Перспективные технологии изготовления трубопроводов жидкостных ракетных двигателей Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

УДК 621.454.2

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ ЖИДКОСТНЫХ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

И. А. Чередник Научный руководитель - Е. Н. Ярцев

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

E-mail: [email protected]

Изготовление и монтаж трубопроводов жидкостных ракетных двигателей является сложной технологической задачей, связанной с размещением магистралей в ограниченном пространстве по причине плотной компоновки двигателя. Предлагается решение по модернизации технологического процесса сборки жидкостного ракетного двигателя, направленное на повышение производительности и качества выпускаемой продукции.

Ключевые слова: трубопровод, технология производства, эталон, цифровое производство.

PERSPECTIVE TECHNOLOGIES FOR MANUFACTURING PIPELINES OF LIQUID ROCKET ENGINES

I. A. Cherednik Scientific Supervisor - E. N. Yartsev

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

The fabrication and installation of liquid rocket engine pipelines is a complex technological task related to the placement of highways in a confined space due to the tight arrangement of the engine. The article proposes a solution to modernize the technological process of assembling a liquid rocket engine, aimed at increasing the productivity and quality of products.

Keywords: pipeline, production technology, standard, digital production.

Изготовление трубопроводных систем жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) является сложной задачей, связанной с размещением участков магистралей трубопроводов в ограниченных пространствах, по причине плотной компоновки [1].

В настоящее время, на предприятиях ракетно-космической промышленности при изготовлении трубопроводов применяется «эталонный метод». Эталонирование - процесс снятия трубопроводов с рабочей машины с последующим переводом в разряд эталона и последующим использованием для формирования поточного производственного процесса [2]. Использование «эталонного метода» изготовления трубопроводов характерно при производстве многих ракетных двигателей и в настоящее время является ведущим критерием трубопроводного производства. Существующее применение эталонов в качестве основы для изготовления трубопроводов имеет ряд сложностей и недостатков:

- неопределенность КД требующая обязательного сопровождения эталонами и другими физическими носителями информации (образцами, плазами и т. д.);

- высокая трудоемкость и сложность изготовления эталонов и внедрения в поточное производство;

- невозможность применения эталонов к машинной гибке;

- необходимость ручной доработки при монтаже трубопроводов на изделие;

Секция «Двигателии энергетические установки летательньш и космических аппаратов»

- необходимость выделения значительных площадей для хранения эталонов и плаз-макетов.

Альтернативный «автоматизированный» метод производства на основе электронной конст-рукторско-технологической документации (ЭКТД) позволяет избежать ряд вышеуказанных недостатков при производстве трубопроводов. ЭКТД должна создаваться в специализированных программных средах и содержать в электронном виде информацию о геометрии трубопроводов, материалах трубопроводов, особенностях трубопроводов, требованиях к ним, а также всю технологическую информацию, достаточную для подготовки производства и серийного производства трубопроводов [3]. Внедрение данного метода на производстве современных двигателей летательных аппаратов имеет ряд преимуществ:

- ускорение технологической подготовки производства;

- упрощение подготовки программ для гибочных станков с ЧПУ;

- возможность использования контрольно-измерительной машины (КИМ) с компьютерным управлением для контроля геометрии трубопроводов в сравнении с ЭКТД вместо контрольных стапелей;

- снижение трудоемкости производства каждого из трубопроводов и уменьшение количества сварных швов (при внедрении современных технологий машинной гибки и формообразования);

- освобождение складских площадей, занятых при хранении эталонов и рабочих шаблонов.

Технология изготовления трубопроводов «цифровым методом». На предварительном

этапе необходимо произвести определение длины заготовки трубопровода. Для трубопроводов, имеющих изгибы и прямолинейные участки, длина заготовки рассчитывается методом развертки осевой линии:

i i 1 1

ii где Уjt - сумма длин прямолинейных участков; ^R • ф» - сумма длин криволинейных участ-

11 ков; R - радиус кривизны осевой линии трубопровода на i-участке; ф» - угол изгиба на i-

участке [4].

Определение длины заготовки необходимо проводить с учетом припусков на обработку торцев, приварку ниппелей, штуцеров и других соединительных элементов.

Исходные геометрические параметры и данные по конфигурации узла трубопровода можно получить двумя способами:

- измерив эталон-трубопровод с помощью современных контрольно-измерительных машин. Данный способ наиболее подходит для внедрения системы на этапе серийного изготовления ЖРД;

- получив геометрические параметры трубопровода из созданной конструктором 3В-модели двигателя (при этом необходимо корректировать координаты мест стыковки путем их измерения контрольно-измерительной машиной и внесения соответствующих изменений в 3В-модель). Этот способ предназначен для внедрения автоматизированной системы на этапе отработки (освоения) производства современных ЖРД, поскольку они проектируются с применением 3D моделирования.

На следующем этапе необходимо создать управляющую программу (УП) для осуществления гибки трубы на станке с числовым программным управлением, для чего может использоваться специальное технологическое программное обеспечение (например, TezetCAD). Данное технологическое программное обеспечение позволяет в автоматическом режиме на основе предоставленных данных разработать управляющую программу для трубогибочного станка с ЧПУ и представляет её либо в формате, поддерживаемом данной моделью оборудования, либо в виде таблицы MS Excel.

На следующем этапе данные управляющей программы необходимо внести в блок управления станка с ЧПУ для осуществления гибки трубы с последующим контролем конфигурации при помощи КИМ (путем сравнения исходной 3D-модели и данных, полученных в процессе измере-

ния изготовленного трубопровода). В случае успешного прохождения операции контроля труба допускается в дальнейшую работу [5].

Переход к технологии на основе ЭКТД и использование современного компьютеризированного оборудования для осуществления технологических процессов позволит наладить выпуск серийной продукции со стабильными размерами и точной геометрией, повысить качество выпускаемых трубопроводов, а также отказаться от большого количества эталонов и шаблонов, занимающих значительные складские площади.

Библиографические ссылки

1. ОСТ 92-1600-84. Производство трубопроводов. Общие технические условия. Эталонирование трубопроводных систем, гибка труб и формообразование концов трубопроводов. Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс».

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

3. Технология производства жидкостных ракетных двигателей : учебник / В. А. Моисеев, В. А. Тарасов, В. А. Колмыков и др. ; под ред. В. А. Моисеева и В. А. Тарасова. М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008. 381 с.: ил. (Сер. Технологии ракетно-космического машиностроения).

4. Технология самолетостроения : учеб. пособие для вузов / под ред. А. Л. Абибова. М. : Машиностроение, 1982. 551 с.

5. Изготовление и монтаж трубопроводов : справ. / под ред. Л. Д. Рубиновича. М. : Пищевая пром-ть, 1966. 232 с.

© Чередник И. А., 2017