- •Конспект лекций по дисциплине «Устройство и проектирование ла»
- •Москва, 2012 г. Основные обозначения и сокращения
- •Введение
- •1. Строение и основные параметры атмосферы Земли
- •Стандартная атмосфера (сокращенная) Земли
- •1.1. Классификация ракет
- •2. Характеристика реактивного принципа движения и особенности ракетного полета
- •2.1. Траектория полета ракеты-носителя
- •2.2. Силы и моменты, действующие на ла на активном участке траектории полета
- •2.2.1. Движение точки переменной массы
- •2.2.2. Тяга ракетного двигателя и показатели его эффективности
- •2.2.3. Первая задача Циолковского
- •2.2.4. Формула Циолковского для многоступенчатой ракеты
- •3. Общие сведения об устройстве рн
- •3.2. Конструктивно-силовые схемы корпуса ступени
- •3.2.1. Структура корпуса ступени
- •3.3. Баки
- •3.3.1. Назначение баков и требования, предъявляемые к ним
- •3.3.2. Схемы баков
- •3.3.3. Конструкция баков
- •3.3.3.1. Гладкие баки
- •3.3.3.2. Бак с продольным набором
- •3.3.3.3. Шпангоуты бака
- •4. Системы наддува топливных баков
- •4.1. Предохранительные устройства для сброса избыточного давления
- •5. Арматура топливных баков
- •5.1. Заборные устройства баков
- •5.2. Система синхронного опорожнения баков (соб)
- •5.3. Система контроля уровня при заправке (ску)
- •5.4. Трубопроводы, тоннельные трубы
- •5.5. Сильфоны и гибкие трубопроводы
- •5.6. Соединения трубопроводов
- •5.7. Устройства в баках для гашения колебаний топлива
- •5.8. Крепление элементов арматуры
- •5.9. Люки, штуцера, фланцы баков
- •6. Конструктивно-силовые схемы отсеков корпуса рн
- •6.1. Бесстрингерные (гладкие) отсеки
- •6.2. Каркасные отсеки
- •6.3. Отсеки вафельной конструкции
- •6.4. Отсеки гофрированной и сотовой конструкции
- •6.5. Ферменные отсеки
- •7. Системы разделения ступеней и отделения головной части
- •7.1. Конструкция элементов систем разделения и отделения гч
- •8. Конструкция элементов специального назначения корпуса рБл
- •8.1. Теплозащитные днища (донная защита)
- •8.2. Теплозащитные экраны
- •8.3. Отражательные устройства
- •8.4. Узлы связи с комплексом наземного оборудования (связи "борт-земля")
- •8.5. Транспортировочные опоры
- •8.6. Узлы силового крепления рн к стартовому сооружению
- •8.7. Узлы силовой связи с агрегатами обслуживания
- •8.8. Заправочные соединения компонентов топлива
- •8.9. Платы электрических и пневматических разъемов
- •Литература
- •Содержание
5.2. Система синхронного опорожнения баков (соб)
Ракеты всегда заправляются КРТ до срабатывания датчиков заправки, жестко установленных в баках. Таким образом, заправка производится по объему. Однако весовая доза заправки получается различной в зависимости от температуры компонента (часто она зависит от температуры окружающей среды на стартовой позиции). Температура криогенных КРТ практически не меняется при изменении температуры окружающей среды.
При изменении температуры компонента, весовая доза заправляемого КРТ меняется. А так как коэффициенты температурного расширения различных КРТ различны, то при заправке в разное время года в разноименных баках весовая доза компонента будет разная, хотя объем баков не изменяется. Следовательно, в разное время года весовое соотношение компонентов в баках одной и то же ступени РН будет разное, т.е. будет разное . Однако в двигателе весовое соотношение компонентов должно быть всегда одинаковым. Это обеспечивается геометрическими размерами трубопроводов, трактов двигателя. Поэтому заправка компонентов без системы СОБ должна быть такова, чтобы обеспечить гарантированное значение К для любого времени года. Отсюда следует, что необходимо иметь гарантированный избыток компонентов, являющихся пассивной массой и уменьшающих значение ступени. Для снижения или, возможно, исключения этих избытков, следует изменять по необходимости K в небольших пределах. Это можно сделать, если определять фактическое K в начальный момент работы системы и производить управление этим соотношением в течение всего времени работы двигателя, для того, чтобы в конечный момент его работы все топливо в баках должно быть израсходовано (кроме топлива, незабор которого связан с другими причинами).
В момент окончания заправки определяется истинное значение при данной температуре и производится расчет необходимых текущих значений K, обеспечивающих достижение необходимого в конце работы значения . Программа управления расходом заводится в счетно-решающий прибор (СРП) системы СОБ (обычно задаются дискретные значения , т.к. измерение истинных текущих значений производится дискретно). Измерение производится датчиками СОБ, установленными в каждом баке ступени. Сигналы от датчиков СОБ поступают в СРП, где вычисляется и сравнивается с . При наличии сигнала рассогласования вырабатывается команда, пропорциональная Команда подается на дроссель СОБ, представляющий управляемую заслонку, установленную в одном из расходных трубопроводов. Заслонка изменяет сечение трубопровода и тем самым управляет опорожнением бака по заданной программе расхода КРТ.
СОБ снижает потребные гарантийные запасы компонентов топлива, что дает возможность увеличить полезную нагрузку или дальность полета ракеты.
Уровни, а, следовательно, и объемы компонентов в баках контролируются дискретными датчиками уровней. При прохождении зеркалом топлива контрольной точки датчиков вырабатываются сигналы уровней окислителя и горючего.
В усилительно-преобразовательном устройстве по этим сигналам формируются сигналы временного рассогласования уровней. Полученные сигналы поступают в счетно-решающее устройство, которое вычисляет необходимый угол поворота привода исполнительного органа. Исполнительным органом системы является дроссель, установленный в линии подачи одного из компонентов, чаще всего линии горючего, и приводимый в действие электроприводом. Дроссель изменяет соотношение компонентов расхода топлива в соответствии с командами системы регулирования.
Во время полета ракеты свободная поверхность топлива в баке будет колебаться. Колебания уровня топлива вызываются пульсацией перегрузок и давления наддува, боковыми перегрузками, упругими колебаниями ракеты, колебаниями ракеты относительно продольной и поперечной осей.
Вследствие этого положение уровня жидкости в месте установки чувствительного элемента датчика может не совпадать со средним значением уровня топлива в баке в этот момент времени. Для замера осредненного уровня чувствительные элементы датчика устанавливаются в специальном устройстве (рис. 5.6).
Рис. 5.6. Система одновременного опорожнения баков
1, 3 – труба; 2 – отверстия-демпферы; 4 – герморазъем; 6 – силовые растяжки
При проведении тарировки бака совместно с датчиками СОБ определяется фактическое положение датчиков и их взаимное смещение в баках окислителя и горючего одной ступени. В зависимости от величины смещения регулируется положение датчиков по высоте баков (рис.).
|
Рис. 5.7. Устройство регулирования датчиков СОБ по высоте бака |