Способ вакуумирования барокамеры при испытаниях жидкостных ракетных двигателей малой тяги в режиме многократного включения и устройство для его реализации

 

Изобретение относится к ракетной технике, в частности к стендовым испытаниям жидкостных ракетных двигателей многократного включения в высотных условиях. Целью изобретения является обеспечение переменного режима вакуумирования в темпе испытания ракетного двигателя. Для достижения поставленной цели в перерывах между включениями двигателя полость барокамеры 1 сообщают через управляемое пускоотсечное устройство 10 с вакуумной емкостью 9, понижая давление в барокамере до уровня ниже заданного. Перед очередным включением двигателя барокамеру, отсоединив от вакуумной емкости, сообщают с атмосферой и повышают давление в барокамере до заданного уровня, после чего барокамеру соединяют с системой эжектирования. 2 с. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к ракетной технике, в частности к устройствам для испытаний ЖРДМТ с низким расчетным давлением на срезе сопла.

Известен способ вакуумирования барокамеры, основанный на использовании кинетической энергии выхлопных газов ракетного двигателя для того, чтобы при определенных условиях получить безотрывное истечение на уровне земли из сверхзвуковых сопел с большой степенью расширения, и устройство для его реализации, содержащее барокамеру и сверхзвуковой выхлопной диффузор. С помощью диффузоров достигается разрежение порядка нескольких мм рт. ст. Для получения более высокого вакуума в дополнение к ГДТ подключают различные вакуум-насосы [1] .

Наиболее близким по технической сущности к заявленному способу является способ вакуумирования барокамеры при испытании ЖРДМТ, заключающийся в откачке барокамеры системой эжектирования до заданного уровня давления, реализованный устройством, содержащим установленную на выходе из барокамеры газодинамическую трубу, полость которой через пускоотсечное устройство соединено с системой эжектирования, и монтированный на барокамере клапан, сообщающий полость барокамеры с атмосферой [2] .

Недостатком прототипа является невозможность оперативного (в темпе испытания) изменения режима вакуумирования в паузах между включениями ракетного двигателя.

Это требование вызывается необходимостью моделирования объектовых условий эксплуатации ЖРДМТ, работающих в режиме многократных включений с длительными перерывами, для получения объективной информации по тепловому состоянию конструкций аппаратов при разных значениях остаточного давления при работающем и неработающем изделии с одновременной экономией затрат на сооружение и эксплуатацию специального стенда.

Целью изобретения является обеспечение переменного режима вакуумирования в темпе испытания при минимально возможном времени переходного процесса, расширение технологических возможностей системы вакуумирования.

Цель достигается тем, что в течение всего времени испытания непрерывным откачиванием обеспечивают глубокий вакуум в вакуумной емкости, а в паузах между включениями ЖРДМТ, не прекращая эжектирования, газовую среду из барокамеры полностью отводят в вакуумную емкость, сообщая полости барокамеры и емкости, а перед включением ЖРДМТ выравнивают давление газовой среды в барокамере с давлением, обеспечиваемым эжектированием.

Для этого устройство вакуумирования барокамеры, содержащее соединяемую с барокамерой ГДТ и последовательно установленные на ней пускоотсечное устройство и эжекторы, а также управляемый клапан барокамеры для сообщения с атмосферой и вакуумный насос, снабжено вакуумной емкостью с объемом, равным или больше объема барокамеры, дополнительным пускоотсечным устройством и блоком управления, при этом вакуумная емкость сообщена с вакуумным насосом и через дополнительное пускоотсечное устройство - с барокамерой, а дополнительное пускоотсечное устройство электрически связано с пускоотсечным устройством на отводящем газоводе и управляемым клапаном барокамеры через блок управления.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема заявляемой системы вакуумирования; на фиг. 2 - циклограмма вакуумирования.

На фиг. 1 позициями обозначены: 1 - барокамера, 2 - ГДТ, 3 - пускоотсечное устройство, 4, 5 - эжектора, 6 - отводящий газовод, 7 - управляемый клапан, 8 - вакуумный насос, 9 - вакуумная емкость, 10 - дополнительное пускоотсечное устройство, 11 - блок управления, 12, 13 - датчики давления.

Пример осуществления способа вакуумирования барокамеры при испытаниях ЖРДМТ по циклограмме вакуумирования, представленной на фиг. 2.

С помощью эжекторов 4 и 5 при открытом пускоотсечном устройстве 3 и закрытыми пускоотсечном устройстве 10 и клапане 7 обеспечивают в барокамере остаточное давление 20 мм рт. ст. (объем барокамеры = 0,942 м³).

Одновременно с этим и в дальнейшем в течение всего времени испытания непрерывным откачиванием насосом 8 обеспечивают остаточное давление в вакуумной емкости 9 порядка 3-10^-1 мм рт. ст. (объем емкости = 0,95 м³).

Запускают двигатель, в результате чего вакуум в барокамере изменяется до 10 мм рт. ст. После отработки первого включения, не отключая эжекторов 4 и 5, закрывают пускоотсечное устройство 3, и газовую среду из барокамеры 1 отводят полностью в вакуумную емкость 9, сообщая полости барокамеры 1 и емкости 9 посредством отсечного устройства 10.

В результате этого в барокамере устанавливается остаточное давление менее 1 мм рт. ст. , время переходного процесса составляет не более 20 с и обусловлено тем, что объем вакуумной емкости, в частности, равен объему барокамеры. Непосредственно перед повторным пуском ЖРДМТ за 20 с отключают вакуумную емкость 9 от барокамеры 1, перекрыв пускоотсечное устройство 10, и с помощью управляемого клапана 7 сообщают полость барокамеры с окружающей средой до повышения давления в ней до уровня 20 мм рт. ст. , т. е. до давления, обеспечиваемого эжекторами 4 и 5. Таким образом, выравнивают давление среды в барокамере и выхлопном диффузоре 2 (ГДТ), после чего, открыв пускоотсечное устройство 3, осуществляют повторный запуск двигателя. В дальнейшем все действия по обеспечению циклограмм вакуумирования повторяются. (56) 1. А. А. Шишков. Высотные испытания реактивных двигателей. М. : Машиностроение, 1985, стр. 20, рис. 1.9.

2. А. А. Шишков, Б. М. Силин. Высотные испытания реактивных двигателей. М. : Машиностроение, 1985, стр. 26, рис. 1.15.

Формула изобретения

1. Способ вакуумирования барокамеры при испытании жидкостных ракетных двигателей малой тяги в режиме многократного включения, заключающийся в откачке барокамеры системой эжектирования до заданного уровня давления, отличающийся тем, что в перерывах между включениями двигателя полость барокамеры отсоединяют от системы эжектирования и сообщают с вакуумной емкостью, понижая давление в барокамере до уровня нижне заданного, а перед очередным включением двигателя барокамеру отсоединяют от вакуумной емкости и сообщают с атмосферой, повышая давление в барокамере до заданного уровня, после чего полость барокамеры сообщают с системой эжектирования.

2. Устройство для вакуумирования барокамеры при испытаниях жидкостных ракетных двигателей малой тяги в режиме многократного включения, содержащее установленную на выходе из барокамеры газодинамическую трубу, полость которой через пуско-отсечное устройство соединено с системой эжектирования, и монтированный на барокамере клапан, сообщающий полость барокамеры с атмосферой, отличающееся тем, что оно снабжено вакуумной емкостью, объем которой равен или больше объема барокамеры, дополнительным пуско-отсечным устройством, соединяющим полость барокамеры с вакуумной емкостью, и блоком управления, причем пуско-отсечные устройства и клапан барокамеры электрически соединены с блоком управления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2