Атлас. Атлас конструкций жрд. Описания. Часть I
 Скачать 0.87 Mb.
|
Камера двигателя С5.45 (лист 41)Однокамерный двигатель С5.45 предназначен для установки на космические аппараты для осуществления двухкратной коррекции траектории в полете на Венеру или Марс (запускается и работает в условиях глубокого вакуума). Годы разработки двигателя 1961-1962. Камера выполнена поворотной за счет установки в. карданной подвеске для обеспечения стабилизации в полете (в двух плоскостях) и имеет угол качания в этих плоскостях ±1,5°. Двигательная установка развивает тягу в пустоте 200±20 кгс. Суммарное время работы 10 с. Система подачи компонентов – вытеснительная. Вытеснение производится азотом. Давление в баллонах с азотом при температуре +40°С – 320 ата, при температуре –50°С – 280 ата. Выход на режим от команды «пуск» – 5±1 с. Вес двигателя (сухого) – 52 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 приведены в таблице 2-21. Таблица 2-21
Камера представляет собой паяно-сварную конструкцию, состоящую из форсуночной головки, конического корпуса, до-критического и закритического участков сопла. Форсуночная головкаФорсуночная головка состоит из огневого днища (6), среднего днища (5), наружного сферического днища (4) и двухкомпонентных форсунок. Полость окислителя образована огневым и средним днищами. Полость горючего – средним и наружным сферическим днищами. Огневое и среднее днища связаны между собой 12 двухкомлонентными форсунками посредством развальцовки форсунок окислителя и пайки кислотостойким припоем, устанавливаемым в местах соединений в виде колец. Пайка производится в вакууме. Двухкомпонентная форсунка (сеч. Б-Б) состоит из корпуса форсунки окислителя (59) и запрессованного в него корпуса форсунки горючего (58). Герметичность и прочность соединений между корпусами форсунок обеспечивается пайкой кислотостойким припоем, установленным в проточках на корпусах форсунок горючего. Все 12 двухкомпонентных форсунок выполнены одинакового расхода и расположены по двум концентрическим окружностям (смотри схему расположения форсунок). Геометрические параметры форсунок следующие: Таблица 2-22
Перепад давления на форсунках окислителя равен 2 ат, на форсунках горючего – 3,05 ат. Между сферическим и средним днищами вложен (при окончательной сборке камеры) сферический аллюминиевый вкладыш (3) для уменьшения свободного объема полости головки. Уменьшение свободного объема полости головки позволяет сократить время выхода двигателя на режим и уменьшить импульс последействия. Сферической частью вкладыш опирается на наружное днище, плоской частью – на среднее днище. На плоской стороне вкладыша под каждую форсунку выполнены углубления, которые соединены с лолостью входа горючего в головку сверлениями диаметром 3,5 мм. Горючее подводится в головку через угольник (1), приваренный к сферическому наружному днищу. К огневому днищу через кольцевую проставку (67) (сеч. И-И) приварено кольцо завесы (60) с 12 отверстиями диаметром 0,75 мм (сеч. К-К). К сферическому днищу приварен угольник (66) для отбора горючего в полость завесы. Горючее по трубопроводу (63) через дроссельную шайбу (62) в штуцере (64), через фильтр (61) и патрубок (65) попадает в полость кольца завесы. Штуцер (41) предназначен для замера давления горючего перед форсунками. Все детали головки камеры, кроме форсунок, соединены мекду собой аргоно-дуговой сваркой. Конический и докритический участки камерыКонический и докритический участки камеры, состоящие из двух,оболочек, со связями в виде гофрированных проставок, соединены между собой точеным кольцом завесы (13) (место I). Коническая форма камеры выполнена для получения необходимого объема, обеспечивающего полноту сгорания, при меньшей длине камеры и оптимальном (по расчету смесеобразования) диаметре форсуночной головки. К внутренней и наружной оболочкам с обоих торцов приварены кольца большей толщины для обеспечения качественной сварки в местах соединения оболочек с головкой и кольцом завесы. К конической внешней оболочке со стороны меньшего диаметра приварен выходной коллектор горючего (7) (сеч. Р-Р и Н-Н). В коллектор вварен штуцер (8) для вывода горючего из межрубашечного пространства. Со стороны большего диаметра к внешней оболочке приваривается коллектор (12) для подвода окислителя на завесу (место I, сеч. В-В). Оболочки конического корпуса камеры сгорания соединяются между собой одной продольной гофрированной проставкой посредством пайки кислотостойким припоем. На участке торца меньшего диаметра в наружные каналы гофра установлены и приварены проволочки (сеч. Н-Н, П-П) для направления потока охлаждающего компонента (горючего) вдоль камеры по внутренним каналам гофров. Оболочки докритического участка сопла соединены между собой тремя гофрированными проставками с углом наклона каналов к образующей, равным 45°, для увеличения скорости охлаждающей жидкости. Кроме того, последний перед критикой участок гофров имеет во внешних каналах впаянные проволоки (сеч. Г-Г). Соединение вишней оболочки этого участка с кольцом завесы осуществляется приваркой перфорированного кольца (16) и коллектора (15) для отвода окислителя в полость головки после охлаждения сопла через патрубок (28). Внешняя оболочка, стыкующаяся в критическом сечении,имеет отбортовку для соединения с накладными полукольцами (место II). К коническому участку камеры при помощи кронштейнов приварены две пластины с отверстиями (30) для установки камеры в карданный подвес. К коллекторам кольца завесы приварен кронштейн (53) для крепления тяги поворота камеры. Закритический участок соплаЗакритическая часть сопла выполнена из двух оболочек, связанных между собой через три участка гофрированных проставок при помощи пайки кислотостойким припоем. Каналы первого и второго участков гофрированных проставок выполнены под углом в 45° к образующей для увеличения скорости охлаждающей жидкости в каналах гофра. На третьем участке каналы гофрированной проставки направлены вдоль образующей сопла. В первом участке в наружные каналы гофрованной проставки, аналогично докритическому участку, впаяны проволоки (место II, сеч. Г-Г). Примерно по середине закритической части сопла приварено два отбортованных кольца и коллектор (21) для подвода окислителя в мекрубашечное пространство (место III, сеч. Е-Е). Внешняя оболочка в районе критического сечения имеет отбортовку для приварки закритической части сопла к переходному кольцу, соединяющему докритическую и закритическую части. В районе среза сопла к внутренней оболочке приварено кольцо жесткости. К внешней оболочке приварено кольцо большей толщины для образования более качественного сварного шва наружной оболочки с кольцом жесткости (место IV). К коллектору окислителя и к кольцу жесткости приварены кронштейны (22) и (24) для крепления к ним датчиков температуры. Соединение узлов камерыГоловка камеры с конической частью сопла соединяется при помощи аргоно-дуговой сварки. Собранная головка (без сферического наружного днища (4) и вкладыша (3)) приваривается огневым днищем к утолщенному кольцу внутренней оболочки. К головке (к среднему днищу) и утолщенному кольцу наружной оболочки камеры приваривается соединительное кольцо (73) (место М-М). Это кольцо состоит из нескольких частей, в местах стыка которых ввариваются патрубок (65) подвода горючего к поясу завесы головки и патрубок (68) ввода окислителя в соответствующую полость головки. Кроме того к силовому кольцу (73) приварен штуцер (72) подвода горючего на охлаждение конического корпуса камеры сгорания (сеч. М-М). К силовому кольцу приваривается наружное сферическое днище с установленным в него вкладышем. Соединение конической и докритической частей описаны в соответствующем разделе. Докритический участок сопла с закритическим соединяются между собой при помощи сварки внутренних оболочек с последующей накладкой гофрированной проставки, состоящей из двух частей, и двух соединительных полуколец, которые привариваются к наружным оболочкам с последующей заваркой продольных стыков полуколец. Крепление камерыКамера крепится к карданному кольцу при помощи кронштейнов с пластинами (30). Работа камерыПри пуске камеры азот из редуктора поступает в клапан наддува (40) и по трубопроводу (39) поступает в камеру. Давление в камере поднимается. Окислитель через пусковой клапан (56) по трубопроводу (26) поступает в коллектор (21) (место III). Через отверстие в наружной оболочке сопла (20) поступает в охлаждающую щель, охлаждает сопло и докритическую часть его и через отверстия в кольце (16) (место I) поступает в коллектор (15), откуда по трубопроводу (27) через угольник (55) возвращается в пусковой клапан (56). Затем по трубопроводу (29) с дроссельной шайбой (71) (вид А) через угольник (36), патрубок (68),фильтр (69) и отверстия в кольце (70) окислитель поступает в полость между огневым и средним днищами и через форсунки (59) впрыскивается в камеру. Часть окислителя из полости угольника (36) через штуцер (35) (сеч. Ж-Ж), трубопровод (34) с дроссельной шайбой (32) (вид А, сеч. Л-Л) и трубопровод (31) поступает в коллектор (12) (место I), откуда через фильтр (14), отверстия в кольце завесы (13) поступает в камеру. Горючее поступает через наконечник (44) пускового клапана (50) и по угольнику (46), трубопроводу (47), угольнику (72) (сеч. М-М) поступает в коллектор горючего головки. Далее горючее поступает в охлаждающую щель, проходя по внутренним каналам гофра. У кольца завесы (13) горючее поворачивает в наружные каналы гофров, возвращается к головке и через отверстия в наружной оболочке поступает в коллектор (7) (сеч. Р-Р). Через угольник (8), трубопровод (10), угольник (49), клапан пусковой (50), трубопровод (48) и угольник (1) горючее поступает в полость между наружным и средним днищами. Пройдя фильтр (2), отверстия во вкладыше (3), горючее через форсунки (58) впрыскивается в камеру сгорания. Часть горючего из полости между днищами через угольник (66), трубопровод (63), дроссельную шайбу (62), фильтр (61), втулку (65) поступает в полость, образованную огневым днищем (6), кольцом (67) и кольцом завесы (60), откуда и впрыскивается через отверстия в кольце завесы на внутреннюю стенку камеры сгорания (место И-И). Останов камеры происходит с помощью пусковых клапанов горючего (50) и окислителя (56), которые прекращают доступ компонентов в камеру и сообщают полости компонентов с окружающим пространством. Система охлажденияОхлаждение конического участка камеры выполнено горючим с расходом, равным 0,208 кг/сек. Докритический и закритический участки сопла охлаждаются окислителем с расходом 0,541 кг/сек. Начальная температура компонентов заложена в расчет равной +40°С. Расчетные величины перепадов давлений по участкам камеры, площадей и скоростей течения компонентов приведены в таблице 2-23. Таблица 2-23 Проведенные проливки охлаждающих трактов показали, что величины перепадов давлений при заложенных геометрических параметрах и скоростях течения оказались в 3,7 раза больше расчетных при охлаждении горючим и в 2,36 раза больше расчетных при охлаждении окислителем. Перепад давления на тракте горючего лежит в пределах 0,41 ат, на тракте окислителя – 2,1 ат. Внутренняя оболочка камеры выполнена толщиной 0,8 мм. Толщина материала гофра равна 0,3 мм. Высота охлаждающей щели на конусной части камеры равна 1,5 мм, на докритической и закритической частях сопла – 1,8 мм. Подогрев горючего в тракте охлаждения составит 35°С. В тракте охлаждения окислителем – 60°С. Результаты теплового расчета камеры приведены в таблице 2-23. МатериалыОсновные детали камеры выполнены из следующих материалов. Таблица 2-24
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||