Эксплуатация испытательных комплексов ракетно-космических систем (стр. 16 )

 

2.3.6. Системы электроснабжения и вспомогательные службы

 

Система электроснабжения ИК обеспечивает электроэнергией ИИС, СУ и вспомогательные системы (грузоподъемные устройства, силовое оборудование стенда - раздвижные площадки, шторы и проемы, раскрываемые в процессе проведения испытания). При этом электроснабжение систем испытательного комплекса должно обеспечиваться по двум независимым вводам с автономным буферными источниками электропитания (дизельными станциями и аккумуляторыми батареями).

Системы вентиляции, которые включают приточную, вытяжную и аварийные подсистемы, отопления.

В состав ИК также входят:

- монтажно-испытательный корпус (МИК) с монтажным залом для подготовки двигателей и агрегатов к испытаниям, арматурным и механическим участками для подготовки и проверки стендового и испытательного оборудования, участками для проверки и настройки измерительных приборов, датчиков и др., химлабораторией, расчетно-вычислительным центром для обработки и анализа испытаний;

- система нейтрализации промышленных стоков (компонентов топлива) испытательных стендов для очистки отработанной воды и возврата в хранилище воды.

 

2.3.7. Примеры компоновки испытательного комплекса ЖРД

 и их основных агрегатов

 

1. Испытательный комплекс ЖРД. Рассмотрим ИК, состоящий из огневого и проливочного стендов, для отработки двигателя, ДУ и их агрегатов (систем) на кислородно-керосиновом топливе.

Статистика испытаний, например, по отработке системы питания (турбонасосного агрегата) кислородно-водородного двигателя Д57 на натурных компонентах показывает, что она распределяется следующим образом: автономные испытания насосов горючего составляют 15 %, насосов окисли% и ТНА с газогенератором – 27 % от всего объема (~ 740) испытаний cистем питания двигателя. Из этого следует, что наибольший объем испытаний приходится на отработку насосных агрегатов на жидком кислороде.

Структурная схема ИК (рис. 2.22) включает в себя:

- огневой стенд для отработки агрегатов двигателя (газогенератора и камеры сгорания), двигателя и ДУ;

- проливочный стенд для отработки агрегатов и систем двигателя на модельных и натурных компонентах.

 

Рис. 2.22. Испытательный комплекс, включающий огневой и

проливочный стенды и системы обеспечения испытаний

 

На огневом стенде проводят отработочные огневые испытания, связанные с процессами горения в камере, газогенераторе и двигателе, которые включают как автономные испытания газогенератора (ГГ), камеры сгорания (КС), имитатора двигателя, так и комплексные испытания двигателя и ДУ.

На проливочном стенде проводятся автономные испытания агрегатов двигателя для решения задач, связанных с отработкой:

- агрегатов автоматики, насосных агрегатов, турбин, форсуночных головок камеры и др., а также по определению гидравлических характеристик агрегатов, необходимых для настройки систем двигателя на стадии изготовления при их последующей сборке, на модельной жидкости – воде;

- агрегатов с определением гидравлических, энергетических и напорных характеристик агрегатов двигателя (насосов, арматуры, регуляторов, узлов уплотнения, качения и др.) на жидком кислороде и модельной криогенной жидкости - азоте;

- ТНА с газовым и газогенераторным приводом.

Огневой стенд в вертикальном исполнении рассчитан на два рабочих места:

- I рабочее место – огневые испытания агрегатов (ГГ и КС), имитатора двигателя и двигателя без имитации и с имитацией высотных условий;

- II рабочее место – огневые и холодные испытания двигательной установки.

Проливочный стенд имеет четыри рабочих места:

- I рабочее место – для испытаний агрегатов двигателя (насосов горючего и окислителя, регуляторов, дросселей, арматуры, узлов уплотнения, узлов камеры и др.) на модельной жидкости - воде;

- II рабочее место – для испытаний арматуры, регуляторов, узлов уплотнения и качения на жидком кислороде (азоте);

- III рабочее место – для проведения испытаний насоса окислителя на жидком кислороде или жидком азоте;

- IV рабочее место – для испытаний ТНА с газовым и газогенераторным приводом.

В состав ИК также входят:

- бункер управления с информационно-управляющими и информационно-измерительными системами (ИУС и ИИС), который может быть общим для обеспечения испытаний на огневых и проливочных стендах;

- монтажно-испытательный корпус (МИК) с монтажным залом для подготовки двигателей и агрегатов к испытаниям, арматурным и механическим участками для подготовки и проверки стендового и испытательного оборудования, участками для проверки и настройки измерительных приборов, датчиков и др., химлабораторией, расчетно-вычислительным центром для обработки и анализа испытаний;

- система нейтрализации промышленных стоков (керосина) испытательных стендов для очистки отработанной воды и возврата в хранилище воды;

- хранилище “О” и “Г” на V = 50 – 100 м3 с подъездными путями железнодорожного и автомобильного транспорта для заправки систем стендов и ДУ;

- баллонная и щитовая выдачи сжатых газов (водорода, азота, гелия и воздуха) для питания огневого и проливочного стендов, арматурного участка и др. с газификационными или компрессорными установками;

- насосная с хранилищем воды для обеспечения пожаротушения на испытательных стендах, охлаждения элементов стенда и для подпитки водяного проливочного стенда;

- система энергообеспечения ИК, включающая дублированное питание ИК высоким напряжением (6 кВ) по двум вводам, напряжением ~ 380/220 В, 36 В и 27 В с подключением автоматов бесперебойного питания (АВБП) и аккумуляторных батарей.

На рис. 2.23 представлена схема огневого стенда на два рабочих места с основными системами для обеспечения испытаний ГГ, КС, имитатора двигателя и двигателя (I рабочее место) и ДУ (рабочее место II).

Рис. 2.23. Структурная схема огневого стенда на два рабочих места

 

Для проведения испытаний на стенде должны быть предусмотрены системы подачи компонентов:

- расходные емкости низкого давления (рраб = 1 МПа) жидкого кислорода и керосина с разводкой трубопроводов для питания двигателя;

- баллонные (вытеснительные) системы подачи жидкого кислорода и керосина высокого давления (р = 20…30 МПа) с разводкой трубопроводов подачи для питания ГГ и КС при автономных испытаниях;

- баллонная система подачи воды с разводкой трубопроводов для охлаждения КС при автономных испытаниях;

- сливные емкости жидкого кислорода и керосина с разводкой магистралей из рабочих мест стенда при испытаниях насосных агрегатов, ТНА и ДУ [9].

2. Проливочная установка для контроля гидравлических сопротивлений. При испытании и контроле работоспособности бортовых систем и агрегатов ДА используются устройства (стендовые имитаторы) для воспроизведения гидродинамических нагрузок. Конструкция установок во многом зависит от рода используемого испытательного тела. По этому признаку установки можно разделить на две группы:

- проливочные, в которых в качестве рабочего тела используется жидкость;

- продувочные, в которых в качестве рабочего тела используется газ.

По способу измерения контролируемых параметров проливочные установки можно разделить на две группы:

- определяющие значения измеряемого параметра по показаниям одного прибора или по показаниям нескольких приборов, от которых известным образом зависит измеряемый параметр;

- использующие в процессе измерения эталоны (известные меры), с которыми сравнивается измеряемый параметр.

Гидравлическое сопротивление можно определить:

1) при заданном массовом или объемном расходе жидкости, пропускаемой через объект испытания, когда устанавливается значение перепада давления;

2) при заданном перепаде давления, когда устанавливается значение массового или объемного расхода.

Схема проливочной установки, в которой пропускается рабочее тело с заданным расходом и устанавливается значение перепада давления, показана на рис. 2.24. Через объект испытания 1 с заданным расходом пропускается рабочее тело. Заданный расход жидкости устанавливается регулировкой вентиля 2, через который пропускается часть жидкости, подаваемой насосом 9 из бака-теплообменника 12. Для контроля расхода в схеме установлено, например, мерное сопло 4 в комплекте с дифференциальным манометром 5. Жидкость из объекта испытания может свободно сливаться в бак, поэтому манометр 2, измеряющий давление на входе в испытуемое изделие, контролирует перепад давления.

Рис. 2.24. Схема проливочной установки, работающей по методу контроля перепада давления при постоянном расходе: 1 - объект испытания; 2 - манометр; 3 - датчик температуры; 4 - мерное сопло; 5 - дифманометр, 6 - дроссель; 7 - гидроаккумулятор; 8 - фильтр тонкой очистка; 9 - насос; 10 - фильтр предварительной очистки; 11 - вентиль байпасный; 12 - бак с теплообменником

Стабильные результаты при многократных испытаниях могут быть получены при поддержании в определенных пределах плотности и вязкости жидкости, в связи с чем в установке предусмотрено регулирование температуры, которая измеряется термометром 3. Для регулирования температуры в бак помещены два змеевика, через один из которых пропускается пар, если необходим подогрев, а через другой - вода, если необходимо охлаждение. Для уменьшения уровня пульсации давления в напорном трубопроводе установки предусмотрен гидрогаситель, состоящий из дросселя 6 и гидроаккумулятора. 7 с воздушной подушкой [7].

Схема проливочной установки, работающей по методу контроля расхода при постоянном давлении жидкости, показана на рис. 2.25. Значения измеряемых параметров в данном случае устанавливаются, как и в предыдущем, с помощью метода непосредственной оценки показаний измерительных приборов. Поток проливочной жидкости сначала поступает в приемник, затем - в перекидное устройство, которое может направлять поток либо в емкость, закрепленную на весах, либо на слив до установления стационарного режима. При установлении перекидного устройства в положение слива жидкости в бак включается секундомер. По истечении заданного времени перекидное устройство снова устанавливается в положение, при котором поток жидкости направляется на слив. При этом прибор, измеряющий время, выключается. По измеренному времени и массе жидкости определяется расход. По предложенной схеме (рис. 2.25) проверяются расходомерные устройства топливных магистралей стенда. В результате определяется градуировочная характеристика датчиков расхода.