Получение водорода для ракетных двигателей Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

Если учесть, что масса роторов достигают нескольких сотен килограмм, и соответственно радиальная нагрузка на опору может быть более 1000 Н, то разница в перемещениях еще более увеличится. Такое изменение радиальных перемещений может существенно отразиться на динамике ротора.

Анализ зависимостей показывает, что положение точки перегиба находится при отношении осевой нагрузки к радиальной FJFr = 0,64...0,71. Параметр осевой нагрузки для исследуемого подшипника составляет е = 0,68. По всей видимости, можно считать, что перегиб начинается при Fa/Fr = е.

В связи с тем, что зависимость смещений от нагрузки носит существенно нелинейный характер, то коэффициент радиальной определяются в виде отношения приращений:

C =

Fr (Sr)-Fr (Sr + ASr)

AS.

выполняются гибкими, в ряде случаев необходимо делать частотную отстройку. Частотную отстройку можно выполнить введением в опору упругого элемента, жесткость которого следует подбирать с учетом жесткости подшипника.

Таким образом, полученные закономерности позволяют на более качественном уровне разрабатывать высокоэффективные опоры роторов и решать проблему обеспечения вибрационной прочности газотурбинных двигателей.

На рис. 2 приведены зависимости коэффициентов радиальной жесткости от осевой нагрузки. Можно отметить, что радиальная жесткость с ростом осевой нагрузки сначала снижается, принимая примерно постоянное значение, а потом начинает увеличиваться. Причем графики для различных радиальных нагрузок стремятся приблизиться друг к

другу.

Особый интерес представляет зависимость радиальной жесткости от осевой нагрузки при постоянной радиальной. Не принимая во внимание дисбаланс ротора можно считать радиальную нагрузку постоянной, в то время как осевая нагрузка меняется в зависимости от режима работы двигателя.

Зная величины осевых сил на различных режимах и зависимость радиальной жесткости подшипника можно определить жесткость всей опоры. После этого можно оценить динамическое состояние на всех режимах работы. В связи с тем, что ротора

Рис. 2. Графики зависимости радиальной жесткости от осевой Еа и радиальной нагрузок при частоте вращения п = 4500 об/мин

Библиографическая ссылка

3. Балякин В. Б., Жильников Е. П., Самсонов В. Н., Макарчук В. В. Теория и проектирование опор роторов авиационных ГТД. Самара : Изд-во СГАУ, 2007.

© Барманов И. С., Карячкина З. Ю., Колколова А. В., Балякин В. Б. 2010

УДК 662.75: 629.7.036.5

Т. А. Башкатова Научный руководитель - М. В. Краев Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА ДЛЯ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Рассмотрены энергетические и физико-химические и эксплуатационные свойства жидких и сжиженных (криогенных) ракетных топлив.

Быстро растущая авто-, авиа- и судостроительная промышленность способствует большому использованию углеводородных соединений, но они на Земле, как известно не бесконечны. Уже через некоторое время наступит дефицит углеводородного топлива. Поэтому необходимо разрабатывать новые альтернативные источники топлива. Одним из них является вода. Вода составляет 2/3 объема Земли:

именно она является самым лучшим хранителем водорода. С водородом работал еще Циолковский. В своих проектах он предлагал использовать жидкий кислород и водород, но тогда это было практически невозможно.

Свободный водород состоит из двух атомов Н2; газ, не имеющий ни цвета, ни запаха; плотность 0,0899 кг/м3, ¿плавления = 259,1 °С, ¿кипения = 252,6 °С.

Секция «Энергодвигательные установки и системы терморегулирования»

В космосе водород - самый распространенный элемент, в виде плазмы он составляет до половины массы Солнца и большинства звезд.

Перспективным направлением в энергетике считается - применение водорода и его соединений для хранения и транспортировки энергии, создание двигателей с водородом в качестве горючего.

Жидкий водород был впервые получен Дж. Дьюа-ром в 1898 г. с помощью дросселирования с предварительным охлаждением жидким воздухом. Этот метод ожижения прост и достаточно эффективен, поэтому его широко применяют до сих пор в ожижителях малой и средней производительности. Существуют различные модификации этого метода. В работе рассмотрены основные из них и определены характеристики ожижителей.

Для ожижения водорода целесообразно применять цикл с предварительным охлаждением двойным дросселированием. Рассмотренные методы применяют для получения нормального водорода, однако для длительного хранения такой водород непригоден, так как испаряется вследствие выделе-

ния теплоты в процессе перехода в параводород, который является равновесным для жидкого состояния.

При производстве, транспортировании и хранении вопросы тепловой изоляции жидкого водорода имеют первостепенное значение. В последнее время для теплоизоляции баков жидких водорода и кислорода на космических кораблях предложено вместо многослойной экранно-вакуумной изоляции использовать тонкостенные двухслойные, гибкие, вакуу-мированные оболочки с полыми микросферическими частицами, изготовленными из стекла с металлическим покрытием. Такая изоляция имеет меньшую массу, более стабильные характеристики и лучшие теплоизоляционные свойства в условиях невесомости ввиду малой поверхности контакта частиц. [1]

Библиографическая ссылка

1. Зрелов В. Н., Серегин Е. П. Жидкие ракетные топлива. М. : Химия, 1975.

© Башкатова Т. А., Краев М. В., 2010

УДК 629.7.026

А. В. Белоногов Научный руководитель - М. В. Краев Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛЕТОВ В ДАЛЬНИЙ КОСМОС

Приведены достоинства ядерного двигателя мегаваттного класса и перспектива его использования в космосе для ускоренных полетов на дальние расстояния.

В работе рассмотрен модуль с ядерной электродвигательной установкой. Концептуально он является развитием идей, заложенных еще полвека назад в проект тяжелого межпланетного корабля, который прорабатывался в ОКБ-1 под руководством С. П. Королева. По состоянию на сегодняшний день в Центре Келдыша определен примерный облик транспортного модуля с ядерной электродвигательной установкой. В общем случае он состоит из последовательно расположенных

ядерной энергоустановки с элементами биологической защиты и комплексом средств аварийной защиты, капельного холодильника-излучателя, модуля электроракетных двигателей и сменного модуля полезного груза.

Безопасность использования ядерной энергоустановки представляется обеспечить рядом решений. Установка полностью собирается и испытывается на Земле.

Вариант компоновки ЯЭУ с капельным холодильником-излучателем в составе многоразового межорбитального буксира: 1 - ЯЭУ в развернутом положении в составе основного транспортного модуля; 2 - модуль ЭРД; 3 - полезная нагрузка в составе сменного модуля; 4 - капельный холодильник-излучатель ЯЭУ