ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА
ISSN 1561-9184 (друкована версія), ISSN 2616-6380 (електронна версія)

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

УДК 532.528:621

Технічна механіка, 2020, 4, 35- 42

КЕРУВАНННЯ ВЕКТОРОМ ТЯГИ РАКЕТНОГО ДВИГУНА ВДУВОМ ПРОДУКТІВ ДЕТОНАЦІЇ В НАДЗВУКОВУ ЧАСТИНУ СОПЛА

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2020.04.035

Долгополов C. І.

Долгополов C. І.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

      При дослідженні кавітаційних течій рідини в нерухомих каналах (трубці Вентурі) було встановлено, що при зниженні тиску на виході з каналу настає такий момент, коли витрата рідини перестає збільшуватися. Для збільшення витрати необхідно підвищити тиск на вході. Це явище обмеження витрати рідини при фіксованому тиску на вході зумовлено критичним режимом кавітаційної течії в найбільш вузькому місці і отримало назву запирання. Для лопастних насосів також відомі режими запирання, які описуються так званою характеристикою режимів запирання, що зв'язує критичні значення витрати через насос з вхідним тиском. Метою цієї роботи є розвиток гідродинамічної моделі кавітуючих насосів рідинних ракетних двигунів (РРД) за рахунок можливості математичного моделювання режимів запирання. Розроблено механізм реалізації процесу запирання в насосах. Він полягає в такому. Коли амплітуди коливань параметрів досить великі, то на i-му кроці інтегрування значення вхідних витрати і тиску можуть виявитися в недоступній області значень – нижче характеристики режимів запирання. У цьому випадку значення параметрів витрати і тиску повинні бути уточнені. Встановлено, що розрахункова величина зниження частоти кавітаційних автоколивань по відношенню до власної частоти коливань гідравлічної системи з кавітуючим насосом є близькою до експериментальної в тому випадку, коли точка обмеження вхідних витрати і тиску за характеристикою режимів запирання знаходиться на перетині прямої, що з'єднує числові значення витрати і тиску на вході в насос на i-1 та i-му кроках інтегрування, і характеристики режимів запирання. Показано, що характеристика режимів запирання насоса є специфічною нелінійністю, яка пов'язана з критичною кавітаційною течією рідини в насосі і може проявитися при великих розмахах коливань параметрів. Встановлено, що характеристика режимів запирання в насосах РРД при реалізації режимів запирання більш впливає на параметри кавітаційних коливань, ніж залежність об'єму кавітаційних каверн від тиску і витрати на вході в насос і є визначальною нелінійністю в насосній системі на зазначених режимах.
     

рідинний ракетний двигун, шнековідцентровий насос, кавітація, кавітаційні автоколивання, гідродинамічна модель, запирання, характеристика режимів запирання

1. Пилипенко В. В. Кавитационные автоколебания. К.: Наук. думка, 1989. 316 с.

2. Боровский Б. И., Ершов Н. С., Овсянников Б. В., Петров В. И, Чебаевский В. Ф., Шапиро А. С. Высокооборотные лопаточные насосы. М.: Машиностроение, 1975. 336 с.

3. Фокс Д. А. Гидравлический анализ неустановившегося течения в трубопроводах. М.: Энергоиздат, 1981. 248 с.

4. Гринченко А. А., Панов М. Я., Курганов А. М. Исследование нерасчетных режимов центробежных насосов в области предельной ветви характеристики. Изв. вузов. Энергетика. 1973. №. 11. С. 116–120.

5. Шестаков К. Н. Об одной особенности срывных ветвей кавитационных характеристик насоса. Лопаточные машины и струйные аппараты. 1971. Вып. 5. С. 149–156.

6. Долгополов С. И. Определение характеристик режимов запирання в шнекоцентробежных насосах ЖРД. Техническая механика. 2007. № 1. С. 43–48.

7. Пилипенко В. В., Задонцев В. А., Натанзон М. С. Кавитационные колебания и динамика гидросистем. М.: Машиностроение. 1977. 352 с.

8. Натанзон М. С., Бальцев И. И., Бажанов В. В., Лейдерваргер М. Р. Экспериментальные исследования кавитационных колебаний шнекоцентробежного насоса. Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1973. № 2. С. 151–157.

9. Пилипенко О. В., Долгополов С. И., Николаев А. Д., Хоряк Н. В. Математическое моделирование запуска многодвигательной жидкостной ракетной двигательной установки. Техническая механика. 2020. № 1. С. 5–18. https://doi.org/10.15407/itm2020.01.005

10. Долгополов С. І. Верифікація гідродинамічної моделі кавітуючих насосів РРД за теоретичними та експериментальними передавальним матрицями насосів. Технічна механіка. 2020. № 3. С. 18–29. https://doi.org/10.15407/itm2020.03.018

11. Пилипенко В. В., Долгополов С. И. Экспериментально-расчетное определение коэффициентов уравнения динамики кавитационных каверн в шнекоцентробежных насосах различных типоразмеров. Техн. механика. 1998. Вып. 8. С.50–56. https://doi.org/10.1016/S0262-1762(99)80457-X

12. Иванов Я. Н. Экспериментальные исследования по выявлению эффективных средств подавления кавитационных автоколебаний в системе топливоподачи ЖРД. Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. С. П. Королева. 2006. № 2. С. 357–360.

13. Жулай Ю. А. Динамические испытания шнекоцентробежного насоса в режиме кавитационных автоколебаний. Вестник двигателестроения. 2006. № 3. С. 141–145.

14. Ершов Н. С. Экспериментальное исследование кавитационных автоколебаний насосной системы. Динамика насосных систем. 1980. С. 3–9.

15. Дрозд В. А., Задонцев В. А., Ходурский В. Е. Экспериментальное определение собственной частоты и декремента колебаний жидкости в системе питающий трубопровод – насос ЖРД. Техническая механика ракетно-космических систем. 1986. Вып. 1. С. 90–96.

Copyright (©) 2020 Долгополов C. І.

Copyright © 2014-2020 Технічна механіка