CC BY
38
Секция «Энергодвигательные установки и системы терморегулирования»
зовика жидкого азота и порядка 500 литров жидкого гелия в день.
Общий вид ускорительного кольца LHC: SPS - протонный суперсинхротрон; ATLAS - универсальный детектор; ALICE - детектор тяжелых ионов; LHCb -детектор для экспериментов с è-андронами; СМБ - компактный мюонный соленоид
Вообще, эта система охлаждения уже давно стала головной болью участников установки ATLAS. Например, в ноябре 2008 г., после того, как был открыт доступ в детекторный зал, было обнаружено, что часть системы покрыта толстым слоем льда. К счастью, эта неприятность быстро улади-
лась - ее причиной стал плохо закрытый кран. Однако затем появились проблемы посерьезнее. Еще с августа отмечалось, что система охлаждения дает небольшую течь сразу в нескольких местах. Это все выглядело мелкой неполадкой, пока вышедший отчет не вскрыл реальное положение дел. Выяснилось, что причиной являются многочисленные трещины, которые стали образовываться в материале компрессоров. Компрессоры предназначены для сжатия хладагента, возвращающегося по трубам от детектора, и, поэтому из-за перепада давления, они испытывают постоянные вибрации. Эти вибрации оказались заметно сильнее, чем предполагалось при конструировании системы охлаждения. То есть компрессоры банально изнашиваются, причем с большой скоростью. На устранение неполадок детектора ATLAS выделено время до конца марта 2009 г. Затем он вновь будет собран, после чего примерно месяц продлится его общее тестирование
Инженеры рассчитывают, что к маю 2009 г, когда, возможно, возобновятся эксперименты с пучками, детектор будет полностью готов к работе.
Библиографические ссылки
1. Оганесян Т. В. Поймать частицу Бога. // Эксперт. 2008. № 36. С. 53.
2. URL: http://www.nkj.ru/
3. URL: http://elementy.ru/
© Мелконян А. Н., Типляшина Е. А., Серко А. И., 2010
УДК 621.431.75
В. В. Нижегородцев Научный руководитель - Д. К. Новиков Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королева, Самара
КОНСТРУКТОРСКИЙ АНАЛИЗ СОЕДИНЕНИЯ ДИСКА ТУРБИНЫ С ВАЛОМ
В ДВИГАТЕЛЕ ГТК 10-4
Данная работа посвящена анализу соединения диска турбины с валом компрессора ротора двигателя ГТК 10-4. Рассмотрена модель сплошного диска постоянной толщины, под действием контурной нагрузки. В результате расчетов получено, что при работе в условиях эксплуатации натяг в соединении сохраняется.
В процессе эксплуатации агрегата ГТК-10-4 имеют место случаи интенсивного госта вибраций в осевом направлении на опорном подшипнике ротора турбокомпрессора высокого давления. Был проведен расчет роторной динамики [1], но причина повышенных вибраций так и не была выяснена. Одной из причин повышенной вибрации может являться потеря натяга в соединении диска турбины с валом.
Поэтому настоящая работа посвящена конструкторскому анализу соединения диска турбины высокого давления с ротором компрессора. Плоское изо-
бражение места соединения показано на рисунке, а значение натягов в сопряжениях в таблице.
Анализ сопряжений проводился в два этапа. Первый этап - это расчет значений натягов при нагретом диске, а второй - расчет относительных удлинений в месте посадки, возникших от растяжения диска под действием центробежных сил.
Расчет натягов при нагретом диске. При работе двигателя происходит нагрев диска турбины. Несмотря на то, что соединение находится далеко от горячего газового потока, в нем все же происходит нагрев примерно до 540К [2]. Так как детали в со-
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
пряжении сделаны из разных металлов, и имеют разные коэффициенты линейного расширения, то нагрев может изменить значения натягов. В данной работе были рассчитаны натяги в сопряжениях при работе двигателя.
Сопряжение 1 Сопряжение 2 Сопряжение 3
Втулка 1 Вал бал Вту/ка 2 Втулка 2 диск
натяг 0.03..Д05 натяг" 02.022 натяг- 0,12...0,15
Сопряжение 4 Сопряжение 5 Сопряжение 6
Вту/ка 1 диск атифт диск Вту/ка С диск
натяг■ йО/.Д:У- натяг' ШШ натяг■ 0,02... ОМ
В результате данного расчета получается, что в некоторых сопряжениях значение натяга не изменяется, а в других натяг увеличивается. Зазор ни в одном из сопряжений не возникает.
Расчет удлинений диска от центробежных сил в месте соединения с валом. При вращении диска в нем возникают напряжения от действия центробежных сил. Эти напряжения вызывают деформацию диска, нас интересует величина деформации в радиальном направлении, потому что она может изменить значение натяга в сопряжениях. Для упрощения в качестве расчетной модели был взят сплошной диск постоянной толщины с внешней нагрузкой от лопаток.
Из проведенных расчетов можно сделать следующий вывод: при работе двигателя потеря натяга из-за действия центробежных сил не происходит. Так как в сопряжении 3 рост зазора из-за радиальных перемещений не превышает рост натяга из-за повышения температуры, а в сопряжении 4 и вовсе не превышает значения натяга заданного при сборке.
Также была рассмотрена возможность появления остаточных деформаций, которые после каждого цикла нагружения могут увеличиваться. Но, как следует из справочника конструктора, предел пропорциональности для материала диска лежит намного выше нагрузок, которые испытывает диск при работе двигателя.
Библиографические ссылки
1. Ковалев В. К., Степанов Г. А. Исследование причин возникновения осевых вибраций роторов ОК ТВД агрегатов ГТК-10-4 // Газотурбинные технологии. 2008. № 10. С. 1-4.
2. Газотурбинные установки. Атлас конструкций и схем. М. : Машиностроение, 1976.
© Нижегородцев В. В., Новиков Д. К., 2010
УДК 621.039.577.679.78
А. В. Окунев Научный руководитель - М. В. Краев Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ДВИГАТЕЛИ ДЛЯ МЕЖЗВЕЗДНЫХ ПЕРЕЛЕТОВ
Рассмотрены типы двигателей для межзвездных перелетов.
Общепризнано, что традиционные ракетно-космические системы позволяют в приемлемые сроки достичь любой точки солнечной системы. А вот технологии преодоления огромных пространств между Солнечной и ближайшими планетными системами находятся на грани возможного.
К настоящему времени предложено достаточно большое количество различных типов двигателей для межзвездных перелетов. Естественным образом возникает необходимость их классификации. По используемым физическим принципам все предлагаемые сегодня межзвездные двигатели можно распределить по пяти основным классам.
К первому классу относится первичные нам ракетные двигатели, построенные по принципу «все свое ношу с собой», в которых и источники энергии, и рабочее тело находится на борту аппарата.
В двигателях второго класса помимо ракетного двигателя необходимых для начального разгона, предлагается использовать в качестве источника топливо и/или рабочего тела вещество межзвездной среды.
Проекты двигателей третьего класса предполагают «подпитку» извне - передачу на космический аппарат энергии Солнечной системы. Четвертый класс предполагает использование естественных силовых полей - гравитационного и электромагнитного.
