конструкции 1 Общая планировка стенда
 Скачать 236.57 Kb.
|
 1.4 Описание конструкции 1.4.1 Общая планировка стенда Огневые испытания ракетного двигателя – стендовые испытания ЖРД или ракетного блока со сжиганием в нём топлива (тяга, развиваемая РД, воспринимается конструкцией испытательного стенда). Огневые испытания являются важной частью программы разработки РД, предшествующей его лётно-конструкторским испытаниям. На начальном этапе огневых испытаний ставится лишь задача обеспечения надёжного запуска ЖРД на установившийся режим работы (который может быть ниже номинального), и продолжительность огневых испытаний исчисляется немногими секундами. Постепенно программа огневых испытаний усложняется. При огневых испытаниях выбирается окончательная конструкция и технология изготовления отдельных систем, агрегатов, узлов и деталей ЖРД, устанавливается временной порядок срабатывания рабочих элементов при запуске и выключении, приобретается опыт эксплуатации ЖРД и т.д. Для огневых испытаний РД созданы специальные стенды. В соответствии с расположением испытываемого объекта различают вертикальные, наклонные и горизонтальные стенды. Крупные ЖРД испытываются на вертикальных и наклонных стендах. Эти стенды представляют собой сложные инженерные сооружения, оборудованные подъёмно-транспортными и газоотводящими устройствами, а также системами подачи топлива, термостатирования топлива и конструкции ЖРД, нейтрализации компонентов топлива и продуктов сгорания, охлаждения стенда и пожаротушения, контрольно-измерительными средствами и т. д. Стенды оборудуются часто системами светомаскировки и шумоглушения. Расходные магистрали стендов проектируются так, чтобы изменение параметров поступающего в ЖРД топлива на переходных режимах работы в точности соответствовало гидродинамическим процессам, происходящим в натурной ДУ. При огневых испытаниях нередки разрушения двигателей, сопровождающиеся прогарами агрегатов, пожарами и взрывами, что связано с недостаточной изученностью рабочих процессов и конструктивной сложностью многих ЖРД наряду с уникальностью разрабатываемых двигателей и стремлением разработчиков к созданию всё более совершенных конструкций. Поэтому по соображениям безопасности пульты управления при крупных стендах располагаются на некотором удалении от испытываемого объекта во взрывозащищающих сооружениях. Оператор контролирует ход огневых испытаний по показаниям автоматической аппаратуры и при помощи телеустановок. Разрабатываемый комплексный стенд для огневых испытаний ракетного блока, представляет собой комплекс технических устройств, предназначенный для установки испытуемых РБ в заданное положение, создание воздействий осуществления управления процессом испытаний и объектом испытаний. Стендовый испытательный комплекс выполнен в вертикальном исполнении открытого типа. На рисунке 1.14 изображен общий вид испытательного стенда.  Рисунок 1.14 – Общи вид испытательного стенда на 2 рабочих места В состав испытательного комплекса входят: – монтажно-испытательный корпус (МИК) с колоннами обслуживания предназначен для подготовки РБ и агрегатов к испытаниям, для монтажа силовых колец, необходимых для удержания РБ на стенде, участками для проверки и настройки измерительных приборов, установки датчиков, расчетно-вычислительным центром для обработки и анализа испытаний; – огневой отсек стенда открытого типа с ферменной конструкцией, предназначенный для удержания ОИ во время огневых испытаний; – мостовой кран, предназначенный для приема ОИ, установки в вертикальное его положение с помощью кантователя, перемещения в МИК и в огневой отсек, – система нейтрализации промышленных стоков испытательных стенда для очистки отработанной воды и возврата в хранилище воды; – хранилище «О» и «Г» открытого типа с подъездными путями железнодорожного и автомобильного транспорта для заправки систем стендов и РБ; – ресиверная и щитовая выдачи сжатых газов (водорода, азота, гелия и воздуха) для питания огневого, арматурного участка и др. с газификационными или компрессорными установками; – насосная с хранилищем воды для обеспечения пожаротушения на испытательных стендах, охлаждения элементов стенда. – система энергообеспечения, с одновременным подключением системы бесперебойного электропитания. 1.4.2 Топливная система стенда Топливная система стенда представляет собой совокупность специального оборудования, емкостей, трубопроводов, запорной, дренажной и прочей арматуры, собранных по определенной схеме и предназначенных для хранения, подготовки и подачи топлива с заданными параметрами к испытываемому изделию. Топливная система включает в себя топливные баки с системами: заправки и слива, наддува и дренажа, термостатирования, вакуумирования и эжектирования; магистрали, основными элементами которых являются: трубопроводы, расходные, пусковые, дренажные, отсечные и другие клапаны, сильфоны, фильтры, байпасные линии и линии циркуляции, разделительные емкости, демпфирующие и бустерные устройства. Стендовая система топливопитания отвечает следующим основным требованиям: - обеспечивает возможность хранения компонентов топлива в стендовых баках в течение определенного промежутка времени при задержке испытания; -обеспечивает возможность подготовки и термостатирования компонентов топлива; -производит подачу компонентов к двигателю с определенным давлением, температурой и расходом в течение заданного времени; -обеспечивает измерение расхода с необходимой точностью (погрешность не должна превышать 0,4%); -материалы всех элементов системы топливопитания не вступают в реакцию с рабочей средой; -обеспечивает удобства эксплуатации (осмотр фильтров, расходомеров и т. д.). 1.4.3 Топливные баки Емкость, предназначенная для хранения, подготовки и подачи топлива с определенными параметрами в топливные магистрали, называется топливным баком. Материал топливных баков изготовлен из коррозионно-стойкой стали и не вступает в реакцию с применяемым топливом. Баки оборудованы горловинами, штуцерами и фланцами для подстыковки заправочных и расходных магистралей, подсоединения трубопроводов перелива, наддува и дренажа. Предусмотрен люк для осмотра и ремонта, а также места для установки датчиков давления, температуры и уровня топлива в баке. Расходные баки являются цилиндрическими, так как она позволяет получить довольно большой объем при сравнительно небольшом поперечном сечении. Емкости хранилища имеют цилиндрическую и сферическую формы. 1.4.4 Трубопроводы Трубопроводы предназначены для транспортирования рабочих тел (жидкостей и газов) от источников давления (баков, насосов) к потребителям. Трубопроводы подвергаются действию различных статических и динамических нагрузок. К статическим нагрузкам относятся собственная масса трубы, масса транспортируемой среды и внутреннее давление. Динамические нагрузки возникают от пульсаций внутреннего давления и от вибраций трубопровода и опор крепления. Для стендовой топливной магистрали применяются цельнотянутые бесшовные трубы. Для криогенных жидкостей трубопроводы выполнены теплоизолированными. Отдельные участки трубопроводов вместе с агрегатами объединяются в пневмогидравлическую систему разъемными фланцевыми соединениями. Криогенные топливные трубопроводы выполнены по схеме «труба в трубе». Внутренние трубопроводы выполнены из гладких цельнотянутых труб из нержавеющей стали 12Х18Н10, имеющий относительно малый коэффициент линейного расширения. Наружный кожух изготовлен из нержавеющей стали. Пространство между внутренней и внешней трубами (кожухом) обматано вакуумно-многослойной изоляцией и отвакуумировано. Внутренняя труба зафиксирована относительно наружной, с помощью дисковых опор. 1.4.5 Система наддува топливных баков Совокупность стендового оборудования, предназначенного для создания и поддержания в процессе испытания необходимого избыточного давления в топливных баках, называется системой наддува. Она состоит из газовых баллонов высокого давления, запорных и регулирующих пневмоагрегатов и трубопроводов. Система наддува баков насосной топливоподачи обеспечивает: - пусковые давления и заданный расход топлива при запуске двигателя; - создает необходимое давление на входе в насос и поддерживает его в течение всего времени испытания; - возможность регулирования давления по заданной программе; - возможность быстрого автоматического сброса давления из баков в случае аварийного выключения двигателя. Рабочее тело системы наддува выбирается исходя из применяемых компонентов топлива. При этом учтена совместимость газа наддува и топлива. Криогенные топлива, такие как жидкие водород, кислород, фтор имеют настолько низкие температуры, что лишь немногие газы не конденсируются при контакте с ними. При наддуве бака с жидким водородом лишь гелий и водород остаются в газообразной фазе при температуре 20 К. Азот может конденсироваться в жидком кислороде. Конденсация и растворение газа в топливе создают ряд дополнительных трудностей. Так, при растворении в кислороде 10% азота тяга двигателя может уменьшиться на 2,5%. Исходя из вышесказанного, для вытеснения окислителя применяем газообразный гелий, а для горючего газообразный азот. На стенде используется система пульсирующего наддува, которая отличается тем, что редукторы настраивают на давление, значительно превосходящее заданное давление в газовой подушке топливного бака, а ЭПК на основной магистрали и ЭПК на обводной магистрали открываются периодически при срабатывании реле. В случае превышения давления наддува над заданным уровнем срабатывает пневмореле и кратковременным открытием ЭПК стравливается избыточное давление. Эта схема более надежна в работе стендовой системы. 1.4.6 Система охлаждения В стендовой системе охлаждения газоотражательных устройств и пожаротушения используется разомкнутая система подачи воды. В указанных системах с учетом расположения резервуаров и насосных станций на значительном расстоянии от стенда, особенно при испытаниях двигателей больших тяг, выполняются линии закольцовки, которые позволяют уменьшить время поступления воды, в процессе испытания. Работа системы осуществляется следующим образом. Резервуар через магистраль заправки с вентилем заполняется водой, при этом уровень контролируется указателем уровня. После заполнения полостей насосов водой включением электроприводов запускаются насосы и система работает по линии циркуляции через открытые задвижки (проводится слив воды во входной коллектор питания насосов). Затем по определенной команде пульта управления производится переключение насосов на питание потребителя путем открытия задвижек и закрытия задвижек, в результате чего подается вода на охлаждение выхлопного диффузора, газоотводящего устройства, а также в коллектор охлаждения струи двигателя и коллектор водяного пожаротушения. Вода из выходных коллекторов выхлопного диффузора и газоотводящего устройства по магистрали поступает для последующего охлаждения в брызгательный бассейн, откуда насосом перекачивается в резервуар для повторного использования. |