CC BY
20Решетневскуе чтения. 2013
УДК 621.454.2
ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ БУСТЕРНОГО НАСОСНОГО АГРЕГАТА СОВМЕСТНО С ИСПЫТАНИЕМ ТУРБИНЫ НАСОСА
Е. Ю. Меньщиков, Р. В. Липатов
1 Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: x3m-s@mail.ru
Описывается назначение бустерного насосного агрегата, задачи испытания бустерного насосного агрегата. Описывается процесс гидродинамического испытания бустерного насосного агрегата. Приведена схема стенда для испытаний.
Ключевые слова: испытания, насос, БНА, стенд, бустерный, турбина.
FLUID TEST BOOSTER PUMP UNIT TOGETHER WITH TEST PUMP TURBINE
E. J. Menshchikov, R. V. Lipatov
Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, "Krasnoyarsky Rabochy" Av., Krasnoyarsk, 660014, Russia E-mail: x3m-s@mail.ru
The purpose of the booster pump set is demonstrated. The tasks for the test booster pump set are presented. The process ofhydrodynamic test booster pump set is described. A scheme of the test bench is proposed.
Keywords: testing, pump, BPU, stand, booster, turbine.
Одной из важнейших задач ракетостроения и дви-гателестроения является создание высокопроизводительных агрегатов, машин, систем, обеспечивающих эффективную работу ракетного двигателя. Большая роль в решении этих вопросов принадлежит предприятиям, разрабатывающим, проектирующим, производящим и испытывающим современные бустерные насосные агрегаты (БНА) [1].
Бустерный насосный агрегат - устройство, которое относится к области насосостроения и может быть использовано преимущественно в жидкостных ракетных двигателях (ЖРД) для обеспечения бескавитаци-онной работы насосов основного турбонасосного агрегата. Применение БНА позволяет обеспечить предварительное захолаживание конструкции ЖРД, работающего на криогенных компонентах.
Роль бустерных насосов выполняют либо струйные насосы (эжекторы), либо осевые лопаточные насосы [2].
Осевые лопаточные насосы по сравнению с эжекторами обладают более высокой напорной способностью и экономичностью.
Гидродинамические испытания проводят как при отработке конструкции, так и при серийном производстве. Испытания позволяют определить фактические характеристики агрегата, отклонение их от расчетных значений, выявить дефекты конструкций на ранней стадии проектирования и отработки. В серийном производстве автономные испытания контролируют соответствие заданных требований именно насосных агрегатов. Для проведения таких испытаний на испытательном комплексе имеются специальные
стенды, обеспечивающие соблюдение соответствующей нормативно-технической документации. Такие стенды, обеспеченные соответствующей системой автоматики, позволяют получить значительный объем информации, используемой для оценки совершенства и надежности испытываемого агрегата.
Испытания бустерных насосных агрегатов обладают рядом особенностей и требований, а именно:
- обеспечение работоспособности и основных параметров при заданном ресурсе;
- обеспечение на всех режимах работы требуемого расхода и давления.
Одной из задач является оценка соответствия располагаемой потребной мощности турбины.
Испытания бустерного насосного агрегата проводят совместно с испытанием турбины насоса.
Принципиальная схема стенда испытаний бустер-ного насосного агрегата состоит из следующих основных частей: топливной системы, гидравлической системы, системы продува, стендовой измерительно-информационной системы и системы управления испытаниями [3].
Испытания проводятся по заданному и документированному технологическому процессу и включают в себя следующие процессы:
- подготовка технологических требований;
- подготовка стенда к монтажу БНА;
- подготовка БНА и стендовых систем к испытанию;
- испытание БНА;
- работы после завершения программы испытания БНА.
Информационно-управляющие системы
Пневмогидравлическая схема стенда испытаний БНА
Представлена упрощенная принципиальная схема стенда для проведения испытаний (см. рисунок) и описан принцип работы стенда.
Стенд предназначен для использования в области двигателестроения. Стенд содержит расходную емкость. Расходная емкость имеет трубопровод для заправок её рабочим телом и трубопровод для слива рабочего тела.
Стенд работает следующим образом. В исходном положении стенда все запорные и предохранительные органы закрыты. По команде управления открывается клапан на магистрали всасывающей, в результате чего рабочее тело поступает по трубопроводу в напорный насос, который создает необходимое давление жидкости на входе в БНА.
На линии установлены датчики расхода, давления, температуры, фильтр для очистки рабочего тела. Также на линии для обеспечения заданного расхода устанавливается дроссель [4].
Для приведения в действие бустерного насоса используется гидротурбина, которая приводится в действие от линии высокого давления. Линия высокого давления состоит из расходной емкости, насоса высокого давления, датчиков расхода, температуры, давления.
Особенность методики огневых испытаний БНА представляется перечнем измеряемых параметров таких как давление рабочей жидкости на входе и выходе из насоса, секундный расход рабочей жидкости, температура на входе, выходе, давление на входе турбины, обороты ротора БНА. По измеренным параметрам рассчитывается напор насоса, мощность, КПД [5].
В заключение можно сказать, что вопрос о совершенстве технологии проведения гидродинамических испытаний остается открытым, так как появляется новая измерительная аппаратура и способы её ис-
пользования, происходит совершенствование системы управления, в том числе появление новых систем и программного обеспечения управления.
Библиографические ссылки
1. Боровский Б. И. Расчет гидротурбопривода и бустерного насоса. М. : МАИ, 1988.
2. Овсянников Б. В., Боровский Б. И. Теория и расчёт агрегатов питания ЖРД. М. : Машиностроение, 1986.
3. Назаров В. П., Назарова Л. П., Краев М. В. Технология сборки и испытаний насосов жидкостных ракетных двигателей : учеб. пособие / под общ. ред. проф. М. В. Краева ; САА. Красноярск, 1993. 102 с
4. Овсянников Б. В., Селифонов В. С., Черва-ков В. В. Расчет и проектирование шнекоцентробеж-ного насоса. М., 1996.
5. Равикович Ю. А., Шабашев А. В. Проектирование ТНА ЖРД. М. : МАИ, 2004.
References
1. Bohr B. I. Calculation gidroturbogear and booster pump. M. : MAI, 1988
2. Ovseannicov B. V., Borowski B. I. Theory and calculation of aggregates supply LRE. M. : Engineering, 1986.
3. Technology assembly and testing of pumps liquid rocket engines: Studies. Manual / V. P. Nazarov, L. P. Nazarova, M. V. Edges ; Under obsch. red. prof. M. V. Kraeva. Atlanta : CAA, 1993. 102.
4. Ovseannicov B. V., Selifonov V. S., Chervakov V. V. The calculation and design shnekotsentrobezhnogo pump. Moscow, 1996.
5. Ravikovitch J. A., Shabashev A. V. Designing TNA LRE. M. : MAI, 2004.
© Меньщиков Е. Ю., Липатов Р. В., 2013
