Разработка и расчет бустерного насоса ракеты.

ВВЕДЕНИЕ Высокооборотные бустерные насосные агрегаты горючего (БНАГ) применяются в авиации, ракетостроении и в ряде случаев в химическом и общем ма¬шиностроении, энергетике и других областях техники [1]. Они про¬сты по конструкции, имеют малые массы и габариты, обладают высокой экономичностью. Благодаря повышенной угловой ско¬рости вращения приводом для этих насосов без применения редуктора могут быть такие агрегаты, как газовые турбины или высокооборотные электрические машины. Весь агрегат насос-привод получается довольно компактным, относительно малой массы и достаточно экономичным. При этом, чем выше частота вращения вала, тем больший эффект может быть достигнут по всем указанным выше показателям. Не случайно такие агре-гаты нашли наиболее широкое применение в ракетостроении и авиации. Характерными особенностями высокооборотных шнековых насосов являются: высокая напорность ступени; высокие антикавитационные качества; наличие уплотнительных элементов импеллера; многорежимность; малые габариты и массы; сравнительно небольшой ресурс работы, ограничиваемый кавитационной эрозией. Рассмотрением проблемного вопроса, связанных с последним фактором, нам предстоит заняться. Бустерный насосный агрегат горючего (БНАГ) состоит из высоконапорного шнека и одноступенчатой гидравлической турбины, работающей на керосине, отбираемом после основного насоса. Конструктивно бустерный насос горючего аналогичен бустерному насосу окислителя со следующими отличиями: • одноступенчатая гидротурбина работает на горючем, отбираемым с выхода насоса горючего основного ТНА; • отвод горючего высокого давления для разгрузки шнека от действий осевых производится из входного коллектора гидротурбины БНАГ. Рис. 1 - Упрощенная схема бустерного насосного агрегата Составной корпус, состоящий из соединенных фланцевым соединением корпусов 1 и 2, имеет закрепленную на силовых ребрах 3 втулку 4, внутренняя полость которой закрыта обтекателем 5. Внутри втулки 4 размещен шарикоподшипник 6, посаженный на рабочем колесе насоса, выполненным в виде шнека 7. Обтекателем 5 поджат вкладыш 8, установленный во втулке 4. Во вкладыше 8 имеются отверстия 9, сообщающие полость вкладыша 8 с каналом 10 высокого давления. Корпус 2 содержит обтекатель 11, закрепленный в нем с помощью спрямляющих лопастей 12. В этом обтекателе установлен шарикоподшипник 13, закрепленный с помощью гайки 14 на шнеке 7. Шнек имеет лопасти 15. По этим лопастям шнек вставлен в рабочее колесо турбины 16 (которая фактически состоит из двух ступеней, а не из одной, как изображено на упрощенной схеме) и сварен с ним, т.е. рабочее колесо турбины закреплено на перефирийной части рабочего колеса насоса. Рабочее колесо турбины имеет профилированные лопатки 17, межлопаточный пространства которых сообщены соплами в сопловом аппарате с входным коллектором. Подвод продуктов для раскрутки турбины производится через входной патрубок 18. Выходная полость турбины, выполненная в корпусе 2 в виде кольцевой цилиндрической полости, сообщается каналами 19 с коническим кольцевым патрубком 20, который отверстиями 21 сообщается с цилиндрическим выходом 22.

Введение 3 1. Определение основных параметров насоса 6 1.1. Исходные данные для расчета бустерного насоса горючего 6 1.2. Определение угловой скорости и диаметров шнека 8 1.3. Определение диаметров осевых ступеней 10 1.4. Потребный теоретический напор бустерного насоса 11 1.5. Определение геометрических параметров шнека 11 1.5.1 Углы входа и выхода потока в межлопаточные каналы шнека 11 1.5.2. Определение шага шнека 11 1.5.3. Определение густоты решетки шнека и числа лопаток 12 1.5.4. Определение формы и толщины профиля лопаток 13 1.5.5. Определение радиального зазора шнека 1.5.6 Определение углов конусности шнека и формы входных кромок его лопаток 1.5.7. Определение осевой длины шнека 1.5.8. Выбор и определение размеров подвода 1.5.9. Мероприятия повышения антикавитационных качеств системы питания ЖРД 14 15 15 16 17 2. Расчет энергетических характеристик 19 2.1. Теоретические характеристики 2.2. Действительные характеристики Заключение Литература 19 20 22 23

1. Овсянников Б.В., Селиванов В.С., Черваков В.В. Расчет и проектирование шнекоцентробежного насоса. М.: Изд. МАИ, 1996. С. 72. 2. Овсянников Б.В., Боровский Б.И. Теория и расчет агрегатов питания жидкостных ракетных двигателей. М.: Машиностроение, 1986. С. 376. 3. Овсянников Б.В., Чебаевский В.Ф., Ершов Н.С. и др. Высокооборотные лопаточные насосы. М.: Машиностроение. 1975. С. 336. 4. Ломакин А.А. Центробежные и осевые насосы. Л.: Машиностроение. 1965. С. 364. 5. Петров В.И., Чебаевский В.Ф. Кавитация в высооборотных лопастных насосах. М.: Машиностроение. 1982. С. 192.