Курсовой проект - Проектирование турбонасосного агрегата с межопорной схемой

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 6
1.ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ 8
2.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДВИГАТЕЛЯ, ДЛЯ КОТОРОГО РАЗРАБАТЫВАЕТСЯ ТНА В ДАННОЙ РАБОТЕ 9
3.ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТОПЛИВА 10
3.1 ТГ-02 10
3.2 АК-27 10
3.3 Топливная пара 12
4.АНАЛИЗ КОМПОНОВКИ ТНА 14
4.1 Характеристика междуопорной схемы 14
4.2Ограничения, накладываемые междуопорной схемой 15
5.ОПИСАНИЕ ПГС 17
5.1 Камера сгорания 17
5.2 ТНА 17
5.3 Система окислителя 17
5.4 Система горючего 17
5.5 Газогенератор 18
5.6 Агрегаты управления, регулирования и контроля режима двигателя 18
5.6.1Исполнительный механизм регулятора тяги 18
5.6.2Регулятор тяги 19
5.6.3Стабилизатор соотношения компонентов в ГГ и КС 19
5.6.4Золотник спада 20
5.6.5Перепускной воздушный клапан 21
5.6.6Отсечной клапан 21
6.РАБОТА ПГС 22
6.1Система запуска двигателя 22
6.2 Работа системы 23
6.3Система быстрого снижения тяги 24
6.4Работа элементов в режиме резкого снижения тяги 24
7.РАСЧЕТ ТНА 26
7.1Выбор параметров ГГ 26
7.2Определение массовых расходов в КС 26
7.3Балансовый расчёт 26
7.4Расчет насоса окислителя 28
7.5Расчет насоса горючего 37
7.6Сводные таблицы результатов расчета (основные геометрические размеры) 51
7.6.1Основные геометрические размеры НОК и НГ 51
7.6.2Основные геометрические размеры турбины 53
8. ВЫВОДЫ 54
9. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 55

Задачи курсового проекта:
• на основе исходных данных привести общие характеристики двигателя, для которого будет разрабатываться ТНА;
• привести анализ физико-химических свойств компонентов топлива и топливной пары;
• на основе исходных данных выбрать компоновочную схему ТНА;
• разработать ПГС, описать ее работу и конструкции элементов, входящих в неё;
• провести термодинамический расчёт в программе TERMORAS;
• провести балансовый расчёт, расчёт НОК, НГ и турбины в программе Mathcad
• свести основные геометрические параметры НОК, НГ и турбины в таблицу;
• по результатам расчётов, с учётов особенностей проектируемого ТНА сделать его сборочный чертёж в продольном разрезе, привести разрезы по сечение колес НОК, НГ и турбины
• составить описание разработанного ТНА.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Двигатель, для которого необходимо разработать ТНА, имеет следующие параметры:
• Тяга в пустоте – Рп = 60 кН;
• Давление в камере сгорания – Ркс = 8 МПа;
• Давление на срезе сопла – Ра = 0.005МПа;
• Суммарное время работы - t∑ = 350c;
• Компоненты топлива:
Окислитель – АК-27;
Горючее – ТГ-02.
• Двигатель является многорежимным (расчёт проводим на номинальном режиме);
• Работает в условиях космоса;
• Имеет постоянную угловую скорость вращения вала;
• Двигателем аналогом является РД021;
• Компоновочная схема ТНА - междуопорная.

Двигатель служит для обеспечения движения ракеты с заданными режимами скорости после отделения стартовых двигателей.
Однокамерный, многорежимный, одноразового использования, без дожигания генераторного газа, с одноразовым пиростартерным запуском и турбонасосной системой подачи компонентов топлива, газогенератор (ГГ) турбины работает на основных компонентах топлива.
Особенностью двигателя является наличие регулирования величины силы тяги по различным программам. Необходимая программа регулирования выбирается и устанавливается перед пуском ракеты с помощью цифровой вычислительной машины (ЦВМ). При работе двигателя соотношения расходов компонентов топлива, подаваемых в камеру ЖРД и ГГ, поддерживаются постоянными.
Двигатель включает в себя камеру с выхлопной трубой, турбонасосный агрегат (ТНА), ГГ, систему запуска, систему регулирования тяги и систему стабилизации соотношений компонентов топлива (ССК).
С помощью исполнительного механизма регулятора тяги, комбинируя значениями Pmax, Pmin и тягой на переходном режиме, в двигателе могут быть реализованы четыре программы изменения тяги.
Наддув баков осуществляется гелием, запасённым в газовом аккумуляторе давления (ГАД).

  ВЫВОДЫ
По результатам данного курсового проекта был разработан сборочный чертёж ТНА. Чертёж и спецификация прилагаются.
• ТНА выполнен по междуопорной компоновочной схеме для двигателя с открытой системой питания;
• ТНА однороторный. Ставим два шарикоподшипника;
• НГ не содержит шнек и находится слева от турбины;
• НГ и НОК от турбины отделяют каскад из манжетных уплотнений и импеллеры;
• НОК имеет на входе шнек и находится слева от турбины;
• в осевом направлении шнек НОК фиксируется гайкой обтекаемой формой через промежуточную втулку, НГ – колпаком;
• на ЦБК насосов ставим щелевые уплотнения с плавающим кольцом для разделения полостей высокого и низкого давления;
• вал с ЦБК соединен шлицем;
• турбина активная, осевая, парциальная;
• крепление лопаток турбин – ласточкин хвост;
• корпуса и кожухи крепятся при помощи винтов и сварки;
• ТНА собирается посредством винтов и сварки.