Газогенераторы могут размещаться вне вытеснителя, но могут размещаться и в газовой полости вытеснителя. Газогенератор позволяет обеспечить газоприток при любых законах изменения равновесного давления. КПД газогенератора выше в случае, если после каждого последующего переключения ступеней равновесное давление ниже, чем после предыдущего (используется работа расширения), однако это приведет в лучшем случае к уменьшению массы заряда всего на несколько десятков граммов. Для схемы с пневмобаллонами выполнение этого требования позволяет уменьшить массу пневмобаллона и газа в нем (если для вытеснителя используется отдельный баллон), однако, при использовании сжатого газа из пневмосистемы ППУ, как будет показано ниже, это не приведет к уменьшению массы ППУ в целом. В обоих случаях выполнение этого требования позволяет уменьшить перегрузки изделия при переключении ступеней.
Для ограничения скорости подъема и уменьшения скачков давления, вызывающих перегрузки поднимаемой ракеты, в магистралях, соединяющих полость противодавления с баком и гидравлическую полость вытеснителя с рабочей камерой гидроцилиндра, устанавливаются дроссели переменного сечения 3, 7. Посредством тяг 2, 8 эти дроссели соединены с контейнером или с гидроцилиндром. При поворте контейнера относительно осей цапф 1 эти тяги изменяют площади проходного сечения и таким образом регулируют процесс подъема. В некоторых случаях дроссель переменного сечения 7 может быть заменен на дроссель постоянного сечения, а дроссель 3 на переливной клапан.
Контейнер, выполненный из углепластика, не позволяет крепить непосредственно к нему оси цапф и проушины крепления гидроцилиндра. Для этих целей используется металлический подстрелок 12 (аналог укороченной стрелы).
Выбор основных параметров привода ускоренного подъема с газогенератором и пневмобаллонами высокого давления рассмотрен в разделе 3.1.
Вытеснитель является основным источником гидроснабжения исполнительного гидроцилиндра привода ускоренного подъема контейнера. В нем энергия газа высокого давления преобразуется в энергию рабочей жидкости. Если используется пороховой газогенератор, вне зависимости от того, где он расположен (внутри вытеснителя или снаружи), в газовую часть вытеснителя попадают горячие газы, вызывая нагрев стенок. Увеличение температуры стенки до 2500С и более приводит к изменению механических свойств материала, причем вследствие быстрого нагрева температура внутренней стенки оказывается выше, чем наружной, что приводит к появлению термонапряжений. Как показывают расчеты для рассматриваемых условий, если эта разность достигнет примерно 200-3000, то максимальное значение термонапряжений достигнет предела текучести для используемых сталей. Разность температур зависит прежде всего от теплопроводности стали. Таким образом, материалы, используемые для вытеснителя с газогенератором, должны сочетать высокое значение предела текучести в рабочем диапазоне температур с высокой теплопроводностью.
Использование высокопрочных сталей, в принципе, позволяет уменьшить толщину стенок. Однако практически все количество тепла, поступившее от газа в стенку, расходуется на ее нагрев, поэтому средняя температура тонкой стенки будет выше, чем более толстой. Низкая теплопроводность высокопрочных сталей (как и титана) приводит к тому, что одновременно повысится и разность температур. В результате при применении высокопрочных сталей с малой толщиной стенки максимальная температура внутренней поверхности может повысится до 5000С, а на этих температурах прочность данных сталей существенно уменьшается. Кроме того, вследствие значительных термонапряжений, особенно в районе крепления крышки, где толщина стенки значительно больше, после пуска в корпусе вытеснителя могут наблюдаться остаточные деформации, что может увеличить зазоры между поршнем и цилиндром при последующих пусках.
Толщина стенки выбирается исходя из требований, как по допустимым напряжениям, так и по допустимым температурам, причем требования по температурам, как правило, вынуждают задавать толщину большей, чем по напряжениям. По этой причине для материалов стенки можно использовать распространенные стали средней прочности, имеющие относительно высокую теплопроводность такие как: сталь 30ХГСА, или 40Х. (прочность стали 40Х несколько ниже, но теплопроводность выше). В принципе, для изготовления вытеснителя можно использовать стали повышенной прочности типа 30ХН2МВА, 30ХГСН2А в которых сочетается высокая прочность с относительно высокой теплопроводностью. Однако это не позволит существенно уменьшить массу вытеснителя, хотя и позволит увеличить запас прочности, а, следовательно, и надежность вытеснителя.
Основными элементами вытеснителя (рис.3.2) являются цилиндрический корпус, две крышки и плавающий поршень-разделитель 5, разделяющий газ и жидкость. Крышки уплотнены в корпусе неподвижными уплотнительными элементами, а поршень имеет совокупность уплотнительных элементов, назначение которых – надежно разделить горячий газ и рабочую жидкость. Для повышения надежности разделения двух рабочих сред в поршень встроен мультипликатор, представляющий собой поршень 9 ступенчатой формы. На этот поршень действует давление жидкости, которое передается на жидкость, находящуюся в цилиндрическом канале (внутренняя полость мультипликатора) площадь которого меньше, поршня 9. Это обеспечивает более высокое давление во внутренней полости, чем в вытеснителе. Указанная полость каналами 7 соединена с кольцевой проточкой в разделительном поршне 5 и масло с избыточным давлением подается на упругие резиновые элементы уплотнения 6, исключая прорыв газа в гидравлическую полость 11. При этом в полости за внутренним торцом вытеснителя находится воздух с малым начальным давлением, который не препятствует перемещению поршня. В поршень 9 встроен обратный клапан 10, предназначенный для пополнения жидкостью полости мультипликатора при обратном ходе основного поршня (При рабочем ходе обратный клапан закрыт). Уплотнение поршня 4 производится эллиптическими резиновыми кольцами с упорным фторопластовым кольцом.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.