Атлас. Атлас конструкций жрд. Описания. Часть I
 Скачать 0.87 Mb.
|
1,9 ат). Толщина внутренней оболочки докритической части сопла, выполненной из медного сплава, равна 1,35 мм, высота охлаждающей щели выполнена 1,15 мм. Оболочка покрыта «молочным» хромом толщиной 250 мкм.Камера двигателя С5.60 (лист 39)Двигатель предназначен для установки на различные космические объекты для осуществления сближения объектов, для коррекции траектории, а также для создания тормозного импульса. Годы разработки двигателя 1963-1964 гг. Двигатель запускается и работает в условиях невесомости и глубокого вакуума, а также при любых направлениях линейных и угловых ускорений. Двигатель является однокамерным с турбонасосной подачей компонентов и может иметь 25…30 включений. Максимальное время работы между первым и последним включениями равно 45 суткам. Общее время работы равно 600 с (ресурс камеры не менее 2500 с). Многократный запуск двигателя и газогенератора обеспечивается клапанами многоразового срабатывания, управляемыми электропневмоклапанами с рабочим газом управления (азот или гелий). Выхлопные газы из турбонасосного агрегата могут быть использованы для прямого выхлопа через выхлопные сопла, которые могут дать 17 кгс тяги, либо для системы стабилизации объекта при подаче газа в системы рулевых сопел, установленных в карданных подвесах, либо с фиксированной установкой их в определенном положении. До первого пуска и в перерывах между работой компоненты топлива отделены от камеры клапанами входа. После останова двигателя компоненты топлива из полостей двигателя через камеру, выхлопной патрубок ТНА, дренажные отверстия клапанов двигателя выбрасываются в окружающее пространство. Минимальное время между командами «останов» и «пуск» – 10 с. Время выхода двигателя на режим 90% номинального значения тяги равно 3±1,5 с. Двигатель может работать на любых из двух пар самовоспламеняющихся компонентах: окислитель – АК-27И, горючее – НДМГ или окислитель – AT, горючее – НДМГ. На первой паре компонентов двигатель развивает тягу 417 кгс, на второй паре компонентов – 419,7 кгс. Вес сухого двигателя – 40 кг, залитого – 40,7 кг. Основные параметры камеры
Газодинамический профиль камерыДозвуковая часть сопла выполнена в виде плавных переходов для обеспечения минимальных потерь при течении газа в сужающемся канале. Сверхзвуковая часть сопла спрофилирована методом характеристик. Координаты сверхзвуковой части сопла, начиная от критического сечения приведены в таблице 2-16. Таблица 2-16
Камера представляет собой паяно-сварную конструкцию, состоящую из форсуночной головки, корпуса камеры закритической части сопла. Форсуночная головкаФорсуночная головка состоит из силового кольца (31), кольца завесы (57), огневого (2), среднего (1) днищ с двухкомпонентными форсунками и наружного сферического днища (37). Полость окислителя образована огневым и средним днищами, полость горючего – средним и наружным сферическими днищами. Блок днищ с форсунками образован силовым кольцом с двумя плоскими днищами, между которыми установлено 19 двухкомпонентных форсунок. Схема расположения форсунок показана на листе Двухкомпонентная форсунка (сеч. А-А) состоит из корпуса форсунки окислителя (3) и запрессованного в него корпуса форсунки горючего (4). Все двухкомпонентные форсунки расположены ш двум концентрическим окружностям форсуночной головки с установкой одной форсунки в центре. На первой концентрической окружности установлено шесть форсунок, на второй 12. Геометрические параметры двухкомпонентных форсунок следующие: Таблица 2-17
Перепад давления на форсунках окислителя равен 5,05 ат, а на форсунках горючего – 8,95 ат. По всему поперечному сечению камеры форсунки установлены с постоянным расходом и постоянным соотношением компонентов. Герметичность и прочность соединений между корпусами форсунок обеспечиваются пайкой кислотостойким припоем, установленным в проточках форсунок горючего, а между днищами и форсунками окислителя – развальцовкой форсунок в днищах и пайкой с помощью кислотостойкого припоя, установленного в местах соединения (в местах развальцовки) в виде колец. Пайка производится в вакууме. В силовом кольце (31) просверлено 24 отверстия диаметром 3 мм для подвода окислителя в полость форсунок. Кроме того в силовом кольце просверлено 72 отверстия диаметром 1 мм для подвода горючего в полость кольца завесы. К силовому кольцу приварено кольцо завесы (57) с отверстиями для впрыска горючего на стенку камеры. Расход горючего на завесу равен 30,6% от общего расхода горючего. Для подвода горючего в полость кольца завесы на цилиндрической его части вварен штуцер (54) (сечение Г-Г) с вмонтированным в него дозирующим жиклером (55). По условиям сборки в месте установки штуцера (55) в соединительном кольце имеется продольный разъем, который заваривается одновременно с приваркой штуцера к кольцу. Отбор горючего на завесу производится из полости головки (смотри штуцер (5), сечение Ж-Ж). Кроме этих штуцеров, приваренных к соединительному кольцу и кольцу завесы, имеется два штуцера (сеч. Л-Л) для замера давления в камере при испытаниях. Условия их монтажа аналогичны таковым для штуцера (55), т.е. в соединительном кольце имеются соответствующие поперечные швы. Подвод горючего в полость головки из межрубашечного пространства осуществляется через штуцер (52) (сеч. К-К), приваренный к соединительному кольцу, и штуцер (38), приваренный к сферическому днищу. Для замера давления горючего в полости головки в сферическое днище вварен штуцер (59). К силовому кольцу приварен коллектор (33) и фильтр (32) для подвода окислителя и очистки его перед входом в полость форсунок. Для замера давления окислителя в коллекторе в него вварен штуцер (сеч. Д-Д). К головке камеры приварены 4 кронштейна для установки ее на раме космического объекта. Все детали головки (кроме форсунок) соединены между собой аргоно-дуговой сваркой. Корпус камерыКорпус камеры состоит из цилиндрического с частью закритического участков сопла. Он выполнен из двух оболочек, связанных между собой при помощи пайки кислотостойким припоем. На внутренней оболочке (28) каналы для прохождения охлаждающей жидкости выполнены продольным фрезерованием (сеч. М-М, Н-Н, П-П). К цилиндрическому участку внутренней оболочки камеры приварено кольцо (30) с 96 отверстиями диаметром 2 мм для прохождения горючего. Кольцо выполнено из пластичной нержавеющей стали для соединения стального кольца завесы с внутренней оболочкой камеры, выполненной из медного сплава. Наружная оболочка стальная, точеная. Докритический участок наружной оболочки выполнен большей толщины. К этому участку приваривается кронштейн (27) для крепления агрегатов двигателя. Критический участок (26) внешней оболочки выполнен точением с утолщениями в докритической, критической и закритической частях. Критический участок приваривается к докритическому участку по кольцевым буртикам утолщенных торцов. За-критический участок внутренней оболочки сопла, имеющий в заготовке цилиндрическую форму, доводится до нужного профиля оболочки после сборки с внешней оболочкой путем развальцовки. Закритическая часть соплаВнешняя оболочка (13) состоит из 4 участков. Первый, стыкующийся к области критического сечения, выполнен точением с двумя утолщенными поясами на торцах. По меньшему диаметру к этому участку приваривается кольцо (25) (место II), состоящее из двух половин. По большему диаметру – полукольцо (22) коллектора горючего (место III). Внутренняя оболочка указанного участка выполнена из медного сплава. Каналы для прохокдения охлаждающей жидкости выполнены фрезерованием (сеч. Р-Р). К внутренней оболочке первого участка приварено разделительное кольцо (20) из пластичной стали, делящее полость коллектора на полость горючего с фильтром (21) и на полость окислителя с фильтром (18). К разделительному кольцу со стороны полости окислителя приварена внутренняя оболочка сопла (12) через переходное кольцо большей толщины. К разделительному кольцу приварено также полукольцо (17) коллектора окислителя, которое своей другой стороной приварено к утолщенной части (16) внешней оболочки второго участка сопла. Второй и третий участки не имеют внешних оболочек, а имеют «открытый гофр», припаянный к внутренней оболочке. Наружная оболочка последнего участка выполнена большей толщины. К ней приваривается выходной коллектор окислителя. Сопло заканчивается кольцом жесткости, к которому приварены обе оболочки (место IV). К коллектору (51) приварен патрубок (50) с наконечником (49) для отвода окислителя в полость головки к штуцеру (34). Кроме того, к коллектору приварено шесть кронштейнов (7). Соединение узлов камерыГоловка камеры с цилиндрической частью сопла соединяется при помощи аргоно-дуговой сварки. Переходное кольцо (30) по внутренней части приваривается к кольцу завесы (57), по внешнему диаметру – к силовому кольцу через соединительное кольцо (место I). Как указывалось выше соединительное кольцо состоит из нескольких частей. В районе критического сечения блоки оболочек соединяются между собой с помощью сварки внутренних оболочек с последующей накладкой полуколец (25) на утолщенные части внешних оболочек и обваркой их по обоих торцам полуколец с заваркой продольных стыков (место II). В области входных коллекторов окислителя и горючего (место III) соединение внутренних оболочек второго и третьего участков осуществлено по торцам внутреннего диаметра разделительного кольца коллекторов, выполненного из пластичной стали, так как внутренняя оболочка второго участка выполнена из медного сплава. Внутренняя оболочка сопла с разделительным кольцом соединена через переходное кольцо, выполненное большей толщины для получения более качественной сварки с торцом переходного кольца. Внутренняя оболочка сопла с гофрированными участками соединена посредством пайки, а гофровые участки связываются между собой сваркой по отбортованным торцам. Работа камерыОкислитель из турбонасосного агрегата через патрубок (48) поступает в коллектор (19) (место III). В наконечнике патрубка (47) ввернута дроссельная шайба (46). Из полости коллектора окислитель через фильтр (18), отверстия в кольце (17) проходит по щелям гофров к выходному коллектору (51). Из коллектора окислитель отводится к отсечному клапану (который отсекает доступ окислителя в головку камеры в момент останова двигателя). Из полости клапана окислитель через штуцер (34) подводится к коллектору (33), а затем через фильтр (32) и отверстие в силовом кольце (31) поступает в полость между днищами (1) и (2), откуда по форсункам (3) впрыскивается в камеру. Горючее из турбонасосного агрегата через патрубок (40) поступает в полость коллектора (22). В наконечнике патрубка (44) вмонтирована дроссельная шайба (43), а также вварены: штуцер (45) для подвода давления горючего к стабилизатору соотношения компонентов и штуцер (53) для присоединения к датчику давления. Из полости коллектора горючее, пройдя фильтр (21), отверстия в разделительном кольце (20), проходит по фрезерованным каналам в наружную полость кольца завесы (57) через 92 отверстия диаметром 2 мм в кольце (30). Из этой полости кольца завесы горючее через штуцер (52) отводится к отсечному клапану, который выполняет функции отсечки горючего в момент останова двигателя. Из. отсечного клапана горючее по трубопроводу поступает через штуцер (38) в полость между днищами (1) и (37), откуда через фильтр (36), форсунки (4) впрыскивается в камеру сгорания. Часть горючего из полости между днищами (1) и (37), через штуцер (5) (сеч. Ж-Ж), трубопровод (8), штуцер (54) (сеч. Г-Г), дроссельную шайбу (55) поступает во внутреннюю полость кольца завесы (57), откуда через фильтр (56) и 44 отверстия в кольце завесы и струйные форсунки в нем впрыскивается на внутреннюю поверхность оболочки (28) для дополнительного охлаждения камеры. Крепление камерыКронштейнами (35) камера крепится к космическому объекту. В районе критического сечения к камере приварено плато. К нему болтами крепится блок подачи (через серьгу корпуса турбины и кронштейны на клапанах входа окислителя и горючего). Кроме того к плато хомутами крепятся золотник регулятора, клапаны пуска, злектропневмоклапан и клапан, открывающий доступ азоту (гелию) в управляющую полость клапанов. К кронштейнам крепления камеры приварена пластина (6), на которой крепится отсечный клапан горючего. На выходном коллекторе окислителя приварены кронштейны, к которым приваривается экран из листа. Все трубопроводы соединены с агрегатами и между собой сваркой. Система охлажденияВ расчете охлаждения камеры было принято, что охлаждение корпуса камеры и первого участка закритической части сопле осуществляется горючим с расходом, равным 0,522 кг/с. Оставшаяся закритическая часть сопла охлаждается окислителем с расходом 0,967 кг/с. Расчетные величины перепадов давлений по участкам камеры,площадей и скоростей течения компонента приведены в таблице 2-18. Таблица 2-18
Проведенные проливки охлаждающего тракта показали, что величины перепадов давления при заложенных геометрических параметрах и скоростях течения в 1,65 раза больше расчетных (при охлаждении горючим) и лежат в пределах | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Наименование деталей | Материал |
| наружное сферическое днище, наружная оболочка, соединительные полукольца участков камеры, разделительное кольцо и другие детали коллекторов входа и выхода, утолщенное кольцо внешней оболочки второго участка | Ст. 1Х21Н5Т |
| внутренняя оболочка корпуса камеры и первого участка закритической части сопла | сплав № 1 |
| внутренняя оболочка закритической части сопла, патрубок отвода окислителя из коллектора | Ст. Х18Н10Т |
| силовое кольцо, кольцо завесы | Ст. Х18Н10Т-ВД |
| огневое днище, форсунки, гофр, фильтр | Ст. Х18Н9Т |
| припой | Г40НХ |