автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.05, диссертация на тему:Комплексная методика оптимального проектирования и исследования параметров и характеристик колес оседиагональных насосов ТНА ЖРД

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР имени М.В. КЕЛДЫША"

Федотчев Виктор Александрович

КОМПЛЕКСНАЯ МЕТОДИКА ОПТИМАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК КОЛЕС ОСЕДИАГОНАЛЬНЫХ НАСОСОВ ТНА

ЖРД

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2005

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР имени М.В. КЕЛДЫША

Экз. №,2/

УДК 621.65:629.7.036.54-63

На правах рукописи

Федотчев Виктор Александрович

КОМПЛЕКСНАЯ МЕТОДИКА ОПТИМАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК КОЛЕС ОСЕДИАГОНАЛЬНЫХ НАСОСОВ ТНА ЖРД

Специальность:

05.07.05. - тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2005

Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии "Исследовательский центр имени М.В. Келдыша".

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Гликман Б.Ф.

-кандидат технических наук Бубнов В.И

Ведущая организация - ОАО научно-производственное объединение "Энергомаш имени академика В.П. Глушко" (г. Химки).

Защита диссертации состоится "25" мая 2005 г. на заседании диссертационного совета К 403.009.01 при ФГУП "Исследовательский центр имени М.В. Келдыша" по адресу 125438, Москва, Онежская, 8.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП "Центр Келдыша".

Автореферат разослан "19" апреля 2005 г.

Ученый секретарь Специализированного совета

В.А. Исаев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТА Актуальность проблемы. Жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) -сердце любой космической транспортной системы. Современный ЖРД -венец мирового научно-технического и технологического прогресса. Разработка ЖРД требует больших финансовых затрат и занимает от 7 до 10 лет труда большого коллектива. Успешная реализация проекта во многом зависит от технических решений принимаемых на начальных стадиях разработки - этапе технических предложений и предэскизной проработки.

В значительной степени надежность, массовые характеристики и другие параметры двигателя определяются характеристиками турбонасосных агрегатов ЖРД. Турбонасосные агрегаты ЖРД (ТНА ЖРД) являются наиболее напряженными лопастными машинами. К ним предъявляются следующие требования: минимальные габариты и масса, высокие надежность, экономичность и стабильность, низкий уровень пульсаций и вибраций, высокие кавитационные качества. Такие же проблемы стоят при создании общепромышленных насосов. Высокие требования, предъявляемые к лопастным машинам, можно удовлетворить только при их всестороннем исследовании на всех этапах проектирования, начиная с получения технического задания.

Исследование можно проводить как экспериментальным, так и

расчетным путем. Однако, экспериментальные исследования сложны в

постановке и связаны с большими затратами (стоимость модели,

оборудования, электроэнергии и т.д.). Для реальных машин сложность и

стоимость исследований еще выше. Поэтому, целесообразно проведение численного эксперимента. Цель работы

1. Разработка комплексной методики расчета колес оседиагональных насосов ТНА ЖРД, охватывающей все этапы проектирования колес.

2. Создание на основе разработанной методики программно-методического обеспечения (ПМО), позволяющего проводить оптимизационные расчеты колес ТНА ЖРД.

3. Исследование с помощью численного эксперимента нового класса оседиагональных насосов, используемых как основные насосы ТНА ЖРД, с оптимальным соотношением параметров и его апробация в составе двигателя.

Научная новизна работы В работе разработаны и представлены:

1. Комплексная методика расчета колес оседиагональных насосов ТНА ЖРД, охватывающая все этапы проектирования колес. Впервые в отрасли разработана методика решения связанной задачи гидромеханики и теории упругости.

2. Программно-методическое обеспечение комплексного расчета колес оседиагональных насосов ТНА ЖРД. ПМО обеспечивает проведение вычислительного эксперимента с целью выбора наиболее оптимального варианта, что значительно сокращает время и стоимость экспериментальной отработки насосов.

3. Новый класс оседиагональных насосов, используемых как основные насосы ТНА ЖРД. Преимуществами колес предлагаемых насосов по сравнению с другими рабочими колесами являются: наивысшие антикавитационные качества, срывная и рабочая характеристики наилучшей формы. Повышается надежность насоса, упрощается конструкция и технология изготовления, уменьшается масса насоса. Практическая значимость

Методика комплексного исследования и оптимального проектирования оседиагональных колес ТНА ЖРД была внедрена в ФГУП "Центр Келдыша" и ОАО "НПО Энергомаш" (г. Химки). Методика использовалась для проектирования оседиагональных колес насосов ТНА ЖРД. Комплекс программ принят в отраслевой фонд алгоритмов и программ. Выпущен отраслевой стандарт.

1. Достоверность результатов, выводов и рекомендаций подтверждена

результатами натурных испытаний при отработке и успешных летных

запусков. Методика использовалась для проектирования объектовых насосов

ОАО "НПО Энергомаш", ФГУП «Конструкторское Бюро Химического

машиностроения им. А.М. Исаева», ФГУП «Конструкторское Бюро

Химической автоматики» для двигателей РД 170, РД 180, РД 253 и др.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и

обсуждались на отраслевом семинаре "Сквозное проектирование и

изготовление изделий приборо- и машиностроения", на семинарах по

системе автоматизированного проектирования ТНА ЖРД в ФГУП "Центр

Келдыша", на семинарах в ОАО "НПО Энергомаш", на семинаре аспирантов кафедры М-1 МГТУ им. Н.Э. Баумана, на семинаре по механике деформируемого твердого тела в МАИ (руководитель чл.-корр. АН СССР Э.И. Григолюк), на научно-техническом семинаре в рамках проекта «Волга», на XXIX Академических чтениях по космонавтике в период с 1985 по 2005 годы.

Публикации. Работа содержит материалы, полученные в ходе ее выполнения в 1985 +2004 годах, опубликованные в 14 научно- технических отчетах и технических справках и в статье. Материалы диссертации использованы в отраслевых стандартах и отраслевом фонде алгоритмов и программ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, списка использованной литературы из 94 наименований, содержит 97 страниц основного машинописного текста, 37 рисунков, 13 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во ВВЕДЕНИИ дано краткое обоснование актуальности работы, приведен обзор литературы, сформулированы цели и задачи работы, ее научное и практическое значение.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ изложена методика комплексного исследования и оптимального проектирования колес оседиагональных насосов ТНА ЖРД, охватывающая все этапы проектирования: разработка технического задания, профилирование проточной части колеса, расчет гидродинамических характеристик и нагрузок на лопасти колеса, определение напряженно-деформированного состояния и собственных частот лопастей колеса.

Методика профилирования проточной части колеса изложена в первом параграфе первой главы.

Профилирование лопастей вдоль радиуса по закону "переменного

шага", назначая наименьшие углы раскрытия эквивалентного диффузора для

периферийного сечения колеса, минимизирует перепад давления между

напорной и всасывающей сторонами лопасти. Минимизация перепада

давления: уменьшает перетекание жидкости через радиальный зазор с

напорной стороны лопасти на всасывающую сторону и, тем самым, снижает

концевые гидравлические и объемные внутренние потери в колесе; устраняет

склонность потока к отрыву в наиболее опасной области течения в колесе,

повышает прочность лопастей. Построение «сетки» координат лопастей,"

наружного контура и контура втулки колеса выполняется в системе

цилиндрических координат по текущим расчетным сечениям путем

определения параметров по длине и вдоль радиуса колеса. Распределение режимных и геометрических параметров по длине колеса рассчитывается для средней линии тока. Закон распределения теоретического напора по длине колеса задается в виде «переходной» функции, описываемой кубической параболой HTJ = Н]т + (Н2Т - H]T)(xi Lrj + Х2 Lrj2 + Х3 Lrj3).

Методика расчета гидродинамических характеристик и нагрузок на лопастях колеса изложена во втором параграфе первой главы.

На основе обобщения опыта разработки осевых насосов можно констатировать следующее: высокие энергетические качества осевых насосов обеспечиваются при безотрывном обтекании лопастей, высокие антикавитационные качества осевых насосов достигаются при наличии отрывной кавитационной каверны, образующейся на всасывающей стороне лопасти при обтекании острой входной кромки с положительными углами атаки.

Необходимость сочетания отрывного течения на входе в колесо с безотрывным течением на остальной проточной части колеса создает трудности при разработке аналитической модели течения и определении гидродинамических нагрузок на лопасти. Крутопадающая форма срывной кавитационной характеристики может быть получена при малых углах атаки. При этом входные кромки выполняются с очень маленькими углами заострения (порядка 2...4 градусов). Это приводит к существенному снижению прочности лопастей и остро встает проблема расчетного

определения их несущей способности на стадии проектирования.

Используется аналитическая модель для расчета распределения давления на лопастях колеса при стационарных бескавитационных и кавитационных условиях работы.

Для анализа потока использовалась модель двумерного

уравновешенного вдоль линий тока течения жидкости, удовлетворяющего условиям радиального равновесия.

Приняты следующие основные допущения

- На входе колеса вдоль всасывающей стороны лопасти постоянно существует паровая каверна, занимающая некоторое замкнутое пространство. Поверхности каверны и лопасти образуют каналы для трубок тока. Трубка тока ограничена двумя линиями тока.

- Вся паровая фаза заключена в каверне и жидкость течет в ограниченном канале. Это допущение основано на тенденции жидкости сепарироваться от пара под действием центробежных сил, появляющихся из-за кривизны линий тока в межлопаточных каналах. Следствием вытеснения жидкости паровой фазой является замена действительной лопасти со стороны напорной стороны «псевдолопастью», образованной поверхностью каверны. Угол лопасти заменяется средним углом «псевдолопасти», равным среднему значению действительного угла лопасти и угла поверхности раздела между паром и жидкостью, измеренному от одной плоскости. В результате возникает местное отклонение потока из-за кавитации. Оно добавляется к отклонениям, вызванными другими

воздействиями, в частности углом атаки входной кромки и разгрузкой задней кромки вследствие циркуляции вокруг лопастей. - Жидкость - невязкая и несжимаемая.

Однако вязкость жидкости учтена при анализе пограничного слоя. Определяется загромождение потока и потери количества движения за счет вихрей и касательных сил трения, обусловленных вязкостью жидкости, на поверхности лопасти, втулки и корпуса.

Загромождение пограничным слоем вызывает увеличение меридиональной скорости и уменьшение напора шнека. Потери количества движения вызывают уменьшение полного осредненного давления. Таким образом, вязкость жидкости влияет на напор колеса на входе и выходе. Наличие пограничного слоя и его влияние на образование каверны учитывается в модели каверны.

Поток жидкости в колесе должен удовлетворять условию радиального равновесия

Статическое давление в каждой трубке тока находится из уравнения Бернулли

Используются уравнение количества движения Кармана, уравнение формпараметра Гарнера

еён/аь = е5(Н'М) /Яе1''6 [-Яе 1/6 9Лу ёш/ёЬ - 0,0135(Н-1,4)],

уравнения плоского потенциального течения

Методика определение напряженно-деформированного состояния и собственных частот лопастей колеса изложена в третьем параграфе первой главы. Осевое колесо состоит из втулки и лопастей. Рассматривается прочность лопастей, так как прочность втулки обеспечивается конструктивно. При соотношении толщины втулки и толщины лопасти в корневом сечении большим 0.5, которое и соблюдается на практике, граничные условия в корневом сечении лопасти близки к жесткому защемлению.

Геометрические размеры лопастей задаются в чертежах в табличном виде, давление на лопасти со стороны потока рабочего тела, рассчитывается численными методами. Поэтому целесообразно исследовать прочность лопастей методом конечных элементов (МКЭ) в перемещениях.

Лопасть является тонкой непологой винтовой оболочкой переменной толщины и переменного шага, находящейся под воздействием переменного перепада давления в поле центробежных сил. Корневое сечение оболочки жестко защемлено, периферийная, входная и выходная кромки свободны. Однако, с целью расширения области применения, рассмотрен ряд других граничных условий, в частности полное или частичное защемление периферийной кромки.

Для расчета с помощью МКЭ оболочка аппроксимируется ансамблем тонких плоских треугольных пластин-элементов, соединенных между собой в узлах. Узлы расположены в углах элементов в срединной поверхности

оболочки. Выбор плоского треугольного элемента обусловлен рядом причин.

Образующие срединной поверхности лопастей являются прямыми, поэтому совокупность плоских элементов геометрически хорошо аппроксимирует лопасти. Треугольный элемент наиболее удобен для задач с криволинейными границами. Характеристики треугольного элемента могут быть получены без применения численного интегрирования в замкнутом виде, что позволяет уменьшить время вычислений.

Модуль Юнга, коэффициент Пуассона и плотность материала не зависят от координат. Толщина элемента является линейной функцией координат.

Дня определения напряженно-деформированного состояния используется уравнение движения в приращениях (ма)дя" + (к^)д^+(к№,)&}+(к<,,)д<}= Д?,

где - матрица масс, линейная матрица жесткости, матрица

начальных перемещений, - матрица начальных напряжений.

Задача определения собственных частот и форм собственных колебаний лопастей колеса также решается методом конечных элементов. Ее решение обеспечивает вибрационную надежность в процессе проектирования насосов.

Для практических целей достаточно вычислить низшие собственные частоты. Высшие собственные частоты вычисляются с большей погрешностью, определяемой особенностями выбранной дискретизации конструкции.

Используя опыт проектирования турбомашин, предполагаем, что влияние демпфирования на частоты и формы собственных колебаний незначительно и им можно пренебречь.

Частоты и формы собственных колебаний находятся из уравнения обобщенной проблемы собственных значений (k)-w = (o2 '(m)-w.

ВО ВТОРОЙ ГЛАВЕ описаны основные компоненты программно-методического обеспечения (ПМО). В его состав входят три функциональных модуля: модуль профилирования проточной части оседиагонального колеса, модуль расчета гидродинамических характеристик и нагрузок на лопасти колеса, модуль расчета напряженно-деформированного состояния лопастей и собственных частот лопастей оседиагонального колеса. Используется язык Compaq Visual Fortran 6.6 и вычислительные машины Pentium 4. Программно-методическое обеспечение оптимизационных расчетов оседиагональных насосов ТНА ЖРД - средство интеллектуальной поддержки труда конструктора и других специалистов на этапах проектирования насосов ЖРД. Работа над проектом сопряжена с большим объемом расчетной работы, связанной с анализом множества вариантов и выбором наилучшего (по режимным, конструктивным и другим параметрам насоса).

Благодаря автоматическому формированию математической модели насоса, автоматизированному запросу и заданию исходных данных, удобному и понятному графическому интерфейсу производительность труда

проектировщика повышается на порядки. Значительно снижается стоимость разработки.

ПМО позволяет провести вычислительный эксперимент и эффективно проводить промышленные расчеты. Приведены алгоритмы расчета, исходные данные, результаты расчета.

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ рассмотрен новый класс оседиагональных насосов, используемых как основные насосы ТНА ЖРД Исследование применения оседиагональных насосов в качестве основных в двигателях различных схем и получение исходных данных для расчета колес оседиагональных насосов проведено с помощью программного комплекса АнаСин для двух двигателей тягой 83 кН (рис.1) и тягой 840 кН (рис.2).

рис. 1

рис.2

Бустерный насос кислорода (№3 на рис.1) имеет две ступени: предвключенное шнековое колесо и центробежное колесо. Основные параметры штатного бустерного насоса окислителя: общий напор насоса 42,5 м, объемная номинальная подача насоса 0,0146 м3/с% давление кислорода на входе в насос 0,147 МПа, частота вращения вала насоса 1225 с-1, наружный диаметр центробежного колеса 0,136м.

Цель исследования - спроектировать одноступенчатый бустерный оседиагональныи насос с теми же напором и номинальной подачей.

Проведены многовариантные параметрические расчеты для определения оптимального варианта колеса. Исследовалось влияние числа

лпастей, относительного диаметра втулки на входе в колесо, угла входного конуса и ряда других параметров.

Основные параметры колеса для трех вариантов приведены в таблице 1.

Таблица 1

Вариант 1 •2 3

напор насоса, м 42,5 42,5 42,5

подача насоса, м3/с 0,0146 0,0146 0,0146

осевая скорость на входе в колесо, м/с 2,65 2,3 3,7

коэффициент быстроходности 150 121 249

срывной кавитационный запас, м 9,16 9,10 9,43

коэффициент теоретического напора 0,917 1,20 0,520

гидравлический КПД колеса 0,736 0,730 0,639

объемный КПД колеса 0,934 0.937 0,943

число лопастей колеса 3 3 4

частота вращения, об/мин 5645 4565 9395

угол входного конуса, град. 5 6 6

наружный диаметр колеса на входе, мм 89,5 96,0 75,3

диаметр втулки колеса на входе, мм 22,3 24,0 47,0

наружный диаметр на выходе, мм 133 168 75,3

длина колеса, мм 72 126 103,3

угловая длина колеса по втулке, град. 471 749 477

Схематическое изображение колеса приведено на рис 3.

Рис.3

Спроектирован одноступенчатый оседиагональный насос на кислороде, обеспечивающий напор 30 Мпа (таблица 2)

Таблица 2

Вариант 1 2

напор насоса, м 2638 2638

подача насоса, м3/с 0,36 0,36

осевая скорость на входе в колесо, м/с 13,6 14,2

полное давление на входе в колесо, МПа 0,656 0,684

коэффициент быстроходности 112 120

кавитационный коэффициент быстроходности 3460 3553

срывной кавитационный запас, м 48,9 19,90

коэффициент теоретического напора 0,822 0,773

гидравлический КПД колеса 0,694 0,690

объемный КПД колеса 0,860 0 863

число лопастей колеса 2 2

частота вращения, об/мин 18980 20255

угол входного конуса, град. 27 28

наружный диаметр колеса на входе, мм 228,4 223

диаметр втулки колеса на входе, мм 114,2 111,5

наружный диаметр колеса на выходе, мм 327 275

длина колеса, мм 225 245

угловая длина колеса по втулке, град. 866 784

Схематическое изображение колеса приведено на рис.3.

Основные выводы по работе 1. Разработана комплексная методика оптимального проектирования и исследования параметров и характеристик колес оседиагональных насосов ТНА ЖРД. Методика охватывает все этапы проектирования: разработка технического задания, профилирование проточной части колеса, расчет гидродинамических характеристик и нагрузок на лопасти колеса, определение напряженно-деформированного состояния и собственных частот лопастей колеса, анализ полученных результатов.

Необходимо отметить, что впервые в отрасли разработана методика решения связанной задачи гидромеханики и теории упругости.

Определяются оптимальная форма проточной части колеса, оптимальные соотношения диаметра втулки, угла раскрытия межлопаточных каналов, густоты решетки профилей, позволяющие обеспечить высокие антикавитационные качества (Скр=2000-5000) и высокий КПД насоса (0,7 и выше).

2. Разработано программно-методическое обеспечение для комплексного исследования и оптимального проектирования колес оседиагональных насосов ЖРД.

Автоматизация передачи данных от одного программного модуля к другому, диалоговый режим ввода данных с указанием наименования, размерности, рекомендуемого числового диапазона и количества исходных данных сводит к минимуму ошибки при вводе-выводе данных и сокращает время проектирования в десятки раз.

ПМО обеспечивает проведение многовариантных расчетов с целью выбора наиболее оптимального варианта, что значительно сокращает время и стоимость экспериментальной отработки насосов.

Аккумулирование в банке данных ПМО расчетных и экспериментальных данных по оседиагональным насосам ЖРД является основанием для создания экспертной системы оценки качества проектирования и совершенствования методики.

3. Предложен новый класс высоконапорных оседиагональных насосов. Доказана возможность применения этих насосов в качестве основных насосов ЖРД.

Предложена модернизация основных кислородных насосов двигателей тягой 83 и 840 кН, работающих на топливе кислород-керосин. Шнеко-центробежные насосы заменяются на одноступенчатые оседиагональные насосы. Повышается надежность насоса, упрощается конструкция и технология изготовления, уменьшается масса насоса.

Впервые спроектирован одноступенчатый оседиагональный насос на кислороде, обеспечивающий напор 30 МПа.

Преимуществами колес предлагаемых насосов по сравнению с другими рабочими колесами являются: наивысшие антикавитационные качества, срывная и рабочая характеристики наилучшей формы.

Результаты проведенных исследований позволяют улучшить энергетические характеристики системы подачи ЖРД, что способствует

улучшению весовых показателей и удельной тяги двигателя в целом.

4. Методика использовалась для проектирования объектовых насосов ОАО "НПО Энергомаш", ФГУП «Конструкторское Бюро Химического машиностроения имени А.М. Исаева», ФГУП «Конструкторское Бюро Химической автоматики» для двигателей РД 170, РД 180, РД 253 и др. Методика комплексного исследования и оптимального проектирования оседиагональных колес ТНА ЖРД была внедрена в ФГУП "Центр Келдыша" и ОАО " НПО Энергомаш " (г. Химки).

5. Проведенные экспериментальные исследования на модельных насосах показали хорошую сходимость расчетных и экспериментальных данных. Достоверность результатов, выводов и рекомендаций подтверждена результатами натурных испытаний при отработке и успешных летных запусков.

Основные положения и результаты работы изложены в следующих публикациях и научно-технических отчетах:

1. Федотчев В. А. Расчет на прочность лопастей шнека. Отчет/ ГОНТИ-8, Инв.№ 777,1981.

2. Федотчев В. А. Расчет напряженно-деформированного состояния лопастей осевых колес шнекового типа - HDCOK (Фортран-IV, Ее-1060): Описание программы: отчет/ ГОНТИ-8, Инв. № 958 , Per. №1317П в ОФАПГОНТИ-1.-1985.

3. Федотчев В. А. Шнеки агрегатов подачи ЖРД. Методика расчета на прочность. ОСТ 92-4366-85.

4. Федотчев В. А. Расчет собственных частот лопастей осевых колес шнекового типа - EVAW (Фортран-IV, Ес-1060): Описание программы: отчет/ГОНТИ-8, Инв. № 1070,1987.

5. Акт о внедрении прикладных программ по расчету напряженно-деформированного состояния и собственных частот лопастей осевых колес шнекового типа. ОАО «НПО Энергомаш», 1988.

6. Кудеяров В. Н.,Федотчев В. А. Пакет прикладных программ ШНЕК: отчет/ГОНТИ-8,. Инв. № 1121,1988.

7. Федотчев В. А. Автоматизированное проектирование оседиагональных колес агрегатов подачи. Пакет прикладных программ: отчет/ ГОНТИ-8, Инв.№ 1197,1989.

8. Федотчев В. А. Пакет прикладных программ ШНЕК (Фортран-IV, Ес-1061). Описание программы: отчет/ ГОНТИ-8, Инв. № 1224,1990.

9. Федотчев В. А. Пакет прикладных программ ШНЕК (Фортран-IV, Ес-1061). Описание применения: отчет/ГОНТИ-8,. Инв. № 1226,1990.

10. Федотчев В. А. Пакет прикладных программ ШНЕК (Фортран-IV, Ес-1061). Текст программы: отчет/ГОНТИ-8, Инв. № 1225,1990.

11. Программа для ЭВМ AnaSyn for Windows 1.0 - Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ 960293,1996.

12. Лебединский Е.В., Белокопытов Д.Л., Федотчев В.А. Исследование явления кавитации криогенной жидкости в криволинейном канале при наличии центробежных сил: отчет/ ГОНТИ-8, Инв №00681,2003.

13. Лебединский Е.В., Белокопытов Д.Л., Федотчев В.А. Исследование явления кавитации криогенной жидкости в криволинейном канале при наличии центробежных сил: отчет/ ГОНТИ-8, Инв №00692,2004.

14. Белокопытов Д.Л., Лебединский Е.В., Федотчев В.А. Исследование явления кавитации криогенной жидкости в шнековом колесе с учетом неравновесности, термодинамического эффекта и кипения во входном патрубке. - Актуальные проблемы развития отечественной космонавтики: Труды XXIX академических чтений по космонавтике, Москва, январь 2005 г. / М: Война и мир, 2005. - 492 с

Федотчев Виктор Александрович

КОМПЛЕКСНАЯ МЕТОДИКА ОПТИМАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК КОЛЕС ОСЕДИАГОНАЛЬНЫХ НАСОСОВ ТНА ЖРД

Автореферат

Лицензия ЛР №040400 от 25.12.97

Подписано в печать 14.04.2005 г.

Формат 60x90.16. Бумага типографская

Набор на компьютере. Шрифт Times New Roman

Авт. л. 1,3. Уч.-изд. Л. 1,5.

Тираж 37 экз. Заказ 36.

Отпечатано в ФГУП "Центр Келдыша"

125438, Москва, Онежская, 8.

оç.oi-os;oe

1312

Введение.

1. Методика комплексного исследования и оптимального проектирования колес оседиагональных насосов ТНА ЖРД.

1.1. Методика профилирования оседиагонального колеса.

1.2. Методика расчета гидродинамических характеристик колеса и нагрузок на лопасти колеса.

1.3. Методика расчета напряженно-деформированного состояния и определения собственных частот лопастей оседиагонального колеса.,.

2. Разработка программно-методического обеспечения комплексного исследования и оптимального проектирования колес оседиагональных насосов ТНА ЖРД.

2.1. Назначение и возможности программно-методического обеспечения.

2.2. Модуль профилирования оседиагонального колеса.

2.3. Модуль расчета гидродинамических характеристик и нагрузок на лопасти колеса.

2.4. Модуль расчета напряженно-деформированного состояния лопастей и собственных частот лопастей оседиагонального колеса.

3. Новый класс оседиагональных насосов, используемых как основные насосы ЖРД.

3.1. Бустерный оседиагональный насос кислорода ТНА двигателя тягой 83 кН на топливе кислород - керосин.

3.2. Основной оседиагональный насос кислорода ТНА двигателя тягой 83 кН на топливе кислород - керосин.

3.3. Основной оседиагональный насос кислорода ТНА двигателя тягой 840 кН на топливе кислород - керосин.

3.4. Основной оседиагональный насос керосина ТНА двигателя тягой 840 кН на топливе кислород - керосин.

3.5 Основной оседиагональный насос кислорода ТНА ЖРД с напором 30 МПа.

Выводы.

Жидкостный . ракетный двигатель (ЖРД) - сердце., любой .космической транспортной системы. Современный ЖРД - венец мирового научно-технического и технологического прогресса. Разработка ЖРД требует больших финансовых затрат и занимает от 7 до 10 лет труда большого коллектива.

Успешная реализация проекта во многом зависит от технических решений принимаемых на начальных стадиях разработки - этапе технических предложений и предэскизной проработки.

В значительной степени надежность, энерго-массовые характеристики и.другие параметры двигателя определяются характеристиками турбонасосных агрегатов ЖРД. Турбонасосные агрегаты ЖРД (ТНА ЖРД) являются наиболее напряженными среди лопастных машин. К ним предъявляются следующие требования: минимальные габариты и масса, высокие надежность, экономичность, низкий уровень пульсаций и вибраций, высокие кавитационные качества. Такие же проблемы стоят при создании общепромышленных насосов. Высокие. требования, предъявляемые к лопастным машинам, можно удовлетворить только при их всестороннем исследовании на всех этапах проектирования, начиная с этапа формирования технического задания.

Исследование можно проводить как экспериментальным, так и расчетным путем. Однако, экспериментальные исследования на моделях сложны в постановке и связаны с большими затратами (стоимость модели, оборудования, электроэнергии и т.д.). Для . реальных насосов ТНА ЖРД сложность и стоимость исследований еще выше. Поэтому, целесообразно проведение вычислительного эксперимента. Под вычислительным экспериментом понимается численное моделирование физического процесса на вычислительных машинах. .

Цель работы

1. Разработка комплексной методики расчета колес оседиагональных насосов ТНА ЖРД, охватывающая все этапы проектирования. .

2. Создание на основе разработанной методики программно-методического обеспечения, позволяющего проводить . оптимизационные расчеты . колес оседиагональных насосов ТНА ЖРД.

3. Разработка с помощью вычислительного эксперимента нового класса оседиагональных насосов, используемых в качестве основных насосов ТНА ЖРД.

Научная новизна работы Разработаны и представлены в работе

1. Комплексная методика расчета колес оседиагональных насосов ТНА ЖРД, охватывающая все этапы проектирования.

2. Программно-методическое обеспечение комплексного расчета колес оседиагональных насосов ТНА ЖРД.

3. Новый класс оседиагональных насосов, используемых в качестве основных насосов ТНА ЖРД.

Практическая ценность работы

Предложенная методика использовалась для проектирования оседиагональных колес насосов ТНА отечественных ЖРД.

На защиту диссертации выносятся .

1. Комплексная методика оптимального проектирования и исследования параметров и характеристик колес оседиагональных насосов ТНА ЖРД

2. .Программно-методическое обеспечение комплексного расчета колес оседиагональных насосов ТНА ЖРД.

3. Разработанные оседиагональные насосы, используемые в качестве основных насосов ТНА ЖРД.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на семинарах по системе автоматизированного проектирования ТНА ЖРД в ФГУП "Центр Келдыша", на семинарах в ОАО "НПО Энергомаш", на отраслевом семинаре "Сквозное проектирование и изготовление изделий приборо- и машиностроения", на семинаре аспирантов кафедры М-1 . МГТУ им. Н.Э. Баумана, на семинаре по механике деформируемого твердого тела в МАИ (руководитель чл.-корр. АН СССР Э.И. Григолюк), на XXIX Академических чтениях по космонавтике в период с1985 по 2005 годы.

Публикации. Работа содержит материалы, полученные в ходе ее выполнения в 1985 +2005 годах, опубликованные в 12 научно- технических отчетах и технических справках и 1. статье. Материалы диссертации использованы в отраслевом стандарте и отраслевом фонде алгоритмов и программ. .

Реализация работы.

В соответствии с комплексным планом №769-44-85, утвержденным АН СССР и Министерством общего машиностроения, методика расчета напряженно-деформированного состояния и собственных частот лопастей колес шнекового типа была внедрена в ОАО "НПО Энергомаш" В 1988 году.

Выпущен ОСТ 92-4366-85 "Шнеки агрегатов подачи ЖРД. Методика расчета на прочность". В Отраслевой фонд алгоритмов и программ приняты программы "Расчет напряженно-деформированного состояния лопастей осевых колес шнекового типа

HDCOK", "Расчет собственных частот лопастей осевых колес шнекового типа - EVAW", "Автоматизированное проектирование оседиагональных колес агрегатов подачи. Пакет прикладных программ". .

Разработанная методика комплексного исследования и оптимального проектирования оседиагональных колес ТНА ЖРД была внедрена в ФГУП "Центр Келдыша" и ОАО "НПО Энергомаш" (г. Химки). Методика использовалась при проектировании насосов отечественных ЖРД и подтверждена их успешной эксплуатацией.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, списка использованной литературы из 94 наименований, содержит 96 страниц основного машинописного текста, 37 рисунков, 13 таблиц.

ВЫВОДЫ • !

1. Разработана комплексная методика оптимального ; проектирования и 1 исследования параметров и характеристик колес оседиагональных. насосов ТНД | ЖРД. ; Методика охватывает все этапы проектирования: разработку I технического .задания, профилирование проточной части колеса,, расчет I гидродинамических характеристик и нагрузок на лопасти колеса, определение напряженно-деформированного состояния и собственных частот лопастей колеса, анализ полученных результатов.

Необходимо отметить, что впервые в отрасли разработана методика : решения связанной задачи гидромеханики и теории упругости.

Определяются оптимальная форма проточной части колеса, оптимальные соотношения диаметра втулки, угла раскрытия межлопаточных каналов, густоты решетки профилей, позволяющие обеспечить высокие антикавитационные качества (Скр=2000-5000) и высокий КПД насоса (0,7 и выше).

2. Разработано программно-методическое обеспечение (ПМО) для комплексного исследования и оптимального проектирования, колес

I оседиагональных насосов ЖРД. ' !

Автоматизация передачи данных от одного программного модуля к другому, диалоговый режим ввода данных с указанием наименования, ! размерности, рекомендуемого числового диапазона и количества исходных 1 данных сводит к минимуму ошибки при вводе-выводе данных и сокращает : время проектирования в десятки раз. :

ПМО обеспечивает проведение многовариантных расчетов с целью ! выбора наиболее оптимального варианта, что значительно сокращает время и стоимость экспериментальной отработки насосов.

Аккумулирование в банке данных ПМО расчетных и экспериментальных данных по оседиагональным насосам ЖРД является основанием для создания экспертной системы оценки качества проектирования и совершенствования методики.

3. Предложен новый класс высоконапорных оседиагональных насосов. Доказана возможность применения этих насосов в качестве основных насосов ЖРД.

Предложена модернизация основных кислородных насосов двигателей тягой 83 и 840 кН, работающих на топливе кислород-керосин. Шнеко-центробежные насосы заменяются на одноступенчатые оседиагональные насосы. Повышается надежность насоса, упрощается конструкция и технология изготовления, уменьшается масса насоса.

Впервые спроектирован. одноступенчатый оседиагональный насос на кислороде, обеспечивающий напор 30 МПа. .

Преимуществами колес предлагаемых насосов по сравнению с другими рабочими колесами являются: наивысшие антикавитационные качества, срывная характеристика наилучшей формы.

Результаты проведенных исследований позволяют улучшить энергетические характеристики системы подачи ЖРД, что способствует улучшению весовых показателей и удельной тяги двигателя в целом.

4. Методика использовалась для проектирования объектовых насосов ОАО "НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко", ФГУП «Конструкторское бюро химического машиностроения имени A.M. Исаева», ОАО «Конструкторское бюро химической автоматики» для двигателей РД 170, РД 180, РД 253 и др.

Методика комплексного исследования и оптимального проектирования оседиагональных колес ТНА ЖРД была внедрена в ФГУП "Центр Келдыша" и ОАО " НПО Энергомаш ".

5. Проведенные экспериментальные исследования, на модельных насосах показали хорошую сходимость расчетных и экспериментальных данных. Достоверность результатов, выводов и рекомендаций подтверждена результатами натурных испытаний при отработке и успешными летными запусками ракет.

1. Ломакин A.A. Центробежные и осевые насосы. М.-Л.,»Машиностроение», 1966

2. Гутовский Е.В., Колтон А.Ю. Теория и гидродинамический расчет гидротурбин, Л., «Машиностроение», 1974

3. Высокооборотные лопаточные насосы. Под ред. докторов техн. наук Б.В. Овсянникова, В. Ф. Чебаевского, М., «Машиностроение», 1975.

4. Петров В.И., Чебаевский В.Ф. Кавитация в высокооборотных лопастных насосах. М., «Машиностроение», 1982

5. Проскура Г.Ф. Гидродинамика турбомашин, Киев, Машгиз, 1954.

6. Пфлейдер К. Лопаточные машины для жидкостей и газов. М., Машгиз, I960.

7. Михайлов А.К., Малюшенко В.В. Лопастные насосы. Теория, расчет и конструирование. М., «Машиностроение», 1977.I

8. Вознесенский И.Н. Жизнь, деятельность и избранные трудыв области гидромашиностроения и автоматического регулирования, М., Машгиз, 1952. 354 с!

9. Колтон А.Ю., Этинберг Н.Э. Основы теории и гидромеханического расчета водяных турбин. М.-Л., Машгиз, 1958,358 с.

10. Колтон А.Ю., Кан A.B. Построение меридионального потока с учетом стеснения лопастями. Гидротурбостроение. М.-Л., «Машиностроение», 1964.

11. Сироткин Я.А. Аэродинамический расчет лопаток осевых Турбомашин. М., «Машиностроение», 1972,448 с.

12. Этинберг Н.Э., Раухман.Б. С. Гидродинамика гидравлических турбин. Л., «Машиностроение», 1978,280 с.

13. Степанов Г.Ю. Гидродинамика решеток турбомашин, М., Физматгиз, 1962.

14. Katsanis Th. Use of Arbitrary Quasi-Ortogonals for Calculating Flow Distribution on the Meridional Plane of a Turbomachine. NASA TND 2546, 1964, p. 1-21.

15. Смит. Уравнение радиального равновесия турбомашины. Энергетические машины и установки, 1966, № I, стр.1~14.

16. Дорфман Л.А. Численные методы в гидродинамике турбомашин.

17. Л., «Энергия», 1974,280 с.

18. Воронцов Ю.Б. Решение, прямой осесимметричной задачи для высоконапорных радиально-осевых гидротурбин. Гидравлические машины, 1984, Вып. 18, с.29-38.

19. Хирш, Варзе. Метод конечных элементов для расчета течения, в турбомашинах. Теоретические основы инженерных расчетов, 1976, № 3, с. 173-190.

20. Заболотный Ф.Т. Расчет установившегося осесимметричного вихревого течения несжимаемой невязкой жидкости в радиально-осевой турбомашине. Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт, 1979, № 3,: с.147-155.

21. Зенкевич О.К. Метод конечных элементов в технике. М., Мир, 1975

22. Марчук Г.И., Агошков В.И. Введение в проекционно-сеточные методы. М.,-«Наука», 1981,416с.

23. Сегерлинд. Применение метода конечных элементов. М., «Мир», 1979,392 с.

24. Дэвис, Куне, Шир. Анализ течения в преднасосах при кавитационных и бескавитационных условиях работы.-Вопросы ракетной техники, 1972, № II, с.25-39.

25. Кудеяров В.Н., Преснякова О.Ю. Расчет проточной части осевыхколес агрегатов подачи БНЫЕК: отчет/ ГОНТИ-8, Инв №961, 1985.

26. Кудеяров В.Н. Описание алгоритма программы профилирования оседиагональных колес: отчет/ГОНТИ-8, Инв №1098, 1988.

27. Кудеяров В.Н., Богдановский Н.С. Методика и программа расчета гидродинамических характеристик к нагрузок на лопастях шнековых колес:. Техн.справка/ГОНТИ-8. -Инв. № 835,1982.

28. Кудеяров В.Н., Богдановский Н.С. Расчет гидродинамических характеристик и нагрузок на лопастях шнековых колес НОТЫ. Описание программы ГОНТИ-8.-Инв. № 963 (ОФАП рег.№2360) .1985

29. Hoshide R. К., Nielson С. E. Study of blade clearanse effects on cetrifugal pumps. NASA CR-120815, 1972, p. 200.

30. Study of inducer load and stress. NASA CR-72712, PWA FR-3704, 1970, p. 275.

31. Лесохин А.Ф. Расчет лопастей рабочих колес осевых турбин. Труда ЛПИ, 1953, № 5, с.49-55.

32. Этинберг Н.Э., Раухман Б.С., Топаж Г.И. Развитие метода А.Ф. Лесохина построения плоских решеток профилей применительно к расчету на ЭЦВМ. Энергомашиностроение, 1968, № 3, с.1-4.

33. Валландер C.B. Протекание жидкости в турбине. ДАН, 1952, Т.84,№ 4, с.673-676.

34. Этинберг Н.Э. Развитие методов гидродинамических расчетов в гидротурбостроении СССР. Энергомашиностроение, 1975, № 2, с.9-11.

35. Раухман Б.С. Расчет обтекания несжимаемой жидкостью решетки профилей на осесимметричной поверхности тока в слое переменной толщины. -Изв. АН СССР, МЖГ, 1971, № 1, с.83-89.

36. Викторов Г.В. Гидродинамическая теория решеток. М.; «Высшая школа», 1969.

37. Джепикс Д. Обзор. Успехи в расчетных исследованиях турбомашин. -Теоретические основы инженерных расчетов, 1976, №4, с.98-115.

38. Адяер. Современное состояние внутренней аэродинамики центробежного рабочего колеса. Часть I. Методы расчета невязкого течения,- Энергетические машины и установки, 1980, № 3, с.193-206.

39. Макнэлли У.Д., Сокол П.М. Обзор методов расчета внутренних течений в применении к турбомашинам. -Теоретические основы инженерных расчетов, 1985, т.107, №1, стр.103-134.

40. Лакшминараяна. Гидродинамика входных устройств насосов(обзор). -Теоретические основы инженерных расчетов,1982, т. 104, №4, с. 5587.

41. Богдановский Н. С. Разработка численного метода анализа пространственного течения в рабочих колесах лопаточных машин. Дис. ктн, 1989

42. Руднев С.С., Матвеев И.В. «Некоторые соображения по повышению оборотности лопастных насосов». Труды ВИГМ, вып. ХХХП, 1963т.

43. Чебаевский В.Ф., Петров В.И. «Кавитационные характеристики шнекоцентробежных насосов». ОНТИ-88, 1964т.

44. Новиков В.Г., Чумаченко : Б.Н.«Перспективы улучшения характеристик высокооборотных лопаточных машин» (обзор).-ГОНТИ-8,1977г.

45. Низкооборотные преднасосы для ракетных двигателей на криогенных топливах. Перевод № 047-75СГ. ГОНТИ-3, 1976г.

46. Каминага К., Судзуки А.«Преднасосы ТНА жидкостных ракетных двигателей» «Рютай когаку», 1974 г.46. «Liquid Rocked Engine Turbopump Inducers», NASA-SP-8052,1971.47. «Liquid Rocked Engine Centrifugal Flow Turbopumps», NASA SP -8109, 1973.

47. Berton M.J., Coons L.L.,, Davis R.E. «Study of Inducer Load Stress», NASA CR-72314, PWA FR-3015, 1969. .

48. Masao Oshima . «A Study on the Improvement of performance of the Axial Flow Pump», Bull. JSME, Vol.7 №28,1964. ■.■.

49. Hamric F.T. «Some Aerodynamic Investigations in Centrifugal Impellers», . Trans. ASME, Vol.78, 1956. .

50. Hoshide R.K., Nielson C.E.,. «Study of Blade Clearance Effects on Centrifugal Pumps», NASA CR-120815, R-8806, 1972.

51. Vaage R.D., Fiddler R.E., Zehule R.A. «Investigations of Characteristics of Feed System Instabilities». Final Report, MCR-72-107,May, 1972. .:■.

52. Fürst R.B. «Space Shuttle Main Engine. Turbopump Design», SAE Preprints, 1973, №730926.

53. Fürst R.B. «Space Shuttle Main Engine Turbopump Design and Development.» AIAA Paper, №75-1301, Oct.1975.

54. King J.A. «Two-Phase Hydrogen Pump Inducers», i NAS8-25069, Rocketdyne Div. Of North American Rockwell Corp., 1971.

55. King J.A. «Low Speed Inducers for a Rocket Engine Feed System », NASA Lewis Research Center, NAS3-10280.

56. Davis R.E., Coons L.L., Scheer D.D. «Internal Streamline Flow Analysis for Turbopump Inducers under Cavitating and Noncavitating Conditions»,

57. Journal of Spacecraft and Rockets, 1972, 9, №2.

58. Thermodynamic Improvements in Liquid Hydrogen Turbopumps, Second>. Interim Report, Sept., 1968, Contr. № NAS8-02324. : ■ : >59. «Study of Inducer Load and Stress», PWA FR-7304, 1970, Pratt & Whitney Aircraft, West Palm Beach, Fla.

59. David H. Silvern, Pump Inducer, US Patent Office, Filed Ang.21, 1964, Ser. №391118, (p. 108-88).

60. Stinson H.P. «Saturated LHг Turbopump Operation», Marshall Space Flight Center, №71-29579, Apr. 1971.

61. Wislicenus G.F. «Critical Considerations on Cavitation Limits of Centrifugal and Axial-Flow Pumps», Trans. ASME, Vol.78, Nov. 1956. .

62. Cooper P. «Analysis of Single and Two-Phase Flows in Turbopump Inducers», Trans. ASME, Ser.A, V.89, №4,1967.

63. Cooper P., Bosch, «Three-Dimensional Analysis of Inducer Fluid Flow», NASA CR-54836,1966.

64. Lindley B.K., Martinson S.R. «An Evaluation of a Hubless Inducer and a Full Flow Hydraulic Turbine Driven Inducer Boost Pump», NASA CR-72995, Aerojet Liquid Rocket Co., 1971.

65. Technical Report of National Aerospace Laboratory, TR-345, .1973.

66. Kovats A. «Design and Performance of Centrifugal and Axial Flow Pumps and Compressors», Pergamon Press, 1964.

67. Ruggeri R.S., Moore R.D. «Method for Prediction of Pump Cavitation • Performance for Various Liquids , Temperatures and Rotative Speeds»,1. NASA TND-5292, 1969.

68. H. Lee Barham. «Application of Wateijet Propulsion to High-Performance Boats», Hovering Craft and Hydrofoil, Vol. 15, №9,1976.

69. Стинсон Х.П., Стрикленд Дж. «Экспериментальное исследование характеристик водородного насоса J-2 при нулевом избыточном давлении в баке», NASA TND-6824,1972.

70. Краузе Дж. Е., Сандеркок Д.М. «Исследование характеристик многоступенчатого осевого насоса с двухрядной решеткой на входе в насос», NASA TND-3962.

71. Панаиотти С.С. Разработка методов расчета и проектирования лопастных насосов с высокой всасывающей способностью. Автореферат докторской диссертации.-М., 1997.- с. 32.

72. Зенкевич О.С. Метод конечных элементов в технике.- М., Мир, 1975.

73. Седов Л.И. Механика сплошной среды. Том 1.-М.,Наука, 1983.

74. Oden J.T. Finite elements of nonlinear continua. New York, McGraw-Hill book company, 1972.

75. Ляв А. Математическая теория упругости.-ОНТИ, 1935.

76. Timoshenko S., Woinowsky-Krieger Theory of plates and shells. New York, McGraw-Hill book company, 1959.

77. Bathe K.-J., Wilson E.L. Numerical methods in finite element analysis.-New York, Prentice-Hall Englewood Cliffs, 1976.

78. Прочность, устойчивость, колебания. Справочник в трех томах. Том 3. Под общей редакцией. Биргера И.А. и . Пановко Я.Г.-М,.Машиностроение, 1968. . ,

79. Федотчев В. А. Расчет, на прочность лопастей шнека. Отчет/ ГОНТИ-8, Инв. №777, 1981.

80. Федотчев В. А. Расчет напряженно-деформированного состояния лопастей осевых колес шнекового типа HDCOK (Фортран-TV, Ес-1060): Описание программы: отчет/ ГОНТИ-8, Инв. № 958 , Per. №1317П в ОФАП ГОНТИ-1.-1985.

81. Федотчев В. А. Шнеки агрегатов подачи ЖРД. Методика расчета на прочность. ОСТ 92-4366-85. ¡. * I •.

82. Федотчев В. А. Расчет собственных частот лопастей осевых колес шнекового типа EVAW (Фортран-IV, Ее-1060): Описание программы: отчет/ ГОНТИ-8, Инв. № 1070,1987.

83. Акт о внедрении прикладных программ по расчету напряженно-деформированного состояния и собственных частот лопастей осевых колес шнекового типа. ОАО «НПО Энергомаш», 1988.

84. Кудеяров В. Н.,Федотчев В. А. Пакет прикладных программ ЩНЕК: отчет/ ГОНТИ-8,. Инв. № 1121, 1988.

85. Федотчев : В. А. Автоматизированное . : проектированиеi оседиагональных колес : агрегатов подачи.: Пакет прикладныхпрограмм: отчет/ГОНТИ-8, Инв. № 1197,1989. .

86. Федотчев В. А. Пакет прикладных программ ШНЕК (Фортран-IV, Ес-1061). Описание программы: отчет/ ГОНТИ-8, Инв. № 1224,1990. .

87. Федотчев В. А. Пакет прикладных программ ШНЕК (Фортран-IV, Ес. 1061). Описание применения: отчет/ГОНТИ-8,. Инв. №1226,1990. .

88. Федотчев В. А. Пакет прикладных программ ШНЕК (Фортран-ГУ, Ес-1061). Текст программы: отчет/ГОНТИ-8, Инв. № 1225,1990.

89. Программа для ЭВМ AnaSyn for Windows 1.0 Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ 960293, 1996.

90. Лебединский Е.В., Белокопытов Д.Л., Федотчев В.А. Исследование явления кавитации криогенной жидкости в криволинейном каналепри наличии центробежных сил: отчет/ ГОНТИ-8, Инв №00681,2003.

91. Рис.2. Конфигурация колес.r

92. Рис. 3. Проточная часть американского насоса Mark 29.

93. Рис. 5. Колесо БНА «О» фирмы «Рокетдайн».1. Зыхабнм шт0.Н2-2-х фазный о. модиф.Нг1. Р^б'- .-28 Нг И-М25Н2ЯРД1. Шнек с бандажом ц-^гвОг• Опытный1.Г102 модель1. V ^БНАНг БвМЕОвмда)

94. Рис. 7. Зависимость Скр^ (фо).1. Каверна

95. Рис. 10. Зависимость АИ1м = /(ср,г)2 3

96. HTj — H1T + (H2T — Н1Т)(х, Ljy + х2 Ljy + Х3 Ljy )1.j L/ Lk1.входной участок, II - напорный участок, III - выходной участок

97. Рис. 11. Закон распределения теоретического напора по длине колеса

98. Рис. 12. Расчетная схема треугольников скоростей в сечениях по средней линии тока1. Лопасть* Уу\\\\\\\х\\\\1. Каверна Жидкость

99. Рис. 13. Форма и расположение паровой каверны на лопасти колеса

100. Рис.15 Поверхности и параметры элемента жидкости

101. Рис. 16. Схема схлопывания каверны1. Рис.17. Конечный элементг- г/- • 1. Л/ Ч и йг 1. Н^од-иц Ч^о.гн? И-0.71. Рис. 181. Рис. 19

102. Рис. 20. Геометрические параметры колеса

103. Рис. 21. Параметры контроля координат лопастей-шнекобое колесо-расчет.• ступень шнгкоЬого ножа- эксперимент0,0846

104. Но- напор шнеко&ого кШса (насога) при повышенном Рд* (г