Эксплуатация испытательных комплексов ракетно-космических систем (стр. 23 )

При проведении исследований на летающей лаборатории основными целями являются:

- оценка запуска двигателя в условиях невесомости;

- оценка эффективности функционирования заборных устройств, а также внутрибаковых устройств для успокоения и сепарации из жидкости газовых включений;

- определение поведения жидкости и газов в прозрачных моделях.

Максимальное приближение к условиям эксплуатации для двигателей второй и последующих ступеней достигается с помощью существующих носителей, которые выводят отрабатываемую двигательную установку на расчетную орбиту или другую траекторию, подобную требуемой. После выведения двигательной установки на орбиту осуществляется запуск двигателя. Работа на режиме и выключение. Например, кислородно-водородный двигатель RL-10 испытывался на ракете-носителе “Атлас-Центавр”, а потом на ракете-носителе “Сатурн-1В”, а кислородно-водородный двигатель J-2 – на ракетах-носителях “Сатурн-1В” и “Сатурн-5”. Такое использование существующих ракет-носителей для отработки разрабатываемых ДУ позволяет значительно снизить затраты на создание элементов ЛА.

Система имитации газонасыщения компонентов топлива. Компоненты топлива способны растворять газ, используемый для наддува баков ДУ. Растворимость газа в жидком топливе подчиняется закону Генри, из которого следует, что объемная концентрация растворенного газа прямо пропорциональна его парциальному давлению над жидкостью:

c = Кр , (2.54)

где c - объемная концентрация газа в жидкости; р - давление газа; К - коэффициент растворимости Генри, который при низких давлениях является функцией температуры жидкости.

Наличие в топливе растворенного газа оказывает существенное влияние на навигационные характеристики насосов двигателя. Газовая фаза, находящаяся в топливе, попадает в навигационные каверны и приводит к увеличению критического давления в проточной части насоса в зоне кавитации по сравнению с рп (давлением насыщенных паров на входе в насос), т. е. имеем:

ркр = рп + р,

что приводит к кавитационному срыву насоса при давлениях выше рп.

Для проверки влияния насыщения (адсорбции) компонентов топлива газами стенды оснащаются системами принудительного газонасыщения.

На рис. 2.49 представлена схема системы насыщения газом компонентов топлива. Система включает устройство, состоящее из трубопровода подачи с регулирующей расход арматурой (редуктор 6, пневмоклапан 5), указателя давления 4 и коллектора 1, который опущен в стендовый бак 2. Коллектор загнут в виде кольца и имеет множество отверстий для выхода газа.

Для насыщения используется газ, применяемый для наддува баков ДУ. Процесс насыщения осуществляется путем барботирования. Открывается пневмоклапан 5, и газ подается в коллектор, дренажный клапан 3 при этом закрыт. Выходящий из отверстий коллектора газ поднимается вверх, частично растворяясь в топливе, а оставшаяся часть скапливается в газовой подушке бака. Постепенно давление в газовой подушке бака возрастает до уровня настройки сигнализатора 4. При повышении давления контакты сигнализатора замыкаются и выдается команда на открытие дренажного клапана 3, в результате чего обеспечивается сброс избыточного давления из газовой полости бака.

Рис. 2.49. Схема системы насыщения газом компонента топлива 1 - коллектор; 2 - бак, 3 - дренажный клапан; 4 -сигнализатор, 5 - запорный клапан; 6 - редуктор; 7 - система отбора проб; 8 - вентиль

Таким образом поддерживается постоянное заданное давление в газовой подушке. Насыщение ведется в течение определенного времени, после чего закрывается клапан 5 и в газовой подушке создается давление выше того, при котором велось насыщение, чтобы исключить «разнасыщение» (десорбцию).

Через систему отбора 7 и вентиль 8 из середины бака отбирается в подготовленный баллончик (откачиваются остаточные газы) контрольная проба для определения величины насыщения (в %). Затем она анализируется на специальных приборах.

Принцип работы прибора основан на десорбции газа из пробы в замкнутом объеме при атмосферном давлении. Объем выделившегося газа замеряется и пересчитывается на нормальные атмосферные условия [8].

Глава 3

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ СТЕНДОВ И ДИАГНОСТИКИ СИСТЕМ

 

3.1. Принципы обеспечения эксплуатации основных систем испытательного стенда

В состав эксплуатационной документации испытательных стендов (ИС) входят:

- техническое описание с приложением принципиальных электрических, пневматических, гидравлических я механических схем;

- инструкции по эксплуатации;

- формуляр;

- чертежи монтажные, расчеты элементов и правила эксплуатации стенда;

- сборочные чертежи узлов и элементов стенда.

Сосуды и трубопроводы испытательных стендов сооружаются и эксплуатируются в соответствии с “Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов и трубопроводов, работающих под давлением”, утвержденными Госгортехнадзором.

Электрические машины и оборудование ИС эксплуатируются в соответствии с “Правилами технической эксплуатации электроустановок” и “Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей” (ПТЭ и ПТБ).

Проектирование ИС проводится по утвержденному техническому заданию и выполняется по этапам:

- разработка и утверждение технических предложений;

- разработка эскизного, технического проектов и рабочих чертежей.

Испытательные стенды после проведения монтажных, пуско-наладочных работ и по результатам пробных испытаний принимаются в эксплуатацию государственной комиссией.

Для обеспечения надежной и безаварийной работы пневмогидросистем испытательных стендов должны проводиться повседневные техническое обслуживание, плановое обслуживание и периодические ремонтные работы. При выполнении ремонтных работ и при эксплуатации систем должно быть обеспечено соблюдение требований конструкторской и нормативно-технической документации.

К работам по обслуживанию ПГС допускаются аттестованный ИТР и рабочие, обученные и аттестованные на знание Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением, и имеющие удостоверения на право работы установленной формы. Периодичность переаттестации рабочих, обслуживающих ПГС, составляет 1 раз в год, ИТР – 1 раз в 3 года.

Виды и периодичность планово-предупредительных ремонтов и технического освидетельствования оборудования ПГС испытательных стендов, включающих техническое обслуживание (ТО), плановый ремонт, наружный и внутренний осмотры (НО и ВО) представлены в таблице.

Виды и периодичность планово-предупредительных ремонтов и технического освидетельствования ПГС испытательных стендов

№ п/п	Условия эксплуатации элементов ПГС	Виды и периодичность (в годах)
Планово-предупредитель-ного ремонта	технического освидетельствования
ТО	Ремонт	НО и ВО	НО и ВО )	ГИ )
1	Сосуды, работающие со средой, вызывающей коррозию металла: - со скоростью не более 0,1мм/г; - со скоростью более 0,1 мм/г	1	8	2 1	4 4	8 8
2	Сосуды, изолированные на основе вакуума, для транспортирования и хранения криогенных жидкостей	1	10	-	10	10
3	Баллоны (сосуды) емкостью более 100 л				10	10
4	Стационарные трубопроводы: - все среды; - криогенные среды	1 1	8 10			8 10
5	Съемные трубопроводы	Перед уста-новкой в ПГС				1
6	Агрегаты ПГС: - вентили, клапаны, ЭПК; - клапаны предохранительные; - редукторы; - фильтры	0,5   0,5	4 4 4 4

 

Примечание: ТО – техническое обслуживание; НО и ВО – наружный и

 

внутренний осмотры; ГИ – гидравлические испытания пробным давлением,

) - проводится инспектором Госгортехнадзора; - проводится под надзором бюро технического надзора предприятия.

 

3.2. Диагностика систем испытательного стенда

с применением неразрушающих методов контроля

и принципы установления ресурса эксплуатации

 

При техническом освидетельствовании или при ремонтных работах с системами испытательного стенда проводится диагностика основного оборудования систем (сосудов, теплообменных аппаратов и трубопроводов, работающих под давлением) для продления их технического ресурса работы.

Как правило, ограниченный ресурс работы назначается на криогенные системы с жидкими водородом, кислородом и азотом ввиду цикловых тепловых и силовых нагрузок при многократно повторяющихся операциях захолаживания, заполнения (заправки) и наддува емкости при вытеснении в процессе их эксплуатации.