Атлас. Атлас конструкций жрд. Описания. Часть I
 Скачать 0.87 Mb.
|
3,0 (при соотношении компонентов топлива, проходящего через камеру æК.С. = 2,6).
11,6 атм.
1,3%/Камера двигателя 8Д43 (лист 52)Двигатель 8Д43 предназначен для использования в связках двигателей I-х ступеней двухступенчатых баллистических ракет. Разрабатывался в период 1960-1964 гг. Двигатель 8Д43 автономный и при установке в связку имеет возможность качаться в одной плоскости. Ось качания проходит через область критического сечения. Двигатель однокамерный, работает по схеме с дожиганием генераторного газа после турбины в основной камере. Состоит (рис. 3-6) из камеры, турбонасосного агрегата, газогенератора, агрегатов автоматики, узлов и деталей общей сборки. Рисунок 3-6 Турбонасосный агрегат расположен под углом 15° к оси камеры и соединен с газоводом камеры сваркой. Вторая точка крепления ТНА к камере (кронштейн) расположена в закритической части сопла. Для компенсации температурных деформаций крепление ТНА к кронштейну выполнено подвижным. Узел качания рамы двигателя соединен с бандажом камеры, располагаемым в области критического сечения. Бандаж состоит из двух половин, стягиваемых болтами. Основные параметры камеры
Камера представляет собой неразъемную паяно-сварную конструкцию и состоит из газовода камеры сгорания с форсуночной головкой и сопла. Газодинамический профиль камерыПри принятой геометрии камеры сгорания (DК/DКР = 1,718) имеют место потери как статического, так и полного давления по длине цилиндрического участка камеры. Потери статического давления составляют |
Входная дозвуковая часть сопла характеризуется плавными переходами для обеспечения минимальных потерь при течении газа в суживающемся канале.
Профиль сверхзвуковой части сопла спрофилирован методом характеристик с изломом образующей в критическом сечении.
Координаты сверхзвуковой части сопла приведены на рис. 3-7.
Радиус скругления угловой точки в области критического сечения выбран из технологических соображений и составляет
Форсуночная головка
Головка состоит из корпуса (3), выполненного в виде силового кольца со средним днищем, огневого днища (б), кольцевой проставки (5) и форсунок (4).
Форсуночная головка имеет две полости, полость окислительного генераторного газа, образованную корпусом головки и газоводом, и полость горючего, образованную корпусом головки и огневым днищем. Горючее в полость головки поступает из межрубашечного тракта камеры через 106 отверстий (dотв = 6 мм), равнорасположенных по периметру кольцевой проставки.
На головке по концентрическим окружностям размещены двух-компонентные газожидкостные форсунки двухкаскадного типа (см. место I и рис. 3-8).
Рисунок 3-7
Рисунок 3-8
Каждая форсунка состоит из двух частей, соединенных между собой сваркой.
Внутренняя форсунка двухкомпонентная, струйная, с центральным отверстием для окислительного генераторного газа и четырьмя струйными вводами для горючего. Наружная форсунка однокомпонентная центробежная с тангенциальными входными каналами. Конус распыленного центробежной форсункой горючего защищает огневое днище от воздействия обратных токов горячих газов. Через наружные форсунки проходит 10-15% от расхода горючего, идущего на головку.
Корпус головки и форсунки выполняются из жаропрочных сталей. Огневое днище – из бронзового сплава для повышения надежности охлаждения. Кольцевая проставка, изготовленная из пластичной жаростойкой стали, введена в конструкцию для получения качественных сварных швов стального корпуса головки с бронзовым днищем. Шов между огневым днищем и проставкой осуществляется электроннолучевой сваркой, а проставки с корпусом головки – аргоно-дуговой. Герметичность и прочность соединения форсунок с деталями головки достигается их пайкой серебряным припоем.
К корпусу головки приварены пять штуцеров. Два диаметрально расположенных штуцера соединены сверлениями в корпусе головки с внутрикамерной полостью и служат для замера давления газов (сеч. ВВ). Переходные втулки устанавливаются в сверлениях до пайки форсуночной головки. Штуцер сеч. ГГ служит для замера давления горючего в полости головки. Штуцер, установленный в сеч. ДД, – для замера давления генераторного газа в полости перед форсунками. Пятый штуцер (сеч. ББ) предназначен для установки термопары, фиксирующей температуру генераторного газа в полости головки.
Камера сгорания и входной участок докритической части сопла
Внутренняя стенка выполнена из теплопроводного материала и имеет фрезерованные ребра по всей длине, причем на цилиндрическом участке камеры ребра имеют закрутку по отношению к образующей (для увеличения скорости жидкости).
В трех сечениях стенки камеры сгорания имеются пояса завесы, через которые охлаждающая жидкость подается на внутреннюю поверхность стенки.
Конструктивно каждый пояс завесы выполнен в виде 49 равнорасположенных по окружности тангенциальных отверстий с выходом в полость кольцевой канавки, проточенной на огневой поверхности стенки (см. место II и место III). Каналы просверлены под углом 82°30' к радиусам с выходными диаметрами d = 1,15 мм (сеч. КК) и d = 1,18 мм (сеч. ММ).
Рубашка (9) выполнена из стали и соединяется со стенкой пайкой по вершинам ребер твердым припоем.
На наружной поверхности рубашки проточен кольцевой паз, служащий для постановки бандажа узла качания и крепления камеры к раме.
Соединение форсуночной головки с цилиндрической частью камеры и газоводом
Соединение головки с цилиндрической частью камеры производится с помощью сварки внутренней стенки с огневым днищем и рубашки с корпусом головки через соединительную накладку (7), состоящую из двух полуколец, см. сеч. ТТ.
К накладке приварены два штуцера: один предназначен для постановки датчика замера пульсаций давления горючего (сеч. ЕЕ), через второй производится продувка азотом магистрали горючего при запуске двигателя (сеч. ЖЖ).
Газовод с выравнивающей решеткой и корпусом головки соединяются одним сварным швом (место I).
Критическая область и закритическая часть сопла
Критическая область и закритическая часть сопла выполнены в виде двух узлов.
Стенка (11) области критического сечения выполнена из теплопроводного материала. На наружной поверхности стенки профрезерованы ребра (половина ребер выполнена укороченной длины). Рубашка состоит из двух секций, точеной (12) и штампованной (13), и переходного кольца (14), соединенных между собой сваркой.
Секция (13) выполнена из листового материала толщиной = 2 мм.
Стенка и оболочка соединены между собой пайкой по вершинам ребер твердым припоем. После сборки оболочек (перед пайкой) докритическая часть внутренней оболочки развальцовывается.
На секции (12) рубашки предусмотрена площадка для центровки бандажа узла качания и крепления камеры.
Внутренняя стенка (20), выполненная из жаропрочной стали, имеет фрезерованные ребра и две кольцевые проточки у среза сопла (место VI). К торцу внутренней стенки приварено переходное кольцо (15), выполненное из пластичной стали, позволяющее получить качественный шов бронзовой и стальной внутренних стенок.
Наружная рубашка включает две штампованные секции (18) и (21), соединенные через кольцо коллектора (19), и переходное кольцо (17). Толщина листа штампованных секций = 0,8 мм.
Рубашка и стенка соединены между собой пайкой твердым припоем по вершинам ребер и сваркой у среза сопла (место VI).
Коллектор состоит из кольца коллектора (19) и двух штампованных секций, соединенных сваркой. Толщина стенок коллектора = 3 мм. К патрубку коллектора приварен переходник. К нему приваривается трубопровод подвода охладителя.
В кольце коллектора выполнено два ряда отверстий. Отверстия расположены по парам с равномерным шагом между парами. Взаимное расположение отверстий в кольце коллектора и межреберных каналов стенки показано в сеч. ИИ: две пары совмещенных отверстий (двух рядов) обеспечивают проход охлаждающей жидкости по четырем межреберным каналам.
Соединение частей
Части камеры и сопла соединяются между собой при помощи сварки, см. места IV и V. Внутренние стенки соединяются встык, рубашки – через соединительные кольца (10) и (16), состоящие каждое из двух полуколец.
Система охлаждения
Система охлаждения камеры комбинированная. Наружное охлаждение осуществляется горючим, проходящим по межрубашечному тракту. Внутреннее – горючим, поступающим через три пояса завесы на внутреннюю поверхность стенки камеры.
Горючее подводится через патрубок в коллектор и через отверстия в кольце коллектора поступает в межреберные каналы.
Большая часть горючего идет в направлении к критическому сечению. Меньшая часть идет к срезу сопла, перетекает через кольцевые проточки в межреберные каналы, не соединенные с коллектором, и по ним возвращается в направлении к критическому сечению. Такая схема при достаточно надежном охлаждении внутренней стенки позволила уменьшить гидравлические потери в охлаждающем тракте. В конце участка, образованного фрезерованными ребрами внутренней (стальной) стенки (место V), оба потока горючего соединяются и продолжают течение в сторону критического сечения к головке камеры сгорания и форсункам.
Положение коллектора относительно среза сопла выбрано с учетом гидравлического сопротивления участков охлаждающего тракта. При сборке обеспечивается взаимное расположение отверстий в кольце коллектора и межреберных каналов.
Горючее на внутреннее охлаждение отбирается из охлаждающего тракта камеры сгорания. Расход горючего на все пояса завесы составляет
| Наименование деталей | Материал |
| Внутренние стенки цилиндрической части и области критического сечения; огневое днище | бронза БрХ0,8 |
| Внутренняя стенка закритической части; форсунки | Ст. Х18Н9Т |
| Корпус головки; выпрямляющая решетка; газовод; фланец газовода | Ст. Х16Н6 (СН-2А) |
| Рубашки цилиндрической части, области критического сечения и закритической части сопла; накладка и кольцевая проставка головки; переходное кольцо внутренней стенки закритической части сопла; силовые и переходные кольца рубашки; переходник коллектора | Ст. 1Х21Н5Т |
| Кольцо коллектора; секция коллектора | Ст. Х18Н10Т |
| Припои: | |
| – для пайки форсунок | ПСр37,5 |
| – для пайки узлов камеры сгорания и критической области сопла | ПМ-17 |
| – для пайки узла закритической части сопла | ПЖК-35 |
Варианты конструкции
Кроме описанной здесь конструкции камеры, в процессе разработки было создано и испытано несколько других вариантов. Так, в конструкции головки был испытан вариант с двухкомпонентными газожидкостными форсунками: струйно-струйными и струйно(газ)-центробежными (жидкость). Кроме того, в полости горючего головки этого варианта был установлен дефлектор.
Прорабатывался вариант конструкции закритической части сопла с «открытыми гофрами». В этом случае на сопле было установлено два коллектора подвода жидкости. К одному, расположенному у среза сопла, подводился полный расход горючего. Затем часть жидкости охлаждала сопло, проходя между внутренней и наружной гофрированной оболочками, а другая часть перебрасывалась по наружным трубопроводам в коллектор, расположенный на другом конце этой части сопла (ближе к области критического сечения). Такая конструкция позволяла обеспечить охлаждение сопла, имея минимальные потери давления в охлаждающем тракте камеры.
Кроме того, рассматривался вариант приварного бандажа крепления камеры к ране двигателя.