CC BY
65
Секция
«ДВИГАТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И СИСТЕМЫ ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ И КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ»
УДК 612.45.046.5
Я. Ю. Бакулин, Е. Н. Ярцев Научный руководитель - О. О. Титов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОГРАММНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМ ПИТАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ЖРД
Рассматривается возможность использования комплексов программного моделирования для проектирования систем питания и управления ЖРД. Проведен анализ методов формообразования трубопроводов с использованием 4-х координатного станка с числовым программным управлением.
Трубопроводные системы являются наиболее распространенными и ответственными элементами систем питания ЖРД, обеспечивающими соединение различных узлов и агрегатов двигателя. Конструкция ЖРД жестко ограничена габаритными и массовыми параметрами, что в свою очередь накладывает ограничения на пространственную разводку трубопроводов, отдельные участки трубопроводов ЖРД могут иметь разную конфигурацию, как прямолинейные, так и участки, с различными радиусами гиба [1].
Наиболее приемлемым методом изготовления трубопроводов на этапе опытной отработки изготовления изделия, является изготовление труб по «шаблону», где в качестве «шаблона» используется мягкая, отожженная алюминиевая проволока, которая гнется вручную вдоль оптимальной трассы прокладки трубопровода с обеспечением необходимых размеров и зазоров на двигателе. Затем по этому «шаблону» в специальных ручных приспособлениях с использованием разнообразных роликов и другой технологической оснастки проводится гибка самих трубопроводов [2]. Окончательная подгонка изготовленного таким способом трубопровода выполняется при примерке его на изделии с последующим эталонированием. На заключительном этапе производится формообразование законцовки трубопровода методами пластических деформаций, либо пайка или приварка наконечников с дальнейшими испытаниями на прочность и герметичность в соответствии с конструкторской документацией (КД).
В настоящее время серийное изготовление трубопроводов сложной конфигурации производится по эталонным макетам с многократной подгибкой, что требует большого количества ручного труда, не дает гарантии обеспечения оптимальной конфигурации, а также постоянства формы всех трубопроводов одного наименования. Из-за сложности трубопроводов, существующие сборочные чертежи их монтажей, выполненные на бумажных носителях, содержат большое количество видов, сечений, что приводит к неудобствам при сборке изделия [3].
Внедрение элементов автоматизации в процессы проектирования, изготовления и монтажа трубопро-
водов с использованием цифровых технологий и применением 3Б-моделей позволит исключить использование эталонов трубопроводов. За счет автоматизации повысится и упростится точность изготовления, будет сведено к минимуму использование ручного труда. Автоматизация процесса позволит усовершенствовать технологию изготовления трубопроводов и монтажа их в составе узла и изделия за счет наглядности 3Б-модели, а также позволит отследить этапы сборки изделия.
В результате анализа процесса было принято решение разбить его на несколько этапов: этап проектирования; этап измерения имеющихся эталонов; этап отработки технологии изготовления и монтажа трубопроводов.
Данное разбиение на этапы подходит лишь для серийных изделий, имеющих КД на обычных бумажных носителях и при наличии эталонов трубопроводов.
При переходе к серийному производству трубопроводов для пневмогидравлических систем ЖРД в настоящее время необходимо использовать прогрессивные технологии их обмера и изготовления. Рассмотрев различные варианты наименований оборудования, был сделан вывод, что целесообразно провести обмер трубопроводов с помощью координатно-измерительной машины типа Faro Fusion Arm 8 с последующим переводом данных в трехмерное изображение для разработки программ гибки, опробованием программы на автоматическом трубогибочном станке с ЧПУ типа SB-63-4A-3SV, корректировки программы по результатам опробования и серийным изготовлением трубопроводов. Выбор именно этого оборудования связан с его лучшими, по сравнению с аналогами, техническими характеристиками.
Автоматический станок SOCO SB-63-4A-3SV имеет 3 гибочные головки, две формообразуют трубу методом намотки (с фиксированными радиусами), а третья - методом проталкивания трубы через роликовые вальцы, что позволяет получать на одном изделии как малые (фиксированные) радиусы гибов, так и большие (кольца, спирали, плавные дуги). Станок SB-63-4A-3SV имеет консольный сервопривод с редуктор-ной передачей (тип S-GDT).
Секция ««ДВИГАТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И СИСТЕМЫ ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЯЛА И КА»
Основными особенностями станка 8Б-63-4Л-38У являются:
- точность поворота и точность подачи ±0.1° и ±0.1 мм соответственно, что особенно важно при изготовлении таких ответственных сборочных единиц, как системы питания ЖРД.
- выносная панель управления для удобства работы в полуавтоматическом и автоматическом режимах.
- возможность оснащения дополнительной опцией (накопителем и манипулятором) для автоматизированной установки трубы в станок и автоматизированного снятия готового изделия.
Внедрение моделирования пространственной конфигурации трубопроводов с помощью программных комплексов, позволит в дальнейшем частично автоматизировать производство систем питания ЖРД, что в
свою очередь уменьшит общее время и затраты на производство ракетного двигателя.
Библиографические ссылки
1. Бабкина Л. А., Шумкова Л. В. Трехмерное проектирование элементов трубопроводов // Решетнев-ские чтения : материалы XIV Междунар. науч. конф. : в 2 ч. ; под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; Сиб. гос. аэро-космич. ун-т. Красноярск, 2010. Ч. 1.
2. Тарасов В. А., Кашуба Л. А. Теоретические основы технологии ракетостроения. М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2006.
3. Воробей В. В., Логинов В. Е. Технология производства ЖРД. М. : МАИ, 2001.
© Бакулин Я. Ю., Ярцев Е. Н., 2014
УДК 621.879.46
Я. Ю. Бакулин Научный руководитель - М. В. Кубриков Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ РАСЧЕТА БУСТЕРНОГО НАСОСНОГО АГРЕГАТА
Рассмотрена теоретическая методика расчета бустерного насосного агрегата. Предложен вариант программного обеспечения для расчета и получения геометрических характеристик бустерного насоса.
Работа без кавитационного срыва насосов системы питания двигателей летательных аппаратов обеспечивается давлением наддува баков, содержащих компоненты топлива. Потребное давление наддува определяется минимально допустимым на входе в насос, т. е. его кавита-ционными свойствами и гидравлическим сопротивлением магистрали между баком и входом в насос.
Повышение антикавитационных свойств системы питания является основным способом снижения давления наддува. С этой целью в некоторых системах питания двигателей помимо основных используют вспомогательные (бустерные) насосы. Высокие анти-кавитадионные свойства этих насосов определяются низкой частотой вращения их вала. Бустерные насосы повышают давление на входе в основные насосы и тем самым обеспечивают их бессрывную работу при
повышенной частоте вращения. Они могут устанавливаться в непосредственной близости перед основными насосами и даже выполняться встроенными в общий с ними корпус. Такой тип бустерных насосов называют пред-насосами. В этом случае давление наддува уменьшается на величину, определяемую разностью кавитационных свойств основного и бустерного насосов.
Помимо вышеуказанного способа компоновки бустерные насосы могут размещаться вблизи топливных баков и выполняться в виде отдельного агрегата. Такие бустерные насосы называют подкачивающими. Уменьшение магистрали между баком и подкачивающим насосом дополнительно снижает потребное давление наддува на величину гидравлического сопротивления части трубопровода [1].
Рис. 1. Форма исходных данных
