Dipendenza dalla potenza e dall'efficienza pompa sulla sua capacità volumetrica. Schemi di layout della pompa Processo tecnologico per la realizzazione della pala.

I TNA si dividono in monoalbero e multialbero. Nelle pompe monoalbero la turbina e le pompe si trovano sullo stesso albero. Il vantaggio dei TNA realizzati secondo questo design è la semplicità del design e il peso ridotto. Come svantaggio va notato che solo una delle pompe (di solito quella dell'ossidatore) funziona alla velocità ottimale. In questo caso la pompa del carburante viene fatta funzionare con valori di efficienza ridotti.

Si distinguono i seguenti schemi di layout TNA, Fig. 57.

Con un design della pompa a tre alberi, le velocità delle pompe e della turbina sono indipendenti l'una dall'altra e possono essere selezionate dalle condizioni per un funzionamento ottimale della pompa. Tuttavia, la presenza di riduttori operanti in condizioni difficili (velocità periferiche elevate, difficoltà nel fornire un sistema di lubrificazione e raffreddamento efficace) in alcuni casi minimizza i benefici derivanti dall’aumento dei valori di efficienza delle pompe.

Monoalbero

Tre alberi

Diagrammi di layout TNA

I design in TPU ad albero singolo sono più diffusi nei motori a razzo a propellente liquido.

5.3. Dispositivo pompa centrifuga

Nei motori a razzo a propellente liquido, le pompe centrifughe vengono solitamente utilizzate come principali. I principali vantaggi che determinano l’utilizzo primario di queste tipologie di pompe nei motori a propellente liquido sono:

Garantire elevate pressioni di alimentazione e produttività con dimensioni e peso ridotti;

Capacità di lavorare con componenti aggressivi e bassobollenti;

La capacità di lavorare con un elevato numero di giri e la comodità di utilizzare una turbina per azionarli.

La Figura 58 mostra uno schema di una pompa centrifuga monostadio. Il liquido viene fornito attraverso il tubo di ingresso 1 alla ruota rotante (girante) 2. Nella girante della pompa il liquido si muove attraverso un canale formato dalle pareti della girante e dalle pale 3. La forza esercitata dalle pale della ruota sul liquido ne provoca lo spostamento in modo tale da aumentare la riserva di energia per unità di massa del liquido. In questo caso si verifica un aumento sia dell'energia potenziale (pressione statica) che dell'energia cinetica del liquido.

Fig.58

Schema della pompa centrifuga:

1 - tubo di ingresso; 2 - girante della pompa (girante); 3 - scapole;

4 - diffusore; 5 - pale diffusori; 6 - raccolta o lumaca; 7 - sigillo anteriore;

8 - cuscinetto dell'albero; 9 - guarnizione del cuscinetto

All'uscita della ruota, il liquido entra nel diffusore 4, dove la sua velocità assoluta diminuisce e la pressione aumenta ulteriormente. Il diffusore più semplice è costituito dai dischi lisci che ne compongono le pareti ed è detto senza aletta. Il diffusore a palette ha alette fisse 5 (mostrate con linee tratteggiate in Fig. 58), che contribuiscono ad uno smorzamento più rapido della velocità del flusso. Dopo aver attraversato il diffusore, il liquido entra nel canale a spirale (coclea) 6, il cui scopo è raccogliere il fluido che esce dalla ruota e anche ridurne la velocità. Il liquido viene fornito alla rete attraverso il tubo di scarico.

Per ridurre il flusso di liquido dalla cavità ad alta pressione (diffusore, voluta) all'area a bassa pressione, nella pompa sono realizzate delle guarnizioni 7.

Fig.59

Schemi di pompe centrifughe:

AC ingresso assiale; B- con ingresso a spirale;

V- con ingresso bidirezionale; G-pompa multistadio

Le pompe centrifughe sono disponibili con aspirazione assiale, a spirale e doppia, singola e multistadio. Scelta dell'ingresso assiale o a spirale (Fig. 59, a, b)è determinato principalmente dalle condizioni di disposizione della pompa e del sistema di propulsione. Doppio ingresso (Fig. 59, V) vengono eseguite a portate elevate per ridurre la velocità di ingresso e quindi migliorare le proprietà anticavitazione della pompa. Pompe multistadio (Fig. 59, G) vengono utilizzati quando è necessario ottenere pressioni particolarmente elevate.

Tipicamente, i corpi delle pompe sono realizzati in fusione di leghe di alluminio ad alta resistenza e, in caso di pressioni elevate, in acciaio. Il numero di pale della girante profilate non è superiore a 8 e il loro spessore è compreso tra 2 ¸ 5 mm.

5.4. Giranti della pompa

Esistono giranti di tipo aperto e chiuso, Fig. 60 (a, b).

Una girante aperta viene utilizzata nelle pompe con componenti a bassa portata e bassa pressione. Una girante di questo tipo è caratterizzata da notevoli perdite causate dal flusso di un componente da una zona ad alta pressione (all'uscita della pompa) ad una zona a bassa pressione (all'ingresso della pompa). La girante è costituita da un disco 1 e dalle pale 2 montate su di esso.

Nelle giranti chiuse, sulle superfici terminali delle pale è installato un coperchio 3 che può essere reso solidale alla girante. Nelle giranti di questo tipo le perdite dovute al flusso dei componenti sono significativamente inferiori rispetto alle giranti aperte. Tipicamente, le giranti sono realizzate mediante fusione. Il numero di lame profilate, di norma, non supera 8 e il loro spessore è inferiore a 5 mm. Le giranti mostrate in Fig. 60 sono giranti con alimentazione dei componenti unidirezionali.

Per ridurre la portata del componente attraverso il canale della pala della girante (al fine di eliminare il verificarsi del processo di cavitazione), vengono utilizzate giranti con alimentazione bidirezionale del componente, Fig. 61.

Fig.60

Giranti monofaccia:

a- tipo aperto; b – tipo chiuso

Fig.61

Girante a doppia faccia

8.5. Guarnizioni della girante

Per ridurre le perdite di fluido, nelle giranti delle pompe sono installate le seguenti tipologie di guarnizioni: a fessura, a labirinto e flottanti, Fig. 62 a, b, c, rispettivamente.

Il principio di funzionamento delle guarnizioni a fessura si basa sul garantire un'elevata resistenza idraulica dell'intercapedine anulare tra il rivestimento in grafite installato nel corpo della pompa e la scanalatura ricavata nella sezione di ingresso del disco. Il design di questa tenuta consente fino al 15% di perdita dal volume del liquido pompato, mentre il labirinto, Fig. 62 b, e il galleggiante (un set di rondelle in fluoroplastica e alluminio installate nella sezione di ingresso della girante), Fig. 62 c, - rispettivamente fino al 10% e al 5%.

Fig.62

Guarnizioni della girante:

a – scanalato; b – labirintico; in - galleggiante

5.5. Turbina TNA

Uno degli elementi principali della pompa è la turbina a gas. In una turbina, l'energia potenziale dei prodotti della combustione provenienti da un generatore di gas o dal vapore del refrigerante viene convertita in lavoro meccanico della turbina. La turbina è progettata per mettere in rotazione le pompe TNA. La turbina è costituita da un apparato con ugelli 1, una girante 2 con due file di pale di lavoro 3 e 4, una pala guida 5 e un alloggiamento della turbina 6 con un tubo di uscita 7, Fig. 75.

Il primo stadio della turbina è una combinazione dell'apparato ugello 1 e delle pale della girante 3, il secondo è formato dalle pale fisse della pala di guida 5 e dalla seconda fila di pale lavoratrici 4.

La conversione dell'entalpia del flusso di gas nell'energia meccanica della rotazione dell'albero viene effettuata in due fasi: l'entalpia del flusso di gas - nell'energia cinetica del getto (nell'apparato dell'ugello); energia cinetica del getto - in energia meccanica di rotazione dell'albero (sulla girante).

Fig.75

Progettazione della turbina TNA

Gli alberi delle unità turbopompa (TPA) funzionano con carichi elevati e velocità elevate. Per alleggerire il loro peso, sono realizzati vuoti. Le maggiori sollecitazioni alternate nel metallo dell'albero si verificano sulla sua superficie esterna. In questo caso, qualsiasi tipo di transizione brusca, segni di un utensile da taglio e altri difetti superficiali sono concentratori di stress. Durante il funzionamento in questi punti possono formarsi delle crepe che porteranno alla rottura dell'albero. Particolare attenzione viene quindi posta alla pulizia della superficie dell'albero con l'introduzione in alcuni casi di operazioni di tempra. Non sono soggette a finitura solo le aree destinate a cuscinetti, tenute e accoppiamenti, ma anche tutte le altre aree dell'albero che non sono accoppiate ad altre parti.

Alte velocità (10000-20000 giri/min e altro ancora) obbligano il progettista a fissare tolleranze molto strette per l'allineamento dei perni e delle sedi, la precisione della posizione del foro assiale, la differenza di spessore e altre dimensioni. I più piccoli errori geometrici portano ad una distribuzione non uniforme delle masse metalliche rotanti, che provoca vibrazioni e scuotimenti della pompa.

5.6. Requisiti per i generatori di gas

È noto che il valore di spinta di un motore a razzo a propellente liquido è una funzione lineare del consumo di carburante al secondo. Il secondo consumo di carburante per ogni specifico motore con sistema di alimentazione dei componenti della pompa dipende dalla potenza sviluppata dalla turbina. La potenza della turbina è completamente determinata dalla seconda portata e dai parametri del fluido di lavoro all'ingresso della turbina, cioè all'uscita dal generatore di gas. Pertanto, il generatore di gas è un dispositivo che imposta la modalità operativa dell'intero sistema di propulsione. Questa circostanza determina i requisiti speciali per questa parte del sistema di alimentazione del carburante (oltre a Requisiti generali requisiti per tutte le unità LRE, indipendentemente dalle specificità del loro funzionamento). Questi requisiti si riducono a quanto segue.

1. Elevata stabilità. Ciò significa che il generatore di gas in tutte le modalità operative del motore deve fornire la seconda portata di gas specificata nel modo più accurato possibile e, allo stesso tempo, i valori dei parametri del gas (composizione, pressione, temperatura, ecc.) non devono variare. oltre certi limiti (ammissibili). Più stabile è il funzionamento del generatore di gas, minore è il carico che i sistemi di controllo del motore subiscono in volo e ciò aumenta l'affidabilità del motore e la precisione di tiro.

La stabilità del generatore di gas è particolarmente importante per i razzi con motori a razzo non regolati e per i razzi la cui autonomia di volo è controllata solo dalla velocità di volo alla fine della parte attiva della traiettoria. In quest'ultimo caso, la deviazione delle coordinate della fine del tratto attivo della traiettoria, causata dalla deviazione della spinta del motore dal valore calcolato, a causa del funzionamento instabile del generatore di gas, si trasformerà interamente in una deviazione del punto di impatto del missile dal bersaglio.

2. Facilità di gestione del flusso di lavoro in un'ampia gamma di modifiche ai suoi parametri. Questo requisito è dovuto anche all'effetto regolatore del generatore di gas sul motore e alla necessità di modificare la modalità operativa del motore durante un avvio (quando si regola la spinta durante il decollo e in volo, quando si passa dallo stadio principale di spinta a quello fase finale, ecc.).

3. Alta efficienza del gas del generatore, che determina il consumo minimo di energia (e, di conseguenza, il consumo minimo di carburante) per l'azionamento del TPU, oppure un aumento della potenza del TPU. Questo requisito è avanzato dal fatto che l'impulso specifico del motore è determinato dal rapporto tra la spinta e l'intero secondo consumo della massa espulsa. Il concetto di “massa scartata” comprende sia i prodotti della combustione del carburante nella camera sia i gas di scarico dopo la turbina. Per i motori a propellente liquido, nei quali questo gas viene emesso nell'atmosfera e sviluppa un impulso specifico inferiore a quello dei prodotti della combustione del carburante che escono dalla camera del motore, la condizione decisiva per aumentare l'efficienza del motore è ridurre il consumo di carburante per l'azionamento della pompa. Per un motore a razzo a propellente liquido con postcombustione del gas del generatore, l'importante è aumentare la potenza del turbocompressore, poiché ciò consente di aumentare la pressione nella camera e, ad un dato valore di pressione all'uscita dell'ugello, di aumentare il grado di espansione dei prodotti della combustione espulsi, ovvero aumentare il rendimento termico della camera. La riduzione del consumo di carburante per l'azionamento del TPU e l'aumento della potenza del TPU dipendono dalla quantità di energia fornita alla turbina da un chilogrammo di fluido di lavoro. Tale energia è pari, come è noto, al prodotto tra il rendimento effettivo relativo della turbina e il salto termico adiabatico disponibile.

5.7. Classificazione dei generatori di gas

La base per la classificazione dei generatori di gas è il metodo di produzione del gas del generatore. Attualmente sono comuni tre metodi di generazione del gas.

1. Decomposizione (con o senza catalizzatori) una sostanza che, dopo un'influenza scatenante esterna, può procedere ad un'ulteriore decomposizione spontanea stabile, accompagnata dal rilascio di una quantità significativa di energia termica e prodotti di decomposizione gassosi. Tale sostanza può essere un componente del carburante del motore principale o uno speciale agente generatore di gas immagazzinato a bordo del razzo solo per questo scopo. I generatori di gas in cui è implementato questo processo sono chiamati monocomponente. In futuro si distingueranno principalmente per il tipo di sostanza in decomposizione (perossido di idrogeno, idrazina, combustibile solido, ecc.).

2. Incenerimento combustibile liquido costituito da due componenti. È meglio utilizzare il carburante del motore principale per questo scopo, poiché ciò semplifica notevolmente la fornitura al generatore di gas e migliora le condizioni operative del razzo. I generatori di gas di questo tipo sono chiamati bicomponenti.

3. Evaporazione del liquido nel percorso di raffreddamento della camera del motore. Con questo metodo per ottenere il fluido di lavoro della turbina, viene contemporaneamente risolto il problema del raffreddamento delle pareti della camera del motore. I generatori di gas di questo tipo sono chiamati generatori di vapore e i circuiti del motore sono chiamati senza generatore. I circuiti del generatore di vapore sono suddivisi in circolazione e con cambio del fluido di lavoro. Nella prima, un fluido di lavoro arbitrario (ad esempio acqua) circola attraverso un circuito chiuso “percorso di raffreddamento camera - turbina - condensatore - pompa - percorso di raffreddamento camera”, trasformandosi alternativamente in vapore e poi in liquido nelle sue varie parti. Negli schemi con cambio del fluido di lavoro questa circolazione è assente. Il fluido di lavoro dopo che la turbina viene rimossa dal ciclo. Ovviamente l'immissione diretta dei gas di scarico nell'atmosfera peggiorerebbe notevolmente il rendimento del motore, poiché la spinta specifica dei tubi di scarico è sempre inferiore alla spinta specifica della camera motore. Per eliminare queste perdite, uno dei componenti del carburante viene solitamente inviato al percorso di raffreddamento della camera. Dopo l'evaporazione e l'attivazione nella turbina, viene inviato alla camera del motore, dove viene bruciato insieme al secondo componente. Pertanto, i motori senza generatore sono realizzati secondo lo schema con postcombustione del fluido di lavoro della turbina.

La progettazione dei sistemi di generazione del gas differisce in modo significativo l'uno dall'altro, tuttavia in ciascuno di essi si possono distinguere i seguenti elementi di base comuni:

Generatore di gas;

Dispositivi di alimentazione del carburante;

Automazione.

Nel generatore di gas (a volte chiamato reattore), si forma direttamente il fluido di lavoro della turbina: gas o vapore con parametri specificati. I dispositivi di alimentazione del combustibile assicurano il flusso dei mezzi di generazione del gas (materiali di partenza) nel reattore. L'automazione regola il processo di lavoro, nonché l'avvio e lo spegnimento del generatore di gas. A volte (ad esempio, quando si utilizza il carburante principale) il sistema di generazione del gas non dispone di dispositivi di alimentazione del carburante indipendenti. In questo caso, l'alimentazione di carburante al generatore di gas è fornita dal sistema di alimentazione del motore.

Nei motori a propellente liquido vengono utilizzati i seguenti tipi di generatori di gas (GG):

Combustibile solido (TGG);

Ibrido (THG);

Liquido monocomponente (ZhGG monocomponente);

Liquido bicomponente (ZhGG bicomponente);

Liquido evaporativo (LGG evaporativo);

1) Studio dello schema e del principio di funzionamento di un motore a razzo a propellente liquido (LPRE).

2) Determinazione delle variazioni dei parametri del fluido di lavoro lungo il percorso della camera del motore a razzo a propellente liquido.

1. INFORMAZIONI GENERALI SU LPRE

2.1. Composizione del motore a razzo

Un motore a reazione è un dispositivo tecnico che crea spinta a seguito del deflusso di un fluido di lavoro da esso. I motori a reazione forniscono accelerazione per veicoli in movimento di vario tipo.

Un motore a razzo è un motore a reazione che utilizza solo sostanze e fonti di energia disponibili a bordo di un veicolo in movimento.

Un motore a razzo liquido (LPRE) è un motore a razzo che utilizza il carburante (la fonte primaria di energia e fluido di lavoro) in uno stato aggregato liquido per il funzionamento.

In generale, il motore a razzo è costituito da:

2- gruppi turbopompa (TNA);

3- generatori di gas;

4- condutture;

5- unità di automazione;

6- dispositivi ausiliari

Uno o più motori a propellente liquido, insieme ad un sistema pneumatico-idraulico (PGS) per la fornitura di carburante alle camere del motore e alle unità ausiliarie dello stadio a razzo, costituiscono un sistema di propulsione a razzo a propellente liquido (LPRE).

Il carburante liquido per missili (LRF) è una sostanza o più sostanze (ossidante, carburante) che sono in grado di formare prodotti di combustione (decomposizione) ad alta temperatura a seguito di reazioni chimiche esotermiche. Questi prodotti sono il fluido di lavoro del motore.

Ciascuna camera LRE è costituita da una camera di combustione e da un ugello. Nella camera del motore a propellente liquido, l'energia chimica primaria del combustibile liquido viene convertita nell'energia cinetica finale del fluido di lavoro gassoso, a seguito della quale viene creata la forza reattiva della camera.

Un'unità turbopompa separata di un motore a razzo a propellente liquido è costituita da pompe e da una turbina che le aziona. Il TNA garantisce la fornitura di componenti di combustibile liquido alle camere e ai generatori di gas del motore a razzo a propellente liquido.

Un generatore di gas per motore a razzo a propellente liquido è un'unità in cui il combustibile principale o ausiliario viene convertito in prodotti per la generazione di gas utilizzati come fluido di lavoro della turbina e fluidi di lavoro del sistema di pressurizzazione per serbatoi con componenti di motori a razzo liquidi.

Il sistema di automazione LRE è un insieme di dispositivi (valvole, regolatori, sensori, ecc.) di vario tipo: elettrici, meccanici, idraulici, pneumatici, pirotecnici, ecc. Le unità di automazione provvedono all'avvio, al controllo, alla regolazione e allo spegnimento dell'LRE.

parametri LRE

I principali parametri di trazione del motore a razzo sono:

La forza reattiva di un motore a razzo - R - è la risultante delle forze del gas e idrodinamiche che agiscono sulle superfici interne del motore a razzo quando la materia ne fuoriesce;

Spinta del motore a razzo - R - la risultante della forza reattiva del motore a razzo (R) e di tutte le forze di pressione ambiente, che agiscono sulle superfici esterne del motore ad eccezione delle forze di resistenza aerodinamica esterna;

Impulso di spinta dell'LRE - I - integrale della spinta dell'LRE nel suo tempo di funzionamento;

Impulso di spinta specifico di un motore a razzo a propellente liquido - I y - il rapporto tra spinta (P) e consumo di carburante di massa () di un motore a razzo a propellente liquido.

I principali parametri che caratterizzano i processi che si verificano nella camera del motore a razzo liquido sono la pressione (p), la temperatura (T) e la portata (W) dei prodotti di combustione (decomposizione) del carburante liquido per missili. In questo caso, sono particolarmente evidenziati i valori dei parametri all'ingresso dell'ugello (indice di sezione “c”), nonché nelle sezioni critica (“*”) e uscita (“a”) dell'ugello .

Il calcolo dei valori dei parametri in varie sezioni del percorso dell'ugello del motore a razzo a propellente liquido e la determinazione dei parametri di trazione del motore vengono effettuati utilizzando le corrispondenti equazioni della termogasdinamica. Un metodo approssimativo di tale calcolo è discusso nella sezione 4 di questo manuale.

1. SCHEMA E PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO DELL'RD-214 LPRE

3.1. caratteristiche generali Motore a razzo liquido "RD-214"

Il motore a razzo liquido RD-214 è stato utilizzato nella pratica domestica dal 1957. Dal 1962 è stato installato sul 1° stadio dei veicoli di lancio Cosmos multistadio, con l'aiuto dei quali molti satelliti delle serie Cosmos e Interkomos sono stati lanciati in orbite terrestri basse.

Il motore a razzo a propellente liquido RD-214 ha un sistema di alimentazione del carburante a pompa. Il motore funziona con un ossidante dell'acido nitrico altobollente (una soluzione di ossidi di azoto in acido nitrico) e un carburante idrocarburico (prodotti per la lavorazione del cherosene). Per il generatore di gas viene utilizzato un componente speciale: perossido di idrogeno liquido.

I parametri principali del motore hanno i seguenti significati:

Spinta nel vuoto P p = 726 kN;

Impulso di spinta specifico nel vuoto I pack = 2590 N×s/kg;

Pressione del gas nella camera di combustione p k = 4,4 MPa;

Rapporto di espansione del gas nell'ugello e = 64

Il motore a razzo liquido "RD-214", (Fig. 1) è composto da:

Quattro fotocamere (elemento 6);

Un'unità turbopompa (TPU) (articoli 1, 2, 3, 4);

Generatore di gas (elemento 5);

Condotte;

Automazioni (articoli 7, 8)

Il motore THA è costituito da una pompa ossidante (elemento 2), una pompa del carburante (elemento 3), una pompa per il perossido di idrogeno (elemento 4) e una turbina (elemento 1). I rotori (parti rotanti) delle pompe e delle turbine sono collegati da un albero.

Le unità e i componenti che forniscono componenti alla camera del motore, al generatore di gas e alla turbina sono combinati in tre sistemi separati - linee:

Sistema di alimentazione dell'ossidante

Sistema di alimentazione del carburante

Sistema di generazione di vapore e gas a base di perossido di idrogeno.

Fig. 1. Schema del motore a razzo liquido

1 – turbina; 2 – pompa ossidante; 3 – pompa del carburante;

4 – pompa per perossido di idrogeno; 5 – generatore di gas (reattore);

6 – camera motore; 7, 8 – elementi di automazione.

3.2. Caratteristiche delle unità motore a razzo liquido RD-214

3.2.1. Camera LRE

Le quattro camere LRE sono collegate in un unico blocco lungo due sezioni mediante bulloni.

Ciascuna camera LRE (elemento 6) è costituita da una testa di miscelazione e da un alloggiamento. La testa di miscelazione comprende i fondi superiore, medio e inferiore (fuoco). Tra il fondo superiore e quello centrale si forma una cavità per l'ossidante, mentre tra il fondo centrale e quello centrale si forma una cavità per il combustibile. Ciascuna cavità è collegata al volume interno dell'alloggiamento del motore mediante gli ugelli corrispondenti.

Durante il funzionamento del motore a propellente liquido, i componenti del carburante liquido vengono alimentati, spruzzati e miscelati attraverso la testa di miscelazione e i suoi ugelli.

L'alloggiamento della camera del motore a razzo liquido comprende una parte della camera di combustione e un ugello. L'ugello del motore a razzo liquido è supersonico e ha una parte convergente e una divergente.

L'alloggiamento della camera LRE è a doppia parete. Le pareti interne (fuoco) ed esterne (potenza) dell'alloggiamento sono interconnesse da distanziatori. Allo stesso tempo, con l'aiuto di distanziatori, tra le pareti si formano dei canali per il percorso di raffreddamento del liquido del case. Il carburante viene utilizzato come refrigerante.

Durante il funzionamento del motore, il carburante viene fornito al percorso di raffreddamento attraverso speciali tubi collettori situati all'estremità dell'ugello. Dopo aver attraversato il percorso di raffreddamento, il combustibile entra nella corrispondente cavità della testa di miscelazione e viene introdotto nella camera di combustione attraverso gli ugelli. Contemporaneamente, attraverso un'altra cavità della testa di miscelazione e i relativi ugelli, l'ossidante entra nella camera di combustione.

Nel volume della camera di combustione avviene l'atomizzazione, la miscelazione e la combustione dei componenti del combustibile liquido. Di conseguenza, si forma un fluido di lavoro gassoso ad alta temperatura del motore.

Quindi, nell'ugello supersonico, l'energia termica del fluido di lavoro viene convertita nell'energia cinetica del suo getto, al termine della quale viene creata la spinta del motore a razzo.

3.2.2. Generatore di gas e unità turbopompa

Il generatore di gas (Fig. 1, pos. 5) è un'unità in cui il perossido di idrogeno liquido, a seguito della decomposizione esotermica, viene convertito in un fluido di lavoro a vapore ad alta temperatura della turbina.

L'unità turbopompa fornisce l'alimentazione sotto pressione dei componenti del combustibile liquido alla camera del motore e al generatore di gas.

Il TNA è costituito da (Fig. 1):

Pompa ossidante centrifuga a vite (articolo 2);

Pompa del carburante centrifuga a vite (elemento 3);

Pompa centrifuga per perossido di idrogeno (articolo 4);

Turbina a gas (elemento 1).

Ogni pompa e turbina ha uno statore stazionario e un rotore rotante. I rotori delle pompe e delle turbine hanno un albero comune, costituito da due parti, collegate da una molla.

La turbina (elemento 1) aziona le pompe. Gli elementi principali dello statore della turbina sono l'alloggiamento e l'apparato dell'ugello, mentre il rotore è l'albero e la girante con pale. Durante il funzionamento, il gas perossido viene fornito alla turbina dal generatore di gas. Quando il gas vapore passa attraverso l'apparato degli ugelli e le pale della girante della turbina, la sua energia termica viene convertita in energia meccanica di rotazione della ruota e dell'albero del rotore della turbina. Il gas di scarico del vapore viene raccolto nel collettore di uscita della carcassa della turbina e scaricato nell'atmosfera attraverso speciali ugelli di scarico. In questo caso, viene creata una spinta aggiuntiva del motore a razzo.

Le pompe dell'ossidante (voce 2) e del carburante (voce 3) sono del tipo centrifugo a vite. Gli elementi principali di ciascuna pompa sono il corpo e il rotore. Il rotore ha un albero, una vite e una ruota centrifuga con pale. Durante il funzionamento, l'energia meccanica viene fornita dalla turbina alla pompa attraverso un albero comune, garantendo la rotazione del rotore della pompa. Per effetto dell'azione delle pale della coclea e della ruota centrifuga sul liquido pompato dalle pompe (componente del carburante), l'energia meccanica di rotazione del rotore della pompa viene convertita in energia potenziale pressione del fluido, che garantisce l'alimentazione del componente alla camera del motore. Davanti alla ruota centrifuga della pompa è installata una coclea per aumentare preliminarmente la pressione del fluido all'ingresso nei canali interpala della girante al fine di evitare l'ebollizione a freddo del fluido (cavitazione) e l'interruzione della sua continuità. Violazioni della continuità del flusso di un componente possono causare instabilità del processo di combustione del carburante nella camera del motore e, di conseguenza, instabilità del funzionamento del motore a propellente liquido nel suo complesso.

Una pompa centrifuga (elemento 4) viene utilizzata per fornire perossido di idrogeno al generatore di gas. La portata relativamente bassa del componente crea le condizioni per un funzionamento senza cavitazione della pompa centrifuga senza l'installazione di una prepompa a vite davanti ad essa.

3.3. Principio di funzionamento del motore

Il motore viene avviato, controllato e arrestato automaticamente tramite comandi elettrici inviati dal razzo ai corrispondenti elementi di automazione.

Per l'accensione iniziale dei componenti del carburante viene utilizzato uno speciale carburante di avviamento che si autoaccende con un ossidante. Il carburante iniziale riempie inizialmente una piccola sezione della tubazione davanti alla pompa del carburante. Al momento del lancio del motore a razzo a propellente liquido, il carburante di avviamento e l'ossidante entrano nella camera, si verifica la loro autoaccensione e solo allora i componenti principali del carburante iniziano ad essere forniti alla camera.

Durante il funzionamento del motore, l'ossidante passa in sequenza attraverso gli elementi e i gruppi della linea principale (sistema), tra cui:

Valvola divisoria;

Pompa ossidante;

Valvola ossidante;

Testa di miscelazione della camera motore.

Il carburante scorre attraverso una tubazione che comprende:

Valvole divisorie;

Pompa di benzina;

Collettore e percorso di raffreddamento della camera motore;

Testa di miscelazione della camera.

Il perossido di idrogeno e il gas vapore risultante passano successivamente attraverso gli elementi e le unità del sistema di generazione di vapore e gas, tra cui:

Valvola divisoria;

Pompa per perossido di idrogeno;

Riduttore idraulico;

Generatore di gas;

Apparecchi con ugelli per turbine;

Pale di giranti di turbine;

Collettore di turbine;

Ugelli per rifiuti.

Come risultato della fornitura continua di componenti del carburante da parte dell'unità turbopompa alla camera del motore, della loro combustione con la formazione di un fluido di lavoro ad alta temperatura e del deflusso del fluido di lavoro dalla camera, viene creata la spinta del motore a razzo.

La variazione del valore di spinta del motore durante il suo funzionamento è assicurata variando la portata di acqua ossigenata fornita al generatore di gas. Allo stesso tempo, cambia la potenza della turbina e delle pompe e, di conseguenza, la fornitura di componenti del carburante alla camera del motore.

Il motore a propellente liquido viene arrestato in due fasi mediante elementi automatici. Dalla modalità principale il motore viene prima trasferito alla modalità operativa finale con minore spinta e solo successivamente viene spento completamente.

1. PROCEDURA DI LAVORO

4.1. Ambito e ordine di lavoro

Nel processo di esecuzione del lavoro, le seguenti azioni vengono eseguite in sequenza.

1) È in fase di studio il progetto del motore a razzo a propellente liquido RD-214. Vengono presi in considerazione lo scopo e la composizione del motore a razzo a propellente liquido, la progettazione delle unità e il principio di funzionamento del motore.

2) Vengono misurati i parametri geometrici dell'ugello del motore a razzo a propellente liquido. Viene rilevato il diametro delle sezioni di ingresso (“c”), critica (“*”) e uscita (“a”) dell'ugello (D c, D *, D a).

3) Viene calcolato il valore dei parametri del fluido di lavoro del motore a razzo a propellente liquido nelle sezioni di ingresso, critica e di uscita dell'ugello del motore a razzo a propellente liquido.

Sulla base dei risultati del calcolo, viene costruito un grafico generalizzato delle variazioni di temperatura (T), pressione (p) e velocità (W) del fluido di lavoro lungo il percorso dell'ugello (L) del motore a propellente liquido.

4) I parametri di trazione del motore a razzo a propellente liquido sono determinati nella modalità operativa di progettazione dell'ugello ().

4.2. Dati iniziali per il calcolo dei parametri del motore a razzo RD-214

Pressione del gas nella camera (vedi opzione)

Temperatura dei gas nella camera

Costante dei gas

Esponente isoentropico

Funzione

Si presuppone che i processi nella camera procedano senza perdita di energia. In questo caso i coefficienti di perdita di energia nella camera di combustione e nell'ugello sono rispettivamente uguali

Viene calcolata la modalità operativa dell'ugello (indice " R»).

Misurando si determina:

Diametro della sezione critica dell'ugello;

Diametro della sezione di uscita dell'ugello.

4.3. Sequenza di calcolo dei parametri del motore a razzo

UN) I parametri nella sezione di uscita dell'ugello (“a”) sono determinati nella seguente sequenza.

1) Zona uscita ugello

2) Zona della sezione critica dell'ugello

3) Grado geometrico di espansione del gas

DOMANDE DI CONTROLLO

1. Qual è il significato del motore a razzo RD-214?

2. Elencare i principali sistemi del motore a razzo a propellente liquido studiato.

3. Qual è lo scopo della camera del motore a razzo, da quali parti è composta?

4. Qual è lo scopo del TNA, elenca le sue unità principali?

5. Qual è lo scopo e la composizione del sistema di generazione di vapore e gas del motore a razzo a propellente liquido "RD-214"?

6. Descrivere la sequenza di passaggio del fluido di lavoro della turbina.

7. Elencare i principali parametri di trazione del motore a razzo; quali sono i loro valori per il motore a razzo a propellente liquido "RD-214".

UDC 62-762

ANALISI DELLA DINAMICA DELLE VARIAZIONI DEI GIOCHI RADIALI DI POMPE E TURBINE DEL CALORE LPRE

©2011 A. V. Ivanov Stato di Voronezh Università Tecnica

L'articolo esamina i fattori che influenzano la variazione degli spazi vuoti nelle guarnizioni delle macchine turbo ad alta velocità e propone dipendenze approssimative per l'analisi della variazione degli spazi vuoti durante il funzionamento dell'unità. È dimostrato che per le unità ad alta velocità non è auspicabile utilizzare l'ipotesi di gioco costante in tutte le modalità operative durante il calcolo e l'analisi del funzionamento delle turbomacchine.

Guarnizione, rotore, statore, gap, turbomacchina, deformazione.

Quando si creano turbomacchine ad alta velocità, uno dei punti chiave è la scelta dello spazio tra gli elementi di tenuta del rotore e dello statore. La scelta dei valori ottimali e l'analisi delle variazioni degli spazi nelle guarnizioni della parte di flusso svolgono un ruolo importante quando si crea un'unità di tenuta, poiché sono gli spazi che determinano in gran parte l'efficienza e le prestazioni della struttura. Questo compito è particolarmente rilevante per le unità turbopompa di motori a razzo a liquido, i cui elementi strutturali sono soggetti a notevoli deformazioni di forza e temperatura (cadute di pressione attraverso gli elementi di tenuta fino a 60 MPa, temperature fino a 1000 K, velocità periferiche della guarnizione del rotore elementi fino a 600 m/s). L’importanza del problema della selezione del gap è dovuta a quanto segue:

La riduzione del divario porta ad una diminuzione delle perdite attraverso le guarnizioni, ovvero ad un aumento dell'efficienza della turbomacchina;

La riduzione dello spazio porta ad un aumento della probabilità di contatto per attrito o impatto tra gli elementi del rotore e dello statore della guarnizione, ovvero danni alle superfici di tenuta e, possibilmente, guasto dell'unità.

Nelle unità turbopompe sono maggiormente utilizzate le tenute fisse e autoallineanti con gioco garantito.

Per le guarnizioni senza contatto si possono distinguere tre tipi di spazi: installazione, funzionamento e spazi minimi garantiti. Gli spazi di assemblaggio sono gli spazi tra gli elementi del rotore e dello statore della tenuta durante l'assemblaggio, definiti come la metà della differenza di diametri, sulla base del presupposto di una posizione relativa concentrica del rotore e dello statore. Distanze di lavoro - per-

spazi tra il rotore e lo statore, tenendo conto delle deformazioni dovute alla forza e alla temperatura, ottenute dalla condizione di deformazioni assialsimmetriche, che determinano il flusso attraverso la guarnizione. Distanze minime garantite - distanze determinate tenendo conto delle deformazioni dovute alla forza e alla temperatura, nonché alla possibile installazione reciproca e allo spostamento operativo degli elementi strutturali, che determinano le prestazioni della tenuta.

In generale, ci sono due tipi di ragioni che causano una variazione dello spazio tra le parti del rotore e dello statore della tenuta:

Gli spostamenti di montaggio, cioè gli spostamenti degli assi delle superfici di tenuta rispetto all'asse geometrico, presenti nell'unità assemblata prima della sua messa in servizio, sono influenzati da tre gruppi di fattori: la disposizione progettuale dell'unità, le caratteristiche tecnologiche errori di processo ed effettivi nella produzione di parti, processo tecnologico di assemblaggio e controllo delle unità di tenuta;

Spostamenti operativi causati dalle condizioni operative dell'unità come parte del motore: deformazioni di temperatura e forza, flessione dell'albero dovuta a forze idrauliche e del gas, carichi derivanti da squilibri, vibrazioni, ecc.

I valori nominali dei giochi radiali nelle guarnizioni sono assegnati in base all'esperienza di progettazione e alle statistiche operative di unità simili o tramite calcolo. In genere viene utilizzata una combinazione di questi due metodi. Tipicamente, per ciascuna tenuta, lo stato sforzo-deformazione viene calcolato nella modalità operativa nominale. Vengono inoltre eseguiti calcoli della dinamica dei cambiamenti nello stato termico della struttura durante il processo.

funzionamento dell'unità. Questi calcoli vengono eseguiti in sistemi CAE specializzati utilizzando il metodo degli elementi finiti al fine di determinare i valori nominali delle deformazioni degli elementi di tenuta e assegnare le distanze di montaggio e di lavoro nominali. Il calcolo degli spostamenti di installazione e operativi viene effettuato secondo le combinazioni di tolleranze massime e più sfavorevoli in termini di dimensioni, forma e posizione delle superfici dal punto di vista delle prestazioni. L'esecuzione di calcoli agli elementi finiti per ciascuna modalità operativa (avvio, arresto, transizione da una modalità all'altra) è un processo complesso, dispendioso in termini di tempo e manodopera. A questo proposito, è consigliabile calcolare la dinamica delle variazioni del gioco radiale utilizzando dipendenze semplificate. Tali dipendenze devono soddisfare i seguenti requisiti:

1) universalità - deve fornire la capacità di calcolare i valori del minimo radiale garantito e dei giochi di lavoro per qualsiasi macchina a pale: pompa, turbina, compressore;

2) semplicità: non dovrebbe richiedere l'uso di calcoli aggiuntivi utilizzando i sistemi CAE;

3) elevata precisione - deve tenere conto di tutti i dati disponibili durante la progettazione degli elementi di tenuta del rotore e dello statore sulle deformazioni degli elementi di tenuta, tolleranze dimensionali, forma e posizione delle superfici.

Diamo un'occhiata alle guarnizioni del rotore con gioco garantito. Il traferro di lavoro radiale nella tenuta AKR è uguale alla differenza tra il traferro di installazione dell'AKM e la somma delle grandezze della forza e delle deformazioni termiche degli elementi di tenuta rotanti e stazionari dell'AKR:

LYA^L^-L^. (1)

Distanza minima locale

A^^A^-A^-bYa.-v, (2)

dove = 8R¡b + 8Rlab - locale

riduzione del raggio della superficie di tenuta del corpo causata da deviazioni della sua forma durante la produzione e l'assemblaggio (8 7? fb) e deviazioni della forma dovute all'influenza del carico di forza e temperatura

zioni durante il lavoro (8 R£a6);

s=£c6+sPa6 - spostamento dell'asse della superficie di tenuta del rotore rispetto all'asse della superficie di tenuta dello statore durante il montaggio (vsb) e dovuto al carico di forza e temperatura durante il funzionamento (£lavoro) -

Lo spazio di montaggio nella guarnizione è uguale alla differenza dei raggi delle superfici di tenuta dello statore Ry.c e del rotore i?y p, misurata durante il montaggio:

La dimensione della fessura di installazione viene scelta a condizione che la condizione ARmin >0 sia soddisfatta in tutte le modalità operative. Il valore totale della forza e delle deformazioni termiche è determinato come

BRACCIO=5RCM+5Rvn-5RVM+

dove 5 Ms [ è la deformazione dell'elemento di tenuta dell'alloggiamento dovuta alla caduta di pressione attraverso la tenuta;

8 Rpс - deformazione dell'elemento di tenuta del rotore dovuta alle forze centrifughe;

8 Rpä - deformazione della sigillatura

elemento rotorico dalla caduta di pressione attraverso la tenuta;

8 Rpt - deformazione termica dell'elemento di tenuta del rotore;

8 Rct - deformazione termica dell'elemento di tenuta dell'alloggiamento.

Deformazione termica 8 Rpt, 8 Rct

hanno valore positivo se la temperatura della struttura è superiore alla temperatura delle parti durante l'assemblaggio, e valore negativo se la temperatura della struttura è inferiore alla temperatura delle parti durante l'assemblaggio.

La quantità di spostamento degli assi delle superfici di tenuta

S - S + £ + £ + £ + £ + £ + £ ,

r R s s.i pr d k.t p "

s - spostamento di montaggio dell'asse

la superficie dell'elemento di tenuta del rotore rispetto all'asse della sua rotazione, causata da spazi lungo le superfici di appoggio delle parti, deviazioni nella posizione relativa delle superfici delle parti durante la produzione e giochi nei cuscinetti;

£рс - spostamento di montaggio degli assi degli elementi di tenuta dello statore durante il montaggio

unità, causata da lacune nell'adattamento delle parti e deviazioni nella posizione relativa delle superfici delle parti durante la loro fabbricazione;

tutto - spostamento di installazione degli assi degli elementi di tenuta causato da deformazioni degli alloggiamenti dell'unità durante l'assemblaggio dell'unità e del motore;

Raggio di precessione del rotore durante il funzionamento;

£ä - spostamento degli assi di saldatura

elementi durante il funzionamento dovuti a forze e deformazioni termiche degli alloggiamenti dell'unità; VKT - spostamento degli assi di saldatura

elementi durante il funzionamento, causati da deformazioni degli alloggiamenti dell'unità sotto l'influenza delle tubazioni collegate e degli elementi di fissaggio del motore;

£п - spostamento degli assi di saldatura

elementi causati dalla deflessione del rotore sotto l'influenza delle forze idrodinamiche nelle cavità dell'unità.

Dalle equazioni (1), (2) segue:

Le dipendenze indicate sono valide per qualsiasi tipo di tenuta senza contatto.

Come segue dalle dipendenze (2), (3), (4), la scelta di un valore minimo ma sufficiente per un funzionamento sicuro dello spazio di installazione è un compito difficile, poiché è necessario tenere conto di una serie di componenti di deformazione e spostamento degli assi degli elementi di tenuta. Questo compito è ulteriormente complicato dal fatto che le grandezze e le direzioni vettoriali delle deformazioni e degli spostamenti degli assi sono di natura probabilistica.

Secondo la dipendenza (5), il valore minimo della luce di lavoro AKr nella guarnizione è garantito a valori minimi<5 и е. Таким образом, одним из направлений обеспечения минимального значения рабочего зазора является повышение точности изготовления деталей агрегата, повышение качества сборки агрегата и двигателя, увеличение жесткости ротора и корпусов агрегата. Более радикальным направлением является использование уплотнений с плавающими кольцами. Схема расчета зазоров в уплотнении с фиксированной гладкой стенкой приведена на рис. 1.

Riso. 1. Schema per il calcolo degli spazi vuoti in una sigillatura con parete liscia fissa

In una tenuta con anello flottante, lo spostamento dell'asse del rotore rispetto all'asse dell'alloggiamento è compensato dallo spostamento radiale dell'anello flottante. Inoltre, grazie all'assenza di un collegamento rigido tra anello e corpo, viene eliminata la possibilità di modificare la forma degli elementi di tenuta durante il montaggio ed il funzionamento. Durante il funzionamento, l'anello flottante, a causa dell'azione delle forze idrodinamiche nello spazio di tenuta, che in tutte le modalità operative supera la forza di attrito all'estremità dell'anello, si autoallinea rispetto alla superficie di tenuta del rotore. In questo caso, lo spazio di lavoro nella guarnizione è uguale allo spazio minimo locale - A Ш = А11ты. Un diagramma per il calcolo degli spazi in una tenuta autoallineante con anello flottante è mostrato in Fig. 2, a.

Le guarnizioni TNA funzionano con elevate perdite di carico, per cui sull'anello flottante contro l'estremità dell'alloggiamento agisce una maggiore forza di pressione, che non gli consente di autoallinearsi durante la precessione dell'asse della superficie di tenuta del rotore. Questi sigilli sono classificati come sigilli semimovibili. Nelle tenute semimobili, l'anello si autoallinea rispetto alla superficie di tenuta del rotore, compensando gli spostamenti dell'asse e le deflessioni del rotore, ma allo stesso tempo, la eccentricità di montaggio della superficie di tenuta del rotore e la sua eccentricità associata con la precessione del rotore durante il funzionamento non vengono compensate. Va notato che durante l'installazione, l'anello semimobile può spostarsi rispetto al rotore all'interno dello spazio di montaggio e, di conseguenza, è possibile il contatto tra l'anello e il rotore. All'avvio (arresto), quando le forze idrodinamiche sono inferiori alle forze di attrito all'estremità dell'anello, l'anello semimobile è allineato rispetto al rotore a causa delle collisioni

fra loro. Durante il funzionamento in modalità, l'anello semimobile è allineato rispetto al rotore a causa delle forze idrodinamiche nello spazio di tenuta, poiché superano la forza di attrito all'estremità dell'anello. Durante il funzionamento dell'unità, l'anello semimobile non monitora i battiti del rotore, ma monitora la posizione del rotore quando si passa da una modalità all'altra. In una tenuta semimobile, il traferro è determinato dalla relazione

LA = LA +8. (6)

r.p tgp r pr V J

Lo spazio di lavoro nella guarnizione semimobile (Fig. 2, b) è inferiore a quello della guarnizione a fessura della quantità

5 Нр Н + £Р с + £с и + £ä + т + £п. (7)

Io > 3 w ^ £

Riso. 2. Schema per il calcolo degli spazi nelle guarnizioni autoallineanti: a - con anello flottante; b - con un anello semimobile

Questo è il vantaggio principale di una tenuta con anello semimobile rispetto ad una tenuta a fessura, che garantisce una ridotta perdita del fluido di lavoro. Nelle tenute a fessura, a causa del fatto che l'entità dello spostamento dell'asse e della deflessione del rotore sono difficili da prevedere, con piccoli spazi di montaggio esiste la possibilità che il rotore si blocchi prima che entri in funzione o che le superfici di tenuta si usurino durante il funzionamento. Una tenuta con anello semimobile ha un'affidabilità maggiore poiché non presenta questo svantaggio.

Va notato che la forza e le deformazioni termiche degli elementi di tenuta e la deflessione del rotore possono essere determinate mediante calcolo con un certo errore. Inoltre, le deformazioni della forza e la deflessione del rotore cambiano a seconda della modalità operativa, e le deformazioni termiche cambiano nel tempo al raggiungimento dei valori di temperatura stazionaria della struttura. Pertanto, è necessario sforzarsi di raggiungere valori minimi di deformazione e deflessione del rotore. Quando LYAD = 0, lo spazio di lavoro nella guarnizione a fessura è AY^ =LKm e nella guarnizione con anello flottante

La differenza nelle deformazioni termiche degli elementi di tenuta dell'alloggiamento e del rotore può essere pari a zero con gli stessi valori di temperatura e gli stessi materiali strutturali degli elementi di tenuta, e anche a condizione che la temperatura operativa della struttura differisca poco da quella temperatura alla quale viene effettuato l'assemblaggio.

Le deformazioni della forza nelle guarnizioni THA dei motori senza postcombustione erano piccole. Il contributo principale è stato dato dalle deformazioni termiche, poiché le leghe di alluminio venivano spesso utilizzate per le giranti delle pompe. Nei motori con postcombustione, le deformazioni dovute alla forza degli elementi di tenuta sono aumentate in modo significativo, soprattutto nei motori a razzo a ossigeno-idrogeno, in cui l'aumento delle deformazioni è dovuto alla maggiore tensione strutturale. Attualmente, quando si creano motori a razzo a propellente liquido riutilizzabili per un uso ripetuto, è importante mantenere la stabilità delle deformazioni e degli spazi vuoti dal lancio al lancio della pompa.

Le dipendenze approssimative per determinare i componenti della deformazione degli elementi del rotore e dello statore della tenuta, presupponendo che le cadute di pressione attraverso gli elementi della tenuta dipendano dalla velocità di rotazione del rotore, possono essere presentate come segue:

5ys.d(t) =<5ДСН°М (п(т)/пном)2 - силовые деформации статорного элемента уплотнения в произвольный момент времени т;

Deformazioni della forza dell'elemento di tenuta dello statore nella modalità operativa nominale;

u(t) - frequenza di rotazione del rotore in pro-

momento arbitrario nel tempo t; altro - velocità nominale del rotore;

5Dr.d(t) = °m (p(t)/pnom)2 - deformazioni di forza dell'elemento rotorico della tenuta dovute all'azione della caduta di pressione in un momento arbitrario di tempo t;

<5/?р °м - силовые деформации роторного элемента уплотнения от действия перепада давления на номинальном режиме работы;

gYar.ts(t) = 5yr°m (p(t)/pnom)2 - deformazioni della forza dell'elemento rotorico della tenuta derivanti dall'azione delle forze centrifughe in un momento di tempo t arbitrario;

5 anni °m - deformazioni della forza dell'elemento rotorico della guarnizione dovute all'azione delle forze centrifughe nella modalità operativa nominale;

deformazioni termiche dell'elemento di tenuta dello statore in un tempo arbitrario t;

(t) = ^ (t) - ^ sb - variazione di temperatura dell'elemento di tenuta dello statore;

tc(t) è la temperatura dell'elemento di tenuta dello statore in un tempo arbitrario t; tccb è la temperatura dell'elemento statorico durante il montaggio della tenuta;

ac(t)) è il coefficiente di temperatura di dilatazione lineare del materiale dell'elemento di tenuta dello statore in funzione della sua temperatura in un tempo arbitrario t, ottenuto dalla dipendenza approssimata;

"Mt) = *p(tK("P(T))LR "loro"

deformazioni termiche dell'elemento di tenuta del rotore in un tempo arbitrario t;

¿Ts,(t) = *p(t)-*rsb - variazione di temperatura dell'elemento rotorico della tenuta;

/p (t) - temperatura dell'elemento rotorico della guarnizione in un momento arbitrario; temperatura temporale dell'elemento rotore -

durante il montaggio del sigillo;

ar (t)) - coefficiente di temperatura dell'espansione lineare del materiale dell'elemento rotorico della guarnizione in base alla sua temperatura in un momento arbitrario

tempo t, ottenuto dalla dipendenza approssimata.

Dipendenza generalizzata per determinare il working gap:

chaN/ chaN/

r.ts (Shch2 - (gyas.s(t) -<5Др.,(т)) .

Per lo spazio minimo garantito:

MnY = DDM - (<5Д£б + "

\ 4 /"-nom/ / ^"^nom"

^* "^nome" ^

Nelle dipendenze indicate, le componenti di deformazioni, deviazioni di forma e posizione degli elementi rotorici e statorici della tenuta hanno un valore positivo se portano ad una diminuzione del gioco di installazione, negativo se portano ad un aumento del gioco radiale .

Ad esempio, presentiamo i risultati del calcolo della dinamica dei cambiamenti nel funzionamento e nei giochi locali garantiti durante il test di una turbomacchina ad alta velocità (Fig. 3). Tutti i parametri sul grafico, tranne il tempo, sono normalizzati, cioè correlati al valore nominale del parametro corrispondente.

Riso. 3. Modifica dei parametri durante il test:

1 - spazio minimo garantito; 2 ^gap lavorativo; 3 - temperatura degli elementi di tenuta; 4 - velocità del rotore

Nel calcolare la dinamica delle variazioni dei giochi radiali, sono state fatte le seguenti ipotesi: la temperatura degli elementi di tenuta del rotore e dello statore è la stessa; spostamento degli assi delle superfici di tenuta e riduzione locale del raggio

La superficie di tenuta dell'alloggiamento è costante, indipendentemente dalla modalità operativa dell'unità; le deformazioni dovute alla forza e alla temperatura degli elementi di tenuta sono di natura assialsimmetrica.

Si può notare che il divario minimo garantito in alcune modalità operative arriva fino al 15% del divario di installazione, il divario di lavoro arriva fino al 30% del divario di installazione.

Durante il funzionamento dell'unità, il gioco radiale di lavoro della tenuta può variare di 2-4 volte rispetto a quello di installazione, e il gioco minimo garantito può variare di 2-10 volte. Pertanto, i metodi di applicazione comunemente utilizzati nell'analisi dei test, i calcoli TNA presupponendo un gioco radiale costante, non sono sempre accettabili.

Bibliografia

1. Dmitrenko, A.I. Analisi della tenuta

parte di flusso di pompe e turbine di TNA LRE [Testo] / A.I. Dmitrenko, A.B. Ivanov // Collezione anniversario scientifico e tecnico. Ufficio di progettazione dell'automazione chimica. - Voronezh: IPF "Voronezh". - 2001. - P. 364-370.

Una delle strutture di ingegneria meccanica più complesse è la turbina a gas.

Lo sviluppo delle turbine a gas è determinato innanzitutto dallo sviluppo dei motori a turbina a gas per l'aviazione per scopi militari. In questo caso, l'importante è aumentare la spinta specifica e ridurre il peso specifico. I problemi economici e di risorse per tali motori sono secondari.

Una delle parti più sollecitate che limitano il tempo tra le revisioni sono le pale della turbina non raffreddate, realizzate in lega di nichel lavorata EI893. A causa delle limitazioni nella resistenza a lungo termine, le lame realizzate con questa lega hanno una durata di 48.000 ore. Attualmente esiste una concorrenza piuttosto elevata nella produzione di pale per turbine, quindi le questioni relative alla riduzione dei costi e all'aumento della durata delle pale sono molto rilevanti.

Questo progetto di laurea esamina una tecnologia relativamente nuova per l'industria nazionale per la produzione di pale di turbine non raffreddate di lunga lunghezza (più di 200 mm). Come grezzo della lama, viene utilizzata una fusione del materiale TsNK-7P senza indennità per la lavorazione meccanica della lama, sottoposta a pressatura isostatica a caldo. Per ridurre l'intensità di manodopera nella produzione delle lame, viene utilizzata la rettifica ad avanzamento profondo del bloccaggio e per aumentare la resistenza alla fatica, il bloccaggio della lama dopo la rettifica viene sottoposto a idropallinatura.

Questo progetto di laurea esamina la tecnologia di produzione di una pala di turbina. Poiché questo processo tecnico è universale per pale di varie dimensioni, può essere utilizzato sia per la produzione di pale di turbina a bassa pressione di un motore a turbina a gas (o motore a turbina a gas) sia di una turbina turbocompressore di un motore a razzo a propellente liquido. Questo lavoro esamina la pala della pompa del carburante del motore a razzo a propellente liquido RD-180. Tuttavia, a causa della versatilità del materiale della lama e del processo tecnologico, prestiamo maggiore attenzione anche alla durata del prodotto. Viene esaminato in dettaglio il processo di rettifica creep-feed per parti realizzate in leghe resistenti al calore, come le pale di una turbina, e vengono descritte la tecnologia di produzione e le proprietà dei rulli diamantati utilizzati nella rettifica creep-feed per la ravvivatura delle mole. Il progetto è progettato per la precisione e la forza di serraggio del dispositivo “bocca di luccio”, che è ampiamente utilizzato nelle operazioni di rettifica creep-feed durante il processo di produzione delle lame. La parte di ricerca esamina il processo di aumento della resistenza alla fatica mediante sabbiatura del bloccaggio della lama con pallina in un mezzo liquido (idropallinatura) e descrive i metodi per determinare le tensioni residue e condurre prove di fatica della lama. Il lavoro descrive anche il sistema di automazione della progettazione CATIA e la creazione di un modello di parte e della documentazione di progettazione in questo sistema. In termini di protezione del lavoro, sono state sviluppate misure per migliorare la sicurezza della produzione e la protezione dell'ambiente. È stata inoltre calcolata l'efficienza dell'implementazione di questo processo di produzione delle pale rispetto a quello precedente.

Breve descrizione del TNA RD-180

*La descrizione è fornita senza generatore di gas.

L'unità turbopompa è realizzata secondo un design monoalbero ed è composta da una turbina a getto assiale monostadio, una pompa ossidante centrifuga a vite monostadio e una pompa del carburante a vite centrifuga a due stadi (il secondo stadio viene utilizzato per fornire parte del il combustibile ai generatori di gas).

Sull'albero principale con la turbina è presente una pompa ossidante, coassialmente alla quale si trovano su un altro albero due stadi della pompa del carburante. Gli alberi dell'ossidatore e delle pompe del carburante sono collegati da una molla dentata per scaricare l'albero dalle deformazioni termiche che si verificano a causa della grande differenza di temperatura tra i corpi di lavoro delle pompe, nonché per evitare il congelamento del carburante.

Per proteggere i cuscinetti dell'albero a contatto angolare da carichi eccessivi, vengono utilizzati efficaci dispositivi di scarico automatico.

La turbina è una turbina a getto assiale monostadio. Per prevenire incendi dovuti a rotture di elementi strutturali o attrito di parti rotanti contro parti fisse (a causa della selezione di spazi da deformazioni o incrudimento sulle superfici di accoppiamento da vibrazioni), lo spazio tra le pale dell'apparato ugello e il rotore è reso relativamente grande e i bordi delle lame sono relativamente spessi.

Per prevenire incendi e danni alle parti del percorso del gas della turbina, nella progettazione vengono utilizzate leghe di nichel, comprese quelle resistenti al calore per le linee del gas caldo. Lo statore della turbina e il tratto di scarico sono raffreddati forzatamente con ossigeno freddo. Nelle zone con giochi radiali o frontali ridotti vengono utilizzati diversi tipi di rivestimenti termoprotettivi (nichel per il rotore e le pale dello statore, metallo-ceramica per il rotore), nonché elementi in argento o bronzo, che impediscono l'incendio anche in presenza di un possibile contatto con le parti rotanti e fisse del gruppo turbopompa.

Per ridurre le dimensioni e la massa delle particelle estranee che potrebbero provocare un incendio nel percorso del gas della turbina, all'ingresso del motore è installato un filtro con una cella di 0,16 * 0,16 mm.

Pompa ossidante. L'elevata pressione dell'ossigeno liquido e, di conseguenza, un aumento del rischio di incendio hanno determinato le caratteristiche progettuali della pompa ossidante.

Pertanto, invece degli anelli di tenuta flottanti sui collari della girante (solitamente utilizzati su pompe meno potenti), vengono utilizzate guarnizioni a distanza fissa con rivestimento in argento, poiché il processo di "galleggiamento" degli anelli è accompagnato da attrito nei punti di contatto di la girante con l'alloggiamento e può provocare l'incendio della pompa.

La vite, la girante e l'uscita del toro richiedono una profilatura particolarmente attenta, e il rotore nel suo insieme richiede misure speciali per garantire l'equilibrio dinamico durante il funzionamento. Altrimenti, a causa di grandi pulsazioni e vibrazioni, si verificano distruzioni di tubazioni e incendi sui giunti a causa del movimento reciproco delle parti, dell'attrito e dell'indurimento.

Per prevenire incendi dovuti a guasti degli elementi strutturali (vite, girante e pale di guida) in condizioni di carico dinamico con conseguente incendio dovuto allo sfregamento dei detriti, sono stati utilizzati mezzi quali l'aumento della perfezione strutturale e della resistenza grazie alla geometria, ai materiali e alla pulizia dell'estrazione mineraria. , e anche l'introduzione di nuove tecnologie: pressatura isostatica di billette colate, utilizzo della tecnologia granulare e altre tipologie.

La pompa booster dell'ossidante è costituita da una coclea ad alta pressione e da una turbina a gas a due stadi, azionata dal gas ossidante prelevato dopo la turbina principale con il successivo bypass all'ingresso della pompa principale.

La pompa booster del carburante è costituita da una coclea ad alta pressione e da una turbina idraulica monostadio che funziona con cherosene prelevato dopo la pompa principale. Strutturalmente, la pompa booster del carburante è simile alla pompa booster dell'ossidante con le seguenti differenze:

· una turbina idraulica monostadio funziona con combustibile prelevato dall'uscita della pompa carburante dell'HPU principale;

· il carburante ad alta pressione viene rimosso per alleviare la coclea dalle azioni assiali dal collettore di aspirazione della turbina idraulica BNAG.

Tabella 1: TTX TNA

Parametro	Senso
Ossidante
Pressione di uscita della pompa
Flusso del componente attraverso la pompa
Efficienza della pompa
Potenza dell'albero
Velocità di rotazione dell'albero
Potenza della turbina
Pressione di ingresso della turbina
Numero di passaggi
Rapporto di riduzione della pressione della turbina
Temperatura di ingresso della turbina
Efficienza della turbina

L'invenzione riguarda la tecnologia missilistica, in particolare i motori a razzo liquidi funzionanti con un ossidante criogenico e combustibile idrocarburico. Un'unità turbopompa (TPA) di un motore a razzo liquido contiene una girante della pompa ossidante, una girante della pompa del carburante e una girante della turbina installata sull'albero delle parti del rotore dell'unità turbopompa, una girante aggiuntiva della pompa del carburante situata nel corpo dell'unità turbopompa con un albero e una girante aggiuntiva della pompa del carburante, secondo l'invenzione tra la girante. La girante della turbina e della pompa ossidante sono dotate di un accoppiamento magnetico e di un moltiplicatore. È possibile installare un accoppiamento magnetico e un moltiplicatore tra la pompa ossidante e la pompa del carburante. È possibile installare un accoppiamento magnetico e un moltiplicatore tra la pompa del carburante e la pompa del carburante aggiuntiva. L'invenzione migliora l'affidabilità del TNA. 2 stipendio volo, 3 ill.

L'invenzione riguarda la tecnologia missilistica, in particolare i motori a razzo a propellente liquido funzionanti con un ossidante criogenico e combustibile idrocarburico.

Secondo il brevetto RF per l'invenzione n. 2095607 è noto un motore a razzo liquido, destinato all'uso come parte di stadi spaziali superiori, stadi di veicoli di lancio e come motore di propulsione di veicoli spaziali, comprende una camera di combustione con un percorso di raffreddamento rigenerativo, un'unità turbopompa -TNA. Il TNA contiene pompe per la fornitura di componenti: carburante e ossidante con una turbina sullo stesso albero, in cui è inserito un condensatore. L'uscita del condensatore è collegata tramite la linea del refrigerante all'ingresso della camera di combustione e all'ingresso del percorso di raffreddamento rigenerativo della camera di combustione. L'uscita del condensatore è collegata tramite una linea del liquido di raffreddamento all'ingresso della pompa di uno dei componenti. L'uscita della pompa dello stesso componente è collegata all'ingresso del condensatore tramite una linea frigorifera. Il secondo ingresso del condensatore è collegato all'uscita della turbina. L'uscita della pompa di un altro componente è in comunicazione con l'ingresso della camera di combustione.

Lo svantaggio del motore TNA è il deterioramento delle proprietà di cavitazione della pompa quando la condensa viene bypassata. Questa proprietà della pompa porta inevitabilmente a una diminuzione del consumo di uno dei componenti del carburante attraverso la pompa, a una diminuzione ripetuta della spinta del razzo e all'interruzione del programma di volo del razzo o a un disastro.

Il metodo di funzionamento di un motore a razzo a propellente liquido e di un motore a razzo a propellente liquido è noto dal brevetto RF per l'invenzione n. 2187684. Il metodo di funzionamento di un motore a razzo a propellente liquido consiste nel fornire componenti di carburante alla camera di combustione del motore, gassificare uno dei componenti nel percorso di raffreddamento della camera di combustione, alimentarlo alla turbina dell'unità turbopompa, e quindi scaricandolo nella testata ugello della camera di combustione. Parte della portata di uno dei componenti del combustibile viene inviata alla camera di combustione, mentre la restante parte viene gassificata e inviata alle turbine dei gruppi turbopompe. La componente gassosa scaricata dalle turbine viene miscelata con una componente liquida che entra nel motore ad una pressione superiore alla pressione di vapore saturo della miscela risultante. Il motore a razzo liquido contiene una camera di combustione con un percorso di raffreddamento rigenerativo, pompe per l'alimentazione dei componenti del carburante e una turbina. Le pompe e le turbine sono disposte in due pompe: principale e booster. Il motore contiene una pompa del gruppo turbopompa booster e un miscelatore installato in serie davanti alla pompa di alimentazione di uno dei componenti del carburante del gruppo turbopompa principale. L'uscita della pompa dell'unità turbopompa principale è collegata sia alla testa dell'iniettore della camera di combustione che al percorso di raffreddamento rigenerativo della camera di combustione. Il percorso di raffreddamento rigenerativo, a sua volta, è collegato alle turbine delle unità turbopompa principale e booster, le cui uscite sono collegate al mixer.

Lo svantaggio di questo schema è che l'energia termica rimossa durante il raffreddamento della camera di combustione potrebbe non essere sufficiente per azionare l'unità turbopompa di un motore ad altissima potenza.

Il motore a razzo a propellente liquido è noto con il brevetto RF per l'invenzione n. 2190114, IPC 7 F02K 9/48, publ. 27.09.2002 Questo motore a propellente liquido comprende una camera di combustione con un percorso di raffreddamento rigenerativo, un'unità turbopompa THA con ossidante e pompe del carburante, le cui linee di uscita sono collegate alla testa della camera di combustione, alla turbina principale e alla turbina principale circuito di azionamento. Il circuito di azionamento della turbina principale comprende una pompa del carburante collegata in serie tra loro e un percorso di raffreddamento rigenerativo della camera di combustione collegato all'ingresso della turbina principale. L'uscita della turbina del turbocompressore è collegata all'ingresso del secondo stadio della pompa del carburante.

Questo motore presenta uno svantaggio significativo. Il passaggio del carburante riscaldato nel percorso di raffreddamento rigenerativo della camera di combustione all'ingresso del secondo stadio della pompa del carburante porterà alla cavitazione e alle conseguenze sopra indicate. La maggior parte dei motori a razzo liquidi utilizzano componenti di carburante tali che il consumo di ossidante è quasi sempre maggiore del consumo di carburante. Di conseguenza, per potenti motori a razzo a propellente liquido con elevata spinta e alta pressione nella camera di combustione, questo schema è inaccettabile, perché Il consumo di carburante non sarà sufficiente per raffreddare la camera di combustione e azionare la turbina principale.

Inoltre, non sono stati sviluppati il ​​sistema di lancio per il motore a propellente liquido, il sistema per l'accensione dei componenti del carburante e il sistema per spegnere il motore a propellente liquido e pulirlo dai residui di carburante nel percorso di raffreddamento rigenerativo della camera di combustione.

Un motore a razzo liquido e un metodo per il suo avviamento sono noti dal brevetto della Federazione Russa per l'invenzione n. 2232915, pubbl. 09/10/2003 (prototipo), che contiene una camera di combustione, un'unità turbopompa, un generatore di gas, un sistema di avviamento, mezzi per l'accensione di componenti del carburante e linee di carburante. L'uscita della pompa ossidante è collegata all'ingresso del generatore di gas. L'uscita del primo stadio della pompa del carburante è collegata ai canali di raffreddamento rigenerativo della camera e alla testa di miscelazione. L'uscita del secondo stadio della pompa del carburante (pompa del carburante aggiuntiva) è collegata ad un regolatore di flusso azionato elettricamente. L'altro ingresso del regolatore è collegato al serbatoio di avviamento con carburante standard. L'uscita del regolatore è collegata al generatore di gas. L'uscita del generatore di gas è collegata all'ingresso della turbina del gruppo turbopompa, la cui uscita è collegata alla testa di miscelazione. Il regolatore di flusso è dotato di un azionamento idraulico della fase preliminare, che è collegato al serbatoio di avviamento con carburante standard tramite un getto cavitante e un relè idraulico. Il relè idraulico è collegato al secondo stadio della pompa del carburante. La farfalla installata all'uscita del primo stadio della pompa del carburante è realizzata in combinazione con la valvola comandata dello stadio preliminare.

Lo svantaggio di questo schema è l'incendio o l'esplosione della pompa e del razzo al momento del lancio o in volo a causa della scarsa affidabilità della tenuta tra la turbina e la pompa dell'ossidante, tra l'ossidante e la pompa del carburante, nonché tra la pompa del carburante e la pompa aggiuntiva del carburante dovuta all'azione di una grande caduta di pressione su di essi: 300...400 kgf/cm 2 per i moderni motori a propellente liquido. Ad esempio, quando l'idrogeno e l'ossigeno vengono utilizzati come componenti del carburante per missili, la minima perdita di questi componenti porta alla formazione di una "miscela esplosiva" e quasi sempre all'esplosione del razzo.

Obiettivi della creazione dell'invenzione: prevenire l'esplosione di una pompa di carburante o di un razzo al momento del lancio o in volo.

La soluzione a questo problema si ottiene grazie al fatto che l'unità turbopompa di un motore a razzo a liquido, contenente parti del rotore dell'unità turbopompa installate sull'albero: una girante della pompa ossidante, una girante della pompa del carburante e una girante della turbina, situate nell'alloggiamento dell'unità turbopompa, una girante aggiuntiva della pompa del carburante con un albero e una pompa del carburante con girante aggiuntiva, differisce in quanto tra la girante della turbina e la girante della pompa ossidante è installato un accoppiamento magnetico. È anche possibile installare un accoppiamento magnetico tra la pompa dell'ossidante e la pompa del carburante. È anche possibile installare un accoppiamento magnetico tra la pompa del carburante e la pompa del carburante aggiuntiva.

Gli studi sui brevetti condotti hanno dimostrato che la soluzione tecnica proposta presenta novità, passo inventivo e applicabilità industriale. La novità è confermata dalla ricerca sui brevetti, l'attività inventiva è il raggiungimento di un nuovo effetto: assoluta tenuta dei collegamenti tra la turbina e le pompe, nonché tra le pompe e la prevenzione dell'esplosione della pompa e del razzo al momento del lancio o in volo.

L'applicabilità industriale è dovuta al fatto che tutti gli elementi compresi nel gruppo pompa sono noti dallo stato della tecnica e trovano largo impiego nella costruzione di motori.

L'essenza dell'invenzione è illustrata nelle figure 1...3, dove:

La Figura 1 mostra uno schema della prima versione del TNA,

La Figura 2 mostra uno schema della seconda versione del TNA,

La Figura 3 mostra uno schema della terza versione del TNA.

L'unità turbopompa del motore a razzo liquido TNA 1 (Fig. 1) contiene un albero della pompa del carburante 2, un albero della pompa ossidante 3. La girante della pompa ossidante 4 è installata sull'albero della pompa ossidante 3, la girante della pompa del carburante 5 è installata su l'albero della pompa del carburante 2. La girante della turbina 6 è installata nella parte superiore del TNA. Tutte le parti del rotore THA si trovano all'interno dell'alloggiamento THA 7. Una pompa del carburante aggiuntiva 8, che ha una girante della pompa del carburante aggiuntiva 9 e un albero della pompa del carburante aggiuntivo 10, è realizzata coassialmente con il THA 1 ed è installata sul lato opposto la girante della turbina 6. La girante della pompa del carburante aggiuntiva 9 è installata nell'alloggiamento della pompa del carburante aggiuntiva 11, la cui cavità “B” è sigillata rispetto alla cavità della pompa del carburante “A”. Tra la girante della pompa del carburante 5 e la pompa del carburante aggiuntiva 8 nell'alloggiamento THA 7, sono installati un accoppiamento magnetico 12 e un moltiplicatore 13. L'accoppiamento magnetico 12 e tutti gli altri accoppiamenti magnetici (se utilizzati nel progetto) sono costituiti da un disco motore di una frizione magnetica, un disco condotto di una frizione magnetica, e tra I dischi di accoppiamento magnetico formano una parete divisoria in materiale non magnetico, ad esempio acciaio non magnetico (non mostrato nelle Fig. 1...3 ). La girante della turbina è montata sull'albero della turbina 14.

Il generatore di gas 15 è installato coassialmente al THA 1 sopra l'apparato ugelli della turbina 16. Il generatore di gas 15 contiene una testa del generatore di gas 17, all'interno della quale è presente una piastra esterna 18 e una piastra interna 19 con una cavità “B ” sopra di loro e una cavità “G” tra di loro. All'interno della testata del generatore di gas 17 sono installati gli ugelli ossidanti 20 e gli ugelli del combustibile 21. Gli ugelli ossidanti 20 comunicano con la cavità “B” con la cavità interna del generatore di gas “D”, e gli ugelli del combustibile 21 comunicano con cavità “G” con la cavità interna del generatore di gas “D”. Sulla superficie esterna del generatore di gas 15 è presente un collettore del carburante 22, al quale è collegata una linea del carburante ad alta pressione 23 proveniente da un'ulteriore pompa del carburante 8. Nella linea della tubazione ad alta pressione 23 è presente una linea ad alta pressione valvola 24 e un regolatore di flusso 25 con un azionamento per il regolatore di flusso 26. L'uscita dalla girante della pompa del carburante 5 collegata tramite tubazione 27 all'ingresso della pompa del carburante aggiuntiva 8 e alla camera di combustione (la camera di combustione non è mostrato in Fig. 1).

L'uscita dalla girante della pompa ossidante 4 è collegata dalla tubazione ossidante 28 attraverso la valvola ossidante 29 alla cavità "B" del generatore di gas 15. Uno o più dispositivi di accensione 30 sono installati sul generatore di gas 15. Il controllo l'unità 31 è collegata elettricamente ai dispositivi di accensione 30, alla valvola di alta pressione 24, alla valvola ossidante 29 e all'azionamento del regolatore di flusso 26.

All'avvio del motore a propellente liquido, segnali elettrici vengono inviati dall'unità di controllo 31 alle valvole 24 e 29 e ai dispositivi di accensione 30. L'ossidante e il carburante dalle giranti delle pompe 4, 5 e 8 fluiscono per gravità nel generatore di gas 15 , dove viene acceso, i prodotti della combustione fanno girare la girante della turbina 6, montata sull'albero 14.

Nella prima opzione (Fig. 1), l'albero della pompa ossidante 3 viene fatto girare attraverso l'accoppiamento magnetico 12 e il moltiplicatore 13. La pressione all'uscita delle giranti delle pompe 4 e 5 aumenta. Parte del carburante (circa il 10%) entra nella pompa del carburante aggiuntiva 8, dove la sua pressione aumenta in modo significativo. La pompa del carburante aggiuntiva 8 viene messa in rotazione e ha la stessa velocità di rotazione della girante della pompa ossidante 4 e della girante della pompa del carburante 5 (Fig. 1).

Secondo la seconda opzione (Fig. 2), la coppia dall'albero della pompa ossidante 3 viene trasmessa all'albero della pompa del carburante 2 attraverso un accoppiamento magnetico 12 e un moltiplicatore 13. In questo caso, la girante del carburante la pompa 5 avrà una velocità maggiore rispetto alla girante della pompa ossidante 4. L'albero della pompa del carburante della pompa aggiuntiva 10 è collegato direttamente all'albero della pompa del carburante 2.

Secondo la terza opzione (Fig. 3), nella progettazione del TNA viene utilizzato oltre a due accoppiamenti magnetici con moltiplicatori, un terzo accoppiamento magnetico con moltiplicatore. Di conseguenza, a causa dell'assenza di una guarnizione sull'albero della pompa del carburante aggiuntiva 10, la sua affidabilità aumenta. Ad una pressione all'ingresso della girante della pompa del carburante 4 dell'ordine di P 1 =4...5 kgf/cm 2 , all'uscita della girante della pompa del carburante 4 P 2 =300 kgf/cm 2 e con una pressione all'uscita della pompa del carburante aggiuntiva 8 di circa P 3 =900 kgf/cm 2 la differenza di pressione di circa 600 kgf/cm 2 che si crea tra loro viene percepita da una parete divisoria in materiale non magnetico 14. Pressione a all'ingresso della pompa ossidante P 4 =4...5 kgf/cm2, all'uscita della pompa ossidante P 5 =400 kgf/cm 2 , all'ingresso della camera di combustione P 6 =300 kgf/cm 2 . La presenza di accoppiamenti magnetici tra le pompe e la pompa ossidante e la turbina garantisce la completa tenuta di tutti i moduli l'uno rispetto all'altro, la presenza di moltiplicatori garantisce il coordinamento delle velocità di rotazione della turbina e delle pompe e allo stesso tempo la modularità del design.

Di conseguenza, c'è stata una reale opportunità di progettare tutti i componenti principali del turbocompressore: turbina e pompa per parametri ottimali, comprese le velocità di rotazione, e di coordinare le velocità di rotazione attraverso l'uso di un moltiplicatore tra la turbina e le pompe o più moltiplicatori e ciò ha permesso di ridurre al minimo il peso della pompa, che è di importanza decisiva nella tecnologia missilistica.

L'uso dell'invenzione ha permesso:

1. Per prevenire l'esplosione della pompa e del razzo al momento del lancio o in volo a causa del contatto dell'ossidante e del carburante nella cavità tra le pompe o della penetrazione dei prodotti della combustione dalla turbina in uno dei componenti del carburante, se ossigeno e idrogeno o altri componenti aggressivi vengono utilizzati come componenti del carburante per missili.

2. Garantire la modularità del progetto TNA.