агрегат питания рулевых машин
Классы МПК: | F15B19/00 Испытание гидравлических и пневматических систем и механизмов, не отнесенное к другим рубрикам |
Автор(ы): | Васильев Валерий Алексеевич (RU), Голева Татьяна Васильевна (RU), Макарьянц Михаил Викторович (RU), Мишанин Сергей Евгеньевич (RU), Попов Алексей Викторович (RU), Попова Ольга Петровна (RU), Федоров Анатолий Александрович (RU), Макарьянц Георгий Михайлович (RU), Прокофьев Андрей Брониславович (RU) |
Патентообладатель(и): | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный научно-производственный ракетно-космический центр "ЦСКБ-Прогресс" (ФГУП "ГНПРКЦ "ЦСКБ-Прогресс") (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2010-11-29 публикация патента:
27.11.2013 |
Агрегат относится к стендам для гидравлических испытаний изделий, преимущественно в области ракетной техники. Предложенное техническое решение позволяет произвести вакуумную заправку гидросистемы системы поворота камер сгорания с контролем качества заправки по сжимаемости рабочей жидкостью и обеспечить питание рулевых машин при проверках работоспособности и герметичности рабочей жидкостью с необходимыми для работы системы поворота камер сгорания двигательной установки блока III ступени в составе ракеты-носителя давлением, температурой, расходом и чистотой, с возможностью их контроля. Технический результат - расширение возможностей агрегата. 1 ил.
Формула изобретения
Агрегат питания рулевых машин (АПРМ), содержащий электронасосный агрегат, включающий в себя электродвигатель с гидронасосом, соединенным своим штуцером низкого давления с магистралью всасывания рабочей жидкости (РЖ) из гидробака посредством системы трубопроводов, а штуцером высокого давления - с магистралью подачи РЖ, включающей фильтр тонкой очистки, манометр, и через отжимной клапан, соединяющийся с гидросистемой питания рулевых машин (РМ), и содержащий магистраль слива и электрический пульт управления, отличающийся тем, что гидросистема АПРМ выполнена замкнутой, при этом выход РМ через отжимной клапан посредством металлорукава связан с магистралью слива, которая сопряжена с мановакуумметром и вентилем и включает в себя два параллельно подсоединенных предохранительных клапана низкого давления, теплообменник, одновременно подключенный к внешнему источнику воды, и соединяется с гидробаком, при этом к воздушной полости гидробака посредством воздушной магистрали, сопряженной с мановакуумметром, через вентиль подсоединена вакуумная установка, которая подключена к линии дренажа, сообщающейся с атмосферой и включающей в себя маслоотделитель и вентиль, и параллельно установленный предохранительный клапан, соединенные своими входами через трубопроводы с воздушной магистралью, при этом к ней своим выходом подключена магистраль наддува, сопряженная с манометрами и включающая последовательно установленные редуктор и фильтр тонкой очистки, причем в магистраль заправки гидробака от внешней емкости последовательно включены ручной насос, вентиль, фильтр предварительной очистки и обратный клапан, а на штуцер высокого давления гидронасоса через переходник установлен гаситель пульсаций давления РЖ, при этом магистраль подачи сопряжена с манометром и вентилем и содержит два последовательно установленных предохранительных клапана, переливающих излишки РЖ в сливную магистраль при повышении давления выше рабочего, и обратный клапан для предотвращения обратного хода РЖ, а перед фильтром тонкой очистки установлен фильтр предварительной очистки, после которых установлены приспособление контроля качества заправки по сжимаемости РЖ и датчик температуры с термореле, отключающим электромотор при повышении температуры выше допустимого предела, и далее посредством металлорукава через отжимной клапан магистраль подачи связана со входом РМ, при этом в гидросистеме АПРМ предусмотрены магистраль заправки, своим входом соединенная с гидробаком, а выходом - с магистралью подачи перед фильтром предварительной очистки, и магистраль вакуумирования гидросистемы, своим входом соединенная с магистралью подачи после фильтра тонкой очистки, а выходом - с воздушной полостью гидробака и через вентиль - с магистралью слива, при этом предусмотрена возможность подключения приспособления закольцовки рукавов магистралей подачи и слива, в котором последовательно установлены вентиль высокого давления, поточный сигнализатор загрязнения жидкости и турбинный преобразователь расхода.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к стендам для гидравлических испытаний изделий, преимущественно в области ракетной техники для обеспечения качественной заправки рабочей жидкостью (РЖ) и гидропитания системы поворота камер сгорания (СПКС) двигательной установки (ДУ) блока III ступени ракеты-носителя (РН) при проверках работоспособности рулевых машин (РМ) и испытаниях на герметичность.
Известен способ проверки качества функционирования рулевых приводов и автопилотов управляемых снарядов и стенд для его осуществления (Патент RU № 2182702 МПК7 G01М 13/02, F15В 19/00, В64С 13 /36), содержащий генератор импульсных сигналов, пульт управления и контроля, регистрирующий блок, источники электро- и пневмопитания, основание для закрепления проверяемого блока, механизм нагружения рулей.
Вышеуказанный стенд имеет ограниченный перечень функций, а именно с его помощью невозможно провести качественную заправку гидросистем и обеспечить гидропитание рулевых машин при испытаниях.
Известно также устройство для промывки и заправки гидросистем (Авторское свидетельство SU № 1571323 А1, F15В 19/00), содержащее фильтры грубой и тонкой очистки, насос, связанный через распределительное устройство с напорной гидролинией и баком. Устройство обеспечивает забор рабочей жидкости, ее очистку в центробежном фильтре, промывку гидросистемы и ее заправку.
Эта конструкция устройства обладает следующими недостатками: отсутствует функция подачи и слива рабочей жидкости при гидроиспытаниях, при заправке гидросистем не производится вакуумирование системы, нет контроля расхода рабочей жидкости, ее чистоты и качества заправки.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является установка для контроля гидросистем, содержащая электроприводной гидронасос, соединенный с магистралью всасывания жидкости из бака гидросистемы или из внешней емкости, включающая в себя теплообменник и регулятор температуры всасываемой жидкости, выход гидронасоса соединен с магистралью нагнетания жидкости через фильтр по трубопроводу в гидросистему проверяемого объекта, магистраль нагнетания содержит гидравлические клапаны высокого давления, запорный кран с дистанционным управлением. Выходы гидравлических клапанов и слива жидкости из запорного крана сообщаются с трубопроводом слива в магистраль всасывания (Патент RU № 2350789 МПК7 F15В 19/00 - прототип).
Недостатком известной установки является ограниченный перечень выполняемых функций, она предназначена для контроля работоспособности гидросистемы управления, например вертолета, с ее помощью невозможно обеспечить вакуумную заправку СПКС РЖ с контролем качества заправки по сжимаемости, а также питание РМ при наземных испытаниях рабочей жидкостью с заданным давлением, расходом, температурой и чистотой - параметрами, необходимыми для обеспечения работы СПКС в составе РН.
Задачей технического решения является расширение возможностей установки.
Поставленная задача решается тем, что агрегат питания рулевых машин (АПРМ), содержащий электронасосный агрегат (АЭН), включающий в себя электродвигатель с гидронасосом, соединенным своим штуцером низкого давления с магистралью всасывания рабочей жидкости из гидробака посредством системы трубопроводов, а штуцером высокого давления - с магистралью подачи РЖ, включающей фильтр тонкой очистки, манометр, и через отжимной клапан, соединяющийся с гидросистемой питания рулевых машин, и содержащий магистраль слива и электрический пульт управления (ПУ), отличается тем, что гидросистема АПРМ выполнена замкнутой, при этом выход РМ через отжимной клапан посредством металлорукава связан с магистралью слива, которая сопряжена с мановакуумметром и вентилем и включает в себя два параллельно подсоединенных предохранительных клапана низкого давления, теплообменник, одновременно подключенный к внешнему источнику воды, и соединяется с гидробаком, при этом к воздушной полости гидробака посредством воздушной магистрали, сопряженной с мановакуумметром, через вентиль подсоединена вакуумная установка (ВУ), которая подключена к линии дренажа, сообщающейся с атмосферой и включающей в себя маслоотделитель и вентиль, и параллельно установленный предохранительный клапан, соединенные своими входами через трубопроводы с воздушной магистралью, при этом к ней своим выходом подключена магистраль наддува, сопряженная с манометрами и включающая последовательно установленные редуктор и фильтр тонкой очистки, причем в магистраль заправки гидробака от внешней емкости последовательно включены ручной насос, вентиль, фильтр предварительной очистки и обратный клапан, а на штуцер высокого давления гидронасоса через переходник установлен гаситель пульсаций давления РЖ, при этом магистраль подачи сопряжена с манометром и вентилем и содержит два последовательно установленных предохранительных клапана, переливающих излишки РЖ в сливную магистраль при повышении давления выше рабочего, и обратный клапан для предотвращения обратного хода РЖ, а перед фильтром тонкой очистки установлен фильтр предварительной очистки, после которого установлены приспособление контроля качества заправки по сжимаемости РЖ и датчик температуры с термореле, отключающим электромотор при повышении температуры выше допустимого предела, и далее посредством металлорукава через отжимной клапан магистраль подачи связана со входом РМ, при этом в гидросистеме АПРМ предусмотрены магистраль заправки, своим входом соединенная с гидробаком, а выходом - с магистралью подачи перед фильтром предварительной очистки, и магистраль вакуумирования гидросистемы, своим входом соединенная с магистралью подачи после фильтра тонкой очистки, а выходом - с воздушной полостью гидробака и через вентиль - с магистралью слива, при этом предусмотрена возможность подключения приспособления закольцовки рукавов магистралей подачи и слива, в котором последовательно установлены вентиль высокого давления, поточный сигнализатор загрязнения жидкости и турбинный преобразователь расхода.
На чертеже приведена пневмогидравлическая схема АПРМ. АПРМ содержит АЭН, состоящий из электродвигателя с гидронасосом 1 и гасителя пульсаций давления рабочей жидкости в виде шар-баллона 2, установленного на штуцер высокого давления гидронасоса 1 через переходник, и соединенным штуцером низкого давления гидронасоса 1 с магистралью всасывания 3 рабочей жидкости из гидробака 4, включающей в себя датчик 5 температуры РЖ в гидробаке и вентиль 6, а штуцером высокого давления гидронасоса 1 - с магистралью подачи 7 РЖ через обратный клапан 8, последовательно установленные два предохранительных клапана 9 и 10, соединенных с магистралью слива 11, причем клапан 9 сопряжен с вентилем 12, вентиль 13; фильтры предварительной и тонкой очистки 14 и 15, а также включающей манометры 16 и 17, приспособление контроля качества заправки 18 по давлению РЖ после сжатия ее до определенного объема, с ручным приводом, выполненное в виде поршневого цилиндра, на корпусе которого нанесена шкала для определения объема сжатой РЖ при перемещении корпуса стакана, с вентилем 19, датчик температуры 20 с термореле и через бортовой клапан 21, металлорукав 22 и отжимной клапан 23, соединяющейся со входом РМ системы поворота камер сгорания 24.
Вместе с тем гидросистема АПРМ выполнена замкнутой, при этом выход РМ через отжимной клапан 25, металлорукав 26, бортовой клапан 27 связан с магистралью слива 11, которая сопряжена с мановакуумметром 28 и включает в себя два параллельно подсоединенных предохранительных клапана низкого давления 29 и 30, вентиль 31, теплообменник 32, одновременно подключенный к магистралям подачи и слива воды 33 и 34 с вентилем на входе 35, и соединяется с гидробаком 4.
К воздушной полости гидробака 4 через воздушную магистраль 36, сопряженную с мановакуумметром 37 и включающую вентиль 38, подсоединяется ВУ 39, которая подключается к линии дренажа 40, сообщающейся с атмосферой и включающей в себя маслоотделитель 41, вентиль 42 и параллельно установленный предохранительный клапан 43, соединенные своими входами через трубопроводы с воздушной магистралью 36. К ней же своим выходом подключена магистраль наддува 44, сопряженная с манометром 45 и включающая последовательно установленные вентиль 46, редуктор 47 с манометром 48, вентиль 49 и фильтр тонкой очистки 50.
Заправка гидробака 4 рабочей жидкостью от внешней емкости 51 производится через магистраль заправки гидробака 52, в которую последовательно включены ручной насос 53, вентиль 54, фильтр предварительной очистки 55 и обратный клапан 56, слив РЖ из гидробака осуществляется по трубопроводу 57, включающему вентиль 58, количество РЖ в гидробаке определяется по уровнемеру 59.
В гидросистеме АПРМ предусмотрены: магистраль заправки 60, включающая в себя вентиль 61, своим входом соединенная с гидробаком 4, а выходом - с магистралью подачи 7 перед фильтром предварительной очистки 14; магистраль вакуумирования гидросистемы 62, включающая вентили 63 и 64, своим входом соединенная с магистралью подачи после фильтра тонкой очистки 15, а выходом - с воздушной полостью гидробака 4.
При испытаниях АПРМ на функционирование и при проведении техобслуживания предусмотрена возможность подключения приспособления закольцовки рукавов 65 магистралей подачи 7 и слива 11, в котором последовательно установлены вентиль высокого давления 66, турбинный преобразователь расхода 67 и поточный сигнализатор загрязнения жидкости 68.
Для удобства передвижения АПРМ смонтирован на раме, оснащенной водилом и четырьмя колесами. Для предотвращения перемещения агрегата во время работы около каждого колеса предусмотрен домкрат (на чертеже не показаны).
Весь агрегат закрыт панелями, на передней и боковых панелях расположены вентили, рукоятки и циферблаты приборов, электрический пульт управления 69. Для доступа внутрь предусмотрены дверцы.
Описание работы.
На заводе-изготовителе производится заправка АПРМ РЖ, при этом через отжимные клапаны 23 и 25 к магистралям подачи 7 и слива 11 рабочей жидкости подключено приспособление закольцовки рукавов 65.
Сначала производится вакуумная заправка РЖ гидробака 4, для чего: открывают вентиль 38, включают ВУ 39 и вакуумируют гидробак до абсолютного давления 2 кПа, контролируемого по мановакуумметру 37, при этом выхлоп из вакуум-насоса поступает в дренажную магистраль 40 и далее через маслоотделитель 41 в атмосферу. После вакуумирования открывают вентили 54 и 6 и рабочая жидкость из внешней емкости 51 самотеком или с помощью ручного насоса 53 через фильтр предварительной очистки 55 и обратный клапан 56, предотвращающий противоток жидкости, поступает в гидробак 4.
Объем заправленной жидкости должен быть (80±5) л, контроль уровня производят по уровнемеру 59.
После заправки закрывают вентили 38, 6 и 54, выключают ВУ и наддувают гидробак до давления 0,1 МПа, при этом в магистраль наддува 44 подают сжатый воздух давлением от 2 до 20 МПа, открывают вентиль 46, настраивают редуктор 47 на давление 0,1 МПа, открывают вентиль 49 и воздух через фильтр 50 поступает в воздушную полость гидробака.
Контроль давления производят по манометрам 45 и 48.
Закрывают вентили 46 и 49.
Заправка гидробака производится один раз перед началом испытаний или в случае замены РЖ.
Заправка и деаэрация гидросистемы АПРМ РЖ производится следующим образом: при открытых вентилях 38, 63, 64, 19 и 66 устанавливают приспособление контроля качества заправки 18 на отметку "0", включают ВУ и производят вакуумирование гидробака и гидросистемы АПРМ до давления 2 кПа, контролируемого по мановакуумметру 37, и выдерживают при этом давлении не менее 30 мин. В процессе выдержки гидросистемы под вакуумом производят 2-3 срабатывания приспособления 18 от отметки "0" до максимума и обратно. Закрывают вентили 38 и 63 и выключают ВУ 39. Открывают вентиль 61, используя магистраль наддува 44, повышают давление в гидробаке до атмосферного (0,1 МПа) - как после заправки гидробака, контроль давления производится по манометрам 45 и 48, гидросистема заправляется РЖ, контроль заправки - по понижению уровня РЖ в ГБ - по уровнемеру 59. Закрывают вентили 46 и 49.
После проведения заправки и деаэрации проводится проверка жесткости заправленной гидросистемы АПРМ с помощью приспособления контроля качества заправки 18 следующим образом: проверяется исходное состояние приспособления 18 - торец стакана должен быть на отметке "0", при открытых вентилях 19 и 66, плавно вращая маховик приспособления по часовой стрелке, следят за показаниями мановакуумметра 28 и за величиной сжатого объема приспособления. Давление по мановакуумметру 28 повышают до величины не более 0,2 МПа, затем определяют фактическую жесткость заправленных систем по формуле:
где: F - жесткость в кгс/см5 ;
р - давление в кгс/см2;
V - объем РЖ в см3.
После определения жесткости устанавливают приспособление 18 на отметку "0", закрывают вентиль 19, используя наддув, повышают давление в гидробаке до 0,1 МПа.
При работе АПРМ с изделием приспособление закольцовки рукавов отстыковывается и через отжимные клапаны 23 и 25 АПРМ подключается к системе поворота камер сгорания.
Заправка предварительно отвакуумированной СПКС РЖ производится из гидробака 4 через магистраль 60 аналогично заправке гидросистемы АПРМ.
Для проверки жесткости заправленной СПКС сначала проверяют жесткость всей системы (АПРМ+СПКС), затем из общей жесткости вычитают жесткость АПРМ:
F СПКС=FОБЩ-FАПРМ
Для обеспечения питания рулевых машин при проверках параметров в магистраль наддува 44 подают сжатый воздух давлением от 2 до 20 МПа, открывают вентиль 46, настраивают редуктор 47 на давление 0,15 МПа, открывают вентиль 49, тем самым создают давление в гидробаке 4 0,15 МПа.
Затем подключают теплообменник 32: в магистраль 33 подводят воду и открывают вентиль 35.
Теплосъем (охлаждение РЖ) происходит при прохождении воды между трубками в направлении противоположном направлению потока РЖ, тем самым отбирая тепло от поверхности трубопровода с РЖ. Нагретая вода сливается в сливную магистраль 34.
Количество тепла, отбираемое от РЖ, зависит от температуры и расхода воды.
Далее открывают вентили 6, 12, 13 и 31 и с помощью ПУ 69 включают электродвигатель АЭН, начинает работать гидронасос 1 и РЖ давлением 20 МПа по магистрали подачи 7 из гидробака 4 через обратный клапан 8, предохранительные клапаны 9 и 10, фильтры предварительной и тонкой очистки 14 и 15 поступает в гидромагистраль питания РМ, при этом давление контролируется по манометрам 16 и 17, при повышении давления выше допустимого срабатывают предохранительные клапаны 9 и 10, настроенные на давление 24 и 21 МПа соответственно, которые переливают излишки жидкости в сливную магистраль 11, температура на выходе из гидробака 4 контролируется по датчику температуры 5, а на входе РМ - по датчику 20 с термореле, которое отключает электродвигатель АЭН при повышении температуры РЖ выше 70°С. Расход РЖ не менее 29 л/мин, чистота - не хуже 6 класса, и контролируются при проверке работоспособности АПРМ во время техобслуживания.
Из СПКС РЖ давлением 150 кПа поступает в магистраль слива 11 и далее в гидробак, при этом давление РЖ контролируется по мановакуумметру 28, а при повышении давления выше допустимого срабатывают предохранительные клапаны 29 и 30, настроенные на давление 180 кПа, которые сбрасывают излишки РЖ в гидробак.
Проверку герметичности гидромагистралей СПКС проводят следующим образом: в магистраль наддува 44 подают сжатый воздух давлением от 2 до 20 МПа, открывают вентиль 46, настраивают редуктор 47 на давление 0,15 МПа, открывают вентиль 49 и воздух через фильтр 50 попадает в воздушную полость гидробака. Контроль давления производится по манометрам 45 и 48. Открывают вентиль 61 и нагружают гидромагистрали давлением 0,15 МПа, выдерживают под давлением в течение 5 минут, после чего контролируют герметичность.
Закрывают вентили 46, 49, 61 и стравливают воздух из полости гидробака, плавно открыв вентиль 42, при этом излишки воздуха стравливаются в дренажную магистраль 40 и через маслоотделитель 41, очищающий воздух от паров масла, - в атмосферу, при повышении давления в дренажной магистрали выше допустимого срабатывает предохранительный клапан 43, настроенный на давление от 1,5 до 1,7 МПа, закрывают вентиль 42.
При испытаниях АПРМ на функционирование и при проведении техобслуживания предусмотрена возможность определения расхода и чистоты РЖ в магистралях АПРМ, для этого через отжимные клапаны 23 и 25 к магистралям подачи 7 и слива 11 подсоединяется приспособление закольцовки рукавов 65 с установленными в нем турбинным преобразователем расхода 67 и поточным анализатором загрязнения жидкости 68.
Для определения чистоты и расхода РЖ при наддуве гидробака воздухом давлением 150 кПа прокачивают гидросистему РЖ в течение 5 минут, при этом турбинным преобразователем расхода 67 контролируют расход РЖ, который должен быть не менее 29 л/мин, а поточным анализатором загрязнения жидкости "Фотон-965.0" 68 - чистоту РЖ, которая должна быть не хуже 6 класса по ГОСТ 17216-2001.
Предложенное техническое решение позволяет в сравнении с известным устройством произвести вакуумную заправку гидросистемы СП КС с контролем качества заправки по сжимаемости РЖ и обеспечить питание РМ при проверках работоспособности и герметичности рабочей жидкостью с необходимыми для работы СПКС двигательной установки блока III ступени в составе РН давлением, температурой, расходом и чистотой, с возможностью их контроля.
Класс F15B19/00 Испытание гидравлических и пневматических систем и механизмов, не отнесенное к другим рубрикам