Выбор и обоснование схемы системы наддува

 

Системы наддува служат для обеспечения и поддержания требуемого давления в топливных баках.

Классификация систем наддува может быть представлена следующей схемой:

Рис.7. Классификация систем наддува

 

5.1 Оценочный расчёт массы и габаритов “холодной” системы наддува

 

Исходные данные:

Давление насыщенных паров керосина ;

Давление насыщенных паров кислорода   ;

Плотность керосина ;

Плотность кислорода ;

Объем заправляемого окислителя ;

Объем заправляемого горючего .

Рис.8. Расчётная схема

 

Выполнение расчёта

 

Определение давления в газовой подушке бака горючего

Расчёт минимального давления

Значения  определяется по трём условиям.

1) Условие бескавитационной работы насоса горючего в момент старта:

 

, [2]

 

где - гидростатическое давление столба жидкости.

 

,

 

где  - суммарные потери давления.

,

 

где  - скорость течения компонента в магистрали;

 - коэффициент местного сопротивления;

- осевая перегрузка в момент старта;

- высота столба жидкости;

- кавитационный запас; выбирается из диапазона

 

.

 

Принимаем: .

2) Условие бескавитационной работы насоса горючего в конце работы 1-й ступени.

 

,

 

где  - суммарные потери давления.

 

,

 

где ,

 

где ;

 

,

 

где - высота остатков незабора.

3) Условие отсутствия кавитации на заборном устройстве в конце работы ДУ.

 

,

 

где ,

где ;

-потери давления на сифонном заборном устройстве:

 

,

 

где  - коэффициент местного сопротивления для сифона

- кавитационный запас, выбирается из диапазона

 

.

 

Принимаем: .

Из 3-х  выбираем максимальное значение: .

Максимальное давление в подушке бака горючего:

 

;

 

где  – разница между максимальным и минимальным давлениями; обычно

. Принимаем .

Номинальное давление в подушке бака горючего:

.

 

Расчёт “холодной” системы наддува для бака горючего

Потребный объём аккумулятора давления:

 

,

 

где  – коэффициент запаса;

 – коэффициент адиабаты азота;

 – начальное давление в аккумуляторе давления. Выбирается из диапазона

. Принимаем ;

– конечное давление в аккумуляторе давления.

Радиус шарбаллона:

 

.

 

Толщина стенки шарбаллона:

 

;

 

где – коэффициент запаса;

- предел прочности для титанового сплава ВТ6.

Внешний объём шарбаллона:

.

 

Объём оболочки шарбаллона:

 

.

 

Масса конструкции шарбаллона (включая массу дополнительных устройств и элементов крепления):

 

.

 

Масса рабочего тела (азота):

 

,

 

где  – газовая постоянная для азота;

 – температура газа наддува.

Масса «холодной» системы наддува для бака горючего:

.