Заняття 3. Самостійне заняття по підготовці до семінару.

Тема: Агрегати автоматики двигунної установки.

Час: 14 годин.

НАВЧАЛЬНІ ПИТАННЯ:

1. Загальні відомості про агрегати автоматики.

Вивчити загальні відомості про агрегати автоматики та відпрацювати конспект.

2. Будова та принцип дії агрегатів автоматики.

Вивчити будову та принцип дії агрегатів автоматики та відпрацювати конспект.

Література:

1 навчальне питання – Е.Б. Волков. Жидкостные ракетные двигатели, А.И. Бабкин. Основы теории автоматического управления ракетными двигательными установками, А.А. Козлов. Системы питания и управления ЖРДУ.

2 навчальне питання – Е.Б. Волков. Жидкостные ракетные двигатели, А.И. Бабкин. Основы теории автоматического управления ракетными двигательными установками, А.А. Козлов. Системы питания и управления ЖРДУ.

Матеріал для підготовки

ПИТАННЯ № 1

Загальні відомості про агрегати автоматики.

Ракета, це безпілотний літальний апарат, який рухається під дією реактивної тяги. Реактивна тяга створюється двигунною установкою з ракетним двигуном, які є основною частиною ракети. Двигунна установка забезпечує переміщення ракети в просторі для виконання задачі польот. Задачі можуть бути різними: це перенесення корисного навантаження до заданої точки простору, виконання маневру в польоті, винесення вантажів на орбіту Землі і т.п. Багатообразність задач, потребує щоб двигунні установки відповідали багатьом вимогам. Але усі вони повинні відповідати загальним вимогам: забезпечення заданої сили тяги, забезпечення стійкого режиму роботи або змінення режимів роботи у відповідальності заданого закону, спроможність до надійного запуску та припинення роботи.

Двигунні установки працюють під величезним впливом як зовнішніх, так і внутрішніх факторів: перевантажень теплових навантажень, різного тиску, коливань корпусу, повздовжніх та поперечних прискорень вібрацій і т.д. Тому для того щоб під час роботи двигуна в умовах польоту ракети отримувати певні значення його параметрів, а також підтримувати ці параметри на визначеному рівні необхідно складне автоматичне управління на регулювання роботи усіх його систем.

Сукупність операцій по запуску, підтриманню або програмному зміненню режиму роботи, а також зупинку називають управлінням двигунною установкою.

Коли задачі управління звужаються і зводяться тільки до підтримання заданого режиму роботи, або до виконання певного змінення показника режиму, то таке управління називають регулюванням.

Управління або регулювання може бути проведено як безпосередньо людиною (ручне управління), так і спеціальним автоматичним пристроєм (автоматичне управління). Елементи та системи двигунних установок, як правило підвержені автоматичному регулюванню, тобто вплив на функціонування окремих елементів і систем здійснюється за допомогою автоматичних пристроїв, які забезпечують регулювання ракетного двигуна.

Пристрої, що управляють потоками робочих тіл в різних системах ракетного двигуна називають агрегатами автоматики. Під робочим тілом тут розуміють середовище, яке функціонує в системі: газове (повітряне або продукти згорання, або інший газ) і гідравлічне (рідина).

До агрегатів автоматики відносять:

• різного роду клапани – пристрої, що відчиняють або зачиняють прохід рідини або газу в магістралях, на яких вони встановлені;

• редуктори тиску – пристрої, що скрізь них проходять, до заданої величини;

• регулятори – пристрої, що забезпечують автоматичне підтримання постійним або змінним по заданому закону значення деякого параметра;

• реле тиску – пристрої, що контролюють тиск в пневматичних і гідравлічних магістралях.

Для функціонування агрегатів автоматики необхідно мати джерела енергії. Такими джерелами можуть бути пневматичні ємкісті, електричні акумулятори, джерела хімічної енергії (пороха, унітарні палива та інші), механічні пружини. Крім того широко використовуються в елементах автоматики енергія тиску робочих рідин або продуктів палива. Виходячи з цього агрегати автоматики можна розділити на пневмоавтоматику; електроавтоматику (електромагнітні пристрої); гідро клапани; піроклапани; комбіновані агрегати, що використовують декілька видів енергії (в основному регулятори).

По роду робочого тіла, рух якого визначається спрацюванням агрегату, автоматичні пристрої можна класифікувати на агрегати по гідравлічним (рідинним) і газовим (холодного і гарячого газу) лініям.

Агрегати автоматики можна класифікувати по функціонуванню на:

• керовані – ті, що спрацьовують при отриманні сигналу не повязаного з робочим тілом в лінії, на якій агрегат встановлений;

• некеровані (автоматичні) – ті, що функціонують під дією робочого тіла в лінії;

• прямої дії – ті, що спрацьовують за рахунок енергії, що міститься в командному сигналі;

• непрямої дії – отримують для спрацювання енергію, яка не міститься в командному сигналі.

По кількості спрацювань агрегати автоматики (особливо клапани) класифікуються на пристрої, що спрацьовують багатократно і ті, що спрацьовують один раз (коли деталі клапанів не повертаються в початкове положення).

Агрегати автоматики

По роду робочого тіла:

- гідравлічні

- газові

По призначенню:

- клапани - редуктори тиску - регулятори - реле тиску

По виду енергії:

- пневмоавтоматики

- електроавтоматики

- гідроклапани

- піроклапани

- комбіновані

По функціонуванню:

- керовані

- некеровані(автоматичні)

- прямої дії

- непрямої дії

По кількості спрацювань:

- багаторазові

- одноразові

Для забезпечення нормальної роботи двигунної установки агрегати автоматики повинні задовольняти наступним вимогам:

• висока надійність і точність роботи в різноманітних умовах експлуатації ракети;

• ресурс, достатній для проведення передпускових випробувань і для спрацювання під час польоту;

• малу вагу і габарити, малу споживчу потужність;

• малі гідравлічні опори;

• герметичність.

Під надійністю роботи агрегатів розуміють їх спроможність виконувати свої функції в заданих умовах експлуатації (при високих і низьких температурах, тиску, вологості, в агресивному середовищі, атмосферному впливі і т.д.).

Під точністю роботи агрегату розуміють допуск на величину параметра, що визначається або регулюється. Наприклад, допуск на час спрацювання реле, або на тиск спрацювання клапана і т.д.

Ресурсом називають припустиму кількість спрацювань, при якому параметри агрегату не виходять за границі заданих значень. Визначення ресурсу необхідно для надійної роботи агрегату під час пуску і польоту ракети після передпускових випробувань і перевірок.

Мала вага і габарити – це загальна вимога для всіх елементів ракети. Однак вона не повинна входити в протиріччя з вимогами надійності і точності роботи.

Споживання малих потужностей дозволяє зменшити масу і потужність джерел енергії. Малі гідравлічні опори агрегатів зменшують втрати в комунікаціях. Однак це вимога не відноситься до регуляторів, редукторів та інших елементів, що працюють в магістралях високого тиску.

Під герметичністю розуміють властивість не припускати течії газів або рідин скрізь рухомі або нерухомі зєднання. У тому разі, коли негерметичність припускається, величина повинна бути регламентована.

ПИТАННЯ № 2