Науковий вісник НГУ

Новий підхід до введення газу наддування в паливні баки рушійних установок

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 1

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №6 2021

Останнє оновлення: 29 грудня 2021

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 4026

Authors:

І. Ф. Кравченко, orcid.org/0000-0003-2304-3356, Державне підприємство Запорізьке машинобудівне конструкторське бюро «Прогрес» імені академіка О. Г. Івченка, м. Запоріжжя, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Ю. А. Мітіков, orcid.org/0000-0002-4787-603X, Дніпровський державний університет імені Олеся Гончара, м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Ю. І. Торба, orcid.org/0000-0001-8470-9049, Державне підприємство Запорізьке машинобудівне конструкторське бюро «Прогрес» імені академіка О. Г. Івченка, м. Запоріжжя, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

О. Г. Жирков, orcid.org/0000-0003-4003-6078, Державне підприємство Запорізьке машинобудівне конструкторське бюро «Прогрес» імені академіка О. Г. Івченка, м. Запоріжжя, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2021, (6): 090 - 095

https://doi.org/10.33271/nvngu/2021-6/090

Abstract:

Мета. Знаходження раціонального методу введення високотемпературного газу наддуву в паливні баки великого подовження. Визначення впливу поздовжнього перевантаження на сили Архімеда при поширенні струменя газу в баку. Зниження потреби в газі наддуву, маси системи його зберігання.

Методика. Використано ретроспективний аналіз конструкцій пристроїв уведення газу в баки та основи таксономії. З їх допомогою визначені причини великої різноманітності конструкцій пристроїв уведення газу в баки та загальні корінні недоліки всіх відомих пристроїв.

Результати. У результаті проведених досліджень знайдено та обґрунтовано новий спосіб подачі гарячого газу в баки. Він підходить для більшості умов і забезпечує зниження потреби в газі наддування, не знижує робочі запаси палива, показує напрям подальших досліджень.

Наукова новизна. Визначена основна причина відмінностей результатів наземних випробувань від льотних за параметрами газу в баку, по температурі його верхнього днища. Це вплив перевантаження на збільшення сили, що виштовхує струмінь гарячого газу наддування, який вводять традиційно − від верхнього днища бака в сторону нижнього. У цьому випадку виштовхувальна сила діє проти динамічної складової, зменшує далекобійність струменя й підтискає гарячий газ до верхнього днища. Із використанням теорії подібності запропоновано й розроблено новий спосіб уведення гарячого газу наддування, що позбавлений зазначеного недоліку. Це дозволяє максимально перемішувати газ у вільному обсязі бака завдяки дії сили Архімеда, вирівнювати його температуру, знижуючи її максимум у верхнього днища, а також виключаються помітні масообміні процеси в баку.

Практична значимість. Застосування запропонованого способу дозволяє правильно й точно призначити витрати газу на наддування баку, використовувати його за температури до ~1800 К. Зникає провал тиску газу в баку в початковий момент роботи системи наддуву, викликаний упровадженням гарячого струменя газу в поверхню палива. Потреби в газі наддуву можна скоротити в залежності від умов до 50 %. У цьому випадку не зменшуються робочі запаси палива в баку.

Ключові слова: рушійні установки, паливні баки, високотемпературний газ, вхідний пристрій, верхнє днище бака

References.

1. Degtyarev, A. V., Kushnarev, A. P., & Popov, D. A. (2014). Ultra-small space rocket/Space technology. Missile armament: Sat. scientific and technical Art. GKB “Yuzhnoye”, 1, 14-20.

2. Mitikov, Yu. A., Antonov, V. A., Voloshin, M. L., & Logvinenko, A. I. (2012). Ways to improve the reliability and safety of missile systems operation. Aviation and Space Engineering and Technology, 3(90), 30-36.

3. Hermsen, R. J. G. (2017). Cryogenic propellant tank pressurization. Practical investigation on the collapse factor for small, high-pressure, cryogenic rocket propellant tanks, 161.

4. Denisov, K. P. (2015). On the issue of working out the systems of pressurization and displacement of high-boiling and cryogenic fuel components from the tanks of the LV stages of heavy and super-heavy classes. Rocket engines and power plants. Materials of anniversary reports, 56-61.

5. Sumith, S., & Ramesh Kumar, R. (2021). Thermo-structural analysis of cryogenic tanks with common bulkhead configuration. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part G: Journal of Aerospace Engineering. https://doi.org/10.1177/09544100211024789.

6. Voloshin, M. L., Kuda, S. A., Logvinenko, A. I., Mashchenko, A. N., & Shevtsov, E. I. (2019). Experience in the development and application of generator systems for pressurizing the tanks of launch vehicles using high-boiling components. Space Technology. Missile Armaments, 1(117), 45-53. https://doi.org/10.33136/stma2019.01.045.

7. Kim, K. H., Ko, H. J., Kim, K., Jung, Y. S., Oh, S. H., & Cho, K. J. (2012). Transient thermal analysis of a cryogenic oxidizer tank in the liquid rocket propulsion system during the prelaunch helium gas pressurization. Journal of Engineering Thermophysics, 21(1), 1-15.

8. Wang, L., Li, Y., Li, C., & Zhao, Z. (2013). CFD investigation of thermal and pressurization performance in LH2 tank during discharge. Cryogenics, 57, 63-73.

9. Hermsen, B., & Zandbergen, B. (2017). Pressurization system for a cryogenic propellant tank in a pressure-fed high-altitude rocket. 7 ^th European conference for aeronautics and aerospace sciences (eucass). https://doi.org/0.13009/EUCASS2017-220.

10. Mitikov, Yu. A., & Koryachko, K. V. (2021). The method of inflating the fuel tank of the propulsion system with hot gas (Ukraine Patent No. 123831).

• < Попередня
• Наступна >