Обеспечение качества ракетного двигателя путем внедрения автоматизированной системы изготовления и монтажа трубопроводов сложной конфигурации Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

¡Проектирование, производство и испытания двигателей летательных, аппаратов

УДК 621.454.2

ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ПУТЕМ ВНЕДРЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И МОНТАЖА ТРУБОПРОВОДОВ

СЛОЖНОЙ КОНФИГУРАЦИИ

Е. Н. Ярцев, В. П. Назаров, Н. С. Теряев

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: [email protected]

Производство является одной из ключевых стадий создания ракетного двигателя. На данном этапе технологии, применяющиеся при изготовлении двигателя и его элементов, определяют качество выпускаемого изделия, его стоимость, надёжность. Предлагается решение по модернизации технологических процессов сборки-сварки жидкостного ракетного двигателя, направленное на повышение производительности и качества выпускаемой продукции.

Ключевые слова: технологический процесс, автоматизация, ракетный двигатель.

ENSURING QUALITY OF ROCKET ENGINE BY APPLYING THE AUTOMATED SYSTEM OF MANUFACTURING AND ASSEMBLING COMPLEX CONFIGURATION PIPE

E. N. Yartsev, V. P. Nazarov, N. S. Teryaev

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]

The production is a key stage of developing a rocket engine. Technologies, which are used in the production process, determine a quality, total cost, and reliability of a liquid rocket engine. We propose to upgrade assembly-welding of a rocket engine that is aimed at increasing productivity and product quality.

Keywords: workflow, automation, rocket engine.

Для надежной работы ракетного двигателя (РД) необходимо обеспечить максимальную герметичность и прочность всех соединений, которые в свою очередь должны отвечать требованиям наименьшего значения массы и гидравлического сопротивления [1]. Система питания РД и управляющие магистрали представляют собой линии последовательно соединенных трубопроводов различной конфигурации и размеров. Они имеют следующие особенности: отсутствие или незначительное число прямолинейных участков, сложная пространственная конфигурация, возможное смещение координат мест стыковки (в сравнении с эталоном). Основная методика, по которой разрабатывается комплект технологической документации на изготовление и монтаж трубопроводов, описана в отраслевых стандартах (ОСТ 92-1600, ОСТ 92-1601, ОСТ 92-1602) [2].

В современных жидкостных ракетных двигателях (ЖРД) большинство узлов трубопроводов изготавливается «по месту», но это не снижает количества компенсирующих звеньев и не исключает необходимости дальнейшей подгибки трубопровода в процессе его монтажа на РД по причине наличия ряда ограничений, накладываемых вышеуказанной нормативной документацией.

Вследствие этого увеличивается количество соединений и повышается общее сопротивление магистрали. Для решения данной проблемы и снижения монтажных неточностей при установке трубопроводов на двигатель необходимо применять комплексную автоматизированную систему изготовления и

монтажа трубопроводов сложной конфигурации с применением 3D-модeлирования. Алгоритм работы системы представлен на рис. 1 и 2.

Исходные параметры и конфигурацию трубопровода можно получить двумя способами:

1) измерив эталон-трубопровод с помощью современных контрольно-измерительных машин (КИМ) типа «FARO FUSION»;

2) получив конфигурацию из 3D-модeли двигателя или узла (при этом необходимо корректировать координаты мест стыковки путем их измерения контрольно-измерительной машиной и внесения соответствующих изменений в 3D-модeль) (рис. 3).

На следующем этапе создается управляющая программа (УП) для осуществления гибки трубопровода на трубогибном станке с ЧПУ, для чего может использоваться технологическое программное обеспечение TezetCAD. Созданная 3D-модeль загружается в TezetCAD. После чего TezetCAD в автоматическом режиме на основе предоставленных данных разрабатывает управляющую программу для трубогибочного станка и представляет её либо в формате, поддерживаемом данной моделью оборудования, либо в виде таблицы MS Excel [3].

Затем данные управляющей программы необходимо внести в блок управления станка с ЧПУ для осуществления гибки трубопровода с последующим контролем конфигурации при помощи КИМ (путем сравнения исходной 3D-модeли и данных, полученных в процессе измерения изготовленного трубопровода) (рис. 4).

<Тешетневс^ие чтения. 2016

Труба-эталон

КИМ Faro

Данные измерений

TezetCAD

30-мсдепь трубы-эталона

1 Solid Works 1 i 1

Технологическая ЗО-мсдель

1 i 1

Управляющая программа

MS Office

Карта эскизов и УП

Пробная деталь

Трубогиб с ЧПУ

КИМ Faro

TezetCAD

Технологическая ЗШ-модель

з--*---г

Сравнение ЗО-моделей и корректировка УП

Данные измерений

.... !

ЗГ>-модепь пробной детали

MS Office

Карта эскизов и УП

Трубогиб с ЧПУ

Годная деталь

Рис. 1. Алгоритм работы системы (вариант 1)

Рис. 2. Алгоритм работы системы (вариант 2)

Рис. 3. 3D-модель трубопровода

Рис. 4. Графическое представление результатов измерения изготовленного трубопровода (в сравнении с эталонной 3D-моделью)

В случае успешного прохождения операции контроля узел трубопровода допускается в дальнейшую работу.

Применение представленной системы позволит исключить сложный и трудоемкий процесс эталонирования трубопроводов, снизить долю ручного труда в технологическом процессе производства ЖРД, по-

высить точность изготовления и сборки трубопровода, исключить необходимость подгибки трубопровода при монтаже, исключить из конструкции двигателя компенсирующие звенья.

Библиографические ссылки

1. Гахун Г. Г. Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей : учебник / Г. Г. Гахун, В. В. Володин, М. В. Краев. М. : Машиностроение, 1989. 424 с.

2. Моисеев В. А., Тарасов В. А., Колмыков В. А., Филимонов А. С. Технология производства жидкостных ракетных двигателей. М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008. 381 с.

3. Банк патентов: [Электронный ресурс]. URL: http://bankpatentov.ru/node/364488. (дата обращения: 10.09.2016).

References

1. Gakhun G. G. Konstrukciya i proektirovanie zhidcostnikh raketnikh dvigatelei [The construction and design of liquid rocket engines]. Moscow, Mashinostroenie publ., 1989. 424 p.

2. Moiseev V. A., Tarasov V. A., Kolmykov V. A., Filimonov A. S. Tekhnologiya proizvodstva zhidcostnikh raketnikh dvigatelei [Technology of production of liquid rocket engines]. Moscow : Publishing House of the MSTU. N. E. Bauman, 2008. 381 p.

3. The Bank of patents. Available at: http://bankpatentov.ru/node/364488. (accessed 10.09.2016).

© Ярцев E. Н., Назаров В. П., Теряев Н. С., 2016