Разработка и внедрение методики и инженерной программы создания оптимальных конструкций электромагнитных клапанов жидкостных ракетных двигателей

• Автор: Теленков, Александр Алексеевич
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Химки
• Количество страниц: 152 с. : ил.

Содержание

Условные обозначения

Введение
Глава 1. Обоснование необходимости решения проблемы разработки электромагнитных клапанов для ЖРД

1.1. Применение электромагнитных клапанов для ЖРД

1.2. Виды и принципы работы электромагнитных клапанов, применяемых в пневмо-гидросистемах ЖРД

1.3. Анализ электромагнитных клапанов, применяемых в отрасли

1.4. Унифицированные ЭПК предприятия НОВО Энергомаш

1.5. Развитие унифицированных ЭПК применительно к условиям

многократного использования ЖРД (в частности для двигателей РД120, РД170, РД171)

1.6. ЭПК двигателя РД

1.7. Обзор материалов патентных исследований
1.8.Вывод ы
Глава2. Разработка методических рекомендаций для проекта- 32 рования электромагнитных клапанов ЖРД
2.1. Рабочий цикл электромагнитного клапана непрямого дейст- 32 вия
2.2. Типы, основные параметры, принципы работы и характеристи- 33 ки электромагнитов
2.3. Общие закономерности рабочего процесса электромагнита
2.4. Влияние магнитных свойств материала магнитопровода на га-
бариты ЭМ

2.5. Методические рекомендации для проектирования электромаг- 45 нитных клапанов ЖРД
Глава 3. Расчетные оценки и методики расчетов, используемые 46 при проектировании электромагнитных клапанов ЖРД
3.1. Методика инженерного расчета электромагнита постоянного 47 тока
3.2. Расчеты ЭМ с использованием метода конечных элемен- 81 тов
Глава 4. Разработка электромагнитных клапанов современных и перспективных двигателей
4.1. ЭПК для энергоустановки «530»
4.2. Опыт разработки ЭПК для рабочего газа с криогенной темпе- 94 ратурой
4.3. Разработка ЭПК перспективных двигателей
4.4. Электроклапаны АКС PH “Ангара”
4.5. ЭГК для цифровых агрегатов
Глава 5. Экспериментальные исследования электромагнитных 121 клапанов ЖРД
5.1. Особенности автономных испытаний электромагнитных кла- 121 панов
5.2. Экспериментальные исследования ЭПК перспективных двига- 124 телей
5.3. Испытания блока электроклапанов АКС PH “Ангара”
5.4 Испытания ЭГК для цифровых агрегатов
Глава 6. Особенности применения методики инженерного рас- 138 чета ЭМ в разработках по конверсии
Глава 7. Эффективность внедрения новых ЭПК в двигатель 145 РД
Заключение
Список литературы

Условные обозначения
Сокращения, принятые в диссертации
ЖРД - жидкостной ракетный двигатель;
ЭГК - электрогидроклапан;
ЭПК - электропневмоклапан;
ЭК - электроклапан;
ЭМ - электромагнит;
PH - ракеты-носитель;
РД - ракетный двигатель;
ЭУ - энергетическая установка;
НИ - натурное испытание;
АКС - агрегат креновых сопел;
ПБ - пневмоблок;
бу - диаметр условного проходного сечения.
Индексы, принятые в диссертации
вкл - включение;
вых - выходной;
вх - входной;
возвр - возврат;
дв - движение;
изм - измеренный;
к - катушка;
кож - кожух;
нач - начальное;
обм - обмотка;
ок - окно;
охл - охлаждение;
пр - провод, проводник;
р - рабочий;
ср - срабатывание;
упл - уплотнительный
упр - управляющая;
уст - установившееся;
фл - фланец;
я - якорь;
8 - рабочий зазор тах - максимальное; тіп - минимальное;

Рис.32. Схема магнитных потоков
Паразитный зор
зазор
Рис.31 Схема электромагнита
1- намагничивающая обмотка,
2- неподвижные части магнитопровода, 3- якорь
Поток
Для оценки электромагнитов в отношении силы, развиваемой якорем, пользуются статическими тяговыми характеристиками - зависимостями силы от намагничивающей силы обмотки (произведения силы тока на количество витков) при различных фиксированных положениях якоря. Практически удобно оперировать со статическими характеристиками, построенными в виде зависимости силы, развиваемой якорем, от рабочего зазора.
Характерным для статических сил является то, что они не изменяются при неизменном установившемся токе в обмотке и неизменном положении якоря. Статические характеристики ЭМ определяются конструкцией и свойствами материала магнитной цепи, данными обмотки и силой тока в обмотке.
Основными характеристиками, по которым производится выбор необходимого электромагнита, являются:
- тяговые характеристики;
- нагрев обмотки при том или ином режиме работы электромагнита (длительный, кратковременный, повторно-кратковременный) и различных параметрах окружающей среды;
- время срабатывания, т.е. время с момента включения обмотки под напряжение до полного притяжения якоря;
- время отпускания якоря, т.е. время с момента отключения ЭМ до начала движения якоря;
- минимальный ток или минимальное напряжение, при котором происходит надежное срабатывание;
- минимальный ток или напряжение, при котором якорь начинает перемещаться в сторону притяжения;
- минимальный ток или напряжение, при котором якорь отпадает;
- максимальный ток, потребляемый обмоткой в процессе движения якоря;