Автоматическая разгрузка осевой силы на радиально-упорном подшипнике бустерного насоса системы подачи топлива жидкостного ракетного двигателя

Повышение всасывающей способности, эффективности и энергетических параметров высокооборотных насосов является важной задачей при разработке систем питания в аэрокосмической отрасли, а также при их применении в энергетике и нефтедобыче. При улучшении кавитационных качеств насосы могут работать при большей частоте вращения вала, а при ее заданном значении — с меньшими кавитационными запасами, т. е. при пониженном давлении на входе. C увеличением частоты вращения вала уменьшаются габаритные размеры и масса насосов. Чтобы повысить антикавитационные качества насосов в системе питания, применяют вспомогательные (бустерные) насосы, которые создают давление, необходимое для бескавитационной работы высоконапорных и высокооборотных основных насосов системы подачи топлива двигателя. В соответствии с назначением бустерный насос должен обеспечивать требуемое давление подачи заданного расхода при минимально возможном давлении жидкости на входе. При этом экономичность бустерного насоса должна быть максимальной, а габаритные размеры и масса — минимальными. Две последние характеристики предопределяют максимально возможное число оборотов вала насоса. Обеспечение работоспособности шарикоподшипниковых опор агрегатов подачи топлива — одна из самых важных и сложных задач разработки современных и перспективных жидкостных ракетных двигателей (ЖРД), особенно многоразового использования. Эта задача всегда являлась одним из приоритетов в доводке агрегатов подачи таких двигателей. Предложен метод расчета и контроля разгрузки от осевой силы радиально-упорных подшипников бустерного насоса ЖРД. Метод может быть применен во всем диапазоне расчетов ЖРД. Развитием этой работы будет математическое моделирование работы автомата разгрузки осевых сил насоса.

Литература

[1] Беляев Е.Н., Чванов В.К., ред., Черваков В.В. Математическое моделирование рабочего процесса жидкостных ракетных двигателей. Москва, Изд-во МАИ, 1999. 228 с.

[2] Овсянников Б.В., ред. Высокооборотные лопаточные насосы. Москва, Машиностроение, 1975. 336 с.

[3] Овсяников Б.В., Боровский Б.И. Теория и расчет агрегатов питания ЖРД. Машиностроение, 1986. 344 с.

[4] Петров В.И., Чебаевский В.Ф. Кавитация в высокооборотных лопастных насосах. Москва, Машиностроение, 1982. 154 с.

[5] Боровский Б.Н. Энергетические параметры и характеристики высокооборотных лопастных насосов. Москва, Машиностроение, 1989. 181 с.

[6] Валуева О.А., Каналин Ю.И., Муравьёв О.И. Анализ возможностей снижения входных давлений компонентов топлива кислород — керосиновых двигателей большой тяги. Труды НПО Энергомаш, 2006, № 24, с. 212–225.

[7] Константинов Р.И., Кузнецов А.Л., Пиунов В.Ю. и др. Современные направления повышения всасывающей способности насосов жидкостных ракетных двигателей разработки кб химического машиностроения. Космонавтика и ракетостроение, 2014, № 2, с. 103–108.

[8] Дмитренко А.И., Иванов А.В. Турбонасосные агрегаты для водородных двигателей, разработанных КБХА. Космонавтика, 2011, № 2, с. 32–41.

[9] Гуров В.И., Шестаков К.Н., Ромасенко Е.Н. Схемные возможности уменьшения удельной массы турбонасосов. Конверсия в машиностроении, 2006, № 6, с. 17–27.

[10] Тимушев С.Ф., Федосеев С.Ю. Методика численного моделирования вибрации осевого бустерного насоса жидкостного ракетного двигателя. Труды МАИ, 2015, № 83. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=62080

[11] Demyanenko Y., Dmitrenko A., Ivanov A., et al. Ground test demonstrator engine boost turbopumps design and development. 41st AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conf. & Exhibit, 2005, doi: https://doi.org/10.2514/6.2005-3945

[12] Валуева О.А., Казеннов И.С., Каналин Ю.И. и др. Проектный расчет геометрии и характеристик шнекового бустерного насоса ЖРД. Москва, Изд-во МАИ, 2020. 52 с.

[13] Боровский Б.Н., Кравчик Н.И., Толстиков Л.А. Гидравлический расчет шнекового бустерного насоса. Москва, Изд-во МАИ, 1987. 52 с.

[14] Валюхов С.Г., Демьяненко Ю.В., Петров В.И. Высокооборотные лопастные оседиагональные насосы. Воронеж, Изд-во ВГУ, 1996. 264 с.

[15] Голубков С.Б., Каналин Ю.И., Полетаев Н.П. и др. Обеспечение осевой разгруженности радиально-упорных подшипников бустерных насосов. Труды НПО Энергомаш, 2011, № 28, с. 48–62.