Способ управления электрогидроприводом системы регулирования вектора тяги жидкостного ракетного двигателя и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в системах управления вектором тяги ЖРД. Цель изобретения - сокращение материальных за трат за счет использования автономного источника рабочего тела с одновременным обеспечением безопасности старта работы. Для этого в известном способе управления электроприводом системы регулирования

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ иксалюр (21) 4915652/23 (22) 21.01,91 (46) 23,04.93, Бюл, № 15 (71) Головное конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Энергия" (72) С.И. Байда, Д,С. Белицкий и В,И. Шутенко. э (73) Научно-производственное объединение

"Энергия" (56) Матвиенко А.M. и Зверев И.И, Проектирование гидравлических систем ЛА. М.:

Машиностроение, 1989, с. 10, Hydraulics and Pneumatics, ч. 16, ¹ 2, 1963, „„«Ы,„1811566 А3 (я) F 15 В 15/00; F 02 К 9/80 (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОГИДРОПРИВОДОМ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЕКТОРА ТЯГИ ЖИДКОСТНОГО

РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в системах управления вектором тяги ЖРД. Цель изобретения — сокращение материальных затрат за счет использования автономного источника рабочего тела с одновременным обеспечением безопасности старта работы, Для этого в известном способе управления электроприводом системы регулирования

1811566 вектора тяги ЖРД, включающем операцию удерживания штока силового гидроцилиндра в позиции, соответствующей заданному положению сопла в процессе запуска двигателя, и в предшествующее запуску время, шток удерживают до момента достижения давления на входе привода, составляющего

0,4-0,5 номинального, одновременно блокируют подвод рабочего тела из магистрали высокого давления и слив рабочего тела в магистраль низкого давления до момента выхода ракетного двигателя на установившийся режим работы, после чего снимают блокировку подвода и слива рабочего тела, Устройство, реализующее способ, содержит силовой гидроцилиндр 12 со штоком 13, взаИзобретение относится к машиностроению и может быть использовано в системах управления вектором тяги ЖРД ракет-носителей (PH), где применяются электрогидравлические приводы.

Целью настоящего изобретения является сокращение материальных затрат за счет использования автономного источника рабочего тока с одновременным обеспечением безопасности старта ракеты.

На чертеже показана принципиальная гидравлическая схема устройства управления вектором тяги ЖРД, Устройство включает в себя турбонасосный агрегат (ТНА) 1, сливной бак 2, двухпозиционный электрогидравлический клапан

3, обратные клапаны 4 и 5, фильтр 6, управляемый по давлению техлинейный двухпозиционный клапан 7, например, золотникового типа с пружиной, трехлинейный двухпозиционный электрогидравлический сливной клапан 8, управляющий дифференциальный гидроцилиндр 9 с пружиной 10, рычаг 11, силовой гидроцилиндр привода 12 со штоком 13. Фиксатор, обозначенный штриховой линией, состоит из входного элемента 14 ° пружины 15, зубчатой части 16.

Магистраль высокого давления 17, магистраль нагнетания 18, магистраль низкого давления 19, магистраль слива 20. штуцер нагнетания 21, штуцер слива 22, гидравлические разъемные соединения (ГРС) 23, 24.

Вход клапана 3 через магистраль высокого давления 17 связан с выходом турбонасосного агрегата 1, вход ТНА (линия всасывания) связан с баком 2 для размещения рабочего тела и с нормально открытым выходом клапана 8. Выход клапана 3 через магистраль нагнетания 18. обратный клапан имодействующим с соплом двигателя. Полость гидроцилиндра 12 сообщена с магистралью высокого давления 17 обратным клапаном 4 и электрогидравлическим клапаном 3, Гидроцилиндр 12 снабжен устройством фиксации штока и управляющим его раскрытием дифференциальным гидроцилиндром 9. Шток 13 гидроцилиндра механически связан с устройством фиксации, а его полость сообщена с выходом трехлинейного двухпозиционного клапана 7, нормально открытый вход которого связан с входом сливного клапана 8, а нормально закрытый вход клапана 7 через обратный клапан 5 связан с клапаном 4 магистрали высокого давления. 1 з.п. ф-лы, 1 ил .

4, фильтр 6 связан со штуцером нагнетания

21 электрогидравлического привода, Трубопровод, соединяющий обратный клапан 4 с фильтром 6, связан через обратный клапан

5 5 с ГРС 23. Нормально закрытый выход клапана 8 связан с ГРС 24. Вход сливного клапана 8 через магистраль слива 20 связан с нормально открытым входом клапана 7 и штуцером слива 22 электрогидравлического

10 привода.

Выход клапана 7 с помощью гидравлического канала связан со штоковой полостью управляющего дифференциального гидроцилиндра 9, поршень которого под15 пружинен со стороны поршневой полости пружиной 10. Шток управляющего гидроцилиндра связан через рычаг 11 с входным элементом фиксатора 14, который опирается на пружину 15. Зубчатая часть фиксатора

20 16 взаимодействует со штоком электрогидравлического привода и обеспечивает его фиксацию относительно корпуса, осуществляя формирование управляющего воздействия в виде удерживающей силы. Шток 13

25 электрогидравлического привода связан с камерой сгорания ЖРД и формирует управляющее воздействие на нее в виде удерживающей силы, Рассмотрим процесс управления векто30 ром тяги ЖРД. 3а время примерно 600 с до запуска ЖРД на входы электрогидравлических приводов выдается команда на удержание кодов исходного положения приводов, клапаны 3 и 7 закрыты, тем самым блокиру35 ется подвод рабочего тела из магистрали высокого давления и слив рабочего тела в магистраль низкого давления ЖРД. При запуске ЖРД в процессе старта PH начинается вращение вала турбона . ного л. регата

1811566

1. при этом рабочее тело из сливного бака 2 поступает в магистраль высокого давления

ЖРД. При этом давление рабочего тела, контролируемое по показаниям датчиков давления, входящих в состав ЖРД, постепенно нарастает, достигая некоторого установившегося значения, которое определяется по соотношению д = (Р2—

P1)/Л t = е, где Р2 и Р1 — соответственно последующие и предыдущие значения давления рабочего тела, ht — промежуток времени, е — погрешность измерения, равная, например, 0,01, За время, равное примерно

2 с после запуска ЖРД, когда достигается установившееся значение давления рабочего тела (при этом по экспериментальным данным величина давления в магистрали нагнетания составляет 210 — 230 кгс/см ) и

2 его можно использовать для управления вектором тяги ЖРД подается напряжение на обмотки клапанов 3 и 8, т,е, снимается блокирование подвода и слива рабочего тела от ЖРД. При этом клапан 3 открывается и рабочее тело из магистрали высокого давления 17 поступает на магистраль нагнетания 18, в которой расположены обратный клапан 4 и фильтр 6, далее в.штуцер нагнетания 21 и на нормально закрытый вход клапана 7, Обратный клапан 5 закрыт, при этом рабочее тело не имеет возможности поступать через ГРС 24 в наземную станцию (не обозначена), Рабочее тело, поступая на вход управляемого по давлению клапана 7, зависимости от значения этого давления, устанавливает его в одно из двух . положений. Первое положение характеризуется тем, что давление нагнетания меньше, чем, например, 80-100 кгс/см (0,4 — 0,5 от PH), При этом рабочее тело через нормально открытый вход клапана 7 поступает на вход сливного клапана 8 и в магистраль низкого давления 19, Благодаря тому, что клапан 8 находится в нормально открытом положении, рабочее тело не имеет возможности поступать на ГРС 23 и далее на насосную станцию, В укаэанном положении клапана

7 рабочее тело не поступает в штоковую полость гидроцилиндра 9, связанную с выходом клапана 7. В этом случае усилие, действующее на поршень гидроцилиндра 9 со стороны пружины 10 больше усилия от давления в штоковой полости (давление равно сливному, например. 5 кгс/см ). При этом усилие, действующее через рычаг 11 на входной элемент фиксатора 14, меньше усилия, действующего на него со стороны пружины 15. В результате фиксатор не может раскрыться и его зубчатая поверхность 16, взаимодействуя со штоком 13. удерживает его в зафиксированном состоянии относи. тельно корпуса электрогидравлического привода, осуществляя формирование управляющего воздействия в виде удержива ющей силы. В результате заданное положение вектора тяги ЖРД до и в процессе запуска ЖРД при старте PH без использования гидравлического питания электрогидравлических приводов от наземного источника.

10 обеспечить безопасность эа счет исключения неуправляемого движения PH при старте без использования гидравлического питания электрогидравлических приводов от наземного источника. Другими словами, благодаря использованию внутренних резервов имеющихся в предлагаемом устройстве, обеспечивается выполнение поставленной цели без применения дополнительных бортовых или наземных средств.

Второе положение клапана 7 характеризуется тем, что под действием давления

15 нагнетания большего например, чем (80100) кгс/см нормально закрытый вход клапана 7 соединяется с его выходом, рабочее тело поступает в штоковую полость управляющего гидроцилиндра 9. В этом случае

20 сила от давления в полости гидроцилиндра преодолевает усилие сопротивления пружины 10, шток, перемещаясь воздействует через рычаг 11 на входной элемент фиксатора 14. В результате этого воздействия эле25 мент 14 перемещается, преодолевая усилие пружины 15, при этом происходит раскрытие фиксатора, наподобие цанги и зубчатая поверхность фиксатора разъединяется с зубчатой поверхностью штока, происходит его расфиксация, после чего формирование

30 управляющего воздействия производится за счет перепада рабочего тела на поршне гидроцилиндра 12.

По экспериментальным данным усилие на поршне 12, имеющее значение в процес35 се нагнетания давления от (0,4 — 0,5) Рн х S до Р х $п (Ял — площадь поршня гидроцилиндра, например, 65 см ) достаточно для преодоления внешних моментов сопротивления, действующих на шток привода со

40 стороны камеры сгорания ЖРД при старте

РН, таких как газодинамический момент от струй двигателей соседних блоков пакета

РН, динамические перегрузки и т,д. При этом исключается неуправляемое движение

45 PH при ее старте и обеспечивается безопасность.

Использование изобретения позволит

1811566

Составитель П.Снежко

Техред М.Моргентал Корректор С,Шекмар

Редактор Т.Куркова

Заказ 1464 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". r. Ужгород, ул,Гагарина. 101

Формула изобретения

1, Способ управления электрогидроприводом системы регулирования вектора тяги жидкостного ракетного двигателя, включающий операцию удерживания штока силового гидроцилиндра в позиции, соответствующей заданному положению сопла в процессе запуска двигателя и в предшествующее запуску время, о т л и ч а ю щ и йс я тем. что, с целью сокращения материальных затрат путем использования автономного источника рабочего тела с одновременным обеспечением безопасности старта ракеты, в нем удерживающее усилие на штоке силового гидроцилиндра формируют в процессе, нарастания давления рабочего тела на входе привода до момента достижения величины 0,4-0,5 от номинального, одновременно блокируют подвод рабочего тела из магистрали высокого давления и слив рабочего тела в магистраль низкого давления до момента выхода ракетного двигателя на установившийся режим работы, после чего снимают блокировку подвода и слива рабочего тела.

2. Устройство управления электрогидроприводом системы регулирования вектора тяги жидкостного ракетного двигателя, содержащее силовой гидроцилиндр со штоком, взаимодействующим с соплом двигателя, при этом полость гидроцилиндра

5 сообщена с магистралью высокого давления с размещенными в ней обратным и электрогидравлическим напорными клапанами и с магистралью низкого давления с клапаном слива, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с

10 целью сокращения материальных затрат путем использования автономного источника рабочего тела с одновременным обеспечением безопасности старта ракеты, в нем силовой гидроцилиндр снабжен

15 устройством фиксации штока и управляющими его раскрытием дифференциальным гидроцилиндром с подпружиненным штоком и трехлинейным двухпозиционным электрогидравлическим клапаном, при этом

20 шток управляющего гидроцилиндра механически связан с выходом трехлинейного двухпозиционного клапана, нормально открытый вход которого, связан с входом сливного клапана, а нормально закрытый

25 вход. через обратный клапан связан с напорным клапаном магистрали высокого давления.