Камера двигателя 8Д67 (листы 55, 56)
Четырехкамерный двигатель 8Д67 используется как рулевой II ступени двухступенчатой баллистической ракеты (совместно с двигателем 8Д46). Разрабатывался в 1960-1964 гг.
Кроме четырех камер, в состав двигателя входят (см. рис. 3-16): турбонасосный агрегат с двумя турбинами, два газогенератора (один из которых вырабатывает газ с избытком горючего, другой – с избытком окислителя), пороховой стартер ТНА, агрегаты системы автоматики.
Рисунок 3-16
Газ, прошедший турбины, направляется на наддув баков ступени, причем газ, идущий на наддув бака горючего, предварительно балластируется в смесителе, установленном на выхлопном кожухе соответствующей турбины ТНА.
Все четыре камеры поворотные. Компоненты топлива подводятся от баков к камерам через гибкие шланги.
Тяга двигателя в пустоте 3150 кгс, удельная тяга 293 сек.
Основные параметры камеры
тяга, кгс:
|
|
– в пустоте
|
787,5
|
топливо:
|
|
– окислитель
|
АТ
|
– горючее
|
НДМГ
|
секундный расход, кг/с:
|
|
– окислителя
|
1,703
|
– горючего
|
0,947
|
весовое соотношение компонентов топлива
|
1,8
|
коэффициент избытка окислителя
|
0,588
|
давление газов, кгс/см2:
|
|
– в камере сгорания
|
54
|
– в выходном сечении сопла
|
0,09
|
удельная тяга, сек:
|
|
– в пустоте
|
297
|
относительная расходонапряжённость сечения у головки, г/(с·см2·ата)
|
0,806
|
объём камеры сгорания, л
|
0,83
|
литровая тяга, кгс/л
|
948,8
|
масса камеры, кг
|
6,7
|
Камера состоит из головки, корпуса камеры сгорания и закритической части сопла. Сопло спрофилировано методом двух дуг.
Головка
Форсуночная головка камеры сгорания состоит из двух плоских (5) и (3) и одного сферического (1) днищ и двухкомпонентных форсунок (2).
Полость горючего образована огневым (5) и средним (3) днищами. Горючее попадает в эту полость непосредственно из охлаждающего тракта камеры.
Окислитель подводится по трубопроводу (7) в полость, образованную средним и наружным (1) днищами. Здесь же установлен сетчатый фильтр, причем его ось не совпадает с осью подводящего трубопровода (см. сеч. ЕОЕ), чтобы не закрывать отверстие штуцера (23).
Все днища выполнены из листовой стали путем штамповки.
На головке имеется 19 двухкомпонентнкх форсунок, расположенных по двум концентрическим окружностям (сеч. ДД). Каждая форсунка состоит (место I) из корпуса форсунки горючего и корпуса форсунки окислителя с завальцованным в нее донышком. Корпуса форсунок горючего завальцовываются в плоские днища, а затем запрессовываются форсунки окислителя (после окончательной сборки и сварки головки форсунки пропаиваются для обеспечения необходимой герметичности).
Все форсунки имеют одинаковые геометрические параметры (сеч. ЛЛ, ММ) и расход. Перепад давления на форсунках горючего – 10 кгс/см2, окислителя – 5,6 кгс/см2.
На головке установлены: два штуцера замера давления в камере (сеч. ЖЖ), штуцер (6) замера давления окислителя перед форсунками и штуцер (23), в который ввертывается датчик замера пульсация давления в полости окислителя головки (см. сеч. ЕОЕ).
Корпус камеры сгорания
Корпус состоит из цилиндрической части, пояса завесы и входного участка сопла.
Цилиндрическая часть и входной участок сопла изготовлены из двух оболочек, связанных между собой гофрированными проставками при помощи пайки.
Все проставки имеют наклонные к образующей каналы, а часть каналов последней перед критическим сечением секции закрыта проволочками (сеч. РР, ББ), что увеличивает скорость течения охлаждающей жидкости.
Внутренняя оболочка выполнена из жаропрочной стали толщиной = 1,2 мм, а наружная – из пластичной нержавеющей стали толщиной = 1,5 мм. Зазор между оболочками 1,8 мм. Гофрированные проставки выполнены из материала толщиной = 0,4 мм.
Пояс завесы
В конце цилиндрической части камеры сгорания установлен пояс завесы (лист 56, место II), состоящий из двух колец (19), (20) и накладки (16), состоящей из двух частей. Все эти детали соединяются между собой аргоно-дуговой сваркой.
В бурте кольца (20) просверлено шестнадцать тангенциальных (под углом 75° к образующей) отверстий D = 1 мм, а на торцевой поверхности кольца профрезерованы наклонные (под углом 70° к радиусу) зубья (сеч. ВВ и вид К).
К накладке (16) привариваются с двух противоположных сторон две переходные втулки (сеч. ИИ) и затем накладывается гофрированная проставка (17), состоящая из двух частей. Каналы этой проставки направлены вдоль образующей. В заключение приваривается накладка (18), состоящая из двух частей (поперечный шов находится в вертикальной плоскости, под кронштейнами), и к переходным втулкам привариваются штуцер (14) подвода горючего к поясу завесы и штуцер (25) замера давления в коллекторе пояса завесы.
Сборка корпуса камеры сгорания
Внутренние оболочки цилиндрической части камеры сгорания и входного участка сопла привариваются встык к соответствующим буртам колец (19) и (20) пояса завесы. После этого одеваются гофрированные проставки обеих частей корпуса.
К торцу внутренней оболочки цилиндрической части приваривается точеное кольцо (8) и этот шов прокатывается (проковывается) и полируется с внутренней стороны. После этого одевается гофрированная проставка (9), имеющая продольный разрез.
Наружные оболочки цилиндрической части камеры сгорания и входного участка сопла надеваются и привариваются к поясу завесы.
Корпус камеры сгорания подготовлен для сборки с закритической частью сопла и последующей пайки.
Закритическая часть сопла
Закритическая часть состоит из двух, связанных между собой через гофрированные проставки, оболочек.
Две первые секции гофрированных проставок имеют наклон каналов к образующей, каналы третьей секции идут вдоль образующей.
Кроме того, часть каналов первой от критического сечения секции закрыта проволокой.
Внутренняя стенка имеет толщину = 1,2 мм и заканчивается кольцом жесткости большей толщины. Кольцо приваривается к стенке встык.
Наружная оболочка выполнена из листовой пластичной стали толщиной = 1,0 мм и заканчивается кольцом большей толщины (13), к которому приваривается коллектор подвода горючего (12).
Зазор между оболочками 1,8 мм, толщина материала гофров = 0,4 мм.
Б кольце (13) прорезаны пазы, расположенные под углом к образующей. Кольцо (13) наружной оболочки приваривается к кольцу жесткости внутренней стенки.
К коллектору (12) приварен штуцер (21) замера давления горючего в начале охлаждающего тракта.
Соединение частей
Внутренние стенки корпуса камеры и закритической части сопла свариваются между собой встык аргоно-дуговой сваркой; шов проковывается и полируется с внутренней стороны. На этот шов накладывается лента припоя, гофрированная проставка, имеющая поперечный разрез (см.сеч. НН), и подкладка (11), состоящая из двух частей. Затем наружные оболочки свариваются через накладку (10). Накладка (10) состоит из двух частей и имеет два поперечных шва. Причем швы накладки (10) не должны совпадать с разъемами подкладки (11).
После этого камера (без головки) подвергается пайке с предварительным вакуумированием межрубашечного пространства.
Затем внутренняя стенка камеры приваривается к огневому днищу головки (через утолщенное кольцо (8)), а наружная оболочка через накладку (4) приваривается к среднему днищу головки.
К накладке (4) приварено четыре штуцера (сеч. ДД): (22), в котором устанавливается термопара замера температуры горючего после охлаждающего тракта; (24) – для установки датчика замера пульсаций давления в полости горючего головки; (15) – отбора горючего на пояс завесы; (26) – давления горючего перед форсунками.
Узлы крепления и подводящие трубопроводы
К корпусу камеры приварены два кронштейна, к которым на шпильках крепятся цапфы с шариковыми подшипниками (вид Г).
Крутящий момент передается от рулевой машинки к камере через шлицы на одной из цапф.
Для обеспечения подачи компонентов топлива к поворотным камерам без нарушения герметичности предусмотрены два гибких шланга.
Они представляют из себя трубы, выполненные из фторопласта (внутренний диаметр 10 мм) и покрытые наружной оплеткой иг нержавеющей проволоки.
Трубы вместе с оплёткой зажимаются в муфтах специальной конструкции, а муфты, в свою очередь, привариваются к трубопроводам, идущим от баков, с одной стороны, и к камере – с другой.
Система охлаждения и запуск
Окислитель подводится к головке камеры по трубопроводу (7), горючее – к коллектору (12) одновременно.
Окислитель попадает в камеру сгорания при запуске с опережением горючего на 0,1 с.
Камера имеет наружное и внутреннее охлаждение: первое обеспечивается проходящим между оболочками камеры горючим, а второе – горючим, поступающим в камеру через пояс завесы.
Горючее через пазы в кольце (13) попадает в межрубашечный зазор, проходит вдоль всей камеры, огибая пояс завесы, и поступает в соответствующую полость головки. На рис. 3-17 показаны основные геометрические размеры и характеристики охлаждающего тракта камеры.
Рисунок 3-17
После охлаждающего тракта часть горючего отбирается и через штуцер (14) подводится к поясу завесы. Проходя через тангенциальные отверстия в кольце (20), горючее получает закрутку и через зубчатую насечку ровной пеленой выходит в камеру сгорания. Центробежная сила прижимает пелену к стенке камеры. Расход горючего через пояс завесы равен 0,184 кг/с, т.е.
7% суммарного расхода компонентов через камеру.
На рис. 3-18 представлены результаты расчета охлаждения варианта камеры.
Рисунок 3-18
Специального зажигания в камере не требуется, так как компоненты самовоспламеняющиеся.
Материалы
Основные детали камеры выполнены из следующих материалов (см.таблицу 3-7).
Таблица 3-7
Наименование деталей
|
Материал
|
внутренняя оболочка; гофрированные проставки; детали головки; кольца завесы
|
Ст. Х18Н9Т
|
наружная оболочка
|
Ст. 1Х21Н5Т
|
припой для пайки оболочек
|
Г70НХ
| Испытания
В процессе сборки сварные швы испытываются на герметичность керосином в течение 30 мин.
Собранная камера испытывается на прочность водой при давлении 75 кгс/см2 в течение 5 мин., а затем на герметичность воздухом при давлении 40 кгс/см2 в водяной ванне в течение 10 минут. Течи не допускаются.
|
Скачать 0.87 Mb.