ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Требования к насосам и турбинам из "Теория и расчет агрегатов питания жидкостных ракетных двигателей Издание 3 " Р — тяга, Н /у — удельный импульс, м/с. [c.7] Удельный импульс ЖРД в зависимости от выбранных компонентов находится обычно в пределах 2500. .. 4500 м/с. Оценим приближенно расход топлива в ЖРД- Если принять /у == 3300 м/с, то на каждые 10 кН тяги потребуется 3 кг/с расхода топлива. [c.7] Обычно плотность окислителя (производные азотной кисЛоТЫ, жидкий кислород и пр.) больше, чем плотность горючего (керосин, спирты и пр.), поэтому разница в объемных расходах окислителя и горючего меньше, чем разница в их массовых расходах. [c.8] Объемные расходы компонентов составляют тысячные и сотые доли кубических метров в секунду для двигателей с умеренной тягой (до 300 кН) и десятые доли кубических метров в секунду для двигателей с большей тягой. [c.8] В зависимости от устройства системы питания подача компонентов топлива в камеру сгорания ЖРД может осуществляться вытеснением их из бака газом высокого давления р или насосами. В соответствии с этим системы подачи компонентов топлива ЖРД делятся на вытеснительные и насосные. [c.8] В вытеснительных системах (рис. 1.1) для подачи топлива в камеру сгорания используется какой-либо аккумулятор давления. В качестве аккумулятора давления применяют баллон со сжатым газом (воздухом, азотом, гелием) или агрегат, вырабатывающий таз путем сжигания твердого топлива или жидких компонентов какого-либо топлива. [c.8] Характерная особенность вытеснительной системы заключается в том, что баки с компонентами находятся под давлением, превышающим давление в камере сгорания. Поэтому баки приходится делать толстостенными. При высоких давлениях в камере сгорания и при значительных количествах топлива, расходуемого за время работы (что характерно для двигателей с большим импульсом тяги), баки при вытеснительных системах подачи будут чрезвычайно массивными, неприемлемыми для ракеты. [c.8] Насосная система подачи компонентов в настоящее время является наиболее распространенной в ЖРД- При насосной системе подачи насос должен обеспечить необходимый расход компонента, при этом давление компонента должно быть повышено от небольшого на входе в насос до высокого, превышающего давление в камере сгорания, см. уравнение (1.8), т. е. насос должен обеспечить большое приращение механической энергии перекачиваемого компонента топлива. [c.9] Приращение механической энергии 1 кг жидкости, прошедшей через насос, называется массовым напором насоса, обозначается Н и измеряется в джоулях на килограмм. [c.9] Потребное давление на выходе рв х (давление подачи компонента) оценивается формулой (1.8). Для определения потребного напора насоса Н остановимся на оценке располагаемого давления на входе в насос рвх (в случае применения бустерного насоса это будет давление на входе в бустерный насос). Давление на входе в насос в ракете, летящей на активном участке (рис. 1.3), определяется давлением в баке Рб- инерционным подпором, гидравлическим сопротивлением магистрали, подводящей компонент к насосу, и скоростью потока на входе. [c.10] Во время полета ракеты давление на входе в насос не остается постоянным, а меняется при изменении ускорения и уровня жидкости в баке. На рис. 1.4 показано изменение давления на входе в насос по времени полета ракеты на активном участке траектории, когда работает двигатель. При старте ракеты рвх обычно составляет 0,2. ... .. 0,6 МПа. При движении ракеты давление рвх, изменяясь, может проходить через минимум, так как уровень столба жидкости I уменьшается, а ускорение ракеты увеличивается (принято, что давление в баке поддерживается постоянным). [c.10] Определенная трудность заключается в осуществлении запуска в условиях невесомости. Нельзя обеспечить в этих условиях непрерывную подачу жидкого компонента к насосу, не принимая специальных мер по разделению жидкой фазы компонента и газа (пара) для наддува. Для обеспечения притока жидкого компонента к насосу могут быть применены капиллярные системы, сетчатые экраны, центробежные сепараторы, вспомогательные двигатели, обеспечивающие необходимое ускорение для прилива компонента к днищу бака, и т. п. [c.11] Отметим, что входное давление является важным параметром насосной системы питания ЖРД- При низком давлении на входе в насосе может возникнуть кавитация, приводящая к срыву режима насоса — падению напора, создаваемого насосом, и расхода. Поэтому важно рассчитать насос так, чтобы он обладал необходимыми анти-кавитационными свойствами, т. е. был способен работать без кавитационного срыва при заданных давлении и температуре жидкости на входе. [c.11] Где т)ц — КПД насоса. Чем больше т]н, тем меньше потребляемая мощность. Обычно т)и = 0,5. .. 0,8. [c.12] При заданных потребном напоре и КПД мощность, потребляемая насосом, определяется массовым расходом компонента (тягой двигателя). Для двигателей больших тяг мощность насоса ЖРД может составлять десятки и сотни тысяч киловатт. [c.12] Перечислив общие требования к насосному агрегату, сформулируем дополнительные требования к насосам ЖРД и двигателям, ррименяемым для их привода. [c.12] Это основные требования к насосам ЖРД- В отдельных частных случаях эти требования могут видоизменяться и могут возникать новые специфические требования. [c.13] Имеется много типов насосов, действующих по разным принципам и конструктивно различных между собой. [c.13] По принципу действия механические насосы можно разделить на объемные, насосы трения, струйные и лопаточные. [c.14] Вернуться к основной статье