Научная статья на тему 'PROBLEMS OF SEALING AND CRYOGENIC SYSTEMS RELIABILITY OF ROCKET MACHINERY'

PROBLEMS OF SEALING AND CRYOGENIC SYSTEMS RELIABILITY OF ROCKET MACHINERY Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
22
17
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Popov B.B.

The goals and objectives of technology development for autonomous debugging of cryogenic automatic units are considered. The connection between reliability indexes and hermiticity of cryogenic systems is proved. The problem definition and brief description of the experimental studies results which underlie in technology of autonomous debugging of automatic units for cryogenic systems of rocket technis are stated.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Popov B.B.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «PROBLEMS OF SEALING AND CRYOGENIC SYSTEMS RELIABILITY OF ROCKET MACHINERY»

УДК 629.76.064.213.018

проблемы герметизации и надежность криогенных систем ракетной техники

Б.Б. Попов

ФГУП «НИИХИММАШ», 141320, г. Пересвет, Московская область, Россия Тел. (496) 546-33-20, факс (495) 221-62-82, E-mail: mail@niichimmach.ru

Рассмотрены цели и задачи разработки технологии для автономной отработки криогенных агрегатов автоматики. Обоснована связь между показателями надежности и герметичности

криогенных систем. Изложены постановка задачи и краткое описание результатов экспериментальных исследований, на основе которых разработана технология автономной отработки агрегатов автоматики для криогенных систем ракетной техники.

PROBLEMS OF SEALING AND CRYOGENIC SYSTEMS RELIABILITY OF ROCKET MACHINERY

B.B. Popov

FGUP NIICHIMMASH, Peresvet, Moscow region, Russia, 141320 Ph. (496) 546-33-20, fax (495) 221-62-82, E-mail: mail@niichimmach.ru

The goals and objectives of technology development for autonomous debugging of cryogenic automatic units are considered. The connection between reliability indexes and hermiticity of cryogenic systems is proved. The problem definition and brief description of the experimental studies results which underlie in technology of autonomous debugging of automatic units for cryogenic systems of rocket technis are stated.

Попов Борис Борисович, кандидат технических наук (1987 г.), начальник сектора ФГУП «НИИХИММАШ».

Участвовал в отработке ряда систем и агрегатов по ракетно-космическим программам «Ш-Л3», «Энергия-Буран» и др. (агрегаты автоматики кислородно-водородных ракетных двигателей 11Д56, 11Д57, РД-0120 и КВД1, ракетных блоков «Р», «Ц» и 12КРБ, энергетических установок с электрохимическими генераторами (ЭХГ)), выполнял отработку первых энергетических установок для ЛОК Н1Л3 с ЭХГ «Волна-10», «Волна-20», системы электропитания (СЭП) для орбитального корабля «Буран» с ЭХГ «Фотон» и др.). Образование: Московский авиационный институт (1964 г.). Область научных интересов: - теория и практика наземных испытаний энергетических и двигательных установок и агрегатов, исследования в области тепло- и массообменных процессов в энергоустановках с ЭХГ, в области герметологии и водородных технологий.

Публикации: 43 научных работы, в том числе авторских свидетельств и патентов на изобретения - 18.

Введение

Трудно назвать область техники, в которой не возникала бы проблема герметизации и связанная с нею проблема надежности. Часто именно уплотнения определяют качественные показатели машин, а также допустимые области их применения. С развитием техники непрерывно расширяется многообразие целей и задач герметизации, путей и методов их решения.

При освоении в конце прошлого века новых криогенных топлив для жидкостных ракетных двигателей возросла проблема обеспечения надежности и безопасности [1]. Утечки жидкого водорода и сжижен-

ного природного газа (СПГ) испаряются и образуют взрывоопасные газовые смеси с воздухом или кислородом. Обеспечение безопасности изделий оказалось связанным с технологиями герметизации и контроля утечек. Пути решения задач герметизации иногда противоположны. Например, предотвращение возгораний и взрывов требует уменьшения утечек компонентов через уплотнения. Наоборот, нерасчетное сокращение утечек уплотнений в турбонасосных агрегатах подачи топлива (ТНА) может привести к возгоранию кислородных уплотнений или к разрушению высокооборотных опор качения, смазка и охлаждение которых обеспечи-

Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 3 (59) 2008 © Научно-технический центр «ТАТА»,2008

вается утечками компонента. До полного решения всех многообразных проблем герметизации и безопасности пока далеко. Известно, что до 60 % всех аварий ракет-носителей (РН) и космических летательных аппаратов (КЛА) в настоящее время связаны с недостаточной надежностью уплотнений.

Для предотвращения аварий путем нейтрализации утечек жидкого водорода на борту летательных аппаратов создаются специальные системы пожаротушения и взрывопредупреждения, мощность, ресурс и полетная масса которых пропорциональны суммарным утечкам компонентов топлива. Для предполетного подтверждения показателей качества и надежности какого-либо изделия необходимо, в том числе, и экспериментальное подтверждение проектной степени герметичности сборочных единиц. Решение такой задачи невозможно без опережающей разработки технологических методов и средств измерения реальных утечек компонентов топлива.

Условия функционирования и типы агрегатов автоматики

Устройства, непосредственно управляющие потоками газообразных и жидких рабочих веществ (компонентов топлива) в наземных системах и на борту летательных аппаратов, обычно называют агрегатами автоматики (арматурой). Сюда относятся разнообразные клапаны и регуляторы. Проблемы, связанные с технологиями герметизации и контроля утечек высококипящих компонентов ракетных топлив (типа керосина, несимметричного диметилгидразина, четырехокиси азота), в настоящее время решены, большая часть апробированных конструкторских решений стандартизована.

Решение аналогичных задач для криогенных компонентов ракетных топлив, прежде всего, для жидких водорода и кислорода, находится в стадии экспериментальной отработки. Причиной отставания является сложность и многофакторность проблемы. Сущность этих проблем рассмотрена ниже на примере освоения жидкого водорода в ракетной технике.

По условиям функционирования в течение срока работоспособности (наземная подготовка, старт, выведение, полет, посадка) изделий ракетной техники, использующих жидкий водород, агрегаты автоматики условно могут быть разделены на следующие группы:

1. Периодически контактирующие с жидким водородом с отогревами и сменой рабочей среды (системы наземной подготовки и заправки компонентами);

2. Непрерывно функционирующие в среде жидкого водорода (агрегаты баков и систем хранения компонентов энергетических установок);

3. Агрегаты многоразовых ракетно-космических систем.

Агрегаты автоматики всех групп должны обладать высокой надежностью и герметичностью в течение все-

го срока работоспособности. Срок работоспособности (жизненный цикл) агрегатов автоматики включает складское хранение, транспортировку от завода-изготовителя, монтаж, комплексные испытания изделия и этап активного функционирования. Монтаж бортовых агрегатов ракетной техники, как правило, выполняется с применением сварки. Это делает трудоемкой и дорогостоящей заводскую операцию замены отказавшего агрегата в наземных условиях. В стоимость операции входит повторение комплексных испытаний. Отказ агрегата автоматики на активном участке выведения и в полете космического летательного аппарата эквивалентен полному отказу ракетной системы, возможно и с аварийным исходом. Еще более сложными являются условия функционирования агрегатов ракетных блоков и энергетических установок многоразового использования. Для двигательных и энергетических установок, длительно дежурящих в условиях космоса, потери герметичности запорных агрегатов ведут к потере компонентов топлива и, как следствие, к срыву программы полета.

При создании по программам РКК «Энергия», КБ Химмаш и КБХА отечественных жидкостных ракетных двигателей и энергетических установок, использующих жидкий водород, возникла задача автономной отработки агрегатов. Требовалось экспериментально подтвердить работоспособность и показатели надежности (наработку на отказ) агрегатов в газообразном и жидком водороде. Герметичность требовалось подтверждать периодическим контролем утечек разъемных, клапанных и торцовых уплотнений агрегатов непосредственно во время испытания.

Поиск метода контроля утечек криогенных компонентов

Понятия, термины и определения современной уплотнительной техники заимствованы из области техники глубокого вакуума. Основной задачей вакуумной техники является локализация (поиск местоположения) сквозных микродефектов (течей) в замкнутых оболочках и измерение потока газа через сквозной микродефект (производительность течи). Размеры каналов микродефектов и их конфигурация всегда остаются неизвестными. О величинах течей обычно судят по величине потока так называемого контрольного газа (обычно гелия). Гелий легко проникает через любые течи и детектируется высокочувствительными течеискателями. Например, масс-спектрометрические гелиевые течеискатели работают в условиях вакуума (при давлениях не выше 10 Па), величины контролируемых потоков разреженного газа обычно не превышают (1...10)хт-4 Вт (1Вт=1м3хПа/с).

Для решения задачи контроля утечек жидкого водорода в НИИХиммаш предпринимались попытки применения традиционной вакуумной технологии измерения газовых потоков от испаренных утечек

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 3 (59) 2008

© Scientific Technical Centre «TATA», 2008

жидкого водорода. В качестве детектора применялся гелиевый масс-спектрометрический течеискатель типа ПТИ-10, перестроенный на водород.

Анализ первых испытаний агрегатов автоматики для жидкого водорода показал, что воспроизводимость результатов измерений утечек через одно и то же уплотнение недостаточна. Поле рассеяния получаемых значений потоков испаренного компонента от клапанных уплотнений не поддается математической обработке с целью выявления закономерности. Было установлено также, что средний уровень утечек жидкого водорода (выраженный в массовых единицах) значительно, на несколько порядков, превосходит массовую утечку «теплых» газов - водорода и гелия - через одно и то же уплотнение. Потоки испаренного водорода измерялись десятками и сотнями ватт. Для измерений столь больших потоков испаренного водорода требовалось многократное снижение чувствительности метода и прибора. Кроме того, выявились технологические недостатки вакуумного метода и масс-спектрометри-ческого течеискателя при его применении для контроля криогенных клапанных уплотнений, а именно:

• высокие требования к герметичности технологической обвязки агрегатов;

• частые внезапные перегрузки камеры масс-спектрометра по газовому потоку;

• необходимость обеспечения взрывобезопасности и дистанционности при использовании прибора ПТИ-10 с высоковольтным электропитанием на водородно-кислородном испытательном стенде;

• недопустимость применения масс-спектрометров для контроля утечек окислителей типа жидкого кислорода в процессе автономной отработки агрегатов;

• недостаточная экономичность и мобильность, поскольку потери времени на ручное обслуживание и настройку прибора ПТИ-10 с насосами откачки во время испытания вызывают неоправданные потери жидкого водорода на поддержание низкой температуры испытуемого агрегата.

По указанным причинам использование вакуумной технологии для контроля и измерения утечек жидкого водорода было признано ограниченно приемлемым. Предстояло разработать альтернативные методы контроля герметичности, хорошо сопрягающиеся с технологией экспериментальной отработки агрегатов автоматики для ракетной техники.

В 80-х годах была начата разработка метода измерения утечек криогенных жидкостей, прежде всего, жидкого водорода, через клапанные уплотнения непосредственно во время испытания агрегатов. На первом этапе предусматривалось выявить закономерности физических процессов, происходящих при измерении утечки жидкого водорода.

Теория истечения вскипающих жидкостей [2, 3] предсказывает, что максимальная плотность тока вски-

пающей жидкости соответствует течению однофазной жидкости и может быть реализована только при достаточно большом недогреве до температуры насыщения в выходном сечении канала. При сокращении недог-рева начинается вскипание жидкости в канале течи вследствие потерь давления и уменьшение массового расхода через канал. Расчетная массовая утечка жидкого водорода превышает соответствующую массовую утечку собственного насыщенного пара в 10-30 раз, а по сравнению с «теплыми» газами - водородом и гелием - превосходит их утечку в 30-100 раз.

Экспериментальные исследования истечения, накопления и транспортировки утечки жидкого водорода к детектору были выполнены с визуализацией всех стадий технологического процесса [4, 5]. В качестве модельных течей при экспериментах использовались регулярные макрокапилляры и натурные фрагменты стальных стенок, имеющих сквозные течи. Диаметры каналов модельных течей измерены оптическим методом и составляли 30.230 мкм, отношение длины к диаметру - в пределах 20.214. Визуализация процесса истечения и поведения криогенной утечки выполнялась с помощью устройства, погруженного в жидкий водород и связанного с передающей телекамерой оптическим волокном для передачи изображения [6, 7]. Устройство было оборудовано системами регулирования и измерения температуры жидкого водорода перед течью, оптическим уровнемером для измерения накопленной жидкой утечки, системами ее подогрева и откачки образующихся при подогреве паров. Эксперименты проводились дистанционно, что было вызвано правилами безопасности работ с жидким водородом.

В результате экспериментов было установлено:

Утечка жидкого водорода через капилляры двухфазна, паросодержание в утечке нестабильно во времени. Процесс истечения жидкого водорода качественно соответствует закономерностям истечения вскипающих жидкостей [2, 3, 8] через трубы большой относительной длины (Ш>100). Визуальные наблюдения позволили установить появление паровой фазы на выходе из капилляров и измерить сокращение массовой утечки при подогреве жидкости перед течью.

Снижение противодавления на выходе из капиллярного канала с 0,1 МПа до 0,05 МПа, то есть ниже давления насыщенного пара, не вызывает увеличения массового расхода, а приводит к увеличению доли паровой фазы, отводимой из полости накопления утечки. Такое поведение массового расхода жидкого водорода свидетельствует о наступлении кризиса течения, то есть о появлении расслоенного во времени потока (наблюдались пульсации расхода жидкости).

Обобщенная расходная характеристика капилляров, полученная в результате экспериментов [9] с истечением жидкого водорода и теплых газов, представлена на рис. 1.

Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 3 (59) 2008 © Научно-технический центр «TATA», 2008

Плотность тока жидкого водорода и газов при истечении через капилляры плотность тока

^10 кг/м£с и

п ®

11 а.

51 водород

0 0,1 0.2 0.3 0.4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 ¿Р МП

Рис. 1. Обобщение результатов экспериментов по истечению жидкого водорода, гелия и газообразного водорода через капилляры

Из рис. 1 следует, что удельная плотность тока через постоянный микродефект определяется величиной недогрева водорода в каналах микродефектов до температуры насыщения.

Абсолютные величины утечек жидкого водорода в экспериментальных исследованиях составляли десятки ватт в пересчете на испаренный водород. Результаты экспериментов обрабатывались по модели гомогенного течения в трубах большой относительной протяженности и затем обобщались с помощью известной критериальной зависимости Re = /(Ей Re2) [10]. В итоге было получено эмпирическое выражение для течения жидкого водорода и газов через регулярные капилляры круглого сечения с диаметрами каналов от 30 до 230 мкм:

Re = (1,4...1,7)(Еи Re2)0•6 (1)

Здесь Ей - критерий Эйлера, Re - число Рейнольдса.

Полученные факты и их анализ объяснили наблюдавшуюся ранее неопределенность и нестабильность экспериментально получаемых величин утечек жидкого водорода через клапанные уплотнения. Температура жидкости в канале реальных течей всегда равна температуре стенки, поскольку в узких каналах и пористых средах при любой форме течения отсутствует ядро потока. Величина недогрева жидкого водорода до температуры насыщения в каналах микродефектов, таким образом, полностью опеределяется температурой уплотнения. При недостаточном охлаждении уплотнения поток вещества через микродефекты меняется вместе с изменяющейся во времени температурой конструкции. Охлаждение уплотнения вызывает возрастание утечек, отогрев - наоборот, их сокращение.

Для получения максимальной утечки, характеризующей качество клапанных уплотнений для жидкого водорода и любой иной криогенной жидкости, испытания агрегатов на герметичность следует вести под уровнем рабочего компонента, то есть в криостате. Длительность охлаждения агрегата перед испытаниями

в криостате должна быть достаточна для выравнивания температурных полей в деталях конструкции.

Применение в таких условиях вакуумного метода транспортирования утечки к детектору недопустимо, поскольку приводит к потере информации о реальной величине утечки криогенного компонента. Жидкая фаза утечки под действием откачки паров кипит и охлаждается вследствие недостаточных теплопритоков [11]. Масс-спектрометр детектирует только отводимую через детектор паровую фазу водорода, составляющую не более 10-13 % от действительной массы утечки. После откачки такого количества пара температура жидкости достигает тройной точки, а остальная часть утечки затвердевает. Оператор, ведущий испытание, наблюдает и регистрирует уменьшение парогазового потока от течи по шкале детектирующего прибора, но не получает информации об оставшейся массе твердой утечки. Для корректного измерения всей массы утечки жидкого водорода в НИИХиммаш разработаны метод и прибор контроля, не требующие откачки паров над утечкой [9].

Контроль герметичности модельными средами

У испытателей ракетной техники всегда возникает идея замены потенциально опасных и дорогостоящих криогенных компонентов - жидких кислорода и водорода - на иные, модельные вещества, в среде которых автономная отработка агрегатов была бы более простой, безопасной и экономичной.

Для выбора контрольных сред, способных моделировать жидкий водород и кислород при истечении через микродефекты, представляет интерес оценка проникающих свойств различных веществ. Как известно [10], при сравнении режимов течения различных сред через каналы с идентичной геометрией под действием равных перепадов давлений число Re является не критерием, а числом подобия, поскольку заранее не известна скорость течения. Критерием в этом случае является произведение числа Эйлера на квадрат числа Рейнольдса, в которое неизвестная скорость течения не входит. Критерий Еи^е2 играет роль потенциала массового расхода вещества, обеспечиваемого его физическими свойствами - плотностью и вязкостью.

С использованием выражения (1) выполнена приближенная оценка относительных массовых утечек различных веществ через имитаторы течей - регулярные макрокапилляры. При вычислении отношений утечек идентичные диаметры регулярных каналов и перепады давлений на капилляре взаимно сокращаются.

Массовая утечка жидкого кислорода принята за 100 %, относительные массовые утечки остальных веществ распределяются в зависимости от их физических свойств - вязкости и плотности, входящих в выражение (1). Результаты расчетов представлены на рис. 2.

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 3 (59) 2008

© Scientific Technical Centre «TATA», 2008

Рис. 2. Расчетная оценка относительных массовых утечек веществ

Сравнительные величины массовых утечек относятся только к условиям истечения веществ через регулярные капиллярные каналы с диаметрами от 30 до 230 мкм. Погрешность расчетных оценок не определена, поскольку расчет не учитывает влияние сил поверхностного натяжения капельных жидкостей, отсутствующих в случае истечения газов. Для применения полученных соотношений в качестве эквивалентов утечек через реальные течи необходимо в каждом случае получить их надежное экспериментальное подтверждение [12].

Операции временной замены рабочего криогенного компонента на модельную среду с целью контроля герметичности с последующим возвращением жидкого водорода для продолжения испытаний нетехнологичны, требуют значительных затрат. Контроль герметичности уплотнений газообразной модельной средой, например, гелием, не обеспечивает достоверности при пересчете результатов на криогенный компонент по ряду причин, рассматриваемых ниже. Отработка агрегатов ведется в среде рабочего компонента (например, жидкого водорода) с целью получения информации не только о герметичности уплотнений, но и о других рабочих характеристиках агрегата в натурных условиях функционирования. В число важнейших характеристик, определяющих качество агрегатов, входят:

• совместимость материалов с компонентом;

• гидравлическое сопротивление тракта;

• быстродействие привода;

• энергопотребление;

• ресурсная работоспособность.

Ни одна из этих характеристик не может быть получена при испытаниях агрегатов в модельных средах или при температурах, значительно отличающихся от рабочих.

Дальнейшие экспериментальные исследования разработанной технологии испытаний выявили, что на степень герметичности клапанных уплотнений, функционирующих в среде жидкого водорода, влияют следующие факторы:

• глубокое изменение механических свойств охлажденных уплотнительных материалов по сравнению со свойствами при нормальной температуре [13];

• термоупругие деформации деталей уплотнений [14];

• повышенная концентрация примесей, содержащихся в криогенной среде [15].

Значимость влияния перечисленных факторов на результаты испытаний натурных агрегатов высока. В таблице 1 приведены эмпирические оценки вероятных ошибок измерения утечек, обусловленных отказом от моделирования каждого из названных факторов.

Приемо-сдаточные испытания агрегатов автоматики в модельных средах при нормальной температуре скрывают влияние указанных в таблице факторов и дают завышенные характеристики качества клапанных уплотнений, предназначенных для криогенных сред. Выбор среды, моделирующей компоненты ракетных топлив при автономной отработке, преследует две цели - повышение достоверности получаемых результатов и повышение технологичности испытаний. Применение рабочей криогенной жидкости - жидкого водорода для контроля герметичности позволяет достичь обеих целей. Значительно повышается достоверность результатов испытаний, упрощается технология отработки, исключаются перио-

Таблица 1

Эмпирические оценки вероятных ошибок измерения утечек

Факторы Физический смысл Ошибка при измерении без моделирования фактора Примечание

Изменение свойств уплотняющих материалов в среде криогенного компонента Возрастает модуль упругости и твердость материалов. Ухудшаются уплотняющие свойства уплотнений с полимерным уплотнителем От 0 до 1000 % При температурах на уровне ~20 К утечки гелия возрастают в среднем на порядок по сравнению с температурой +20 оС Необходимо проведение испытаний агрегатов автоматики для жидких криогенных компонентов в рабочих средах

Термоупругие деформации деталей уплотнений Тепловые потоки к жидкому водороду в деталях криогенных уплотнений меняют геометрию уплотняющих стыков Ошибка неопределенна. Возможна полная разгерметизация клапанных уплотнений с условными проходами >100 мм при асимметричной схеме охлаждения криогенной жидкостью Необходимо проведение испытаний в рабочей среде с имитацией натурной схемы охлаждения и положения агрегата в пространстве относительно вектора силы тяжести

Повышенное содержание примесей в компоненте и влаги на поверхности Выпадение кристаллов конденсируемых примесей (газов воздуха и влаги) в каналах течей и в зазорах вследствие различной растворимости в жидкости и паре От 0 до 1000 % Возможны отказы агрегатов по срабатыванию, псевдогерметизация клапанных и неподвижных уплотнений. После отогрева и сушки агрегата утечки возрастут до прежнего уровня Уровень примесей в жидком водороде должен соответствовать натурному. Испытания агрегатов для жидкого водорода следует проводить после сушки

U JjС^L^ ^еЖД^На'Э0,1]'НЬ1^ наУчнь'й жУРнал «Альтернативная энергетика и экология» №3(59) 2008

85

дические отогревы и разнонаправленные смены рабочей и модельной сред для выполнения операций наработки ресурса агрегата и для контроля его герметичности.

Для получения достоверных и обоснованных данных о герметичности и надежности криогенных систем необходимо выполнение достаточного объема испытаний агрегатов в натурной рабочей среде с имитационным моделированием факторов, указанных в таблице.

С применением разработанной технологии в 80-90-е годы XX века в НИИХиммаш проведена автономная отработка агрегатов автоматики и стартовых разъемных соединений для жидкого водорода и других криогенных компонентов ряда двигательных и энергетических установок ракетной техники - двигателей РД-0120 и КВД1, блоков «Ц» и 12КРБ ракет-носителей «Энергия» и GSLV, системы электропитания орбитального корабля «Буран» и др.

Заключение

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1. Традиционные вакуумные методы контроля герметичности недостаточно технологичны и не обеспечивают получение достоверных результатов при испытаниях клапанных уплотнений агрегатов автоматики в среде пожаро- и взрывоопасных криогенных жидкостей типа жидкого водорода, СПГ.

2. Испытания агрегатов автоматики в модельных средах при нормальной температуре позволяют получить данные о герметичности уплотнений в «теплом» состоянии, однако не обеспечивают получение данных о совместимости конструкционных материалов с рабочим компонентом, о быстродействии, энергопотреблении, о зависимости герметичности клапанных уплотнений от наработки агрегата в среде криогенного компонента.

3. Развитие ракетно-космической техники потребовало разработать метод криогенных жидкостных испытаний агрегатов автоматики на герметичность в натурной среде, например, жидкого водорода с целью технологичного получения достоверных и полных результатов автономной отработки.

4. На примере жидкого водорода экспериментально установлены закономерности процессов истечения криогенных компонентов через микродефекты уплотнений и транспортирования утечек к детектору при температуре насыщения, уточнена физическая модель технологического процесса.

5. На основе проведенных исследований разработана и апробирована технология, совмещающая криогенные испытания клапанных уплотнений на работоспособность и герметичность, отличающаяся тем, что контрольной средой является рабочая криогенная жидкость. Технология обеспечивает выполнение программ автономной отработки криогенных агрегатов автоматики при однократном охлаждении и без замены рабочей среды в течение испытания.

6. С использованием разработанной в НИИХиммаш технологии выполнена автономная отработка агрегатов автоматики и блоков стартовых разъемных соединений

для ряда энергетических и двигательных установок ракетной техники, использующих жидкие водород и кислород в качестве компонентов топлива.

Список литературы

1. Иванов В.Н. Исследование влияния криогенных температур на надежность уплотнений магистралей наземного заправочного оборудования / В сб.: Современные типы уплотнений для криосистем и систем с повышенными требованиями по герметичности. М.: ЦНТИ Поиск, 1980. С. 94-104.

2. Генри Р., Гролмс М., Фауске Г. Потери давления при течении сжимаемых криогенных парожидкостных смесей / В сб.: Теплопередача при низких температурах. - М.: Мир, 1977. С.249-280.

3. Калайда Ю.А., Арсентьев В.В., Фисенко В.В. Истечение теплоносителя при потере герметичности реакторного контура. М.: Атомиздат, 1977.

4. Исследование, разработка и внедрение технологии испытаний на герметичность агрегатов автоматики изделий, работающих в среде жидкого водорода / НИИХиммаш. Отчет № 0-604-79. 1980.

5. Попов Б.Б., Писарев А.П. Экспериментальные исследования фильтрационного течения жидкого водорода через единичные регулярные макрокапилляры. М.: ЦНТИ Поиск, 1981. Сер.^УП, вып. 3. С.102-110.

6. Попов Б.Б., Писарев А.П., Дроздов В.И. Телевизионная система контроля с волоконными световодами. М.: ЦНТИ Поиск, 1980. Сер.^УП, вып. 2. С.127-132.

7. Попов Б.Б. Оптический уровнемер для жидких сред. М.: ЦНТИ Поиск, 1981. Сер. VII, вып. 3. С.93-101.

8. Поляков К.С. Экспериментальное исследование адиабатного течения испаряющейся жидкости. Автореферат дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук / ЛПИ. Л., 1971.

9. Попов Б.Б. Разработка технологии жидкостных криогенных испытаний на герметичность агрегатов автоматики ракетной техники. Дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук / НИИХиммаш. 1986.

10. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1973.

11. Попов Б.Б., Писарев А.П. Испарение тонкой пленки жидкости с поверхности твердого тела при откачке паров. М.: ЦНТИ Поиск, 1981. Сер. VII, вып. 4. С. 70-79.

12. Галеев А.Г., Попов Б.Б., Писарев А.П. О моделировании криогенных испытаний агрегатов автоматики на герметичность. М.: ЦНТИ Поиск, 1984. Сер. VII, вып. 8. С.98-112.

13. Бабкин В.Т., Зайченко А.А., Александров В.В. и др. Герметичность неподвижных соединений гидравлических систем. М.: Машиностроение, 1977.

14. Огибалов П.М., Грибанов В.Ф. Термоустойчивость пластин и оболочек. М.: Изд. МГУ, 1968.

15. Уплотнения и уплотнительная техника. Справочник / Под общей редакцией А.И. Голубева и Л.А. Кондакова. М.: Машиностроение, 1986.

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 3 (59) 2008

© Scientific Technical Centre «TATA», 2008

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.