§ 2. Основы |
проектирования и расчета топливных баков |
493 |
При вычислении |
веса разгруженного бака большого |
объема |
нужно учитывать вес поперечного силового набора (шпангоутов), необходимого для придания баку жесткости, арматуры, перегородок
и изоляции.
Коэффициент наполнения баков топливом зависит от назначе ния снаряда и практически может колебаться в пределах 0,6—0,8. Это означает, что запас топлива в баках составляет около 60—-80 %
■от |
стартового веса снаряда, а следовательно, топливные баки обыч |
||
но |
имеют относительно большие габариты |
и значительный |
|
вес. |
|
баки составляют |
|
|
При нагнетательной системе |
топливоподачи |
|
малый процент от общего веса |
снаряда и часто |
бывают относи |
|
тельно просты в конструктивном отношении. В случае вытеснитель
ной системы топливоподачи вес баков может составлять около
20—30% от общего веса снаряда без топлива и приблизительно 70% от сухого веса двигателя. По этой причине проектирование топливных баков часто подчиняется общей идее проектирования снаряда.
7. Материалы для баков. При выборе материала для баков обычно исходят из предъявляемых к ним требований с уче
том:
1)рода компонентов топлива (их коррозионное действие);
2)способа подачи компонентов топлива в камеру сгорания дви
гателя (насосами, холодным или горячим газом);
3)расположения баков в снаряде (несущие или ненесущие
баки);
4) продолжительности хранения компонента топлива в баке
и др.
Для ряда конкретных случаев практикой найдены наиболее при годные материалы, в большинстве различные марки сталей и спла вы алюминия. При соответствующей технологии сварки и термо
обработки для некоторых компонентов топлива можно изготовить баки из углеродистых сталей и магния. Применение же этих мате риалов для баков ряда окислителей возможно только при условии специальной защиты их поверхности от коррозии. Часто баки для окислителей изготовляются из нержавеющих сталей.
Многие специальные стали обладают высокими механическими свойствами: при соответствующей термообработке эти стали могут выдержать напряжение до 120 кг/мм2. Однако трудность исполь зования таких сталей заключается в том, что при сварке их трудно получить прочность сварного шва, равную прочности основного материала. Кроме того, после сварки баки требуют термообработ
ки, что при больших размерах бака осуществить достаточно труд но. К тому же эти стали дороги.
При проектировании ЖРД одноразового действия нужно ши
496 |
Гл. 10. Проектирование и расчет систем топливоподачи ЖРД |
||
При |
проектировании системы обычно |
задаются |
начальным |
давлением газа в аккумуляторе давления исходя из |
соображений, |
||
что: |
|
газа данного объема |
|
1) повышение начального давления pja |
|||
вбаллоне почти не влияет на вес баллона и уменьшает его объем
игабариты (см. фиг. 10.9);
2)чем больше Ри, тем меньше будет в системе неиспользован ного пассивного газа в конце работы двигателя;
3)чем больше pia, тем дороже обходится получение 1 кг сжа того газа;
4)получение газа с высоким ри лимитируется величиной напора заправочных средств.
При заправке баллона газом при помощи компрессора наиболь шее давление принимается равным 250—330 атм, так как увеличе ние давления сверх указанных значений усложняет конструкцию компрессора. При заправке баллона посредством испарения жидко
го газа это соображение отпадает, и начальное давление газа в баллоне можно брать более высоким, чем при заправке компрес сорами; последнее ограничивается возможностями изготовления толстостенных баллонов и арматуры на весьма высокие давления.
Таким образом, начальное давление газа в баллоне аккумуля тора системы топливоподачи определяется условиями заправки баллона и обычно колеблется в пределах 150—350 кг]см2, т. е.
превышает давление подачи ръ почти в 4—8 раз.
Газовый баллон обычно заряжают сжатым газом перед стар том через зарядный кран, конструкция которого позволяет сбро сить давление вручную, если в этом возникает необходимость.
Контроль давления обеспечивается манометром. Для предохране ния трубопроводов от завышенного давления в магистральной ли нии обычно устанавливают предохранительный клапан, выпуска ющий воздух в атмосферу.
Дросселирование газа при выходе из баллона в топливные баки до давления подачи рБ почти всегда производят через редук
торы давления. Для этой цели также может быть использована относительно дешевая дроссельная шайба, но она не может обес печить постоянство давления подачи (фиг. 10. 10).
Редуктором давления газа регулируют постоянство подачи компонентов топлива из баков в камеру сгорания и, следовательно, постоянство режима работы двигателя.
Давление газа в баллоне в конце работы системы при расчетах
принимают равным 1 |
|
/’21=/’Б + Арред1 |
(10.10) |
где Дрред~54-10 кг]см2 — минимально потребный |
перепад давле |
1 Г. Б. Синярев и М. В. Добровольский. Жидкостные ракетные двигатели. Оборонгиз, 1950.