Стенд для испытаний жидкостных ракетных двигателей

 

Стенд для испытаний жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) с соблюдением критериев гидродинамического подобия стендовых магистралей питания ЖРД компонентами топлива. Стенд содержит расходные баки 1, которые расходными магистралями 2 соединены с разделительными емкостями 3. Разделительные емкости трубопроводами соединены с бустерными емкостями 4 и пусковыми магистралями 5 с испытуемым ЖРД 6. В разделительных емкостях расположены отсечные клапаны 7 с седлами 8, которые герметично соединены со входами пусковых магистралей. Снаружи разделительных емкостей расположены приводы 9 клапанов. Клапаны и их приводы соединены между собой механическими связями 10, которые проходят через отверстия с уплотнениями 11 в стенках разделительных емкостей. В расходных магистралях, в трубопроводах сжатых газов установлена арматура (отсечные пневмоклапаны) 12 - 21. 1 ил.

Изобретение относится к ракетостроению и может быть использовано при стендовых испытаниях жидкостных ракетных двигателей (ЖРД).

Известен стенд для испытаний ЖРД, содержащий системы подачи компонентов топлива к ЖРД, включающие в себя расходные баки, разделительные емкости, бустерные емкости, топливные магистрали, топливную арматуру, трубопроводы сжатых газов.

Недостатками известного стенда являются наличие отсечных клапанов в составе топливных пусковых магистралей, что приводи к нарушению критериев гидродинамического подобия этих магистралей - ракетным магистралям: повышенному гидравлическому сопротивлению, повышенному отношению длин к площадям проходных сечений стендовых магистралей относительно ракетных, отличительным волновым процессам в компонентах топлива пусковых и ракетных магистралей. Такие нарушения при стендовых испытаниях ЖРД не допустимы.

Однако по условиям техники безопасности компоненты топлива в разделительных емкостях должны отсекаться от пусковых магистралей и испытуемого ЖРД при аварийных исходах испытания, т.к. в этих случаях могут разрушаться как ЖРД, так и пусковые магистрали, что приведет к выбросам в огневой отсек стенда окислителя и горючего из разделительных емкостей, значительным пожарам и разрушениям стенда, что недопустимо.

Задачей предлагаемого изобретения является создание стенда для испытания ЖРД, лишенного указанных недостатков и обеспечивающего испытание ЖРД с соблюдением критериев гидродинамического подобия пусковых магистралей стенда - ракетным, а также с соблюдением требований техники безопасности - не допускать значительных разрушений стенда при аварийных исходах испытаний ЖРД.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом стенде для испытаний ЖРД, содержащем системы подачи компонентов топлива, включающие в себя расходные баки, разделительные емкости, бустерные емкости, расходные магистрали с расходомерами, пусковые магистрали с расходомерами, пусковые магистрали, топливную арматуру, магистрали сжатых газов, предусмотрены установленные в разделительные емкости отсечные клапаны с их седлами, герметично соединенными со входами пусковых магистралей, а снаружи разделительных емкостей установлены приводы клапанов, причем клапаны и их приводы соединены между собой механическими связями, которые проходят через отверстия с уплотнениями в стенках разделительных емкостей.

Указанная совокупность признаков проявляет в предложенном стенде для испытаний ЖРД новые свойства, заключающиеся в том, что при расположении отсечных клапанов с седлами в разделительных емкостях сами корпуса емкостей являются корпусами клапанов, что не вызывает нарушений критериев подобия пусковых магистралей, обеспечивает возможность закрытия клапанов и отсечки компонентов топлива в разделительных емкостях при аварийных исходах испытаний, а расположение приводов клапанов снаружи емкостей упрощает конструкцию, технологию эксплуатации и повышает надежность работы систем в целом.

Таким образом, предложенное техническое решение соответствует критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

Предложенный стенд для испытаний ЖРД представлен на чертеже, где: 1 - расходный бак; 2 - расходная магистраль; 3 - разделительная емкость; 4 - бустерная емкость; 5 - пусковая магистраль; 6 - испытуемый ЖРД; 7 - отсечной клапан; 8 - седло клапана; 9 - привод клапана; 10 - механическая связь; 11 - уплотнение; 12-21 - пневмоклапаны.

Система стенда содержит расходный бак 1, который гидравлически расходной магистралью 2 соединен с разделительной емкостью 3. Разделительная емкость трубопроводом соединена с бустерной емкостью 4 и пусковой магистралью 5 - с испытуемым ЖРД 6. В разделительной емкости расположены отсечной клапан 7 и его седло 8, которое герметично соединено со входом в пусковую магистраль. Снаружи емкости расположен привод 9 клапана. Клапан и привод соединены между собой механической связью 10, которая проходит через отверстие с уплотнением 11 в стенке бака. В расходной магистрали, в трубопроводах сжатого газа установлена арматура (отсечные пневмоклапаны) 12-21.

Предложенный стенд для испытаний ЖРД работает следующим образом. Открывают пневмоклапаны 17, 12, 15, 16, и компонент топлива из расходного бака 1 по расходной магистрали 2 поступает в разделительную емкость 3 и по пусковой магистрали 5 на вход в испытуемый ЖРД 6. При этом емкость 3 заправляют компонентом топлива до образования в ней заданных уровней компонента и, соответственно, газовой подушки. Закрывают пневмоклапан 12. Открывая и закрывая пневмоклапаны 14, 15, 16, 18, 19, 20, 21, создают в расходном баке, разделительной емкости, бустерной емкости расчетные давления сжатого газа. Оставляют пневмоклапан 16 открытым. Запускают ЖРД 6, при этом за счет наличия в разделительной и бустерной емкостях расчетных давлений и объемов газовых подушек, за счет расчетных характеристик пусковой магистрали 5 обеспечивается требуемое гидродинамическое подобие систем питания компонентами топлива ЖРД на стенде - ракетным. Открывают пневмоклапаны 12, 13, при этом за счет повышенного давления в расходном баке компонент топлива поступает с повышенным расходом в разделительную емкость и из нее вытесняют газовую подушку в бустерную емкость, после чего закрывают пневмоклапан 16. Далее расходомеры 25 регистрируют величину расхода компонента топлива, поступающую в ЖРД. Испытание ЖРД продолжают в течение расчетного времени при нормальном протекании процесса, после чего выключают ЖРД. В случае аварийного исхода испытания и разрушения при этом ЖРД или пусковой магистрали дают команду на привод 9, который перемещает связь 10 через уплотнение 11, в сторону закрытия клапана 7, который садится на седло 8 и отсекает компонент в разделительной емкости, препятствуя его выливанию на стенд, образованию пожара и дальнейшему разрушению стенда.

Применение предложенного стенда для испытаний ЖРД позволит обеспечить: при запуске ЖРД - соблюдение критериев гидродинамического подобия стендовых магистралей питания компонентами топлива - ракетным; при аварийном исходе испытания - уменьшить разрушения стенда и его систем, что соответствует требованиям техники безопасности.

Формула изобретения

Стенд для испытаний жидкостных ракетных двигателей, содержащий системы подачи компонентов топлива к двигателю, включающие в себя расходные баки, разделительные и бустерные емкости, расходные магистрали с расходомерами, пусковые магистрали, топливную арматуру, магистрали сжатых газов, отличающийся тем, что в нем в разделительные емкости установлены отсечные клапаны с седлами, герметично соединенными с входами пусковых магистралей, а снаружи разделительных емкостей установлены приводы клапанов, причем клапаны и их приводы соединены между собой механическими связями, которые проходят через отверстия с уплотнениями в стенках разделительных емкостей.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к обкатке и испытанию вновь изготовленных и отремонтированных двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано для обкатки других механизмов, например, коробок передач, ведущих мостов автомобилей

Изобретение относится к испытаниям двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к области диагностики технического состояния машин, а конкретно, к способам диагностики и прогнозирования технического состояния машин, и может быть использовано для диагностики технического состояния машин, образующих машинные комплексы, путем анализа данных вибрации, потребления тока, его напряжения, расхода рабочего тела, температуры машины, обеспечивая своевременное отклонение действительного состояния машин от рабочего состояния и бесперебойную работу всего комплекса

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в системах автоматического управления и диагностики дизельных и карбюраторных двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при контроле работоспособности элементов системы регулирования и защиты паровых турбин

Изобретение относится к технической физике, а более конкретно к испытаниям реактивных двигателей, и может быть использовано в способах и устройствах для измерения тяги для повышения их точности

Изобретение относится к средствам технологического диагностирования и может найти применение для диагностирования двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к автоматическому регулированию авиационных газотурбинных двигателей (ГТД), а именно к испытанию и контролю систем управления и их элементов

Изобретение относится к технике испытаний жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) в наземных условиях
Изобретение относится к уничтожению и утилизации ракетных двигателей твердого топлива путем сжигания зарядов твердого ракетного топлива (ТРТ), в особенности к стендовым установкам для утилизации зарядов ТРТ

Изобретение относится к области ракетной техники и может найти широкое применение при создании агрегатов регулирования, в частности ЖРД

Изобретение относится к ракетной технике и может найти широкое применение при создании агрегатов регулирования, в частности ЖРД, работающих на криогенных компонентах

Изобретение относится к пускоотсечным устройствам пневмогидравлических систем ракет и космических летательных аппаратов для пуска и отсечки криогенных рабочих тел и может найти применение в устройствах для переключения подачи рабочей среды к исполнительным механизмам или в двигательные установки и т.д

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к агрегатам подачи рабочего компонента в ракетный двигатель

Изобретение относится к космической технике, а точнее к области проектирования и эксплуатации реактивных двигательных установок (РДУ) космических летательных аппаратов (КЛА)

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в жидкостных ракетных двигателях (ЖРД), авиации, космонавтике, энергетических и химических установках, а также в системах добычи и транспортировки газов и жидкостей
Наверх