Атлас конструкций ЖРД (описания). Часть 2 - Гахун Г.Г., Алексеев И.Г., Гутковский Э.Л., Баулин В.И., Хованский О.М.

Author: Гахун Г.Г. Алексеев И.Г. Гутковский Э.Л. Баулин В.И. Хованский О.М.

Tags: двигатели атлас атлас конструкций ракетная техника ракетные двигатели космическая техника

Year: 1973

Similar

Атлас конструкций ЖРД. Описания. Часть I

Атлас конструкций ЖРД (описания) . Часть 3. Двигателестроение

Атлас конструкций ЖРД. Часть III.

Атлас конструкций ЖРД. Часть 2.

Text

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА
АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ
ИМЕНИ СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ
КАФЕДРА 203
№ 0118—33
АТЛАС
КОНСТРУКЦИЙ ЖРД
(ОПИСАНИЯ)
ЧАСТЬ II
Составители: Гахун Г. Г., Алексеев И. Г., Баулин В. И.,
Г у т к о в с к и й Э. Л., Хованский О. М.
Под общей редакцией профессора Г а х у н а Г. Г.
МОСКВА 1973
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие
Раздел I.
ТНА
ТНА
ТНЛ
ТНЛ
ТНА
Некоторые сведен!
Результаты расчетов на
Раздел II. Двигатели КБ главного конструктора Исаева Л. М.
ТНЛ
ТНА
ТНА
ТНА
ТНЛ
Двигатели
двигателя
двигателя
двигателя
двигателя
двигателя
КБ
главного конструктора Глушко В. П.
14 ... ' ...................
219..................................
107..................................
-111.................................
119..................................
из норм прочности при расчетах элементов
прочность узлов н детален ТНА .
тнл
4
5
11
16
24
29
35
35
м
двигателя
двигателя
двигателя
двигател
двигателя
ТНА стартовогГкамеры...................................
ТНА маршевой камеры....................................
ТНА двигателя jM*47
ТНЛ 1 ДИМ 5А....................................
Раздел III. ДпигателпКБ главного конструктора Конопатова А. Д,
двигателя
двигателя
двигателя
двигателя
двигателя
Раздел IV. Двигатель КБ главного конструктора Степанова В. Г.
ТНА двигателя ^Ц|300 ....................................
Конструкционные материалы (таблица)..........................
ТНА
ТНА
ТНА
ТНА
ТНА
19
45
53
60
66
73
73
79
84
93
100
108
115
122
125
134
142
3
ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящий атлас конструкций ТНА является II частью атласов по
жидкостным ракетным двигателям, выпускаемых группой авторов —
преподавателей кафедры 203 Московского авиационного института.
Как и в I части, вышедшей в печати в 1969 году, в настоящий атлас
включены ТНА двигателей, созданных в бюро главных конструкторов
академика Глушко В. П., Исаева .4. М., Конопатова А. Д. и Степано-
ва В. Г.
В этой части атласа выдержана та же последовательность располо-
жения ТНА и методический подход в изложении материала.
Так как создание атласа происходило в период разработки повои
ЕСКД, то авторы сделали некоторые отступления от нее при оформле-
нии чертежей (в частности, при изображении сварки) для получения
большей наглядности изображения, что очень важно при использовании
атласа в учебном процессе вузов.
Авторский коллектив выражает признательность коллективам ука-
занных ОКБ за помощь в подборе материала и изготовлении чертежей,
а также членам кафедры Хронину Д. В., Гурову А. Ф., Никитину Ю. МД
просмотревшим материалы II части атласа и сделавшим ценные заме-
чания.
Все критические замечания и пожелания по настоящему атласу
просим направлять в адрес кафедры 203 МАИ.
Профессор кафедры 203 ГАХУН Г. Г.
4
РАЗДЕЛ I
ДВИГАТЕЛИ КБ ГЛАВНОГО КОНСТРУКТОРА ГЛУШКО В. П.
ТУРБОНАСОСНЫЙ АГРЕГАТ ДВИГАТЕЛЯ^р214
(листы 4т-7)
ТНА представляет собой двухвальную конструкцию, на одном валу
которой расположены рабочие колеса турбины и насоса окислителя
(АК-27И), на другом — насоса горючего (ТМ-185) и насоса продукта
030 (перекиси водорода), из которого образуется парогаз, являющийся
рабочим телом для турбины. Диск турбины расположен на валу кон-
сольно. При таком размещении турбины выхлопной коллектор является
нссиловым элементом конструкции и имеет меньшую массу.
Каждый вал вращается па двух шарикоподшипниках, из них под-
шипники (40) и (36) являются радиально-упорными и обеспечивают
осевую фиксацию ротора относительно корпуса. Смазка подшипников —
консистентная.
Передача крутящего момента с одного вала па другой осуществ-
ляется рессорой (10), имеющей на концах эвольвентные шлицы. Рес-
сора допускает относительное радиальное и осевое смещение осей валов,
без нарушения нормальной работы ТНА.
Турбина
Основные параметры
Тип турбины осевая, активная с дву- мя ступенями скорости
Частота вращения 8000 об/мпп
Окружная скорость па среднем днамет-
ре лопаток 188 м/сек
Расход газа 5 кг/сек
Давление
на входе 48,0 кГ/см2
на выходе 1,5 кГ/см2
Температура газа на входе в турбину . 520° С
Мощность 2560 л. с.
Коэффициент полезного действия . . . 0,545
Двухступенчатая активная турбина состоит из корпуса, выхлопного
аппарата, рабочего колеса с валом и узла уплотнений.
5
Корпус.
Корпус турбины состоит из соплового аппарата с распределитель-
ным коллектором и диафрагмой. Силовой частью корпуса является со-
пловой аппарат (39), который через 4 кронштейна (22) крепится к кор-
пусу насоса окислителя. Благодаря стальным призматическим шпонкам,
боковые поверхности которых расположены радиально (вид В), обеспе-
чивается соосность соединяемых корпусов при температурных деформа-
циях, возникающих в процессе работы ТНА.
К сопловому аппарату приварен распределительный коллектор (23),
который имеет два подводных патрубка (листы 6, 7), к которым кре-
пится газогенератор.
Тепловая изоляция распределительного коллектора (23) осуществ-
ляется с помощью кожуха (24).
В качестве теплоизолирующего материала в кожухе использована
стеклянная вата, слой которой расположен между сеткой, прилегающей
к изолируемой детали, и наружной оболочкой. Во избежание высыпа-
ния ваты ио краям полости проложен асбестовый шнур. Теплоизолирую-
щий кожух является съемным узлом и крепится винтами к кронштейнам
корпуса турбины.
Для того, чтобы отделить полость перед диском турбины (29) от
окружающей среды, установлена диафрагма (30). Диафрагма выполне-
на из стали со штампованными ребрами жесткости и приварена к сопло-
вому аппарату (39) и точеному фланцу, в который вмонтировано разрез-
ное уплотнительное кольцо. Этот фланец входит в узел соединения кор-
пуса турбины с корпусом насоса окислителя. Это соединение происхо-
дит через корпус узла уплотнений (33); герметичность стыков в этом
узле обеспечивается резиновыми прокладками.
В ы х л о п п о й а п п а р а т.
Выхлопной аппарат состоит из выхлопного коллектора (28) и на-
правляющего аппарата. Выхлопной коллектор — стальной, штампован-
ный, приварен к фланцу, который посредством болтов крепится к флан-
цу соплового аппарата (25). Газ из коллектора отводится по двум
патрубкам, расположенным взаимно перпендикулярно к оси ТНА.
К сопловому аппарату па болтах крепится направляющий аппарат (26).
Направляющий аппарат турбины разрезной, состоит из четырех сег-
ментов с направляющими лопатками, изготовленными из алюминиевого
сплава. Направляющие лопатки .запрессованы в продольный паз сегмен-
та п удерживаются в нем ножкой Т-образной формы.
Рабочее колесо с валом.
Рабочее колесо состоит из двухвенечного диска (29) с расположен-
ными на нем рабочими лопатками (27) первой и второй ступени.
Рабочие лопатки и диск изготовлены из высокопрочной стали. Креп-
ление лопаток к диску осуществляется елочными замками. Для уста-
новки лопаток в ободе диска имеются вырезы трапециевидной формы.
По окончании установки лопаток вырезы закрываются замками, кото-
рые фиксируются в осевом направлении штифтами (вид Г). В диске
имеются три отверстия, выравнивающие давление по обе его стороны
для уменьшения осевого усилия на роторе.
Вал (20) стальной, пустотелый. Крепление диска к валу осуществ-
ляется по фланцу (с центрирующим буртом), крутящий момент пере-
дается запрессованными штифтами (31), осевая фиксация диска обеспе-
чивается винтами (32).
6
Уплотнения.
Уплотнение полости турбины ио валу обеспечивается двумя чугун-
ными разрезными сегментными кольцами, установленными в корпус
(33), между которыми имеется дренажная полость (сеч. ДД). Разрез-
ное кольцо состоит из трех притертых друг к другу сегментов. Сегменты
прижаты друг к другу пружиной, охватывающей их по наружным ка-
навкам, и зафиксированы от проворачивания штифтом.
Насос окислителя
Основные параметры
Тин рабочего колеса ................
Расход .............................
Давление
на входе .........................
на выходе . . ....................
Коэффициент полезного действия . . .
Коэффициент быстроходности . . . .
Кавитационный коэффициент быстро-
ходности ............................
центробежное, закрытое,
с осевым преднасосом
221,2 кг/сек
4,2 кГ/см2
60,0 кГ/см2
0,685
97
2280
Насос окислителя состоит из корпуса с крышкой, рабочего колеса,
системы уплотнений с дренажами и подшипников.
Корпус.
Корпус (19) и крышка (11) насоса окислителя, образующие в сбо-
ре патрубок всасывания и диффузор насоса, являются отливками слож-
ной конфигурации из алюминиевого сплава. Так как насос имеет дву-
сторонний вход, разъем корпуса и крышки осуществлен в двух местах —
в области высокого и низкого давлений.
В связи с двусторонним входом часть корпуса над улиткой имеет
арочную форму, обеспечивающую большую жесткость и более равно-
мерное распределение напряжений по корпусу. Разъем в области низ-
кого давления является внешним для насоса и уплотнен жестким коль-
цом (13) из алюминиевой проволоки.
Разъем в области высокого давления внутренний и поэтому утечки
по нему менее опасны. Этот разъем уплотнен кольцом (17) из фторо-
пласта. Корпус и крышка насоса имеют развитые фланцы для крепле-
ния корпуса насоса горючего, трубопровода, подводящего окислитель;
для крепления корпуса турбины-—четыре прилива (лапы) и два при-
лива, используемые для крепления цапф (38) опор агрегата на раме
(сеч. АА).
Рабочее колесо.
Рабочее колесо насоса представляет собой центробежную крыль-
чатку (21) закрытого типа с двусторонним входом. Для повышения аи-
тикавитацноиных качеств насоса на входах в крыльчатку установлены
осевые крыльчатки (16). Центробежная и осевые крыльчатки изготов-
лены литьем из алюминиевого сплава с последующей механической об-
работкой.
Для уменьшения перетекания в радиальных зазорах между корпу-
сом (19) и крышкой (II) и осевыми крыльчатками па наружном диа-
метре последних имеются бандажи.
Крутящий момент с вала на рабочее колесо и осевые крыльчатки
передается с помощью прямоугольных шлиц.
7
Затяжка всех деталей, посаженных на вал, осуществляется ганкой
(35), законтренной стопорной шайбой. Во избежание перекоса крыль-
чаток при затяжке гайки (35) предусмотрена постановка двух стальных
пружинных колец (34).
Уплотнен и я.
Полости высокого и низкого давлений насосов разделены по бур-
там рабочего колеса лабиринтными уплотнениями.
Стальные кольца (18) лабиринтных уплотнений запрессованы в
расточки корпуса и крышки и контрятся винтами. На рабочих поверх-
ностях колец нарезаны гребешки треугольной формы.
Уплотнение окислителя по валу как со стороны насоса горючего,
так и со стороны турбины одинаково и состоит из гидрозатвора (им-
пеллера) (15), торцевого уплотнения (14) с сильфонным разделителем
и дренажной полости.
Торцевое уплотнение герметизирует полость входа как во время за-
ливки и выдержки насоса под компонентом, так и при работе агрегата.
Торцевое уплотнение состоит из фторопластового кольца, завальцован-
ного в стальную шайбу и контактирующего но полированному торцу
стальной втулки, затянутой гайкой на валу. Разделение полостей осу-
ществляется сильфоном, приваренным к шайбе и опорной втулке, за-
крепленной в корпусе или крышке. Во избежание потери устойчивости
сильфона при опрессовке насоса водой под высоким давлением в гофрах
сильфона установлены проволочные кольца. Необходимое для уплотне-
ния контактное давление в рабочей паре создается пружиной.
Полости подшипников уплотнены по валу с помощью манжетных
уплотнений. Для предотвращения выдавливания манжет из гнезд со
стороны насоса они фиксируются в осевом направлении стопорными
кольцами.
Между стопорным кольцом и манжетой устанавливается поддер-
живающее кольцо, обеспечивающее равномерное прилегание губки ман-
жеты к валу. Работоспособность манжет в среде окислителя обеспечи-
вается применением эластичного материала на основе каучука СКФ.
Две другие манжеты изготовлены из резины.
Подшипник и.
Подшипники (40) и (12) работают, в среде консистентной смазки,
которая заполняет полость между манжетами. Подшипник (12) не фик-
сирован в осевом направлении па валу, что обеспечивает свободу тер-
мических расширений вала и корпуса. Посадка подшипников в корпус
и на вал плотная.
Насос горючего
Основные параметры
Тип рабочего колеса.............центробежное, закрытое,
с осевым предпасосом
Расход......................... 55,6 кг/сек
Давление
на входе......................... 2 кГ/см2
на выходе...................... 74 кГ/см2
Коэффициент полезного действия насо-
са .............................. 0,655
Коэффициент быстроходности .... 48
Кавитационный коэффициент быстро-
ходности ........... ; . . . . 2120
Насос горючего состоит из корпуса с крышкой, рабочего колеса с
валом, системы уплотнений с дренажами и подшипников.
8
Корпус.
Корпус насоса (8) и крышка (4) изготовлены литьем из алюминие-
вого сплава с последующей механической обработкой. Элементами про-
точной части корпуса являются радиальный подводящий патрубок с
фланцем, спиральный диффузор постоянной ширины п переменного ра-
диуса и конический диффузор, заканчивающийся фланцем для при-
соединения отводящего трубопровода. Соединение корпуса и крышки
выполняется шпильками; место стыка уплотняется алюминиевым коль-
цом.
В нижней части корпуса имеются два прилива с отверстиями для
крепления ТНА к рамс. Кроме того, корпус имеет фланец для соедине-
ния с корпусом насоса окислителя. Левая часть крышки (4) отлита в
виде фланца для крепления корпуса насоса продукта 030.
Две дренажные полости в крышке и корпусе сообщены сверлениями
со штуцерами, к которым присоединяются дренажные трубопроводы.
Рабочее колесо с валом.
Рабочее колесо (6) представляет собой центробежную крыльчатку
закрытого типа с односторонним входом, изготовленную литьем из алю-
миниевого сплава с последующей механической обработкой. Для раз-
грузки колеса от осевого усилия и возврата протекшего через левое
лабиринтное уплотнение компонента на вход в несущем диске просвер-
лены три отверстия. Эти отверстия имеют нарезку для съема крыльчат-
ки при переборке насоса.
Для повышения аитикавитацноиных качеств па входе в насос уста-
новлена осевая крыльчатка (9), отлитая из алюминиевого сплава заце-
ло с бандажом, уменьшающим перетекание компонента в радиальном
зазоре с корпусом.
Крутящий момент с вала на центробежную и осевую крыльчатки
передается при помощи шлиц прямоугольного сечения (сеч. АА). Вал
насоса (I) изготовлен из высокоуглеродистон стали, имеет ступенчатую
форму. С целью уменьшения веса на части длины вал выполнен полым.
Со стороны насоса продукта 030 вал закончен шестигранником, который
служит для проворачивания ротора при сборке ТНА.
Уплотнения.
Полости высокого и низкого давлений насоса разделены по буртам
крыльчатки лабиринтными уплотнениями. Стальные кольца (7) лаби-
ринтных уплотнений запрессованы в расточки корпуса и крышки и кон-
трятся винтами.
Система уплотнений по валу со стороны насоса окислителя вклю-
чает в себя пакет последовательно установленных резиновых манжет с
дренажной полостью между второй и третьей манжетой. Осевая фикса-
ция манжет осуществляется стопорными кольцами.
Уплотнение по валу со стороны, противоположной входу, обеспечи-
вается, кроме манжет, гидрозатвором.
Подшипник и.
Оба подшипника (36) и (37) работают в среде консистентной смаз-
ки, которой при сборке заполняют на 3А объема полость между манже-
тами, препятствующими вытеканию смазки и попаданию горючего в по-
лость подшипника.
Подшипник (36)—радиально-упорный, подшипник (37) восприни-
мает только радиальные нагрузки. Посадка подшипников в корпусе и
на вал плотная.
9
Насос продукта 030
Основные параметры
Тип рабочего колеса......................центробежное, закрытое
Расход...................................5,0 кг/сек
Давление
на входе........................ 2,5 кГ/см2
на выходе.......................66,0 кГ/см2
Коэффициент полезного действия . . . 0,38
Коэффициент быстроходности .... 20
Насос продукта 030 располагается на консоли вала насоса горюче-
го и состоит из корпуса с крышкой, рабочего колеса и системы уплотне-
ний с дренажами.
Корпус.
Корпус насоса состоит из собственно корпуса (2) и крышки (3). Все
корпусные детали изготовлены из алюминиевого сплава с последующей
механической обработкой. В сборе корпус и крышка образуют патрубок
всасывания и улитку насоса. Подводящий трубопровод подсоединяется
к насосу посредством ниппельного соединения.
Диффузор насоса представляет собой отдельную точеную деталь,
ввертываемую в корпус на резьбе. Соединение корпуса (2) с крышкой
(3) с корпусом насоса горючего производится шпильками.
Рабочее колесо.
Рабочее колесо насоса представляет собой центробежную крыль-
чатку закрытого типа с односторонним входом, изготовленную отливкой
из алюминиевого сплава.
Передача крутящего момента с вала на крыльчатку осуществляет-
ся эвольвеитными шлицами.
Разгрузка колеса от осевых усилий и возврат па вход компонента,
прошедшего через правое уплотнение, осуществляется с помощью трех
отверстий в диске.
Уплотнения.
Разделение полостей высокого и низкого давлений ио буртам
крыльчатки производится стальными лабиринтными кольцами, запрес-
сованными в расточки крышки (3) и корпуса (2). Контровка колец осу-
ществляется присечкой материала крышки и корпуса в нескольких ме-
стах по окружности. Уплотнение по валу обеспечивается манжетами,
стойкими к продукту 030, и дренажами.
Особенности работы ТНА
Первоначальная подача продукта 030 (перекиси водорода) в газо-
генератор осуществляется самотеком при включенном наддуве бака с
продуктом 030. Образующийся в газогенераторе парогаз поступает на
лопатки турбины. ТНА с залитыми к этому моменту насосами начинает
работать и дальнейшее увеличение давления перекиси осуществляется
насосом продукта 030.
Выключение ТНА производится после перехода двигателя на ре-
жим первой промежуточной ступени перекрытием клапана продукта
030 перед газогенератором.
10
Крепление ТНА на двигателе
Турбонасосный агрегат крепится на раме над камерами так, что его
ось перпендикулярна к осям камер.
Крепление к раме осуществляется в трех точках; две из этих точек
(цапфы 38, сеч. АА) располагаются на корпусе насоса окислителя, а
третья на насосе горючего (приливы в нижней части корпуса). Кон-
струкция опор ТНА такова, что позволяет избежать возникновения до-
полнительных нагрузок на агрегат при возможных деформациях рамы.
Материалы
Основные детали агрегата изготовлены из следующих материалов
(см. таблицу I—1).
Таблица I—1
Наименование деталей Материалы
Диск, лопатки турбины; палы, лаби- Ст. 2X13
ринты (7) и (18)
Сопловой аппарат (39) Ст. 25
Крыльчатки осевые (9) и (16) Ст. 0Х18Н9Л
Рессора (10) Ст. 38ХА
Шпонка (вид В) Ст. 45
Лопатка направляющего аппарата Ал. силан АК4
(26)
Корпуса (8) и (19), крышки (4) п Ал. сплав АЛ4-ЗМ
(11), крыльчатки (6) и (21)
Гидрозатвор (15) Ал. сплав АВЗ
Кольцо (14) торцевого уплотнения Фторопласт 4
ТУРБОНАСОСНЫЙ АГРЕГАТ ДВИГАТЕЛЯ f219
(листы 8-е-13)
ТНА двигателяЯВ219 состоит из осевой двухступенчатой турбины
активного типа и дщга^центробежных насосов (окислителя АК-27 п го-
рючего НДМГ), расположенных на двух соосных валах.
Кинематическая схема ТНА приведена в левом верхнем углу
листа 8,
Турбина закреплена консольно на общем валу с насосом окислите-
ля. Крутящий момент на вал насоса горючего передается рессорой (26)
с эвольвеитными шлицами (см. узел соединения на листах 9 и 13).
В качестве рабочего тела турбины служит газ, получаемый в при-
варенном к корпусу турбины газогенераторе (см. атлас конструкций
ЖРД, часть I) в результате химической реакции основных компо-
нентов.
Для получения максимально возможной скорости вращения при за-
данных давлениях на входе в насос и, соответственно, минимальных
массы и габарита ТНА оба насоса выполнены с двусторонним входом.
На входе в центробежные крыльчатки установлены шпеки.
Компоненты топлива подаются в патрубки всасывания насосов под
давлением, обеспечиваемым наддувом баков и массой столба жид-
кости.
11
Турбина
Основные параметры
Тип турбины........................ осевая, активная, с дву-
мя ступенями скорости
Частота вращения................... 9450 об/мин
Окружная скорость на среднем диамет-
ре лопаток........................ 208 м/сек
Расход газа........................... 5,5 кг/сек
Давление
на входе............................. 61,0 кГ/см2
на выходе........................... 1,3 кГ/см2
Температура газа....................... 827° С
Мощность ............... 4850 л, с.
Коэффициент полезного действия . . . 0,45
Двухступенчатая активная турбина состоит из корпуса с выхлоп-
ным коллектором, рабочего колеса с валом и узла уплотнений.
Корпус.
Силовым элементом корпуса турбины является сопловой аппарат
(4), к которому приварен распределительный коллектор газа, имеющий
торообразную форму. Подвод газа к коллектору осуществляется трубо-
проводом с вваренными в него спрямляющими лопатками (сеч. ВВ,
лист 11). К сопловому аппарату и распределительному коллектору при-
варены 4 кронштейна с бобышками для крепления корпуса турбины к
корпусу насоса окислителя. Для обеспечения соосности соединенных
корпусов при температурных деформациях, возникающих при работе
ТНА, в местах стыковки их поставлены стальные сухари с радиальным
расположением боковых поверхностей, по которым и происходит от-
носительное перемещение корпусов (вид Г). Вторым элементом стыков-
ки корпусов является узел уплотнения (19). К корпусу (19) и сопловому
аппарату приварена жесткая диафрагма (20), отделяющая полость
перед турбиной от внешней среды. По верхней части соплового аппара-
та и распределительного коллектора приварен силовой фланец для креп-
ления выхлопного коллектора (2) и направляющего аппарата (3). На-
правляющий аппарат (3) состоит из 4-х сегментов* приваренных к раз-
резному фланцу, который болтами крепится к силовому фланцу корпу-
са турбины.
Выхлопной коллектор — штампованный из листового стального ма-
териала имеет один патрубок отвода газа.
Распределительный и выхлопной коллекторы теплоизолируются
мягкими чехлами из стекловолокна и каолиновой ваты (на чертеже чех-
лы не показаны).
Рабочее колесо с валом.
Двухвенечный диск (1) ротора турбины крепится к фланцу вала с
помощью винтов, крутящий момент с диска передается валу через
штифты, запрессованные в отверстия фланцев вала и диска.
Для уменьшения осевого усилия диск ротора имеет 3 отверстия.
Лопатки первой и второй ступеней соединяются с диском ротора с
помощью замков елочного типа. Установка рабочих лопаток в пазы про-
изводится через вырезы в ободе диска. После установки лопаток вырезы
закрываются специальными замками трапециевидной формы. В осевом
направлении замки фиксируются штифтами (вид А).
12
Вал (7) стальной, пустотелый, изготовлен из высокопрочной стали.
Передача крутящего момента на шнеки и центробежную крыльчатку на-
соса окислителя осуществляется прямоугольными шлицами (сеч. ЕЕ,
лист 11). Хвостовик вала имеет внутренние эвольвентные шлицы для
передачи через рессору (26) крутящего момента на вал насоса горю-
чего.
Уплотнения.
Уплотнение полости турбины по валу обеспечивается двумя чугун-
ными разрезными кольцами, между которыми имеется дренажная по-
лость (сеч. ДД, лист 9). Разрезное кольцо состоит из трех притертых
друг к другу сегментов. Сегменты стянуты пружиной и зафиксированы
от проворачивания штифтом. Разрезное кольцо монтируется на вал с
зазором.
Насос окислителя
Основные параметры
Тип рабочего колеса..............центробежное, закрытое
со шнековым предиа-
сосом
Расход............................... 219,4 кг/сек
Давление
на входе .............................. 3,75 кГ/см2
на выходе ......................... 102,0 кГ/см2
Коэффициент полезного действия . . . 0,67
Коэффициент быстроходности .... 74
Кавитационный коэффициент быстро-
ходности .........................3100
Насос окислителя состоит из корпуса с крышкой, рабочего колеса,
узлов уплотнения с дренажами и подшипников.
Корпус.
Корпус (5) и крышка (8) насоса, образующие в сборе патрубок вса-
сывания, улитку и диффузор (сеч. ЕЕ), являются отливками сложной
конфигурации из алюминиевого сплава. В нижней части улитки сделано
сверление со штуцером для слива компонента после испытания ТНА на
стенде.
Так как насос имеет двусторонний вход, разъем корпуса и крышки
осуществлен в двух местах в области высокого и низкого давлений.
Разъем в области низкого давления внешний для насоса и уплотнен
кольцом из алюминиевой проволоки.
Для разъема в области высокого давления применено уплотнение
из фторопластового кольца.
Двусторонний вход в насос окислителя придает части корпуса ароч-
ную форму, обеспечивающую большую жесткость наиболее нагружен-
ных элементов корпуса и более равномерное распределение напряжений
по корпусу. На корпусе имеется два прилива (сеч. ББ) для крепления
цапф опор ТНА и четыре прилива (лапы) для крепления корпуса тур-
бины (вид Г). Крышка (8) имеет фланец для крепления корпуса насоса
горючего.
Рабочее колесо.
Двусторонняя центробежная крыльчатка с шестью (с каждой сторо-
ны диска) лопатками двоякой кривизны отливается из алюминиевого
сплава. Шнеки (6) трехзаходные, изготовляются заодно целое с импел-
лером. Шнеки и крыльчатка соединяются с валом прямоугольными шли-
цами (сеч. ЕЕ). Для сборки крыльчатки и шнеков в определенном
взаимном положении предусмотрены установочные штифты на торцах
шнеков.
13
Уплотнения.
Для уменьшения перетекания компонента из полости высокого дав-
ления насоса во входную полость предусмотрены плавающие самоуста-
навливающиеся кольца (14) из алюминиевого сплава с твердым аноди-
рованием. Во время работы ТНА они прижимаются к стальным опор-
ным кольцам и перетекание возможно только в зазоре между буртом
крыльчатки и плавающим кольцом.
Рабочие поверхности буртов крыльчатки хромированы. Опорные
кольца закреплены алюминиевыми обоймами (15), ограничивающими
осевые перемещения плавающих колец и облегчающими сборку насоса.
Полость насоса при заполнении компонентом и при невращающем-
ся роторе уплотняется с обеих сторон торцевыми уплотнениями, рабочей
парой которых является фторопластовое кольцо (12) и стеллитирован-
ный торец стальной втулки. В проточку правой втулки установлены два
резиновых кольца, препятствующих перетеканию окислителя вдоль ва-
ла; зазор между валом и левой втулкой уплотняется прокладкой на
валу.
Разделение полостей в торцевых уплотнениях выполняется с по-
мощью сильфона (И) (со стороны турбины однослойного, со стороны
насоса горючего двуслойного). Во избежание потери устойчивости силь-
фонов при опрессовке насоса высоким давлением, в гофрах сильфонов
размещены проволочные кольца.
Окислитель, просачивающийся через торцевые уплотнения, дрени-
руется из полостей, находящихся непосредственно за уплотнениями.
Полости подшипников уплотнены по валу с помощью манжетных
уплотнении (10), причем со стороны компонентов установлены сдвоен-
ные манжеты. Манжетные уплотнения, подвергающиеся воздействию
окислителя, выполняются из эластичного материала на основе каучука
СКФ, остальные манжетные уплотнения полостей подшипников изготов-
лены из специальных марок резины.
На рабочем режиме уплотнение полости входа улучшается гидро-
динамическими уплотнениями — импеллерами, выполненными заодно
целое со шнеками (6).
Затяжка всех деталей, посаженных на вал, осуществляется гайкой,
законтренной шайбой с отгибными усиками.
Подшипники.
В корпусе располагается подшипник (16), воспринимающий осевое
усилие, в крышке — другой подшипник (9), воспринимающий только ра-
диальные нагрузки, т. к. внутренняя обойма его на валу не закреплена.
Оба подшипника работают в среде консистентной смазки, частично за-
полняющей их полости.
Посадка подшипников на вал и в корпус плотная.
Насос горючего
Основные параметры
Тип рабочего колеса..........центробежное, закрытое,
со шнековым предна-
сосом
Расход ............................... 87,8 кг/сек
Давление
на входе.............................. 1,65 кГ/см2
на выходе........................... 114,0 кГ/см2
Коэффициент полезного действия . . . 0,7
, Коэффициент быстроходности .... - 36
Кавитационный коэффициент быстро-
ходности ............................. 3200
1
Насос горючего состоит из корпуса с крышкой, рабочего колеса с
валом, узлов уплотнений с дренажами и подшипников.
Корпус.
Корпус (23) имеет цилиндрический прилив, оканчивающийся разви-
тым фланцем для крепления к насосу окислителя. На цилиндрическом
приливе располагается плата со шпильками для крепления третьей
опоры ТНА (вид Ж). Крышка (25) крепится к корпусу (23) шпилька-
ми. Необходимое положение крышки относительно корпуса при сборке
обеспечивается контрольным штифтом на фланце корпуса, входящим в
отверстие фланца крышки. Для облегчения съема крышки в ее фланце
имеются три отверстия с резьбой.
Разъемы корпуса (23) и крышки (25) как в области низкого давле-
ния, так и в области высокого давления уплотнены кольцами (24) из
резины, стойкой к воздействию горючего.
Рабочее колесо с валом.
Конструкция рабочего колеса насоса горючего аналогична конст-
рукции колеса насоса окислителя. Оба шнека и крыльчатка затянуты
на валу гайкой (27). Передача крутящего момента на насосы выпол-
няется прямоугольными шлицами. На правом конце вала насоса горю-
чего имеется отверстие в форме шестигранника. В это отверстие встав-
ляется хвостовик вала датчика числа оборотов. Сам датчик устанавли-
вается па крышке уплотнения.
У п л о т н е н и я.
Уплотнение насоса горючего по валу (с обеих сторон) осуществ-
ляется с помощью манжет. Манжета (22), герметизирующая полость
подшипника, имеет два уса. Ус манжеты, расположенный со стороны
полости подшипника, препятствует ее разгерметизации при наличии
вакуума в дренажной полости. Между второй и третьей манжетой пред-
усмотрены дренажные полости горючего (с обеих сторон).
П о д ш и п н и к и.
В корпусе насоса располагается подшипник (21), воспринимающий
осевое усилие. В крышке монтируется подшипник (28), не зафиксиро-
ванный на валу и воспринимающий только радиальные усилия. Оба
подшипника работают в консистентной смазке, частично заполняющей
их полости н являющейся их охлаждающей средой.
Особенности работы ТНА
Перед запуском компоненты топлива находятся в магистралях у
пиромембранных клапанов перед насосами «Г» и «О». Пусковые бачки
пусты. ?
При подаче предварительной команды на запуск подрываются пи-
ромембранные клапаны перед насосами и пусковыми бачками. Компо-
ненты топлива заполняют насосы до главных клапанов (нормально за-
крытых) и заполняют пусковые бачки, воздух из которых уходит в по-
душки баков. Через минуту изделие готово к запуску.
По основной команде на запуск срабатывает ЭПК, и в пусковые
бачки поступает сжатый воздух. Компоненты вытесняются через блоки
обратных клапанов в регуляторы'расхода компонентов, в газогенератор
(горючее в газогенератор поступает с опережением 0,1 сек), где вос-
пламеняются и начинается раскрутка турбины и насосов. Когда давле-
15
нпе компонентов достигает заданной величины, они открывают главные
клапаны и поступают в камеры и за счет разницы в длинах трактов и
разницы во времени открытия клапанов окислитель подходит с опере-
жением 0,2 сек.
Дальнейшая раскрутка ТНА производится за счет увеличения рас-
хода газа из газогенератора, питаемого уже не от пусковых бачков, а
от насосов.
При выключении подается команда на пироклапан окислителя,
установленного на газогенераторе. Когда давление в газогенераторе
упадет до 30 атм, подается команда на одновременное закрытие клапа-
на «Г» на газогенераторе и пироклапана «О» перед камерами и на от-
крытие дренажного клапана для слива за борт горючего из межруба-
шечного пространства.
Под действием пружин главные клапаны закрываются и двигатель
прекращает работу.
Крепление ТНА на двигателе
ТНА крепится к раме и располагается между камерами двигателя
на уровне критических сечений камер, причем ось ТНА перпендикуляр-
на к осн камер. Число точек крепления — три. Две из этих точек рас-
полагаются па корпусе насоса окислителя (сеч. ББ), третья точка —
плата на корпусе насоса горючего (вид Ж).
Материалы
Основные детали ТНА изготовлены из материалов, приведенных в
таблице I—2.
Т а б л и па I—2
Наименование деталей Материалы
Диск турбины Сплав ЭИ867
Лопатка турбины Сплав ЭИ827
Выхлопной коллектор Сплав ЭИ868
Сопловой аппарат и распределитель- ный коллектор Сплав ЭИ835
Вал турбины Ст. 2X13
Крыльчатки, корпуса и крышки на- сосов Ал. сплав АЛ4-ЗМ
Шнеки Ал. сплав АК8
Вал насоса горючего и рессора Ст. 38ХА
ТУРБОНАСОСНЫЙ АГРЕГАТ ДВИГАТЕЛЯМ-107
(листы 14+19)
ТНА состоит из осевой двухступенчатой турбины активного типа,
двух основных центробежных насосов (окислителя Оя и горючего Т-1),
двух вспомогательных насосов (продукта 030 и N2) и мультипликатора
для передачи крутящего момента от вала насоса горючего к валам вспо-
могательных насосов.
В качестве рабочего тела для турбины служит парогаз, образую-
щийся в газогенераторе в результате каталитической реакции разложе-
ния продукта 030 (перекись водорода).
16
ТНА представляет собой мпоговальную конструкцию, причем насо-
сы горючего и окислителя расположены на двух отдельных частях ва-
ла, соединенных рессорой, вспомогательные насосы вращаются на ва-
лах, оси которых параллельны оси основного вала. Кинематическая схе-
ма ТНА приведена на листе 14,
Основные насосы имеют одинаковую с турбиной скорость вращения,
вспомогательные—приводятся от вала насоса горючего через мульти-
пликатор с передаточным отношением 2,18.
Каждый вал располагается на двух шариковых подшипниках, из
которых один фиксирует вал в осевом направлении.
Турбина
Основные параметры
Тип турбины..................... осевая, активная, с дву-
мя ступенями ско-
рости
Частота вращения................... 8300 об/мин
Окружная скорость на среднем диамет-
ре лопаток......................... 208 м/сек
Расход газа........................ 8,8 кг/сек
Давление
на входе............................. 54,5 кГ/см2
на выходе........................... 1,5 кГ/см2
Температура рабочего тела на входе в
турбину............................ 560° С
Мощность...................... . . 5200 л. с.
Коэффициент полезного действия . . 0,57
Двухступенчатая- осевая турбина состоит из статора, куда входит
соп-ловой аппарат с газовым коллектором, направляющий аппарат,
выхлопной коллектор с узлом испарения азота, ротора —- рабочего ко-
леса с валом и уплотнений.
Статор.
Основными силовыми элементами статора являются сопловой ап-
парат (27) и торообразный газовый коллектор (25), к которому прива-
рены четыре кронштейна для крепления статора турбины к корпусу на-
соса окислителя (15), К сопловому аппарату приварен силовой фланец
(28), к которому на болтах присоединяется выхлопной коллектор (31).
В коллектор (31) вмонтирован узел испарения азота и направляющий
аппарат (29).
Кроме этого, к сопловому аппарату приварена диафрагма (32), от-
деляющая полость турбины от окружающей среды.
По внутреннему диаметру диафрагма приварена к корпусу газового
уплотнения. Между корпусом насоса окислителя (15) и корпусом газо-
вого уплотнения посредством фланцевого соединения установлен проме-
жуточный корпус уплотнения насоса и турбины.
Направляющий аппарат (29) состоит из четырех сегментов направ-
ляющих лопаток (30). Лопатки, имеющие ножки Т-образной формы,
вставляются в продольные пазы сегментов и фиксируются от перемеще-
ния штифтами на концах сегментов. Сегменты с направляющими лопат-
ками крепятся к силовому фланцу (28). Газовый коллектор (25) закрыт
теплоизолирующим кожухом (26).
Рабочее колесо с валом.
Рабочее колесо состоит из стального двухвенечного диска (33) с
закрепленными на нем стальными рабочими лопатками первой и вто-
рой ступени,
Крепление лопаток к диску осуществляется елочными замками. Для
установки лопаток в ободе диска имеются вырезы трапециевидной фор-
мы (вид В).
По окончании установки лопаток вырезы закрываются замками, ко-
торые фиксируются в осевом направлении резьбовыми штифтами. В по-
лотне диска имеются три отверстия для выравнивания давлений по обе
стороны диска с целью уменьшения осевого усилия на роторе.
Крепление диска к фланцу вала (35) осуществляется с помощью
винтов. Крутящий момент ротора передается па вал через штифты (34),
запрессованные в отверстия фланцев вала и диска. Вал турбины сталь-
ной, полый. Под подшипником (24) в полости вала выполнены эволь-
вентные шлицы для передачи крутящего момента на вал насоса горю-
чего с помощью рессоры (36).
Уплотнение.
Уплотнение газовой полости по валу осуществляется чугунными раз-
резными сегментными кольцами с дренажом между ними.
Насос окислителя
Основные параметры
Тип рабочего колеса..................... центробежное, закрытое,
с двусторонним вхо-
дом п шнековыми
предиасосами
Расход................................. 225,9 кг/сек *
Давление
па входе......................... 4,5 кГ/см2
на выходе....................... 80,0 кГ/см2
Коэффициент полезного действия . . . 0,67
Коэффициент быстроходности .... 74
* Для двигателя с двумя рулевыми камерами.
Насос окислителя состоит из корпуса с крышкой, рабочего колеса,
системы уплотнений с дренажами и подшипников.
Корпус.
Корпус (15) и крышка (14) отливаются из алюминиевого сплава.
Двусторонний вход в насос придает той части корпуса, которая обра-
зует улитку, арочную форму, обеспечивающую большую жесткость наи-
более нагруженных элементов корпуса. Разъем корпуса и крышки на-
соса осуществляется в двух местах: в области высокого и в области низ-
кого давлений. Стык корпуса насоса с крышкой в полости высокого,
давления уплотнен алюминиевым кольцом (20), расположенным в кли-
новом гнезде, которое образуется выточками в корпусе и крышке.
Наружный стык в полости низкого давления уплотнен плоской проклад-
кой (13), зажатой между фланцами. По наружному диаметру шнеков
(23) в корпусе и крышке установлены бронзовые втулки, позволяющие
уменьшить зазор между шнеком и корпусом, так как задевание алю-
миниевого шнека о бронзовую втулку не приводит к возгоранию ме-
талла. Корпус насоса имеет с двух сторон приливы с фланцами, к кото-
рым крепятся цапфы (46), являющиеся опорами ТНА при установке
его на раму. Для крепления корпусов турбины и насоса горючего кор-
пус насоса окислителя отлит зацело с четырьмя приливами (лапами)
с каждой стороны. В эти приливы пропущены шпильки, соединяющие
корпуса. В пазах приливов помещены радиальные шпонки, благодаря
18.ЯГи» ' (
которым температурные деформации деталей не нарушают общей со-
осности агрегатов.
Рабочее колесо.
Рабочее колесо представляет собой центробежную двустороннюю
крыльчатку (22) закрытого типа с пространственными лопатками двоя-
кой кривизны, отлитую из алюминиевого сплава. Симметричная конст-
рукция двусторонней крыльчатки с расположением уплотнительных
буртов на равных диаметрах и симметричное положение шнеков (23)
позволяют практически уравнивать осевое усилие в насосе. Неуравно-
вешенная составляющая осевой силы воспринимается подшипником
(24).
Шнеки (23) двухзаходные с лопатками, имеющими винтовую по-
верхность.
Соединение центробежной крыльчатки и шнеков с валом произве-
дено с помощью прямоугольных шлиц.
Пакет пяти деталей на валу насоса окислителя затягивается гай-
кой, передающей усилие затяжки через втулку на две пружинные шай-
бы (19). Этим обеспечивается более равномерная затяжка пакета. Осе-
вой зазор между втулкой и шнеком выдерживается в определенных
пределах.
Уплотнения.
Полости высокого и низкого давлений насоса разделены лабиринт-
ными уплотнениями. Бронзовые кольца (21) установлены в крышке и
корпусе насоса. Зазор между кольцами (21) и хромированными бурта-
ми крыльчатки выбран минимально возможным. Выбранная пара мате-
риалов обеспечивает надежную, без возгорания, работу уплотнения в
среде жидкого кислорода в случае незначительного касания буртов
крыльчатки о лабиринтные кольца. Уплотнение по валу состоит из раз-
резных чугунных колец (17) и фторопластового кольца (16) с дренажа-
ми за фторопластовым кольцом. Разрезные кольца (17) состоят из
трех сегментов, охватываемых пружиной. Проворачивание кольца пред-
отвращается штифтом, запрессованным в одном из сегментов и входя-
щим в прорезь неподвижной втулки. Сегменты располагаются на валу
без зазора. Необходимый зазор выдерживается в стыках торцов сегмен-
тов. За четвертым разрезным кольцом слева имеется фторопластовое
кольцо, предохраняющее уплотнения от пыли.
Подшипник и.
Вал насоса опирается на два радиально-упорных шариковых под-
шипника (24) и (18), работающих в среде жидкого кислорода. Подшип-
ник (24), воспринимающий осевое усилие от насоса и турбины, закреп-
лен в корпусе и по валу по торцам внутренней и наружной обойм. Под-
шипник (18) не закреплен по обоймам в осевом направлении и допус-
кает взаимное перемещение корпуса и вала. Конструктивно подшипни-
ки, работающие непосредственно в жидком кислороде, отличаются от
обычных подшипников увеличенным радиальным зазором, материалом
и сепаратором. Для изготовления обойм используется сталь высокой
твердости, сепаратор делается из бронзы массивным. Посадка подшип-
ников на валу плотная. В корпусе и крышке подшипники устанавли-
ваются с зазором по наружным обоймам. В рабочих условиях при тем-
пературе жидкого кислорода зазор выбирается и обеспечивается
плотная посадка, вследствие различных коэффициентов линейного рас-
ширения материала корпуса, крышки и подшипников. Охлаждение и
19
смазка подшипников обеспечиваются протоком жидкого кислорода,
подаваемого из полости высокого давления по сверлениям в корпусе и
крышке. Необходимый для надежной работы подшипников расход ком-
понента обеспечивается определенным диаметром жпклирующего свер-
ления.
Насос горючего
Основные параметры
Тип рабочего колеса......................центробежное, закрытое,
с осевым преднасосом
Расход............................... 91,5 кг/сек*
Давление
на входе........................ 2,8 кГ/см2
на выходе .........................94,5 кГ/см2
Коэффициент полезного действия . . . 0,65
Коэффициент быстроходности .... 52
* Для двигателя с двумя рулевыми камерами.
Насос горючего состоит из корпуса с крышкой, рабочего колеса с
валом, системы уплотнений с дренажами и подшипников. Насос выпол-
нен с односторонним подводом компонента к осевой и центробежной
крыльчаткам.
Корпус.
Корпус насоса (6) и крышка (2) отливаются из алюминиевого
сплава. Корпус, включающий входной патрубок, улитку и диффузор,
имеет в нижней части приливы с отверстиями для размещения опоры
крепления ТНА на раме. В правой части корпуса имеются приливы
(лапы) для крепления к корпусу насоса окислителя.
Крышка насоса используется для крепления корпуса мультиплика-
тора. В корпус и крышку впрессованы и застопорены винтами лабирин-
ты (7) из нержавеющей стали. На внутренней поверхности лабиринтов
нарезаны канавки.
Уплотнение между крышкой и корпусом осуществляется посредст-
вом резинового шнура (3), расположенного в клиновидном гнезде.
В расточках крышки и корпуса монтируются шариковые подшипни-
ки (1) и (11) вала насоса.
Рабочее колесо с валом.
Рабочее колесо (5) представляет собой центробежную крыльчатку
из алюминиевого сплава закрытого типа с односторонним входом. На
боковой поверхности крыльчатки имеется семь лопаток двоякой кри-
визны. Для выравнивания давления жидкости несущий диск имеет от-
верстия с нарезкой для съемника при демонтаже. С целью создания
определенного осевого усилия уплотнительные бурты крыльчатки рас-
положены на разных диаметрах.
Перед входом в центробежную крыльчатку установлена осевая
крыльчатка (8), изготовленная из нержавеющей стали.
Вал (10) насоса стальной, с прямоугольными шлицами для переда-
чи крутящего момента на крыльчатки. В глухом отверстии вала нареза-
ны эвольвентные шлицы для привода вала рессорой (36). На консоли
вала расположена ведущая шестерня мультипликатора для привода на-
сосов продукта 030 и азота. Хвостовик вала выходит наружу через от-
верстие в корпусе (39) и имеет эвольвентные шлицы для проворачива-
ния вала ТНА. Для облегчения подвода ключа к хвостовику на корпус
мультипликатора устанавливается направляющий цилиндр с раструбом
(ловителем) на конце.
' 20
Защита манжеты вала от пыли осуществлена резиновым коль-
цом (38).
Уплотнения.
Разделение полостей высокого и низкого давлений в насосе осу-
ществляется с помощью лабиринтных колец (7), установленных над
буртами центробежной крыльчатки.
Уплотнение полостей насоса па валу производится с помощью сис-
темы резиновых манжет (9), обеспечивающих полную герметичность
по валу при залитом компонентами насосе. Полости между рядом стоя-
щими манжетами каждой из лар при сборке заполняются смазкой,
нейтральной к горючему.
Для снижения давления перед манжетами, установленными в
крышке насоса, до величины, примерно равной 2,8 кГ/см2, на валу уста-
новлен импеллер (4),
Подшипники.
Подшипники (1) и (11), на которые опирается вал (10) насоса, ра-
диально-упорные, шариковые, работают в среде консистентной смазки,
стойкой к горючему. Посадка подшипников в корпусе и на валу плот-
ная. Подшипник (1) не закреплен по обоймам в осевом направлении.
Мультипликатор
Мультипликатор состоит из алюминиевого корпуса (39) и стальных
цилиндрических шестерен (40) и (42). Ведущая шестерня мультиплика-
тора насажена консольно на валу насоса горючего на двух шпонках,
Корпус (39) мультипликатора и наружная поверхность крышки (2)
насоса горючего образуют внутреннюю полость мультипликатора, час-
тично заполненную специальной смазкой для отвода тепла и смазки
шестерен. Смазка имеет очень низкое давление упругости паров и до-
пускает работу при малых абсолютных давлениях окружающей среды.
Ведомая шестерня мультипликатора насоса продукта 030 (40) кре-
пится на валу насоса консольно, на шпонках.
Привод насоса жидкого азота осуществляется через промежуточ-
ную шестерню (42), выполненную за одно целое с промежуточным ва-
ликом. Промежуточный валик опирается на два шариковых радиаль-
ных подшипника, расположенных в корпусе мультипликатора и в крыш-
ке насоса горючего.
При работе в условиях разреженной атмосферы в полости мульти-
пликатора поддерживается давление около 1 атм, которое необходимо
для падежного охлаждения мультипликатора при его работе. Для это-
го полость мультипликатора герметизируется с помощью уплотнитель-
ных прокладок п резиновых манжет для уплотнения по валам.
Насос продукта 030
Основные параметры
Тип рабочего колеса............. центробежное, закрытое
Частота вращения................ 18 100 об/мин
Расход.......................... 8,8 кг/сек
Давление
на входе......................... 2,9 кГ/см2
на выходе....................... 82,0 кГ/см2
Коэффициент полезного действия . . . 0,58
Коэффициент быстроходности .... 45
21
Конструкция насоса продукта 030 (см. сеч. ББ, лист 16) аналогич-
на насосу горючего. Некоторые конструктивные особенности насоса
вызваны его сравнительно небольшой производительностью и малыми
размерами. Так, например, присоединение подводящего и отводящего
патрубков к насосу не фланцевое, а резьбовое, с ниппельным уплотне-
нием.
Диффузор насоса выполнен в виде отдельной стальной точеной де-
тали, ввертываемой иа резьбе в корпус.
Рабочее колесо с валом.
Подача продукта 030 осуществляется центробежной крыльчаткой
(37) с лопатками цилиндрической формы, соединяемой с валом посред-
ством двух шпонок. В несущем диске крыльчатки имеются разгрузочные
отверстия.
Вал (41) насоса изготовлен из нержавеющей стали. На правом кон-
це вала расположена ведомая шестерня (40) мультипликатора. На ле-
вом конце вала имеются две лыски привода датчика числа оборотов,
который крепится к фланцу крышки насоса на четырех винтах.
Вал опирается на два радиально-упорных шариковых подшипника.
Правый подшипник, расположенный в корпусе насоса, имеет плотную
посадку по валу, закреплен по торцам обойм и воспринимает неуравно-
вешенное осевое усилие крыльчатки.
Смазка подшипника осуществляется путем барботажного разбрыз-
гивания жидкой смазки, залитой в полость мультипликатора. Левый
подшипник вала в крышке насоса не закреплен в осевом направлении,
имеет скользящую посадку на валу и работает в консистентной смазке.
Уплотнения.
Кольца лабиринтного уплотнения, разделяющие по буртам крыль-
чатки полости высокого и низкого давлений, устанавливаются в корпусе
и крышке на прессовой посадке. Эти кольца фиксируются от перемеще-
ния в шести местах по окружности путем вдавливания материала корпу-
са и крышки в пазы, имеющиеся на лабиринтах.
Уплотнение полости насоса по валу осуществляется системой ман-
жетных уплотнений и дренажей. Манжеты изготовлены из резины, стой-
кой к перекиси водорода.
Насос жидкого азота
Основные параметры
Тип рабочего колеса .................
Частота вращения.....................
Расход ..............................
Давление
на входе ...........................
на выходе ........................
Коэффициент полезного действия . . .
Коэффициент быстроходности . . . .
центробежное, закрытое
18 100 об/мин
1,75 кг/сек
3,6 кГ/см2
39,0 кГ/см2
0,37
32
Конструктивные особенности насоса жидкого азота (см. сеч. АА,
лист 16), а также его привода и крепления, определяются низкой тем-
пературой нагнетаемого насосом компонента.
22..'
Насос крепится к мультипликатору посредством стальной простав-
ки с промежуточными теплоизолирующими текстолитовыми элементами
между насосом и проставкой и между проставкой и корпусом муль-
типликатора.
Благодаря тому, что крутящий момент к валу насоса передается от
промежуточной шестерни (42) мультипликатора через рессору (43),
теплообмен между насосом и мультипликатором по валу также умень-
шается.
Насос жидкого азота состоит из корпуса с двумя крышками и
уплотнениями и рабочего колеса с валом.
Корпус.
Корпус насоса отливается из алюминиевого сплава. Цилиндриче-
ские входной и выходной патрубки отлиты зацело с корпусом. Входной
патрубок имеет снаружи нарезку для соединения с трубопроводом.
К корпусу шпильками крепятся две крышки. В левой крышке мон-
тируется подшипник вала насоса, охлаждаемый через сверление азо-
том, и стальной лабиринт уплотнения полости высокого давления.
В корпусе монтируется второй лабиринт уплотнения и второй, охлаж-
даемый азотом, ц&Дшиппик вала, воспринимающий осевые усилия. Оба
лабиринта фиксир^этся в корпусе и крышке стопорными кольцами.
Подшипники устанавливаются в корпус и крышку с зазором, но в
рабочих условиях, при температуре жидкого 'йзота, обеспечивается
плотная посадка подшипников за счет различных коэффициентов ли-
нейного расширения материалов обойм подшипников и корпуса или
крышки.
В правой крышке размещена система уплотнений по валу, состоя-
щая из чугунных разрезных колец, дренажной полости и кожаного ман-
жетного уплотнения, обеспечивающего герметичность до работы и при
работе насоса.
Рабочее колесо с валом.
Центробежная крыльчатка (45) закрытого типа отливается из алюми-
ниевого сплава с последующей механической обработкой. В диске коле-
са просверлены отверстия для разгрузки ротора от осевых сил.
Передача крутящего момента на колесо от вала осуществляется
двумя призматическими шпонками.
Вал насоса (44) стальной, с правой стороны имеет расточку, в ко-
торой нарезаны шлицы для передачи крутящего момента рессорой (43).
Особенности работы ТНА
Подача перекиси водорода в газогенератор при пуске двигателя
осуществляется самотеком из бака через 10,5±0,3 сек. после подачи
напряжения на пиропатроны ПЗУ. Образующийся в газогенераторе
парогаз поступает на лопатки турбины; ТНА начинает работать, при
этом увеличивается давление компонентов топлива за насосами.
Выключение ТНА осуществляется после перехода двигателя на ре-
жим первой промежуточной ступени перекрытием подачи перекиси во-
дорода перед газогенератором.
Материалы
Основные детали ТНА изготовлены из следующих материалов (см.
таблицу I—3).
23
Т а б л и ц а I—3
Наименование деталей Материалы
Валы турбины, насоса горючего, на- соса азота; рессора мультиплика- тора, диффузор насоса азота Ст. 38ХА-ГК
Вал насоса продукта 030 Ст. 2X18-ГК
Диск турбины, лопатки, лабиринты на- сосов горючего, азота, продукта 030 Ст. 2X13
Сегменты направляющих лопаток тур- бины, крыльчатки и корпуса насосов Ал. сплав АЛ4-ЗМ
Направляющие лопатки турбины Ал. сплав АК4
Кожух, диафрагма турбины Ст. юкп
Сопловой аппарат турбины Ст. 25
Выхлопной коллектор турбины Ст. 12Х2НВФА
Шестерни Ст. 12ХНЗА
Крыльчатка осевая насоса горючего Ст. 0Х18Н9Л
Шнек насоса окислителя Ал. сплав АК8
ТУРБОНАСОСНЫЙ АГРЕГАТ ДВИГАТЕЛЯ ДИЛ И
(листы 20-1-27)
ТНА двигателя состоит из двух центробежных насосов —
горючего (керосин) и окислителя (кислород) и газовой турбины.
В качестве рабочего тела турбины, за исключением запуска, кото-
рый осуществляется пороховым стартером, используется газ, получае-
мый в газогенераторе (см. атлас конструкций ЖРД, часть I) в резуль-
тате сжигания основных компонентов топлива.
Диск турбины расположен консольно. При таком его размещении
выхлопной коллектор не является силовым элементом и имеет меньшую
массу. Турбина имеет общин вал с насосом окислителя.
Насос окислителя и насос горючего в ТНА выполнены с двусторон-
ним входом со шнековыми преднасосамн. Насос горючего имеет от-
дельный вал. Передача крутящего момента от турбины на вал насоса
горючего осуществляется через рессору с эвольвентными шлицами
(см. лист 22). Наличие раздельных валов насосов в сочетании с надеж-
ной системой уплотнений по валам допускает поагрегатиую доводку и
исключает .возможность соприкосновения окислителя и горючего.
В 'ГНА введена взаимная ориентация положения центробежных
крыльчаток насоса окислителя и горючего для идентичности всех изго-
товляемых ТНА и для исключения случайного совпадения по фазе час-
тот мерцания.
Турбина
Основные параметры
Тип турбины........................
Частота вращения...................
Окружная скорость на среднем диамет-
ре лопаток .. ..................
Расход газа .......................
Давление
на входе .........................
на выходе ........................
Температура газа на входе..........
Мощность...........................
Коэффициент полезного действия . . .
осевая, активная, с дву-
мя ступенями скорости
8 500 об/мин
258 м/сек
16,6 кг/сек
76,0 кГ/см2
2,4 кГ/см2
800° С
11 500 л. с.
0,575
24
Двухступенчатая осевая турбина состоит из статора, куда входит
сопловой аппарат с газовым коллектором, направляющий аппарат,
выхлопной коллектор, узлы уплотнений, и ротора — рабочего колеса с
валом.
Статор.
Основным силовым элементом статора является сопловой аппарат
(9), выполненный в виде неразрезного кольца, по окружности которого
равномерно расположены двадцать два сопловых отверстия.
К кольцу соплового аппарата приварен газовый коллектор (10) с
патрубком, через который осуществляется подвод газа к турбине (вид Ж
и сеч. ММ). Подвод газа от порохового стартера осуществляется от-
дельным патрубком, закрытым во фланце мембраной свободного проры-
ва (сеч. ИИ). Три сопла соплового аппарата используются как пуско-
вые для стартера и после выхода на режим не работают. Пусковые
сопла отличаются от рабочих наличием в докритической части никели-
рованных вставок из малоуглеродистой стали, предохраняющих вход-
ную часть сопел от прогара пороховыми газами. Участок газового кол-
лектора в зоне пусковых сопел изолирован от остальной части коллек-
тора вваренными в него сферическими перегородками.
Для крепления статора к корпусу насоса окислителя используются
кронштейны (13), приваренные к сопловому аппарату и газовому кол-
лектору. Полость турбины разобщается с окружающей средой диафраг-
мой (33), приваренной к корпусу уплотнений и сопловому аппарату.
К кольцу соплового аппарата приварен также фланец (8) для крепле-
ния направляющего аппарата. Направляющий аппарат турбины разрез-
ной (сеч. АА) и состоит из четырех сегментов (7) и направляющих ло-
паток (6). Выхлопной коллектор (2) турбины штампованный и сварной
и соединен 'с фланцем (8) сваркой.
Выхлопные газы из коллектора (2) отводятся двумя патрубками
(сеч. СС). Тепловая изоляция газового и выхлопного коллекторов осу-
ществляется мягкими теплоизолирующими чехлами из каолинового и
стеклянного волокна. Чехлы стянуты между собой шнурами (вид Б).
К газовому коллектору турбины приварен газогенератор (вид Ж).
Рабочее колесо с валом.
Диск турбины (3) двухвенечный со вставными лопатками (5), креп-
ление которых осуществляется замками елочной формы. В ободе диска
имеются кольцевые пазы, в которых устанавливаются рабочие лопатки
первой и второй ступеней. Установка лопаток в пазы производится че-
рез вырезы в ободе диска. После установки лопаток вырезы закры-
ваются замками трапециевидной формы (вид Л). Замки в осевом на-
правлении фиксируются штифтами.
Крепление диска к фланцу стального вала (16) осуществляется с
помощью винтов (32). Крутящий момент диска передается на вал через
штифты (1), запрессованные в отверстия фланцев вала и диска. В диске
имеются три отверстия для выравнивания давления перед диском и за
ним.
.Вал (16) вращается на двух шарикоподшипниках (15) и (26),
охлаждаемых кислородом. Кислород для охлаждения и смазки подшип-
ников подводится из полости высокого давления через сверления в кор-
пусе и крышке. Подшипник (15) воспринимает осевые нагрузки, воз-
никающие в роторе. Посадка подшипников на валу плотная: в корпусе
(20) и крышке (28) подшипники устанавливаются с зазором, но в ра-
бочих условиях при температуре жидкого кислорода зазор выбирается
25
вследствие различных коэффициентов линейного расширения материа-
лов корпуса и подшипников и обеспечивается плотная посадка. Под-
шипники отличаются от обычных высокой точностью изготовления, уве-
личенным радиальным зазором. Обоймы и шарики изготавливаются из
нержавеющей стали с высокой твердостью, сепаратор — из бронзы.
Передача крутящего момента на шнеки и центробежную крыль-
чатку производится с помощью прямоугольных шлиц. Крутящий мо-
мент на рессору, соединяющую валы, передается с помощью эвольвент-
пых шлиц, нарезанных внутри вала. Уплотнение газа по валу осуществ-
лено с помощью разрезных колец (12) с дренажем (сеч, ЕЕ). Пружина,
стягивающая сегменты первого от турбины разрезного кольца, выпол-
нена из жаростойкой стали.
Насос окислителя
Основные параметры
Тип рабочего колеса.....................центробежное, закрытое,
с двусторонним вхо-
дом, со шнековыми
преднасосами
Расход................................ 369,9 кг/сек
Давление
на входе.............................. 4,5 кГ/см2
на выходе........................... 114,0 кГ/см2
Коэффициент полезного действия . . . 0,68
Коэффициент быстроходности .... 74
Насос окислителя состоит из корпуса и рабочего колеса с узлами
уплотнений.
Корпус
Отлитый из алюминиевого сплава корпус (20) вместе с крышкой
(28) образуют в сборе основные рабочие полости насоса — патрубок
всасывания, спиральную улитку и диффузор. Диффузор заканчивается
фланцем для крепления трубопровода. Перед фланцем в стенке диф-
фузора выполнено нарезанное отверстие со штуцером для отбора кис-
лорода в газогенератор (сеч. ГГ).
Принятая форма патрубка всасывания обеспечивает подвод компо-
нента к шнекам и центробежной крыльчатке с небольшим гидравличе-
ским сопротивлением. Ребро, делящее поток на две равные части и
предотвращающее закрутку потока на входе, является одновременно и
ребром жесткости. Патрубок всасывания охватывает улитку снаружи,
подкрепляя ее (сеч. НН).
Уплотнение стыков крышки с корпусом насоса осуществляется
алюминиевыми кольцами (27).
Корпус со стороны турбины имеет четыре прилива (лапы) для
крепления через призматические шпонки корпуса турбины. С правой
стороны корпус снабжен фланцем для крепления крыши шпиль-
ками.
Крепление корпусов насоса окислителя и насоса горючего осу-
ществляется четырьмя приливами на каждом корпусе через радиаль-
ные призматические шпонки, благодаря которым температурные де-
формации деталей не нарушают общей соосности агрегатов.
На корпусе насоса, в горизонтальной плоскости выполнены два при-
лива, к которым крепятся цапфы опор ТНА (сеч. ВВ и НН).
2G
Рабочее колесо.
Рабочее колесо (21) насоса представляет центробежную крыльчат-
ку закрытого типа с двусторонним входом с профилированными лопат-
ками двоякой кривизны. Разделение полостей высокого и низкого дав-
лений осуществляется уплотнениями, представляющими собой бронзо-
вые плавающие кольца (19), установленные по хромированным буртам
центробежной крыльчатки. Торцы плавающих колец прилегают к опор-
ным кольцам (17), осевое перемещение плавающих колец ограничено
втулками (18), облегчающими, кроме того, сборку насоса.
На входе в центробежную крыльчатку установлены трехзаходные
шнеки (23) постоянного шага, выполненные из деформируемого алю-
миниевого сплава. Выходные кромки шнеков ориентированы относи-
тельно входных кромок лопаток центробежной крыльчатки для умень-
шения эрозии этих лопаток. Над шнеками в корпусе и крышке установ-
лены бронзовые втулки (22), исключающие возгорание в случае каса-
ния шнеков о корпус.
Крутящий момент от вала на крыльчатку и шнеки передается с
помощью прямоугольных шлиц.
За дренажными полостями установлены также разрезные кольца
(9). Правый конец вала, кроме того, уплотнен манжетой (30), предохра-
няющей уплотнение от проникновения пыли.
Насос горючего
Основные параметры
Тип рабочего колеса..................... центробежное, закрытое,
с двусторонним вхо-
дом, со шнековыми
преднасосамп
Расход.................................. 155 кг/сек
Давление
на входе.............................. 2,2 кГ/см2
на выходе........................... 138,0 кГ/см2
Коэффициент полезного действия . . . 0,73
Коэффициент быстроходности .... 36
Насос горючего состоит из корпуса, рабочего колеса с валом, уплот-
нений с дренажами и подшипников. Основное отличие насоса горючего
от насоса окислителя в конструкции системы уплотнений на валу и в
различных условиях работы подшипников.
Корпус.
Корпус (37) и крышка (40) насоса, образующие в сборе патрубок
всасывания, улитку и диффузор, являются отливками сложной конфигу-
рации из алюминиевого сплава. Разъемы в области высокого и низкого
давлений уплотнены кольцами из резины, стойкой к воздействию горю-
чего. В расточках корпуса и крышки устанавливаются шариковые под-
шипники вала насоса. Корпус имеет четыре прилива (лапы) для креп-
ления к корпусу насоса окислителя. В нижней части корпуса выполне-
ны два прилива с отверстиями для крепления третьей опоры ТНА.
Диффузор насоса заканчивается фланцем для крепления трубо-
провода. Перед фланцем в стенке диффузора имеется нарезанное от-
верстие (сеч. ПП) для крепления трубопровода отбора горючего к гид-
равлическим приводам качания камер.
27
Рабочее колесо с валом.
Как и в насосе окислителя, рабочее колесо насоса горючего (38)
представляет литую центробежную крыльчатку закрытого типа с дву-
сторонним входом, с профилированными лопатками двоякой кривизны.
По ее буртам установлены плавающие кольца (45), которые совместно
с кольцами (46) осуществляют разделение полостей высокого и низко-
го давлений насоса. Узлы плавающих уплотнений закреплены в кор-
пусе и крышке втулками (44). На входах в крыльчатку установлены
трехзаходные шнеки (39) постоянного шага.
Стальной вал (41) насоса полый, с левой стороны полость имеет
эвольвентные шлицы для восприятия крутящего момента от рессоры.
Правый конец вала имеет отверстие в форме шестигранника. В это от-
верстие вставляется хвостовик вала датчика числа оборотов.
Передача крутящего момента от вала к крыльчатке и шнекам осу-
ществляется прямоугольными шлицами.
Уплотнения.
Уплотнение полостей насоса по валу осуществляется системой рези-
новых манжет (35) и (43) и дренажных полостей, расположенных после
двух манжет с каждой стороны. До пуска ТНА при залитом компонен-
том насосе манжетные уплотнения обеспечивают полную герметичность
по валу. При работе насоса в случае некоторого износа манжет по внут-
реннему диаметру возможна небольшая утечка компонента по валу з
дренаж. Импеллеры (35), понижая давление горючего перед манжета-
ми, создают условия, более благоприятные для манжет.
Полости подшипников уплотнены манжетами двустороннего дей-
ствия. С одной стороны, онн предотвращают вытекание смазки из по-
лостей подшипников, с другой — две манжеты не допускают проникно-
вения компонента по валу из дренажных полостей в полости подшипни-
ков, а две другие наружным усом защищают рабочие поверхности ман-
жет от попадания на них пыли извне.
Подшипник и.
Вал насоса опирается на радиально-упорные шариковые подшип-
ники (34) и (42). Небольшие осевые силы, появляющиеся в насосе, вос-
принимаются подшипником (34), который закреплен в осевом направ-
лении по внутренней и наружной обоймам. Подшипник (42) в осевом
направлении не зафиксирован. Посадка подшипников на валу, в корпу-
се и крышке — плотная. Оба подшипника работают в среде консистент-
ной смазки, стойкой к горючему.
Особенности работы ТНА
Раскрутка турбины осуществляется пороховым стартером. В газо-
генератор турбины, работающей на основных компонентах, горючее по-
ступит при давлении за насосом 6,5 кГ/см2, окислитель — при давлении
13,5 кГ/см2.
При выключении двигателя прекращается питание газогенератора
окислителем и ТНА выключается:
Крепление ТНА на двигателе
Турбонасосный агрегат устанавливается на трех опорах над каме-
рами. Одной опорой на корпусе насоса горючего он крепится непосред-
ственно к раме двигателя, а двумя боковыми на корпусе насоса окисли-
теля (вид ВВ) —к рамам ТНА, которые устанавливаются на раме дви-
гателя.
28
Материалы
Основные детали ТНА выполнены из следующих материалов
(см. таблицу I—4)
Таблица 1—4
Наименование деталей
Материалы
Корпуса, крышки, крыльчатки насо- Ал. сплав АЛ4-ЗМ
сов Шнеки насосов Ал. сплав АК8
Импеллеры и кольца плавающего Ал. сплав АВ
уплотнения насоса горючего Кольца плавающего уплотнения на- соса окислителя Бронза БрОС5-25
Валы насосов, рессора Ст. 38ХА
Диск турбины Сплав ЭИ867
Лопатки рабочей турбины Сплав ЭИ827
Обечайка выхлопного коллектора н подводящий патрубок коллектора Сплав ЭИ868
Сопловой аппарат Ст. ЭИ835
Лопатки направляющего аппарата Ст. Х18Н9ТЛ
Кольца уплотнения по валу Чугун СЧ18-36
ТУРБОНАСОСНЫЙ АГРЕГАТ ДВИГАТЕЛяЯиНЭ
(листы 28 + 35 и 36 + 51) ™
Турбонасосный агрегат двигателя ДИ-119 обеспечивает подачу ком-
понентов топлива (окислителя — жидкого кислорода и горючего'—
НДМГ) в камеру сгорания и НДМГ в газогенератор двигателя. ТНА
состоит из турбины и двух насосов: окислителя и горючего.
В качестве рабочего тела турбины используются продукты разло-
жения одного из компонентов топлива — несимметричного диметилгид-
разина, что определило температуру рабочего тела на входе в турбину
(с конструкцией газогенератора можно ознакомиться в атласе конструк-
ций ЖРД, часть I).
Ротор ТНА двухвальный. Диск турбины расположен на одном ва-
лу с колесом насоса горючего. Передача крутящего момента на вал на-
соса окислителя осуществляется с помощью рессоры.
Особенностью динамики роторов ТНА является то, что вал турбины
и насоса горючего является гибким (пнр = 0,475 п11аб), а вал насоса окис-
лителя— жестким (пир=1,87 праб) •
Турбина
Основные параметры
Тип турбины ........................
Частота вращения....................
Окружная скорость на среднем диамет-
ре турбины .....................
Расход газа.........................
Давление
на входе .........................
на выходе.........................
Температура рабочего тела иа входе в
турбину ...........................
Мощность............................
Коэффициент полезного действия . . .
осевая, активная, с дву-
мя ступенями скорости
21000 об/мин
230 м/сек
0,95 кг/сек
57,0 кГ/см2
2,1 кГ/см2
760° С
770 л. с.
0,547
2 9
Турбина состоит из корпуса, рабочего колеса с валом и системы
уплотнений с дренажом.
Корпус.
Корпус турбины представляет собой сварную конструкцию, состоя-
щую из соплового (8) и направляющего (4) аппаратов, выхлопного кол-
лектора (2) с фланцем и корпуса уплотнения (11). Сопловой аппарат
состоит из соплового сегмента с четырьмя сопловыми отверстиями и
приваренного к нему газового коллектора (9). К сопловому сегменту
приварен фланец (7) для крепления направляющего аппарата. Один
конец газового коллектора переходит в трубу, к которой приваривает-
ся газогенератор, а другой заканчивается донышком, к которому при-
варивается труба жесткости (37). Труба жесткости сварена из двух по-
ловин с продольным ребром жесткости (36) между половинками труб.
Сопловой сегмент и газовый коллектор изготовлены из жаропрочных
сталей, остальные детали из нержавеющей стали.
Направляющий аппарат (4) изготавливается из нержавеющей ста-
ли и состоит из направляющих лопаток, приваренных к сегментному
фланцу. Направляющий аппарат крепится к фланцу (6) соплового ап-
парата при помощи винтов. Проточная часть турбины приведена па
сеч. ВВ.
Выхлопной коллектор (2) представляет собой сварную конструк-
цию, состоящукнцз двух деталей: обечайки, изготовленной из тонко-
листовой стали ийм штамповки, и фланца.
Со стороныWrcoca горючего полость турбины ограничена диафраг-
мой (5), которая приварена к*Йорпусу уплотнения (11) и к ребру жест-
кости (36).
Для крепления корпуса турбины к корпусу насоса горючего преду-
смотрены три бобышки (13), приваренные к кронштейнам. Соединение
корпусов осуществляется шпильками (14) через радиальные шпон-
ки (15), что обеспечивает сохранение соосности скрепляемых узлов при
температурных деформациях, возникающих в процессе работы.
Для теплоизоляции корпуса турбины он покрыт чехлом (3) из стек-
лоткани и каолиновой ваты.
Рабочие колеса с валом.
К колесам двухдискового ротора приварены рабочие лопатки по-
средством сварки трением. Оба диска выполнены из жаропрочной хро-
моникелевой стали, а лопатки — из жаропрочного сплава на никелевой
основе. Для крепления к диску первой ступени диск второй ступени
имеет фланец. Соединение дисков и вала (32) осуществляется при по-
мощи винтов, передача крутящего момента от дисков на вал произ-
водится посредством штифтов. Центрирование дисков и вала обеспечи-
вается цилиндрическими поясками.
Полый вал турбины выполнен из высокопрочной стали, имеет сту-
пенчатую форму для сборки. Со стороны насоса окислителя в полости
вала нарезаны эвольвентные шлицы для передачи крутящего момента
на вал насоса окислителя посредством рессоры (51).
На наружной поверхности вала профрезерованы прямоугольные
шлицы для передачи крутящего момента на крыльчатку и шнек насоса.
Уплотнение.
Уплотнение полости турбины на валу осуществляется двумя разрез-
ными сегментными чугунными кольцами (10) и (12), установленными в
корпусе уплотнений (11), с дренажной полостью между ними.
30
Насос горючего
Основные параметры
Тип рабочего колеса................... центробежное, закрытое,
со шнековым предна-
сосом
Расход.............................. 12,385 кг/сек
Давление
на входе . . ................... 1,8 кГ/см2
на выходе.......................... 115,0 кГ/см2
Коэффициент полезного действия . . . 0,58
Коэффициент быстроходности .... 42
Насос горючего состоит из корпуса с крышкой, рабочего колеса,
системы уплотнений и подшипников.
Корпус.
Корпус (20) и крышка (16) отлиты из алюминиевого сплава с по-
следующей механической обработкой. Основными элементами проточ-
ной части корпуса являются радиальный подводящий патрубок, спи-
ральный диффузор постоянной ширины с переменным радиусом, закан-
чивающийся коническим патрубком с фланцем.
Корпус имеет четыре прилива (лапы) для крепления насоса окис-
лителя (вид Б), три прилива для крепления статора турбины и два
прилива, к которым крепятся цапфы (сеч. АА), являющиеся опорами
агрегата при установке его на раме двигателя. Кроме того, на корпусе
имеется прилив с отверстием, закрытым пробкой (24), служащим для
размещения датчика замера числа оборотов ТИА. Для замера числа
оборотов втулка (25) снабжена магнитопроводами, работающими в
системе с магнитоиндукциопным датчиком, устанавливаемым па ТНА
при сборке изделия вместо пробки (24).
Рабочее колесо.
Рабочее колесо представляет собой центробежную крыльчатку (21)
закрытого типа с лопатками двоякой кривизны, отлитую из алюми-
ниевого сплава. Для получения определенного осевого усилия на валу
уплотнительные бурты крыльчатки расположены на разных диаметрах.
В несущем диске выполнены осевые отверстия, выравнивающие давле-
ние с обеих его сторон и дренирующие на вход компонент, протекший
между левым буртом и кольцом (19) плавающего уплотнения.
Для обеспечения безкавитационной работы насоса на входе в ра-
бочее колесо установлен шнековый преднасос (23), отлитый из алюми-
ниевого сплава. Крутящий момент с вала на рабочее колесо и шнек
передается с помощью прямоугольных шлиц. Весь пакет деталей на
валу затягивается гайкой (28) через распорную втулку (27).
Уплотнения.
Полость высокого давления отделена от полости всасывания уплот-
нениями плавающего типа. Эти уплотнения состоят из плавающих ко-
лец (19), опорных колец (17) с козырьками и обойм (18). Плавающие
кольца изготовлены из алюминиевого сплава и покрыты твердой анод-
ной пленкой, которая обеспечивает надежную работу уплотнения в усло-
виях трения при больших удельных нагрузках. Бурты крыльчатки хро-
мированы.
Система уплотнений насоса горючего со стороны турбины состоит
из импеллера (22), двух резиновых манжет (33) и дренажной полости.
31
Для предотвращения выдавливания из гнезд манжеты фиксируются в
осевом направлении стопорными кольцами. Со стороны насоса окисли-
теля уплотнение полости насоса горючего осуществляется резиновыми
манжетами (26), обращенными усом к полости всасывания, после кото-
рых имеется дренажная полость.
Подшипники.
Радиально-упорный подшипник (34) расположен в гнезде крышки
(16). Его наружная обойма зафиксирована корпусом манжеты (35), ко-
торый соединяется с крышкой (16) и корпусом уплотнений (11) при по-
мощи накидной фасонной гайки. Гайка законтрена проволокой за ребро
крышки (вид Г). Для предотвращения попадания компонента в полость
подшипника по радиальному зазору между валом (31) и распорной
втулкой (27) в проточку последней установлены уплотнительные рези-
новые кольца (31).
Насос окислителя
Основные параметры
Тип рабочего колеса.................... центробежное, закрытое,
со шнековым предка-
сосом
Расход................................ 18,47 кг/сек
Давление
на входе................................ 3,5 кГ/сек2
на выходе........................... 102,0 кГ/сек2
Коэффициент полезного действия . . . 0,57
Коэффициент быстроходности .... 61
Насос окислителя состоит из корпуса с крышкой, рабочего колеса
с валом, системы уплотнений с дренажами и подшипников.
Корпус.
Корпус (48) и крышка (40) насоса окислителя отлиты из алюми-
ниевого сплава с последующей механической обработкой. Элементами
проточной части корпуса являются радиальный подводящий патрубок,
спиральный диффузор постоянной ширины п переменного радиуса и ко-
нический диффузор. Место стыка корпуса и крышки уплотняется алю-
миниевым кольцом (41), расположенным в клиновидном гнезде и до-
пускающим большую деформацию.
Для исключения возможности ослабления затяжки стыка вследст-
вие большой разницы в температурах насоса при сборке и при работе,
соединение корпуса и крышки производится штифтами из прочного алю-
миниевого сплава, коэффициент линейного расширения которого при-
мерно одинаков с таковым корпуса и крышки.
На корпусе в нижней части имеется прилив, оканчивающийся уш-
ком, в которое вставляется палец крепления к раме двигателя. Крыш-
ка (40) имеет четыре лапы для соединения с насосом горючего.
Рабочее колесо с валом.
Рабочее колесо представляет собой центробежную крыльчатку (42)
закрытого типа с односторонним входом. На боковой поверхности
крыльчатки имеется шесть лопаток двоякой кривизны (сеч. ЕЕ). В не-
сущем диске крыльчатки выполнены отверстия, выравнивающие давле-
ния по обе стороны диска и дренирующие на вход окислитель, протек-
32
шип между левым буртом крыльчатки и кольцом плавающего уплотне-
ния.
Для предотвращения кавитации перед крыльчаткой установлен
двухзаходный шнек (47). Чтобы кавитационная эрозия лопаток крыль-
чатки не превышала допустимых пределов, выходные кромки лопастей
шнеков ориентированы относительно входных кромок лопаток центро-
бежной крыльчатки так, что кромки лопастей шнеков расположены по-
средине каналов крыльчатки. Соединение крыльчатки и шнека с валом
шлицевое. Над шнеком в корпусе установлена бронзовая втулка, обес-
печивающая безопасность в работе при незначительном касании лопас-
тей шнека о втулку.
Вал (49), изготовленный из высокопрочной стали, имеет ступенча-
тую форму. В отверстии вала нарезаны эвольвентные шлицы для пере-
дачи крутящего момента от рессоры.
У п л о т н е н и я.
Полости высокого и низкого давлений в насосе разделены уплотне-
ниями плавающего типа. Бронзовые плавающие кольца (44) размещены
над хромированными буртами крыльчатки и прижимаются притерты-
ми поверхностями к опорным кольцам (45). Втулки (43) ограничивают
осевое перемещение колец (44) и облегчают сборку насоса.
Система уплотнений по валу включает пакет последовательно уста-
новленных чугунных разрезных колец (39), фторопластовых манжет
(38) с дренажной полостью за первой манжетой (сеч. ДД).
П о д ш и п и и к и.
Радиально-упорный подшипник (50) фиксирует вал в осевом на-
правлении. Подшипник (46) не имеет осевой фиксации. Посадка под-
шипников на валу плотная, а в корпусе — с зазором по наружным обой-
мам. Так как подшипники работают в среде жидкого кислорода, то в
рабочих условиях зазор выбирается и обеспечивается плотная посадка
вследствие различных коэффициентов линейного расширения материа-
лов корпуса, крышки и подшипников. Охлаждение и смазка подшипни-
ков обеспечиваются протоком жидкого кислорода, подаваемого из
полости высокого давления по соответствующим каналам в крышке и
корпусе. Необходимый для надежной работы подшипников расход ком-
понента обеспечивается определенным диаметром жиклирующих отвер-
стий.
Особенности работы ТНА
При заправке баков ракеты компонентами топлива полости ТНА
залиты окислителем и горючим. При этом уплотнение на валу обеспе-
чивается манжетами.
При подаче сигнала на запуск двигателя воспламеняются пиропат-
роны пирозажигательного устройства и компоненты топлива поступают
в камеру сгорания. Двигатель выходит на режим предварительной сту-
пени.
Через 0,95 сек. после команды на запуск двигателя воспламеняет-
ся пороховая шашка газогенератора, что обеспечивает раскрутку тур-
бины и создает необходимый тепловой импульс для начала процесса
термического разложения НДМГ.
Затем НДМГ поступает в газогенератор и разлагается; обороты
ТНА увеличиваются до рабочих.
В качестве элементов уплотнения в работу включаются гидродина-
мическое уплотнение— импеллер (22) и плавающие кольца.
3 Зак. 045
33
Крепление ТНА на двигателе
ТНА крепится на раме над головкой камеры так, что его ось пер-
пендикулярна оси камеры. Крепление осуществляется в трех точках: два
узла крепления в форме цапф расположены на корпусе насоса горю-
чего (лист 28, сеч. АА), третий — на корпусе насоса окислителя
(лист 32) и (рис. I—1).
Рис. I—1. Узлы крепления ТНА:
1---обойма; 2 — подшипник; 3—цапфа ТНА; 4—-рама; 5 — шайба;
6 — болт; 7 — контровочная шайба
Материалы
Основные детали изготовлены из материалов, указанных в табли-
це I—5.
Таблица [—5
Наименование деталей А4атериал
Диск турбины Ст. ЭИ787
Лопатки турбины Сплав ЖС6К
Сопловой аппарат Ст. ЭИ835
Лопатка направляющего аппарата Ст. Х18Н10Т
Подводящий патрубок турбины, ди- Сплав ЭИ868
афрагма и обечайка выхлопного
коллектора
Вал турбины и насоса окислителя, Ст. 38ХА
рессора
Импеллер Ст. 2X13
Корпуса, крышки, крыльчатки насо- Ал. сплав АЛ4
СОВ
Шпеки пасосов Ал. сплав ЛК8
Кольца плавающего уплотнения па- Ал. сплав АВ
coca горючего
Кольца плавающего уплотнения на- Бронза БрОС5-25
coca окислителя
Кольца разрезных сегментных уплот- Чугун СЧ18
не иин
34
НЕКОТОРЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ НОРМ ПРОЧНОСТИ
ПРИ РАСЧЕТАХ ЭЛЕМЕНТОВ ТНА
Температура по радиусу диска турбины определяется:
^г==^0“1_(^нар—^о) (--),
. Гнар ,
где
г, гпар — радиус сечения и обода диска;
^2> Фар, to — температура в сечении, на ободе и на оси диска.
Температура лопатки принимается равной:
fji = 0,85tr*, где tr* — полная температура газа.
Градиент температур (ф—фар) принимается равным 100°, если ло-
патка выполнена задело с диском, 75°, если лопатка приварена, и 50°,
если лопатка крепится к диску с помощью замков.
Градиент (/пар—to) принимают равным ~250°.
Рабочие лопатки турбины должны иметь запас:
CTyj
^max
>1,2,
где
—(Jpac-r Н°пзг»
Запас диска по разрушающим оборотам
/<р.13р=-- .”разр °б >1,4
Лр<1б-об
(при определении разрушающих оборотов температурные напряжения
ие учитываются).
Для местных напряжений в дисках, изготовленных из пластичных
материалов:
па = Да. > 1,3; /г^= —>1,0
СГэ
изготовленных из хрупких материалов (сплав ЖС6К):
/^=-^^->1,3; z^=—>1,0,
Птах Птах
где o'max — напряжение наибольшее в рассматриваемом сечении (ра-
диальное или окружное).
РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ НА ПРОЧНОСТЬ УЗЛОВ И ДЕТАЛЕЙ ТНА
Ниже (в таблицах и графиках) приводятся результаты расчетов на
прочность основных элементов ТНА двигателей ЙЙ214, ДрИ9. ^1107.
РД111 п РД119, проведенных в КБ. Здесь же приводятся геометриче-
ские размеры деталей, температура нагрева, модуль упругости, коэф-
фициент линейного расширения материала деталей и т. п.
3* . 35
'Таблица 1—6
Напряжения и запасы прочности диска турбины ТНА двигателя
№ п/п to. СМ Ширина диска, см Темпера- тура в сечении, °C £ХЮ-° материала диска в сечении, кГ/см2 аХЮ6 материала диска в сечении, //°C «Ь» кГ/мм2 (TSI кГ/мм2 <0. кГ/мм2 к Г /мм2 Пэ» кГ/мм2 пв ns
1 4 1,00 1,40 201 2,12 10,40 59,00 40,00 44,50 44,50 44,50 1,33 0,899
2 4,50 1,40 213 2,11 10,48 58,50 40,00 41,40 38,60 40,00 1,46 1,00
3 7,00 1 ,30 231 2,10 10,60 57,70 39,80 41,02 35,71 38,70 1,49 1,03
4 11,00 1,10 278 2,06 10,81 56,00 39,80 40,83 29,02 36,43 1,54 1,09
5 14,00 1,00 326 2,01 11,00 55,30 40,80 38,18 20,50 33,12 1,67 1,23
6 17,50 0,80 397 1,94 11,18 53,00 40,50 37,75 10,30 33,79 1,57 1,20
7 18,50 2,40 412 1,92 11,20' 52,80 40,20 11,40 —0,20 11,50 4,59 <3, so
8 19,33 4,60 440 1,89 11,25 50,00 38,70 4,18 —7,63 10,37 4,82 3,73
Рис. 1—2. Напряжения и запасы поочности диска
турбины ТНА двигателяМу214
№
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Т а б л и да 1—7
Напряжения и запасы прочности в диске турбины ТНА двигателя ^^219
^^Щадиус сечений, см сэ при t = 20° С, кГ/мм2 Оэт> кГ /мм2 «в «S пвт л ST
1,0 33,3 58,7 3,16 2,04 1,79 1,16
6,0 29,8 46,4 3,50 2,26 2,25 1,45
10,65 32,6 45,0 3,15 2,04 • 2,28 1,48
13,5 35,6 47,1 2,84 1,84 2,15 1 ,39
15,3 35,7 46,4 2,78 1,82 2,14 1,40
15,9 30,9 37,5 3,21 2,11 2,64 1,73
16,45 23,7 22,6 4,14 2,74 4,36 2,88
16,9 21,2 16,0 4,62 3,05 6,13 4,05
17,7 20,1 19,8 4,82 3,22 4,89 3,27
Реборда “ ^ИЗГ + СТраст [к Г/мм2]
I ступ. о2 = 51,97 1,83 1,25
а из г = 42,2
О’Раст “ , 77
И ступ. <Т2 = 59,44 1,68 1,09
Рис. 1—3. Напряжение н запас прочности диска турбины ТНА двига-
теля ЛВ219
37
Таб лп u a I—8
Напряжение и запасы прочности в лопатках турбины ТНА двигателя^^'219
№ п/п Наименование СТрает.ц.б’ кГ/мм2 Запасы прочности
1 ступень 2 ступень
1 ст. 2 ст. 'hr, Zig «15 «в fls
1* Переход рабочей цоколь части в 7,25 17,05 8,96 10 8,41 .3,68 5,21 3,68
0* Переход цоколя ку в нож- 29,02 30,7 2,24 3,0 2,1 2,12 3,0 2,12
3* Минимальное ножки сечение 49,2 40,9 13,2 1 ,77 1 ,24 1 ,59 2,24 1,59
4 <W 12,8 10,25 5,07 6,8 4,76 6,34 8,97 6,34
Зуб ножки 0СМ 23,3 18,6 2,79 3,74 2,62 3,5 4,95 .3,5
тсР 12,2 9,71 3,2 4,29 3,0 4,01 5,68 4,01
>! Расположение сечений см. па рис. I---L
Таб л н ца I—9
Результаты испытания корп^ров насосов ТНА
двигателяиЙИ-219
Наименован. г ^риаР; [кГ/с.м2} Запас
р „ — Р;|3Р ,1ра6— „ “р:н> РразР П,.цдр — — ГГ||ДР
Корпус Н. 0. 270 1,9 1,68
Корпус Н. 0. >270 > 1 ,9 >1,68
Корпус Н. Г. 210 1,42 1 ,27
Корпус Н. Г. 246 1,66 1 ,49
«
* Рис. 1—4.
38
Tali :t и и и 1-10
Напряжения и запасы прочности в элементах насосов ТНА двигателя^И219
№ п/п Наименование Условие работы Насос окислителя Насос горючего
Напряжение, кГ/мм2 Запас прочности Напряжение, к Г /мм2 Запас прочности
«в «S ns
1 Крыльчатка Расчет по разрушающим обо- ротам Кразр — 3,6 Кразр — -2»
2 Выступы шлицевых сое- динений Смятие О'™ = 10,(10 2,50 асм 10, о 2,38
3 Лопатка шнека Совместные действия изгиба и растяжения о3 = 18,10 2,43 1,77 аэ= 10,5 4,20 3,05
4 Вал Совместные действия кручения и изгиба *>„,„ = 32.80 2,60 1,98 *тах = 44,60 2,00 1 ,80
5 Шпильки крепления кры- шек Гидроиспытания ^раст = 1 ,40 4,60 3,50 (Траст = 32,40 2,12 1 ,60
Рабочий режим (Траст =15,60 5,45 4,16 О'Раст = 31 ,80 2,25 1,63
6 Резьба под шпильки в корпусе Рабочий режим Изгиб Срез Смятие <7изг = 6,75 Тср= 3,31 сгсм = 5,15 2,52 3,08 4,14 (Гизе =10,15 Тср = 6,73 ОСМ = 10,40 1 ,24 1,52 2,05
Гидроиспыгания Изгиб Срез Смятие 0,131. = 8,00 тср = 3,90 (Тс., = 6,06 2,12 2,62 3,50 оизг = 1 0,40 тсР = 6,85 <тсм = Ю,60 1,2! 1 ,49 2,00
1 (Рессора Кручение тт1ч = 32,60 n„=l,75 ns=l,47
8 Выступы шлицевого сое- динения Н. О. с рес еопой Смятие стсм= 16,90 пв = 6,3 /г5 = 4,8
Таблица I—11
Напряжения и запасы прочности в элементах насосов ТНА двигателя |^й 107
№ п/п Наименование элемента Насос окислителя Насос горючего
Напряжение, кГ/см2 Запас прочности, ,1в Напряжение, кГ/см2 Запас прочности, пв
1 2 3 4 5 6 Покрывающий диск центробежной крыльчатки Рабочий диск центробежной крыльчатки Выступ шлицевых соединений Боковые грани шпоночных канавок центробежной крыльчатки Лопатки центробежной крыльчатки Лопатки осевой ступени 1 I Q Q Q Q Q ш х п ц> ц> II “ 11 II II — II “ Ю - ьэ ± О СО -Ч tO TZ — со со СО СП 7,3 10,9 9,03 3,46 10 3,09 <ТЭ = 344 Оэ = 212 т = 313 Осм = 1580 РизГ ~ 20 1 оэ = 2766 5,8 9,4 3,8 1,65 9,9 1,63
7 Шпильки, крепящие крышку Рабочий режим Гидроиспытания Ирасу == 1170 (7раст — 1400 3,8 3,2 С^раст^ Ю80 СГраст — 2020 4,3 3,7
8 Диффузор Рабочий режим Гидроиспытания Овтах = 470 %пах = 597 4,7 3,7 ф ф з а £9 W * X СТ) о ьэ о 7,2 6,1
9 Вал Кручение Изгиб и кручение Критические оборо- ты [об/мин] хкР = 1960 лкР = 14 400 2,14 ^кр = 1 »01 /Ipag ткр = 1215 аэ==2110 пкр = 48 200 3,45 3,31 пкр = 5,4 /гРа6
10 11 Рессора, соединяющая валы насосов Шлицы рессоры ткР = 4200 л&=1,14 пв=1,28 асм = 3220 n s = 3,23 пв = 3,83
Напряжения и запасы прочности диска турбины ТНА двигателями И07 Таблица 1—12
№ п/п Радиус сечений, см Ширина диска, см Температура в сеченнн,°C £• 10~6 материа- ла диска в сечении, кГ/см2 а-106 материа- ла диска в сечении, 1/°С ^в> к Г /мм2 Os. кГ/мм2 <Ъ. кГ/мм2 «в «s
1 3,00 1,50 204 2,12 10,45 67,00 52,50 40,80 1,64 1,29
2 7,00 1,45 224 2,10 10,55 66,00 52,00 37,40 1,76 1,39
3 10,00 1,30 248 2,09 10,70 66,00 51,00 36,30 1 ,82 1 ,41
4 15,50 1,05 310 2,03 10,95 64,00 50,00 32,00 2,00 1,56
5 16,50 1,03 320 2,00 11 ,00 62,75 49,35 36,60 1,71 1 ,35
6 18,00 1 ,00 356 1,98 11,10 62,50 49,00 28,20 2,18 1,72
7 18,45 0,90 364 1,97 11,10 62,00 49,00 30,40 2,04 1,61
8 19,35 1,70 381 1,96 11 ,22 60,00 48,00 14,40 4,15 3,32
9 20,35 4,20 400 1 ,93 11,25 59,30 47,90 7,56 7,84 6,34
Реборда обода диска (Г ступень) 59,30 47,90 47,83 1,24 1,02
Запас прочности по отношению к разрушающим оборотам Кразр=1>40
Рнс. I—5. Напряжения и запасышрочности диска
турбины ТНА двигателяЯИ-107
Табл и ц а I—1-:
Напряжения и запасы прочности диска турбины ТНА двигателяЯММ 11
№ п/п Радиус сечений, см Ширина диска, см Температура в сечении,СС Е-10-6 материа- ла диска в сечении, кГ/см2 а-106 материа- ла диска в сечении, 1/°С к Г /мм2 ns, к Г / мм2 пэ, кГ/мм2 "в »s
1 1,00 2,30 500 1,735 13,00 108,0 72,50 57,74 1 ,87 1 ,23
2 5,00 2,30 510 1,730 13,62 107,50 71 ,00 49,59 2,17 1 ,43
3 8,00 2,30 525 1,720 13,65 107,50 71,00 45,92 2,34 1,55
4 12,00 1,80 557 1,702 13,80 107,00 71,00 45,43 2,57 1,57
5 18,00 1 ,50 631 1,675 14,00 103,50 70,50 41,76 2,48 1,68
6 20,20 1,20 662 1,655 14,10 102,50 70,00 46,26 2,22 1 ,51
7 22,50 1,80 701 1,650 14,20 100,00 70,00 26,33 3,80 2,66
8 23,25 3,10 714 1,640 14,25 100,00 70,00 14,49 6,90 4,83
9 24,00 5,10 729 1 ,632 14,30 98,00 70,00 9,746 10,00 7,18
Ю 25,10 4,13 750 1,620 14,45 97,00 70,00 13,79 7,03 5,08
Рис. I—6. Напряжения
турбины ТНА
и запасы прочности диска
двигателя ИМИ 1 1
Таблиц а 1 — 14
Напряжения и запасы прочности диска турбины ТНА двигателяЙЙ-119
№ п/п Радиус сечений, см Ширина диска! см Температура в сечении, СС Е-10-е материала диска в сечении, кг/см2 а-106 материала диска в сечении, 1/°С аэ, кг/мм5
I ст. II ст. I ст. II ст. I ст. II ст. I ст. II ст. I ст. II ст. I СТ. 11 ст. I ст. II ст. I ст. II ст.
1 0,50 0,50 1 ,20 0,80 400 350 1,890 1 ,928 15,40 15,25 49,59 49,97 2,12 2,10 1 ,41 1,40
2 1 ,50 1,25 1 ,20 0,80 406 354 1 ,887 1 ,925 15,50 15,28 45,30 47,24 2,32 2,22 1,55 1 ,48
3 2,00 2,75 1 ,50 0,74 411 368 1 ,880 1 ,915 15,51 15,31 38,02 45,60 2,75 2,30 1 ,84 1,54
4 2,75 3,60 1 ,50 0,71 421 382 1 ,875 1,905 15,52 15,40 50,78* 43,66 2,16* 2,40 1 ,45* 1 ,60
5 3,60 5,00 1,50 0,655 436 411 1 ,865 1,882 15,59 15,50 33,07 39,98 3,11 2,61 2,12 1 ,75
6 3,75 6,40 0,80 0,60 439 450 1 ,860 1,850 15,60 15,64 56,22 35,34 1,82 2,90 1,25 1,98
7 5,38 6,70 0,75 0,60 481 459 1 ,825 1 ,845 15,72 15,69 49,04 33,66 2,05 3,02 1 ,43 2,08
3 7,00 7,30 0,70 1 ,00 537 480 1,780 1,825 15,90 15,74 41 ,76 18,01 2,39 5,59 1 ,63 3,89
9 7,20 7,85 0,70 1 ,50 545 500 1 ,775 1,812 15,90 15,80 40,54 10,56 2,47 9,47 1,67 6,69
10 8,00 1 „30 579 1 ,749 15,98 19,10 5,24 3.59
11 8,45 1 ,82 600 1 ,735 16,00 14,07 7,11 4,98
« Напряжения и запасы прочности с учетом ослабления сечения из-за отверстий под штифты.
6Э кГ/ММг
Рис. I—7. Напряжения и запасы прочности диска
турбины ТНА двигателя ВИВ 119:
--------— 1-я ступень; ----2гг— 2-я ступень
Таблица I—15
Напряжения и запасы прочности в элементах насосов ТНА двигателяИИпЭ
№ п/п Наименование элемента Условия работы Насос горючего Насос окислителя
Напряжение, кГ/см2 Запас прочности Напряжение, кГ/см2 Запас прочности
нв «5 пв
I Вал |Крученне и изгиб оэ = 2680 3,32 2,98 оэ — 2640 1 ,65 1,49
2 Выступы шлицевого сое- динения крыльчатки с валом Срез Смятие тср = 994 °см = 774 10,00 3,36 тсР = 223 Осм = 1950 5,40 1,34
3 Шпильки, крепящие крышку насоса к кор- пусу Растяжение Ораст = 3110 1 ,45 1 ,12 (Траст = 2080 2,16 1 ,68
4 Резьба в корпусе насоса Срез Смятие Изгиб ОсР.Раб. ^37 Осм.Раи. — 913 Онзг-Раб- ~ 1460 2,07 3,13 1,50 тср.рэб. ~ 460 Осм*раб. = 645 Оизг-Раб- = 1650 2,87 4,44 2,10
5 Шнеки Изгиб с растяжением <тэ = 2560 1,80 <Тэ = 2650 1 ,96
6 Улитка корпуса насоса Растяжение Рабочий режим Гидроиспытания оэ= 1310 оэ =1600 1,68 1,37 аэ = 1190 <ТЭ = 1332 1 ,86 1,65
7 Диффузор корпуса насо- са Растяжение Рабочий режим Г идроиспытания Оэ = 423 оэ = 610 5,20 3,61 Q CJ ш и 11 II ЦТ СП 4^ О о 5,00 3,73
8 Рессора Кручение Смятие ткР = 3680; /1в=1,45; ns=l,30 асм= 1890; иа = 3,83; % = 3,46
9 | Диск крыльчатки |По разрушающим оборотам | Кра3р = 2,59 I Кра3р = 3,24
РАЗДЕЛ II
ДВИГАТЕЛИ КБ ГЛАВНОГО КОНСТРУКТОРА ИСАЕВА А. М.
ТУРБОНАСОСНЫЙ АГРЕГАТ ДВИГАТЕЛЯ^ЗМ
(листы 52ч-55)
ТНА включает в себя газовую турбину, насосы горючего (ТГ-02) и
окислителя (АК-27И). Турбина работает на газе собственных компо-
нентов.
Ротор ТНА одновальный, с консольным расположением турбины.
Особенностью ротора является трехопорный вал. Осевые усилия воспри-
нимает шариковый подшипник, расположенный у насоса окислителя
(обе обоймы его закреплены). Подшипник, расположенный между тур-
биной и насосом горючего, воспринимает только радиальные нагрузки.
Третья дополнительная опора (радиальный шариковый подшипник) —
введена с целью увеличения жесткости вала ротора и расположена во
входном патрубке насоса окислителя, наружная обойма которого тоже
не фиксирована относительно корпуса обтекателя.
Смазка и охлаждение подшипников осуществляется основными
компонентами двигательной установки.
Спроектирован ТНА для одноразового применения, однорежимным,
с продолжительностью работы 120 сек.
Сухой вес ТНА — 60 кг.
Турбина
Основные параметры
Тип турбины.........................осевая, активная,
ступенчатая
Частота вращения............. 15 700 об/мин
Окружная скорость на среднем диамет-
ре лопаток..................... 222 м/сек
Расход газа................... 6,2 кг/сек
Давление
на входе (в газогенераторе) .... 59,0 кГ/см2
па выходе......................... 3,89 кГ/см2
Мощность...................... 2624 л. с.
Коэффициент полезного действия . . . 0,38
одно-
45
Одноступенчатая активная турбина состоит из корпуса с сопловым
аппаратом, выхлопного аппарата н рабочего колеса с валом.
Кор п у с.
Корпус турбины (28) выполнен из стали ковкой с последующей ме-
ханической обработкой. К нему приварен входной коллектор перемен-
ной площади сечения, выполненный в виде полупатрубка из двух штам-
пованных секторов, сваренных между собой. Для увеличения его жест-
кости к нему и к корпусу турбины приварено 7 ребер жесткости (вндЕ,
сеч. ММ и СС, лист 54). К цилиндрической части входного коллектора
приварен фланец, к которому приваривается газогенератор.
Сопловой аппарат состоит из 9 вваренных в корпус турбины рабо-
чих сопел п одного пускового сопла (листы 54, 55 виды Ж, Е, сеч. ИИ и
ПП). К пусковому соплу приваривается корпус пиростартера.
Корпус турбины крепится к корпусу насоса горючего 8 шпильками.
К корпусу турбины приварен штуцер (61) для замера давления
газа перед турбиной (вид Е). В корпусе турбины со стороны насоса
горючего выполнены 4 кольцевые проточки (из них одна резьбовая) для
монтажа и фиксации узла манжетного уплотнения.
Выхлопной аппарат.
Выхлопной аппарат состоит из выхлопного коллектора (29) и вы-
хлопного венца с 60 лопатками. Выхлопной коллектор к корпусу тур-
бины (28) приварен через промежуточное кольцо. Выполнен он сталь-
ным, штамповкой. В него вварен выхлопной венец. Для увеличения
жесткости выхлопного венца он по внутреннему диаметру подкреплен
приваренной к нему конической диафрагмой (35), имеющей в центре
отверстие.
Лопатки выхлопного венца установлены под углом 34° но отноше-
нию к оси газового потока (лист 52, вид В). К выхлопному коллектору
приварено выхлопное сопло (стальное, точеное) с диаметром критиче-
ского сечения 134 мм, к которому приваривается выхлопная труба.
К выхлопному коллектору приварены трубопровод (60) диаметром
30 мм для осуществления наддува выхлопными газами бака горючего
н штуцер (31) для замера давления газа за турбиной.
Рабочее колесо с валом.
Рабочее колесо турбины состоит из диска (38) и лопаток. Диск вы-
полнен из стали штамповкой с последующей механической обработкой.
Диск напрессовывается на ступицу пустотелого вала и фиксируется
6 штифтами диаметром 6 мм на глубину 12 мм. Штифты от выпадения
фиксированы чеканкой.
Лопатки в количестве 100 штук активного профиля (лист 53,
сеч. ВБ, ГГ) изготовлены методом точного литья по выплавляемым мо-
делям и приварены к диску электродуговой сваркой. По наружному
диаметру полок лопаток приварена бандажная лента. Лента разрезана
па секции по 5 лопаток в каждой.
Средний диаметр лопаток 270 мм, высота пера 27 мм.
Для передачи крутящего момента колесам насосов горючего и окис-
лителя па валу выполнены шлицы эвольвептного профиля. Конец вала
заканчивается резьбой для осуществления фиксации вспомогательного
подшипника.
46
Насос горючего
Основные параметры
Тип рабочего колеса................... центробежное, закрытого
типа, с осевым пред-
насосом
Расход................................. 39,69 кг/сек
Давление
на входе.............................. 2,5 кГ/см2
на выходе........................... 123,0 кГ/см2
Мощность потребляемая.................. 1046 л. с.
Коэффициент полезного действия ... 0,7
Коэффициент быстроходности .... 52,2
Кавитационный коэффициент быстро-
ходности ................. 3000
Насос горючего состоит из корпуса с улиткой, рабочего колеса с
предиасосом и узлов уплотнений.
Корпус,
Корпус насоса горючего (21) и улитка (24) выполнены литыми из
алюминиевого сплава с последующей механической обработкой и соеди-
нены между собою шпильками (22), ввернутыми в корпус улитки. Из
24 шпилек восемь шпилек (43) выполнены увеличенной длины для осу-
ществления крепления ТНА к раме двигателя. Для увеличения жест-
кости корпусов они по наружным поверхностям усилены ребрами.
Герметичность по разъему обеспечивается резиновым уплотнитель-
ным кольцом. Корпус насоса (21) выполнен совместно с входным пат-
рубком. Входной патрубок в продольном направлении усилен внутрен-
ним ребром жесткости. На входном патрубке насоса установлены
3 шпильки (11) для крепления к корпусу насоса окислителя и 6 шпи-
лек (16) для крепления корпуса узла манжетного уплотнения (18).
В нижней части корпуса (под входным патрубком) выполнено резьбо-
вое отверстие для постановки датчика (44) счетчика числа оборотов.
Улитка спрофилирована переменным радиусом при постоянной ши-
рине канала (листы 54, 55, сеч. ТТ). На внутреннем диаметре
96±0,5 мм выполнено 12 сквозных отверстий диаметром 5,2 мм для ор-
ганизации смазки и охлаждения подшипника (41). Улитка присоеди-
няется к корпусу турбины (28) восемью шпильками.
Диффузор насоса выполнен совместно с корпусом улитки. Диффу-
зор круглого сечения с прямоугольной формой начала канала. Оканчи-
вается диффузор прямоугольным фланцем с четырьмя резьбовыми от-
верстиями (вид Л, лист 54).
Рабочее колесо.
Рабочее колесо представляет собой единый узел, состоящий из
центробежного колеса (23) и осевого шнекового преднасоса (42) пере-
менного шага.
Центробежное колесо насоса состоит из крыльчатки закрытого типа
с припаянной силуминовым припоем к ее лопаткам передней крышкой,
выполненной из алюминиевого сплава. На диске крыльчатки имеется
6 лопаток. Наружный диаметр крыльчатки 190 мм (листы 54, 55,
сеч. ТТ). На ступицу крыльчатки напрессована и фиксирована (за-
вальцовкой) стальная втулка под кольцо плавающего уплотнения.
Втулка напрессовывается в нагретом состоянии (температура
200+250° С).
-17
В ступицу центробежной крыльчатки запрессован двухзаходный
шнековый преднасос (42), выполненный из алюминиевого сплава. Шнек
запрессовывается при нагретой до температуры 150~н170° С крыльчат-
ке. Фиксация шнека относительно крыльчатки осуществлена шестью
штифтами диаметром 5 мм, посаженными с натягом. На внутреннем
диаметре ступицы шнека выполнены эвольвентные шлицы для передачи
крутящего момента с вала турбины.
По торцу ступицы шнека выполнено 12 сквозных сверлений диамет-
ром 8 мм для перепуска в полость низкого давления (на вход в крыль-
чатку) горючего, прошедшего через плавающее уплотнение.
Центровка шпека на валу осуществляется по эвольвентным шлицам
и по специальным центрирующим пояскам, выполненным на валу и
шнеке.
Уплотнения.
Для уменьшения перетекания компонента из полости высокого дав-
ления насоса с обеих сторон крыльчатки предусмотрены плавающие
самоустаиавливающиеся стальные кольца. Во время работы ТНА они
иод действием перепада давления прижимаются к опорным стальным
кольцам, запрессованным в корпус иасоса, и создают уплотнение. Пла-
вающие кольца в осевом направлении фиксированы фасонными сталь-
ными втулками, также запрессованными и завальцованными в корпусе
насоса. Одновременно эти втулки предотвращают выпадание плаваю-
щих колец во время сборки ТНА.
Полости насоса горючего, заполненные компонентом, уплотняются
узлами манжетных уплотнений как со стороны турбины, так и со сто-
роны насоса окислителя.
При невращающемся роторе уплотнение со стороны турбины осу-
ществляется фторопластовыми манжетами (лист 52, место I). Манжеты
расклинены фторопластовыми кольцами (37) клинообразной формы. По
внутренним поверхностям проточек кольца (37) прижимаются стальны-
ми кольцами (36) к валу ротора. Одновременно происходит прижатие
к валу манжет. Предварительное натяжение уплотнения в осевом на-
правлении и фиксация его от осевых перемещений осуществляется гай-
кой (30) через промежуточную втулку (32) и подвижную втулку (34),
которая по мере усадки материала уплотнения может компенсировать
образующиеся зазоры, перемещаясь под действием силы десяти пружи-
нок (33), установленных равномерно по окружности уплотнения.
На рабочем режиме разделение полостей насоса и турбины осу-
ществляется импеллером (39), имеющим 12 лопаток. Крутящий момент
от вала к импеллеру передается через штифт (26), запрессованный в вал
турбины и паз в ступице импеллера. Кроме этого паза в ступице импел-
лера имеется еще 3 сквозных паза шириной 4 мм для обеспечения пере-
текания компонента в случае его перегрева. Шайба (40) выполняет
функцию регулировочной для обеспечения необходимых осевых зазоров
в насосе.
Узел уплотнения со стороны насоса окислителя (см. лист 52, мес-
то II) состоит из двухсторонней фторопластовой манжеты (14), обжа-
той пружинками (15), двух фторопластовых односторонних манжет
(47), поджатых к валу двумя фторопластовыми кольцами (48), и раз-
делительного стального кольца (46). Пакет манжет вмонтирован в кор-
пус уплотнения (18), поджат и фиксирован в осевом направлении гай-
кой. Износ и релаксация манжет компенсируется поджатием пакета
пружиной через втулки.
48
Уплотнение но наружному диаметру манжетного узла осуществле-
но с помощью прижатия манжет к корпусу уплотнения (18) стальными
упругими кольцами (45).
Корпус уплотнения крепится к корпусу насоса при помощи шести
шпилек (16). Гайки фиксируются пластинчатыми замками (17).
Уплотнение между корпусом насоса и корпусом уплотнения осу-
ществляется при помощи постановки резиновой прокладки (19).
На рабочем режиме уплотнение насоса горючего осуществляется
импеллером (20) с двенадцатью радиальными лопатками. Импеллер
изготовлен из стали. Одновременно он является затяжной гайкой, стя-
гивающей на валу все элементы ротора насоса горючего. Центровка им-
пеллера относительно вала осуществляется по цилиндрическим пояскам
на валу и на импеллере.
Контровка импеллера от свинчивания достигается обжатием боко-
вых поверхностей его со стороны лопаток в два диаметрально противо-
положных паза вала (56).
Для обеспечения циркуляции компонента в случае перегрева его в
пмпеллерпой полости в импеллере просверлено три отверстия диамет-
ром 1,5 мм.
На ступице импеллера выполнено два выступа для передачи им-
пульсов датчику (44) счетчика числа оборотов.
На боковой поверхности корпуса манжетного уплотнения (18) при
помощи двух шпилек (аналогично сечению АА) крепится фланец с труб-
кой для отвода и выброса в окружающее пространство просочившегося
в полость манжетного уплотнения горючего.
Насос окислителя
Основные параметры
Тип рабочего колеса . .'............... центробежное, закрытое,
с осевым преднасосом
Расход................................ 130,18 кг/сек
Давление
на входе............................. 7,5 кГ/см2
на выходе.......................... 110,3 кГ/см2
Мощность потребляемая................. 1578 л. с.
Коэффициент полезного действия . . . 0,71
Коэффициент быстроходности .... 126
Кавитационный коэффициент быстро-
ходности ......................... 3400
Насос окислителя состоит из корпуса, рабочего колеса с предпасо-
сом и узлов уплотнений.
Корпус.
Корпус насоса окислителя состоит из входного патрубка (5) с раз-
витым фасонным фланцем и корпуса улитки (10). Обе части корпуса
соединены между собою шпильками.
Входной патрубок (5) выполнен штамповкой из стали с последую-
щей механической обработкой. По наружному диаметру входной патру-
бок имеет проточку на глубину 5 мм для образования коллектора с по-
мощью цилиндрической втулки, приваренной к входному патрубку. Под
4 Зак. 045
49
втулкой в корпусе входного патрубка просверлены 24 сквозных от-
верстия диаметром 4 мм, расположенных по окружности. Отверстия не-
обходимы для перепуска компонента па вход в насос из полости импел-
лера (51). Перепуск осуществляется по двум наружным трубопрово-
дам (57), которые к корпусу улитки (10) крепятся с помощью шпилек
(лист 53, сеч. АА), а к входному коллектору патрубка при помощи
сварки.
Во входном патрубке на четырех пилонах обтекаемой формы уста
новлена конусная втулка (58) под вспомогательный подшипник (2) ро-
тора ТНА.
К входному патрубку приварен цилиндрический стакан с фланцем,
к которому, в свою очередь, приваривается трубопровод, подающий
окислитель в насос.
Внутрь стакана вварена фильтрационная сетка (59), выполненная
в виде усеченного конуса. Малым диаметром сетка опирается на конус
обтекаемой втулки. Концы фильтрационной сетки со стороны ее торцев
по внутренней и наружной поверхностям обжаты кольцами и фиксиро-
ваны в них аргоно-дуговой сваркой.
К цилиндрическому стакану входного патрубка приварены три
штуцера: один для замера давления окислителя па входе в насос, а
два других — для слива компонента из регулятора тяги (см. общий вид,
лист 54).
Улитка (10) выполнена из алюминиевого сплава.
Для увеличения жесткости корпуса улитки он по наружной поверх-
ности усилен тринадцатью ребрами (лист 55, сеч. ФФ).
Улитка спрофилирована переменным изменением радиуса при по-
стоянной ширине капала. Диффузор выполнен совместно с улиткой и
переходит в конический с углом раскрытия 8°. '
В ступице улитки (10) просверлено 24 сквозных отверстия диамет-
ром 4 мм для организации смазки и охлаждения подшипника (54).
Подшипник по наружной обойме от осевых перемещений фиксирован
гайкой (52), которая законтрена посредством чеканки по резьбе в вось-
ми точках.
Рабочее колесо.
Рабочее колесо представляет собой единый узел, состоящий из цент-
робежного колеса закрытого типа (9) и осевого шнекового предпасоса
(4) постоянного шага.
Центробежное колесо закрытого типа состоят из крыльчатки с при-
паянными к ее лопаткам с обеих сторон крышками, изготовленными
тоже из алюминиевого сплава. Крыльчатка имеет 8 лопаток (лист 53,
сеч. ФФ). Наружный диаметр крыльчатки 157 мм. На крышках крыль-
чатки, аналогично крыльчатке насоса горючего, напрессованы и заваль-
цованы стальные втулки под кольца плавающих уплотнений.
Так же, аналогично с крыльчаткой горючего, осуществлено соеди-
нение ее со шнеком. Фиксация соединения шнека с крыльчаткой осу-
ществлена шестью штифтами диаметром 5 мм, запрессованными под
углом 65° к оси колеса.
Двухзаходный шнековый преднасос выполнен из стали штамповкой.
Для передачи крутящего момента от вала к колесу насоса в шнеке вы-
полнены эвольвентные шлицы. Центровка его относительно вала, кроме
эвольвентных шлиц осуществляется по двум цилиндрическим пояскам,
выполненным на валу.
Затяжка всех деталей ротора насоса окислителя осуществляется
гайкой (3), которая контрится стопорной шайбой.
50
Уплотнения.
Для уменьшения перетекания компонента из полостей высокого дав-
ления насоса в полости пониженных давлений на крыльчатке выполне-
ны узлы плавающих уплотнений аналогично насосу горючего. Так же,
аналогично насосу горючего, выполнен узел манжетного уплотнения
(лист 52, место II), работающий при невращающемся роторе.
Просочившийся в полость манжет компонент по аналогичному тру-
бопроводу, описанному в насосе горючего, отводится в окружающее про-
странство.
На рабочем режиме уплотнение полости насоса осуществляется им-
пеллером (51), который одновременно является затяжной гайкой, фик-
сирующей на роторе внутреннюю обойму радиально-упорного подшип-
ника (54). Импеллер выполнен с козырьком и имеет 12 радиальных ло-
паток. Как и в импеллере насоса горючего, имеется 3 отверстия для
обеспечения циркуляции компонента для предотвращения перегрева его
в импеллер ной полости. Фиксация импеллера от свинчивания осуществ-
лена пластинчатой контровочной шайбой.
Особенности работы ТНА
Перед пуском ТНА насосы заполнены компонентами. Начальная
раскрутка турбины осуществляется с помощью порохового стартера.
В процессе начального разгона ротора давление компонентов на выходе
из насосов увеличивается, и в работу включается газогенератор, откуда
газ поступает через трубопроводы па турбину.
ТНА выходит на режим главной ступени, обеспечивая подачу ком-
понентов под высоким давлением в 4 камеры двигателя, газогенератор,
питающий газом ТНА, и газогенератор, создающий газ для наддува
бака окислителя.
За счет наддува баков поддерживается заданное давление на входе
в насосы.
Крепление ТНА на двигателе
Крепится ТНА к рамс двигателя при помощи восьми удлиненных
шпилек (43) (лист 53), ввернутых в корпус улитки насоса горючего, по
две шпильки в четырех местах, равномерно расположенных по окруж-
ности.
Некоторые технические условия на сборку,
балансировку и испытание ТНА
1. Сварной шов приварки лопаток к диску контролируется рентге-
ном.
2. По наружному диаметру полок лопаток приваривается бандаж-
ная лента с последующей разрезкой ее на секции но 5 лопаток.
3. Бандажную ленту лопаток турбины разрешается разрезать до
приварки ее к лопаткам. Зазор между лопатками по стыку перед свар-
кой должен быть 0,05—0,1 мм. Допускается увеличение зазора до
0,3 мм не более чем у 5 лопаток. Разрешается подгонка лопаток при-
пиловкой полок со стороны спинки лопатки не более чем у 20 штук.
4. Поверхности диска в местах сварных швов полируются.
5. Места под уплотнения на валу хромируются.
6. Турбинный узел термообрабатывается для снятия остаточных
напряжений.
4*
51
7. Твердость вала после термообработки в пределах HRC 36-5-42.
8. Осецентробежное колесо насоса горючего подвергается статиче-
ской балансировке с точностью до 6 гем. Металл с центробежного ко-
леса снимается равномерно с обеих сторон па длине 20 мм, отступя
5 мм от наружного диаметра. Колесо насоса анодируется. Стальные
втулки оксидируются. Шнек подвергается кадке н старению
(HRC = 100).
9. Импеллер подвергается статической балансировке с точностью
до 5 гем. Металл снимается по поверхности с противоположной сторо-
ны лопаток (пазов) на глубину не более 0,5 мм. Электрополируется.
10. Центробежное колесо насоса окислителя с осевой ступенью
(шнеком) подвергается динамической балансировке в двух плоскостях'
приведения: по плоскости, проходящей по центру стальной втулки на
крышке колеса насоса со стороны ступицы, и по плоскости, проходящей
между гребнями шнека. Металл снимается равномерно с обеих сторон
центробежного колеса по его крышкам на длине 15 мм на глубину не
более 0,5 мм, отступя от наружного диаметра на 5 мм, и по торцу крыш-
ки со стороны ступицы колеса па глубину не более 0,1 мм. Точность
балансировки до 3 гем.
11. Ротор балансируется на собственных подшипниках динамически
в двух плоскостях приведения: по диску турбины и насосу окислителя.
Металл при балансировке снимается у колеса окислителя с наружных
поверхностей обеих крышек равномерно, отступя 5 мм от наружного
диаметра его на длине 15 мм, на глубину не более 0,5 мм. У диска тур-
бины материал снимается равномерно с обеих сторон диска по радиус-
ным галтелям его (со стороны приварки лопаток) на глубину 0,8 мм до
диаметра 190 мм. Занижение толщины диска менее 8 мм не допускает-
ся. Места снятия материала при балансировке заполировываются. До-
пускается величина дисбаланса 3 гем.
Разрешается проводить балансировку на технологических подшип-
никах.
Материалы
Основные детали ТНА изготовлены из материалов, указанных в
таблице II—-1.
Сведения о подшипниках и веса основных деталей ТНА приведены
в таблицах II—2 и II—3.
Таблиц а II —1
Наименование Материал
Корпус турбины, входной пат- Ст. Х22Н6Т
рубок насоса О, шнеки Сопловой аппарат Ст. Х18Н9ТЛ
Диск турбины Сплав ЭИ395
Рабочие лопатки турбины Сплав ВЛ7-20
Вал Ст. 60С2А
Корпуса насосов Ал. сплав АЛ 19
Крыльчатки Ал. сплав АВ
Кольца плавающих уплотне- Ст. 2X13
нип, импеллеры Манжетные уплотнения Резина
Припой Силумин АЛ2-НВ597-53
62
Подшипники
Таблица II—2
Наименование Параметры
Индекс подшипника ЗН208Ю2 ЗН208Ю2 2П8Ю
Количество Число оборотов (об/мин) Рабочая температура (°C) 1 1 17 000 ±50 1
Рабочая среда Время работы (сек) Т-1 ЛК-27 120 АК-27
Посадка по внутренней обойме (мм) 40Дп 40Дп 8Дп
Посадка по внешней обойме (мм) 80С„ 80Сп 22СП
Таблица II—3
Веса основных деталей ТНА. (кг)
Ротор в сборе 8,5
Лопатка 0,018
Корпус насоса О 12,945
Г 14,295
Колесо в сборе О 1,295
г 1,18
Шнек О 1,45
г 0,343
ТУРБОНАСОСНЫЙ АГРЕГАТ ДВИГАТЕЛЯ
(листы 56<-59)
ТНА включает в себя газовую турбину, насосы горючего (ТГ-02) и
окислителя (АК-27И). Турбина работает на газе собственных компо-
нентов.
Ротор ТНА одновальный, двухопорный, с симметричным располо-
жением насосов и подшипников относительно диска турбины. Располо-
жение колес насосов по отношению к подшипниковым опорам — кон-
сольное. Ротор установлен на двух самоустанавливающихся подшипни-
ках. Осевые усилия воспринимает шариковый подшипник, установленный
в корпусе насоса горючего. Подшипник со стороны насоса окисли-
теля в осевом направлении не фиксирован, воспринимает только
радиальные нагрузки.
Смазка и охлаждение подшипников осуществлены основными ком-
понентами двигательной установки.
Разделение жидкой и газовой полостей насосов осуществлено им-
пеллерами и манжетами, завальцованными в корпус турбины. Сухой
вес ТНА— 8,2 кг.
Турбина
Основные параметры
Тип турбины..................... осевая, активная, одно-
ступенчатая
Частота вращения....... 32800 об/мин
Окружная скорость на среднем диамет-
ре лопаток................ 220 м/сек
Расход газа............. 0,95 кг/сек
Давление
на входе (в газогенераторе) .... 48,0 кГ/см2
на выходе......................... 3,86 кГ/см2
Мощность.................. 310 л. с.
Коэффициент полезного действия . . . 0,347
53
Одноступенчатая активная турбина состоит из корпуса с сопловым
аппаратом, выхлопного аппарата и рабочего колеса с валом.
Кори у с.
Корпус турбины выполнен ковкой из стали и конструктивно состоит
из двух фасонных втулок (12) и (43), имеющих развитые конусные
фланцы. Одновременно фасонные втулки являются частью корпусов на-
сосов.
К левому конусному фланцу корпуса турбины по его наружному
диаметру приварен сопловой аппарат турбины (16). Выполнен он точ-
ным литьем в виде соплового венца с тремя рабочими соплами и
двух пусковых сопел (17) (вид Н, сеч. УУ, лист 58). Верхняя часть вход-
ного коллектора сопел (15) выполнена из двух штампованных половин
(сеч. ТТ), сваренных между собой, к которой приваривается газогене-
ратор (вид В, лист 58). К пусковым соплам (17) привариваются корпу-
са пиростартеров.
По торцевым поверхностям фасонных втулок со стороны турбины
приварены корпуса манжетных уплотнений.
Выхлопной аппарат.
К правой фасонной втулке корпуса турбины по наружному диа-
метру приварен выхлопной аппарат (28) (точное литье), выполненный
с венцом выхлопных лопаток (19) (вид X, лист 59).
К венцу приварен выхлопной коллектор, закапчивающийся цилинд-
рическим выхлопным патрубком, к которому приваривается выхлопная
труба, ф
Выхлопной коллектор выполнен из двух штампованных половин,
сваренных между собой.
Рабочее колесо с валом.
Диск турбины выполнен штамповкой совместно с цапфами, кото-
рые образуют вместе с диском вал ТНА. Лопатки выполнены точным
литьем, пакетами по четыре лопатки и присоединены к диску турбины
двухсторонней, многослойной электродуговой сваркой (по шесть швов
с каждой стороны, минимум) (вид Ф, сеч. ЦЦ, ШШ, листы 58, 59).
Приварка пакетов к диску осуществляется в специальном приспо-
соблении, которое предотвращает перемещение пакетов лопаток в ра-
диальном направлении.
Разница между минимальным и максимальным размерами шагов
между наборами пакетов под сварку не должна превышать 0,15 мм. За-
зор между комлями пакетов лопаток до сварки—0,4 мм,
Цапфы диска выполнены пустотелыми для запрессовки в них двух
резьбовых валиков с целью удлинения вала под шнеки. При запрессов-
ке переходных резьбовых валиков цапфы разрешается нагревать не бо-
лее чем на 150° С.
Несоосность резьбовых валиков с цапфами диска допускается в
пределах 0,015 мм.
Валики от осевых перемещений фиксированы радиальными штиф-
тами.
Кроме того, в цапфы диска запрессованы еще два радиальных
штифта для фиксации в окружном направлении двух импеллерных
уплотнений,
Поверхности цапф под манжетные уплотнения хромированы. Тол-
щина слоя хрома 40—50 мкм.
54
Насос горючего
Основные параметры
Тип рабочего колеса.................... центробежное, закрытое,
с осевым предкасосом
Расход............................... 3,909 кг/сек
Давление
на входе............................. 1,9 кГ/см2
на выходе.......................... 126,0 кГ/см2
Мощность потребляемая.................. 137 л. с.
Коэффициент полезного действия . . . 0,56
Коэффициент быстроходности .... 34,3
Кавитационный коэффициент быстро-
ходности ........................ 2800
Насос горючего состоит из корпуса с улиткой, рабочего колеса с
осевым преднасосом и узлов уплотнений.
Корпус.
Корпус насоса горючего изготовлен из стали ковкой с последующей
механической обработкой. Конструктивно он представляет фасонную
втулку (12) с развитым конусным фланцем с внешней стороны ее. По
наружной поверхности корпус усилен четырьмя ребрами жесткости
(сеч. ИИ, лист 58). По наружному цилиндрическому пояску конусного
фланца корпуса (12) приварена улитка насоса (8). По внутреннему ци-
линдрическому пояску конусного фланца нарезана резьба под гайку
(46) для образования плавающего уплотнения и фиксации опорного
подшипника ТНА. Над цилиндрической частью корпуса насоса, между
двумя ребрами жесткости, в двух взаимно диаметральных плоскостях
приварены два коллектора для организации охлаждения манжетного
уплотнения (сеч. ИИ, КК, листы 58, 59).
Корпус улитки (8) насоса выполнен из стали с приваренным к нему
диффузором. Диффузор заканчивается цилиндрическим патрубком, к
которому приварены отсечной клапан (44), стабилизатор соотношения
компонентов (47) и штуцер питания газогенератора.
Улитка спрофилирована переменным радиусом при постоянной ши-
рине канала. К корпусу улитки с помощью гайки (5) прикреплен конус-
ный фланец (7).
Уплотнение между корпусами осуществлено резиновым кольцом,
зажатым в специальном замке.
Рабочее колесо.
Рабочее колесо представляет собой единый узел, состоящий из
центробежного колеса (48) и осевого шнекового преднасоса (2).
Центробежное колесо насоса горючего выполнено из алюминиевого
сплава. Крыльчатка изготовлена с семью лопатками (сеч. ГГ, лист 29).
Закрытые каналы колеса образованы передней крышкой (49), которая
припаяна к лопаткам крыльчатки с помощью силуминового припоя.
На ступицах колеса выполнены цилиндрические проточки длиной
14 мм для напрессовки на них стальных втулок под плавающее кольцо
уплотнений. Втулки от осевых перемещений фиксированы с помощью
завальцовки (место I, лист 58). Крутящий момент к колесу передается
через резьбовое соединение па цапфе крыльчатки, которое одновремен-
но обеспечивает фиксацию в осевом направлении внутренней обоймы
подшипника и импеллера на валу ротора турбины.
55
Для повышения кавитационной устойчивости центробежного коле-
са насоса на входе в него установлен двухзаходный шнек переменного
шага, выполненный из алюминиевого сплава. В ступицу колеса насоса
шнек вставлен по посадке движения. Крутящий момент от колеса к
шнеку передается при помощи радиального паза, выполненного в сту-
пице колеса и аналогичного выступа, выполненного на ступице шнека
(сеч. ЖЖ, лист 56). В осевом направлении шнек фиксирован гайкой
(52) обтекаемой формы, установленной на резьбовом конце валика (1).
Уплотнения.
Для уменьшения перетекания компонента из полости высокого дав-
ления насоса в полости пониженных давлений с обеих сторон колеса
насоса предусмотрены плавающие самоустанавливающиеся стальные
кольца. Во время работы ТНА они под действием перепада давления
прижимаются к опорным стальным кольцам (3) и (45), запрессован-
ным в корпус насоса. Плавающие кольца в осевом направлении фик-
сированы гайками (4) и (46),
Со стороны турбины уплотнение насоса осуществлено манжетным
узлом уплотнения (22).
Просочившийся через плавающее уплотнение с левой стороны
крыльчатки компонент сразу поступает обратно на вход в насос. Ком-
понент, просочившийся через плавающее уплотнение с правой стороны
крыльчатки, протекает через подшипник, осуществляя охлаждение и
смазку его, и отводится в полость импеллерного уплотнения, откуда по
щелевому каналу (а) (сеч. ИИ, лист 58) попадает в верхний коллектор
системы охлаждения манжетного уплотнительного узла.
Из верхнего коллектора по трем сверлениям диаметром 3,5 мм в
верхней части фасонной втулки компонент попадает в кольцевую по-
лость манжетного уплотнения (22). Протекая по кольцевой полости,
компонент охлаждает фасонную втулку и создает нормальный темпера-
турный режим для работы манжет.
Из кольцевой полости уплотнения по трем сверлениям (также диа-
метром 3,5 мм каждое) в нижней части фасонной втулки компонент вы-
текает в нижний коллектор системы охлаждения манжет, откуда по
внешнему трубопроводу отводится на вход в насос (сеч. ИИ, вид Б,
сеч. ЯЯ, листы 58, 59). Внутри трубопровода установлен жиклер, с по-
мощью которого изменяется расход компонента, идущего на охлажде-
ние подшипника. По результатам гидравлических проливок устанавли-
вается величина отверстия жиклера.
Отверстие (в) диаметром 8 мм, выполненное в нижней части фа-
сонной втулки, предназначено для перепуска части компонента непо-
средственно в нижний коллектор с целью понижения давления в верх-
ней полости коллектора.
Резьбовой штуцер, приваренный! к цилиндрической части фасонной
втулки, предназначен для замера давления в импеллерной полости при
испытаниях и отработках насоса (сеч. ММ, лист 58).
В корпус манжетного уплотнения вставлены две манжеты. Со сто-
роны газовой стенки установлена фторопластовая манжета. Со стороны
импеллера — резиновая.
Манжета, из фторопласта защищает резиновую от воздействия го-
рячих газов турбины. Посажена она на цапфу с натягом. Давление ком-
понента перед манжетами при работе ТНА устанавливается (при испы-
таниях и доводочных работах) всегда заведомо больше давления газа
для создания нормальных/условий их работы, т. е. возможно иезиачи-
66
тельное прохождение компонента сквозь рабочую поверхность манже-
ты, а подход газа к резиновой манжете полностью исключается.
В осевом направлении манжеты фиксированы гайкой (14).
Уплотнение по наружному диаметру манжет осуществлено упругим
кольцом (25) (см. аналогичное место II насоса окислителя), установ-
ленным на внутренней поверхности резиновой манжеты (27).
Импеллер выполнен с козырьком, с двенадцатью лопатками. Такой
тип импеллера применен для обеспечения более устойчивой работы им-
пеллер кого уплотнения.
Насос окислителя
Основные параметры
Тип рабочего колеса центробежное, закрытое,
с осевым преднасосом
Расход 12,535 кг/сек
Давление
на входе 2,9 кГ/см2
на выходе 111,0 кГ/см2
Мощность потребляемая 173 л. с.
Коэффициент полезного действия . . . 0,65
Коэффициент быстроходности .... 80
Кавитационный коэффициент быстро-
ходностн ... . 3950
Насос окислителя состоит из корпуса, рабочего колеса с преднасо-
сом и узлов уплотнений.
Корпус.
Корпус насоса окислителя изготовлен из стали ковкой с последую-
щей механической обработкой. Конструктивно он аналогичен корпусу
насоса горючего. К наружному торцу входного патрубка (34) приварен
пусковой клапан (32). К диффузору улитки приваривается отсечной
клапан. Входной патрубок в насос выполнен в форме конфузора для
увеличения кавитационной устойчивости осевого шнекового преднасоса.
К цилиндрической части фасонной, втулки (43) со стороны диска
турбины приварен охлаждаемый корпус узла манжетного уплотнения.
Рабочее колесо.
Рабочее колесо насоса окислителя представляет собой единый узел,
состоящий из центробежного колеса закрытого типа (31) и осевого
шнекового преднасоса (35).
Центробежное колесо насоса окислителя (31) выполнено из алю-
миниевого сплава аналогично колесу насоса горючего. Крыльчатка ко-
леса выполнена с шестью лопатками (сеч. ЮЮ, лист 59).
Так же, как и в насосе горючего, гайка (38) относительно вала
фиксирована переходной втулкой (36), которая двумя выступами на
левом торце ее входит в ответные пазы на правом торце шнека, а по на-
ружной поверхности правого торца ее обжата в два диаметрально про-
тивоположных паза обтекаемой втулки (лист 58, место III).
У.пл отнения.
Все узлы уплотнений насоса окислителя аналогичны таковым насо-
са горючего. Конструкция этих узлов представлена на листах 58, 59
(сеч. ПП, РР, ЭЭ, вид В, место II).
Особенности работы ТНА
Как и двигательная установка,. ТНА выполнен с двумя включения-
ми, с перерывом между'включениями 50 часов. При первом и втором
57
включениях ТНА выходит на основной режим работы, развивая при
этом полную мощность. Режимы работы при упомянутых включениях
различаются только временем работы ТНА,
По окончании работы двигателя, т. е. после второго включения, ка-
мера двигателя при помощи системы клапанов отключается, а двига-
тельная установка переходит на вспомогательный (сопельный) режгш
работы, осуществляя дальнейшее мягкое торможение изделия и его ста-
билизацию.
Стабилизация и торможение изделия осуществляются при помощи
основной системы сопел, установленных на выхлопной трубе ТНА. По-
этому ТНА переходит па режим пониженных оборотов до момента по-
садки изделия на Луну. Продолжительность работы ДУ — 50 сек.
Перед пуском ТНА насосы заполнены компонентами. Начальная
раскрутка турбины осуществляется с помощью порохового стартера.
В процессе начального разгона ротора давление компонентов на выходе
из насосов увеличивается и в работу включается газогенератор, откуда
газ поступает через трубопроводы, сопла на турбину.
ТНА выходит на режим главной ступени, обеспечивая подачу ком-
понентов под высоким давлением в камеру двигателя и газогенератор,
питающий газом ТНА.
Крепление ТНА на двигателе
Крепится ТНА к бандажному кольцу, приваренному вокруг крити-
ческого сечения камеры сгорания, с помощью кронштейнов, приварен-
ных к корпусу ТНА.
Некоторые технические условия на изготовление, балансировку
и испытания ТНА
1. Сварка соплового аппарата осуществляется в среде защитного
газа — аргона. Категория требований к сварным соединениям — первая.
Сварные швы испытываются на прочность гидравлическим давле-
нием 120 кГ/см3 в течение трех минут. Испытание на герметичность при
давлении воздуха 80 кГ/см2 в течение трех минут, под водой. Утечка
не допускается.
2. Приварка деталей выхлопного коллектора осуществляется арго-
но-дуговой сваркой.
3. Сварной шов приварки пакетов лопаток турбины контролируется
рентгеном. Допускаются раковины диаметром не более 2 мм в коли-
честве трех штук, отстоящие друг от друга на расстоянии не менее
50 мм.
На поверхности шва после шлифовки допускаются раковины ди-
аметром не более 2 мм, глубиной не более 0,5 мм, с суммарной пло-
щадью не более 10 мм2.
Окружной зазор в месте стыка лопаток допускается длиной не бо-
лее 5 мм (по радиусу) с отклонением от направления стыка лопаток
до 0,5 мм.
После окончательного изготовления ротора проводится дефектоско-
пия. Трещины не допускаются.
4. Ротор турбины статически балансируется. Дисбаланс допускает-
ся не более 0,3 гем. Снятие материала при балансировке разрешается
производить по радиусным галтелям диска со стороны приварки лопа-
ток на глубину не более 0,5 мм, равномерно с обеих сторон.
5. Колесо насоса горючего статически балансируется до безразлич-
ного состояния. Снятие материала при балансировке производится ,рав-
58
номер но с обеих сторон колеса на длине 10 мм по образующей, отступя
на 1 мм от наружного диаметра колеса, на глубину не более 0,5 мм.
6. Осецентробежное колесо насоса окислителя подвергается стати-
ческой балансировке до безразличного состояния. АА.еталл снимается по
наружной поверхности обеих крышек колеса на глубину не более
0,5 мм, на длине 8 мм — по образующей левой крышки колеса и на дли-
не 6 мм — по образующей правой крышки колеса, отступая на 1 мм от
наружного диаметра колеса.
7. Колеса и шнеки анодированы.
Материалы
Материалы основных деталей ТНА представлены в таблице II—4, а
в таблицах II—5 и II—6 приведены некоторые сведения о подшипниках
н веса основных деталей ТНА.
Т а б л и u а II—4
Наименование Материалы
Корпуса турбины, насосов Ст. Х18Н9Т
Сопловой аппарат Ст. Х18Н4Г4Л
Диск, лопатки турбины Сплав ЭИ437АШ
Крыльчатки насосов Ал. сплав АВ
Кольца плавающих уплот- Ст. 2X13
неннй
Шнеки, импеллеры Ал. сплав Д16Т
Манжетное уплотнение Фторопласт, резина
Припой АЛ2
Подшипники Таблица II—5
Наименование Параметры
Индекс подшипника Количество Число оборотов (об/мин) Рабочая температура (° С) Рабочая среда Время работы (сен) Посадка по внутренней обойме (мм) Посадка по внешней обойме ЗН860702Ю 2 40 000 От —50 до +40 ТГ-02 и АК-27И 50 15ДП Сферическая
Т а б л и ц а II—6
Веса основных деталей ТНА (кг)
Ротор в сборе 1,3
Лопатка 0,0375
Корпус насоса О 2,245
Г 3,652
Колесо в сборе О 0,19
Г 0,19
Шнек О 0,025
Г 0,02
59
ТУРБОНАСОСНЫЙ АГРЕГАТ ДВИГАТЕЛЯ jj-60
(листы 60<-63)
ТНА включает в себя газовую турбину, насосы горючего (НДМГ) и
окислителя (АК-27И). Турбина работает на газе собственных ком-
понентов.
По конструктивной схеме он относится к ТНА, определяющей осо-
бенностью которой является симметричное расположение насосов и под-
шипников относительно диска турбины. Расположение колес по отноше-
нию к подшипниковым опорам — консольное.
Ротор турбины не имеет своих подшипников, поэтому насосы яв-
ляются автономными, а подвеска ротора турбины в агрегате является
свободной, с. передачей крутящего момента насосам при помощи спе-
циальных шаровых цапф и муфт (14), (37), входящих в специальные
гнезда валов насосов.
В данной схеме каждый насос индивидуально отрабатывается на
собственных подшипниках, потом корпуса их пристыковываются к кор-
пусу турбины и свариваются между собой.
Смазка и охлаждение подшипников осуществляется собственными
компонентами двигательной установки. Сухой вес ТНА— 1,39 кг.
Турбина
Основные параметры
Тип турбины............................... осевая, активная, одно-
ступенчатая
Частота вращения.................... 52 500 об/мин
Окружная скорость на среднем диамет-
ре лопаток.......................... 291 м/сек
Расход газа......................... 0,102 кг/сек
Давление
па входе (в газогенераторе) .... 45,0 кГ/см2
на выходе......................... 4,8 кГ/см2
Мощность ........................... 45 л. с.
' Коэффициент полезного действия . . . 0,36
Одноступенчатая активная турбина состоит из корпуса, соплового
аппарата, выхлопного аппарата, рабочего колеса с валом.
Корпус.
Корпус турбины выполнен ковкой из стали. Конструктивно корпус
состоит из двух половин (19, 21). К левому конусному фланцу по на-
ружному диаметру приварен сопловой аппарат (40). Кроме того, для
увеличения жесткости фланца к нему приварено 7 ребер по наружной
поверхности и 6 ребер по внутренней, а также кронштейн с отверстием
для крепления ТНА к камере двигателя. По внутреннему диаметру ци-
линдрической втулки конусного фланца (19) выполнены два цилиндри-
ческих пояска для центровки и фиксации корпусов турбины и насоса
горючего.
К правому конусному фланцу (21) по наружному диаметру при-
варен выхлопной венец (41). Для увеличения жесткости фланца по на-
ружной поверхности его приварено 5 ребер, а по внутренней — 4 ребра.
По внутреннему диаметру цилиндрической втулки конусного фланца
(21), аналогично втулке со стороны насоса горючего, выполнены тоже
два цилиндрических пояска для центровки и фиксации корпуса насоса
окислителя.
60
Сопловой аппарат.
Сопловой аппарат (40) состоит из входного коллектора и соплового
венца с двумя рабочими соплами (вид Г, сеч. КК, лист 63). Входной
коллектор выполнен из двух половив, сваренных между собой. Верхняя
часть коллектора представляет полупатрубок, выполненный штампов-
кой из листового материала. Нижняя — сопловой венец, выполненный
за одно целое с двумя соплами методом точного литья. К коллектору
приварен коленообразной формы переходник, к которому, в свою оче-
редь, приваривается газогенератор (43) (лист 62).
Выхлопной аппарат.
Выхлопной аппарат турбины состоит из выхлопного венца (41) и
выхлопного коллектора (42), заканчивающегося выхлопным патрубком
с приваренным к нему резьбовым фланцем. Выхлопной венец (41) со-
стоит из двух сваренных между собой половин и приваренных к ним
четырех лопаток (вид В, сеч. АА, лист 63), выполненных из листового
материала.
Выхлопной коллектор (42) также выполнен из двух штампованных
половин, связанных между собой сваркой.
Рабочее колесо с валом.
Диск турбины выполнен штамповкой совместно с цапфами, которые
образуют вал турбины. Турбинные лопатки выполнены точным литьем с
последующей приваркой их к диску электронно-лучевой сваркой. Каж-
дая лопатка имеет бандажную полку. Все лопатки по внешнему диамет-
ру соединены между собой при помощи приварки к полкам лопаток бан-
дажной ленты. Бандажная лента после приварки ее разрезана на сек-
ции, объединяющие лопатки в пакеты по 4 штуки. (Одна из секции
объединяет 5 лопаток).
Цапфы диска, образующие ротор турбины, имеют сферические окон-
чания, на которых выполнены в двух взаимно-перпендикулярных плос-
костях пропилы под сухари (14) и (37) для передачи крутящего момен-
та насосам горючего и окислителя.
Сферическими окончаниями осуществляется центровка ротора тур-
бины относительно валиков насосов. Боковые поверхности диска и по-
верхности цапф ротора полированы. Сферические поверхности цапф хро-
мированы.
Насос горючего
Основные параметры
Тип рабочего колеса...........центробежное, полуот-
крытое
Расход............................... 0,524 кг/сек
Давление
на входе............................... 2,5 кГ/см2
на выходе.......................... 100,0 кГ/см2
Мощность потребляемая................ 22,9 л. с.
Коэффициент полезного действия . . . 0,37
Коэффициент быстроходности .... 23
Кавитационный коэффициент быстро-
ходности ........................ 940
Насос горючего состоит из корпуса, ротора и уплотнений.
Корпус.
Корпус насоса состоит из двух частей: внешней (8) и внутренней
(11).. Внутренняя часть корпуса насоса (8) выполнена стальной из
61
штамповки, за одно целое с улиткой и входным патрубком. Со стороны
входного патрубка стенка корпуса усилена шестью приваренными реб-
рами жесткости. Улитка не профилирована и выполнена, ввиду малости
расхода, постоянного радиуса н ширины канала (сеч. ДД). К корпусу
насоса приварены 2 штуцера (44) и (45) (лист. 62).
Штуцер (44) предназначен для отвода части горючего на вход в на-
сос после смазки и охлаждения подшипников. Штуцер (45) предназна-
чен для замера давления горючего в полости насоса при его испытаниях
и доводках, а также для технологических испытаний корпуса, после
чего штуцер срезается, а трубка заваривается, как показано на черте-
же (лист 62, сеч. ММ).
К входному патрубку насоса приварен пуско-отсечный клапан (46)
(лист 62), а к диффузору — стабилизатор (47).
Внутренняя часть корпуса (11) также стальная, закрепляется во
внешней (8) при помощи резьбовой втулки (13). Уплотнение между
частями корпуса насоса достигается постановкой уплотнительного коль-
ца (1).
Резьбовая втулка фиксирована от вывертывания опорной втулкой
уплотнения (38) (место I, лист 60), приваренной по торцу внешней час-
ти корпуса. К корпусу турбины (19) корпус насоса (8) приваривается
по торцам специальных буртиков.
Резьбовая втулка по правому торцу имеет 6 пазов под ключ для
завертывания ее в корпус насоса и три продольных паза для осуществ-
ления перетекания компонента внутри корпуса (сеч. СС, лист 63).
Ротор.
Ротор насоса горючего состоит из рабочего колеса и вала с опо-
рами.
Рабочее колесо насоса горючего (5) полуоткрытого типа, с четырь-
мя прямыми рабочими лопатками (сеч. ДД), выполнено из стали.
Вал установлен па двух опорах (9) и (17). Подшипник (9) пере-
дает осевые усилия с вала па корпус, т. к. обе его обоймы зафиксирова-
ны: наружная — ганкой (7), внутренняя — винтом (4) через ступицу ра-
бочего колеса (5).
Гайка (7) относительно внутренней части корпуса фиксирована че-
канкой в двух местах по резьбовой части.
Внешняя обойма радиального подшипника (17) помещена в упру-
гую втулку (16). Упругая втулка выполнена из стального кольца, имею-
щего с внешней п внутренней стороны по шесть продольных выступов
шириной 2 мм, равномерно расположенных по окружности; толщина
стенки кольца — 0,3 мм (см. вид Г на листе 61).
Крутящий момент от вала к колесу насоса передается одним ци-
линдрическим штифтом (6), вложенным в радиусные канавки на по-
верхностях вала и ступицы колеса. Вал насоса горючего выполнен
пустотелым, с резьбовым пояском, в который до упора ввертывается
винт (10) с левой, резьбой. Головка винта (10) имеет продольный паз,
служащий для восприятия крутящего момента от ротора турбины. Кру-
тящий момент колесу насоса передается при помощи сухаря (14).
Уплотнения.
Для уменьшения перетекания компонента из полости высокого дав-
ления (полость насоса) в полости пониженных давлений (полость тур-
бины) предусмотрено комбинированное уплотнение, состоящее из им-
пеллера и контактного торцевого уплотнения с сильфонным разделите-
лем. Импеллер (18) выполнен закрытого типа (с козырьком), имеет
62
8 лопаток. На диаметре 17 мм в импеллере просверлено одно отверстие
диаметром 1 мм для обеспечения циркуляции компонента в импеллер-
ной полости.
В узле контактного уплотнения с сильфонным разделителем кон-
тактно-торцевой парой является торец вала (3) и торец фасонного ци-
линдрического фланца, приваренного к подвижной втулке (39) (мес-
то I, лист 60).
Сильфон-разделитель приварен по торцам аргоно-дуговой свар-
кой к опорной втулке уплотнения (38) и подвижной втулке (39).
Для обеспечения саморегулирования в работе узла торцевого уплот-
нения на подвижную втулку (39) с фасонным фланцем напрессована
сферическая втулка (15). Напрессовывается сферическая втулка в на-
гретом до температуры 200° С состоянии.
Сферическая втулка совместно с сильфонным узлом контактного
уплотнения прижимается к притертому торцу вала насоса цилиндриче-
ской пружиной. В таком положении уплотнение работает только при
стоянках и на нерасчетных режимах работы ТНА.
В процессе работы насоса в полости подшипника возникает давле-
ние компонента, прошедшего из полости высокого давления насоса.
Компонент, действуя на площадь левого торца сферической втулки, соз-
дает силу, превосходящую силу пружины. Пружина сжимается и сфери-
ческая втулка совместно с подвижной втулкой (39) перемещаются впра-
во, размыкая контактную пару уплотнения. Дальнейшее разделение по-
лостей насоса и турбины осуществляется импеллером.
При выключении насоса давление жидкости в корпусе насоса па-
дает н сила пружины вновь образует контактную пару.
Ограничение перемещения подвижной части узла уплотнения в осе-
вом направлении осуществлено кольцевыми буртиками, выполненными
на подвижной втулке (39) и па торце опорной втулки (38) (место I,
сеч. ЖЖ). В окружном направлении сферическая втулка с узлом уплот-
нения фиксирована тремя выступами на ней в трех ответных пазах кор-
пуса (11) насоса (сеч. НН, лист 62).
Протекающий по торцевому зазору между крыльчаткой и внутрен-
ним корпусом (11) компонент проходит через оба подшипника, осу-
ществляя их охлаждение и смазку, и попадает в пмпеллерную полость,
откуда по внешнему трубопроводу (44) отводится на вход в насос.
Насос окислителя
Основные параметры
Тип рабочего колеса центробежное, полуот-
крытое, с осевым пред-
насосом
Расход 0,957 кг/сек
Давление
на входе 2,5 кГ/см2
на выходе 100,0 кГ/см2
Мощность потребляемая 22,1 л. с.
Коэффициент полезного действия . . . 0,35
Коэффициент быстроходности .... 37,4
Кавитационный коэффициент быстро-
ходности 1900
По конструкции насос окислителя аналогичен насосу горючего. Он
состоит из стального корпуса, ротора и уплотнения.
Отличие имеется в роторной части насоса, а именно в рабочем ко-
лесе. Рабочее колесо представляет собой узел, состоящий из центро-
63
бежного колеса полуоткрытого типа (32) и осевого шнекового предна-
соса (34). Центробежное колесо выполнено из стали с тремя прямыми
лопатками (сеч. ЕЕ). Шнековый преднасос также стальной, двухзаход-
ный, с постоянным шагом, с правым направлением винтовой линии. По-
верхность шнека электрополирована.
Взаимная центровка вала, рабочего колеса и шнека осуществляется
по цилиндрическим пояскам.
Особенности работы ТНА
ТНА, как и двигательная установка, многоразового включения
(30 включений), с максимальным временем между первым и последним
включением — 45 суток.
Общая продолжительность работы за 30 включений составит
600 секунд. Минимальное время между командами «Пуск» и «Оста-
пов»— 10 секунд. Многократный пуск ТНА осуществляется специаль-
ными клапанами входа окислителя и горючего.
На пусковом режиме компоненты в газогенератор подаются из кла-
панов входа, а на рабочем режиме — из основных магистралей, питаю-
щих камеру двигателя.
Перед пуском ТНА насосы заполнены компонентами. Начальная
раскрутка турбины и ее выход па режим главной ступени осуществляет-
ся газогенератором. В процессе начального разгона ротора давление
компонентов на выходе из насосов увеличивается и TITA выходит на ре-
жим главной ступени.
Отработанный на турбине ТНА газ (мятый газ) в зависимости от
конкретного объема выбрасывается в окружающее пространство либо
через выхлопные сопла (имея суммарную тягу сопел 17 кГ), либо через
систему сопел, используемых для стабилизации и управления объек-
том.
Крепление ТНА на двигателе
Крепление ТНА в камере сгорания осуществлено через серьгу, при-
варенную к корпусу турбины, и при помощи кронштейнов на пуско-от-
сечных клапанах входа окислителя и горючего.
Некоторые технические условия на сборку,
балансировку и испытания ТНА
1. Корпус турбины после приварки к нему ребер жесткости, сопло-
вого аппарата, выхлопного аппарата, кронштейна для крепления ТНА
к двигателю подвергается стабилизирующему отжигу в безокислитель-
пой среде. Разрешается производить зачистку проплавов с обеих сторон
приварки ребер жесткости.
Корпус турбины испытывается на прочность и герметичность. На
прочность — гидравлическим давлением 15 кГ/см2 в течение 3 минут.
На герметичность — давлением воздуха 10 кГ/см2 в течение 3 минут под
водой. Утечки не допускаются. Испытания проводятся до окончательной
механической обработки.
2. Сопловой аппарат после сварки, которая осуществляется в среде
защитного газа — аргона, тоже подвергается испытанию па прочность
гидростатическим давлением 80 кГ/см2 в течение 3 минут, на герметич-
ность — давлением воздуха 50 кГ/см2 в течение 3 минут под водой. До-
пускается сопловой аппарат испытывать в узле, т. е. совместно с флан-
64
цем корпуса турбины. В случае нарушения герметичности допускается
подварка не более двух раз в одном месте.
3. Выхлопной аппарат, аналогично сопловому аппарату, сваривает-
ся в среде защитного газа — аргона.
Сварные швы проверяются на прочность гидравлическим давлением
15 кГ/см2 в течение 3 минут и на герметичность давлением воздуха
12 кГ/см2 в течение 3 минут под водой.
Допускаются эти испытания в узле, т. е. после приварки выхлоп-
ного аппарата к корпусу турбины.
4. После приварки лопаток к диску и бандажа к лопаткам диск с
цапфами подвергается отпуску для снятия напряжений, После снятия
напряжений узлы подвергают старению и калке.
Сварной шов приварки лопаток контролируется рентгеном.
Допускаются:
— непровары длиной до 2 мм у двух лопаток, не примыкающих
друг к другу;
— радиальные трещины, являющиеся продолжением стыка лопа-
ток. Суммарная длина стыка лопаток н трещины не более 4 мм. Откло-
нение направления трещины от направления стыка не более 0,5 мм,
5. Сферические поверхности цапф ротора хромируются.
6. Ротор турбины подвергается динамической балансировке с опо-
рами по вертикальным осям сфер снятием материала по радиусной гал-
тели со стороны приварки лопаток равномерно с двух сторон. Места
снятия материала заполировываются.
Допустимый дисбаланс — 0,5 гем.
Боковые поверхности диска и поверхности цапф ротора полируются.
7. Корпуса насосов горючего и окислителя подвергаются стабили-
зирующему отжигу в безокислительной среде.
Полость насоса (улитка с входным патрубком и диффузором) испы-
тываются па прочность гидравлическим давлением 150 кГ/см2 в тече-
ние 3 минут; на герметичность — давлением воздуха 120 кГ/см2 в тече-
ние 3 минут под водой.
Испытания проводятся до окончательной механической обработки
внутреннего диаметра улитки, входного диаметра диффузора и его внеш-
него диаметра, а также расточных посадочных диаметров по внутренней
поверхности корпуса (под механическую обработку оставляется припуск
по 0,5 мм па сторону).
Материалы
Материалы основных деталей ТНА представлены в таблице II—7, а
в таблицах II—8 и II—9 приведены некоторые сведения о подшипниках
и веса основных деталей ТНА.
Т а б л и ц з II—7
Наименование Материалы
Корпуса турбины и насосов Сопловой аппарат Диск и вал турбины Рабочие лопатки турбины Крыльчатки насосов, шнек, импел- леры Ст. Х18Н9Т Ст. Х18Н9ТЛ Сплав ЭИ437АШ Силан ЭИ437АЛ Ст. 2X13
5 Зак. 0-15
G5
Под шинники
Таб .а н и а II—8
Наименование
Индекс подшипника
Число оборотов (об/мин)
Рабочая температура (°C)
Рабочая среда
Время работы (сек)
Посадка по внутренней обойме (мм)
Посадка по внешней обойме (мм)
Количество
11араметры
В126100101
60 000
От —20 до +40
ТГ-02 ц АК-27И
450
юд„
26С„
4
Таблица II—О
Веса основных деталей ТНА (кг)
Ротор в сборе
Лопатка
Корпус насоса
Колесо в сборе
Шнек
0,42
0,002
0,488
0,455
0,007
0,02
0,013
ТУРБОНАСОСНЫЙ АГРЕГАТ ДВИГАТЕЛЯ М.25
(листы 64 67)
ТНА включает в себя газовую турбину, насосы горючего (ТГ-02) и
окислителя (АК-27И). Турбина работает на газе собственных компо-
нентов.
Особенностью ТНА является двухвальный ротор с консольным рас-
положением турбины и передачей крутящего момента от турбины к на-
сосу окислителя через шлицевую рессору.
Фиксация роторов насосов горючего и окислителя в осевом направ-
лении осуществлена подшипниками (11) и (38). Подшипник (18) на
валу турбины по внутренней обойме не фиксирован, воспринимает толь-
ко радиальные нагрузки. Подшипник (25) по наружной обойме не фик-
сирован и тоже воспринимает только радиальные нагрузки. Смазка и
охлаждение подшипников осуществлена основными компонентами дви-
гательной установки. Сухой вес ТНА — 30 кг.
Турбина
Основные параметры
Тип турбины.......................... осевая, активная, одно-
ступенчатая
Частота вращения............. 29 000 об/мин
Окружная скорость па среднем диамет-
ре лопаток..................... 370 м/сек
Расход газа................... 2,6 кг/сек
Давление
на входе (в газогенераторе) .... 113,0 кГ/см2
на выходе............................. 2,84 кГ/см2
Мощность...................... 1975 л. с.
Коэффициент полезного действия . . . 0,639
66
Одноступенчатая, активная турбина состоит из корпуса с сопловым
и выхлопным аппаратами и рабочего колеса с валом.
Корпус.
Корпус турбины (46) выполнен из жаропрочной стали в виде фа-
сонной цилиндрической втулки, К левому торцу корпуса турбины при-
варен корпус выхлопного аппарата (6). К правому торцу корпуса тур-
бины, по наружной поверхности его, приварен сопловой аппарат турби-
ны (9).
Сопловой аппарат выполнен в форме венца с семью фрезерованны-
ми рабочими соплами и одним пусковым соплом (вид Е, сеч, ГГ и СС,
лист 67).
К пусковому соплу приваривается корпус пиростартера, а к корпу-
су соплового венца — входной газовый коллектор переменной площади
сечения. К цилиндрической части входного газового коллектора прива-
рен фланец, к которому, в свою очередь, приваривается газогенератор.
Сопловой венец выполнен из поковки (может выполняться н из штам-
повки) с последующей механической обработкой (точением п фрезеро-
ванием).
Входной газовый коллектор выполнен в виде полупатрубка из двух
штампованных секторов, сваренных между собой,
Двумя конусными диафрагмами сопловой аппарат приварен к
стальному фасонному корпусу (45) подшипника (И). В наружной ко-
нусной диафрагме выполнено 7 окон для возможности крепления при
помощи шпилек корпуса насоса горючего. Наружная диафрагма усиле-
на семью ребрами жесткости. Жесткость внутренней конической диаф-
рагмы повышена двенадцатью радиальными выштамповками. На кор-
пусе соплового аппарата (9) приварен штуцер (47) (лист 66) для заме-
ра давления газа перед турбиной.
Выхлопной аппарат (G) состоит из выхлопного коллектора с двумя
выхлопными патрубками.
Для увеличения жесткости выхлопного аппарата к нему приварены
цилиндрическая втулка, четыре ребра п точеное кольцо Г-образного
профиля, которое используется для крепления ТНА к раме двигателя.
Выхлопные патрубки установлены в двух диаметрально противо-
положных плоскостях. Они имеют коническую форму и состоят из трех
штампованных секторов, сваренных между собой. Патрубки заканчи-
ваются цилиндрическими участками, к которым привариваются фланцы
для стыковки их с выхлопными трубами.
Рабочее колесо с валом.
Ротор турбины состоит из диска (7) и вала (2). Лопатки (96 шт.)
выполнены электроэрозионным способом зацело с диском. Крепление
бандажа к лопаткам диска осуществлено пайкой.
В диске турбины выполнена проточка для напрессовкн его на вал.
Фиксация диска относительно вала осуществлена шестью штифтами
(3) (диаметром 8 Штифты от выпадания защищены кольцом (5),
которое, в свою очередь, зафиксировано от осевых перемещений двумя
штифтами (1) (диаметром З-j^-). Штифты (1) после запрессовки зава-
рены по наружной поверхности, места сварки зачищены (сеч. ИИ,
лист 67).
Внутри вала выполнены эвольвентные шлицы для передачи через
рессору (17) крутящего момента к насосу окислителя (34). В валу
выполнено 6 отверстий диаметром 4 мм для отвода в полость турбины
5*
67
компонентов, просочившихся из насосов сквозь манжетные уплотнения.
Кроме того, на внешнем диаметре вала просверлено одно глубокое от-
верстие диаметром 3 мм под штифт (10) для передачи крутящего мо-
мента от вала к импеллеру (8). На внешнем диаметре вала выполнены
эвольвситные шлицы для передачи крутящего момента колесу насоса
горючего (12).
Насос горючего
Основные параметры
Тип рабочего колеса ........ центробежное, закрытое
Расход................................ 15,29 кг/сек
Давление
на входе............................... 7 кГ/см2
на выходе............................ 213 кГ/см2
Мощность потребляемая................. 775 л. с.
Коэффициент полезного действия . . . 0,65
Коэффициент быстроходности .... 42
Кавитационный коэффициент быстро-
ходности ......................... 1350
Насос горючего состоит из корпуса, рабочего колеса и узлов уплот-
нений.
Корпус.
Корпус насоса горючего (40) выполнен из алюминиевого сплава за
одно целое с улиткой и входным патрубком. По наружной поверхности
корпус насоса усилен десятью ребрами жесткости.
На входном патрубке выполнены два резьбовых отверстия, пз кото-
рых одно используется для установки штуцера замера давления па вхо-
де в насос, другое — для штуцера слива горючего пз стабилизатора.
Для увеличения продольной жесткости входного патрубка в нем выпол-
нено ребро жесткости длиной 100 мм п толщиной 5,5 мм. Оно одновре-
менно улучшает условия входа в насос, устраняя крутку компонента на
входе в колесо.
Па правом торце корпуса насоса установлено 6 шпилек М8 для при-
соединения разделительного корпуса узла манжетных уплотнений (20)
п корпуса насоса окислителя. На корпусе насоса (в плоскости импелле-
ра (19)) выполнено резьбовое отверстие с заглушкой (41) для установ-
ки датчика числа оборотов ТНА.
Улитка насоса спрофилирована переменным радиусом при постоян-
ной ширине капала. Диффузор выполнен за одно целое с улиткой, на-
чало его канала прямоугольной формы. Заканчивается диффузор квад-
ратным фланцем с четырьмя шпильками для присоединения отводного
трубопровода.
Во внутреннюю цилиндрическую проточку корпуса подшипника
(45) вварен корпус манжетного уплотнения (4).
Рабочее колесо.
Рабочее колесо насоса горючего выполнено из алюминиевого спла-
ва. Ойо состоит из крыльчатки (12) и передней крышки (43). Крышка
припаяна к лопаткам крыльчатки. Крыльчатка изготовлена с шестью
лопатками и с развитой ступицей, на которую напрессована стальная
втулка для образования узла плавающего уплотнения. Втулка напрес-
совывается в нагретом до температуры 200—250° С состоянии. Фиксиро-
вана втулка завалыювкой буртика, выполненного на диске крыльчатки.
Для предотвращения нарушения геометрии плавающих уплотнений
в случае просачивания компонента под втулки через места завальцо-
вок (ввиду того, что места завальцовок стальных втулок на колесе пасо-
68
са находятся в полости высокого давления) в ступице крыльчатки и
передней крышки колеса, под стальными втулками профрезерованы
пазы (см. сеч. КК, лист 67).
На диаметре 48 мм, в ступице крыльчатки просверлено шесть сквоз-
ных отверстий диаметром 4,2 мм для перепуска просочившегося через
плавающее уплотнение горючего па вход в насос.
Смазка и охлаждение подшипника осуществляется за счет пульса-
ций давления за плавающим уплотнением (13), а также за счет вихрей,
возникающих в процессе работы насоса из-за образования зон понижен-
ного давления на спинке импеллера в процессе работы.
Уплотнения.
Для уменьшения перетекания компонента из полости высокого дав-
ления насоса с обеих сторон колеса предусмотрены описанные выше
плавающие самоустапавлнвающиеся стальные кольца (15). Во время
работы ТНА они под действием перепада давления прижимаются к
опорным стальным кольцам (16), запрессованным в корпус насоса.
Полости насоса горючего, заполненные компонентом, уплотняются
узлами манжет, как со стороны турбины, так и со стороны насоса окис-
лителя (место I, II, листы 66, 67). Просочившееся через манжетное
уплотнение горючее выбрасывается в полость турбины.
На рабочем режиме работы ТНА разделение полостей насоса и тур-
бины осуществлено импеллером (8).
Входная полость насоса горючего от полости насоса окислителя от-
делена аналогичными по конструкции узлами уплотнения, с той лишь
разницей, что манжетное уплотнение и пмпеллерная полость образова-
ны специальным разделительным корпусом (20) (место II).
Просочившееся через манжетное уплотнение горючее по кольцево-
му каналу между валом ротора насоса горючего в трубкой разделитель-
ного корпуса (20) отводится к диску турбины и через отверстия, вы-
полненные в валу ротора, выбрасывается в полость турбины.
Импеллер (19) с валом насоса горючего соединен при помощи резь-
бы. Относительно вала фиксирован пластинчатым замком.
В двух диаметрально противоположных плоскостях, с противопо-
ложной стороны от лопаток его, выполнены 2 фрезеровки под стальные
грузики для передачи импульсов датчику счетчика числа оборотов.
Грузики приклепаны стальными заклепками.
Импеллер (8) насоса горючего выполнен закрытого типа (с козырь-
ком), из алюминиевого сплава (анодирован), с восемнадцатью лопат-
ками.
Импеллер (19) выполнен стальным, тоже с восемнадцатью лопат-
ками.
Насос окислителя
Основные параметры
Тип рабочего колеса............ центробежное, закрытое,
с осевым преднасосом
Расход..............................52,3 кг/сек
Давление
на входе.......................... 8 кГ/см2
на выходе......................... 202 кГ/см2
Мощность потребляемая................... 1200 л. с.
Коэффициент полезного действия . . . 0,72
Коэффициент быстроходности . . . 95
Кавитационный коэффициент быстро-
ходности ............... 2700
69
Насос окислителя состоит из корпуса, рабочего колеса с преднасо-
сом и узлов уплотнений.
Кори у с.
Корпус насоса (31) выполнен из алюминиевого сплава совместно с
улиткой. По наружной поверхности корпус насоса усилен семью ребра-
ми жесткости. В корпусе насоса, в плоскости импеллера (39) выполне-
но отверстие диаметром 10 мм для образования перепускной магистра-
ли из полости подшипника (38) па вход в насос. Эта полость с входом
в насос соединена внешним трубопроводом (27). Фланец трубопровода
крепится к корпусу насоса двумя шпильками.
Входной патрубок (28) насоса окислителя выполнен стальным за
одно целое с развитым фасонным фланцем. На входе в патрубок уста-
новлена конусная втулка на трех пилонах под передний подшипник (25)
вала ротора насоса окислителя.
По наружной поверхности входного патрубка приварен коллектор
для приема компонента из импеллерноп полости. Трубопровод (27)
приваривается к этому коллектору. Под коллектором в корпусе вход-
ного патрубка выполнено 36 отверстий диаметром 2 мм под углом 45°
к осн патрубка.
Улитка спрофилирована переменным радиусом при постоянной ши-
рине канала. Диффузор выполнен за одно целое с улиткой. Входная его
часть имеет прямоугольную форму. Закапчивается диффузор фасонным
фланцем с шестью шпильками М8.
Рабо ч е е к о л е с о.
Рабочее колесо представляет собой единый узел, состоящий из
цептпобежного колеса и осевого шнекового прсднасоса. Центробежное
колесо насоса выполнено из алюминиевого сплава. Крыльчатка (34)
имеет 7 фрезерованных лопаток. Закрытые каналы колеса образованы
при помощи панки к лопаткам крыльчатки двух крышек (32) и (35).
На ступицы крышек насоса напрессованы стальные втулки для об-
разования плавающих уплотнений.
Стальной шнек (33) двухзаходпый, с правым направлением винто-
вой .пиши постоянного шага. Цапфа шпека запрессована в вал (21) ро-
тора насоса. При запрессовке вал нагревается до температуры 150° С.
Фиксация шнека относительно вала ротора насоса осуществлена
радиальным штифтом, который закрыт дистанционным кольцом, уста-
новленным между ступицей колеса и внутренней обоймой фиксирующе-
го подшипника (38). Крутящий момент от вала (2) передается на вал
насоса (21) через рессору (17). Вал насоса воспринимает крутящий мо-
мент через шлицы, нарезанные на его внутреннем диаметре, а передает
к насосу через шлицы, нарезанные по наружному диаметру вала. Для
устранения осевых перемещений рессоры в процессе работы ТНА рес-
сора со стороны насоса окислителя прижата к диску турбины пружи-
ной, вставленной в цилиндрическую проточку цапфы шнека.
У и л отпе и п я.
Для уменьшения перетеканий комггонепта из полостей высокого дав-
ления насоса в полости пониженных давлений на колесе выполнены
узлы плавающих уплотнений. Плавающее уплотнение, установленное со
стороны входа, имеет внутреннее плавающее кольцо (30).
Уплотненно по валу насоса окислителя осуществлено аналогично
уплотнению насоса горючего манжетным узлом (место II) п импелле-
ром (39). Просочившийся через манжетное уплотнение окислитель по
70
кольцевому каналу между внутренним диаметром трубки разделитель-
ного корпуса уплотнения п рессорой отводится к диску турбины и через
отверстия в валу ротора выбрасывается в полость турбины.
На рабочем режиме насосная полость уплотняется импеллером,
установленным на резьбовой части вала окислителя. Импеллер относи-
тельно вала фиксирован пластинчатым замком по пазу на валу.
Окислитель, просочившийся через плавающее уплотнение па ступи-
це центробежного колеса, проходит через подшипник в импеллерпую по-
лость, осуществляя смазку н охлаждение подшипника, и отводится па
вход насоса. Окислитель, просочившийся через плавающее уплотнение
на передней крышке колеса, сразу попадает па вход в колесо насоса.
Особенности работы ТНА
Выполнен ТНА двухрежимным, одноразового применения. Время
работы ТНА'—48 секунд.
На первом режиме (режиме максимальных оборотов) —•
29 000 об/мин — ТНА работает 21 секунду. На втором режиме — режиме
плавного снижения числа оборотов до 22 000 об/мин — ТНА работает
27 секунд. Изменение режима работы ТНА осуществляется по экспонен-
те автоматической системой регулирования двигателя от датчика про-
дольных ускорений ракеты.
Перед пуском ТНА насосы заполнены компонентами. Начальная
раскрутка турбины осуществляется с помощью порохового стартера.
В процессе начального разгона ротора давление компонентов па вы-
ходе из насосов увеличивается п в работу включается газогенератор,
откуда газ поступает через трубопроводы на сопла турбины.
ТНА выходит па режим главной ступени, обеспечивая подачу ком-
понентов под высоким давлением в камеру двигателя и газогенератор.
Крепление ТНА на двигателе
Крепление ТНА к двигательной установке осуществлено с помощью
сварки, Свариваются между собой специальное Г-образпое кольцо, при-
варенное к наружной поверхности выхлопного коллектора турбины (6|,
н две секторные пластины, приваренные к наружному днищу камеры
сгорания.
Некоторые технические условия
на балансировку ротора ТНА
!. Колесо насоса горючего в собранном состоянии подвергается ста-
тической балансировке до безразличного состояния. Металл снимается
но диску крыльчатки и по передней крышке колеса на длине 12 мм, па
глубину до 0,5 мм, отступя 10 мм от наружного диаметра колеса. Места
снятия материала полируются.
2. Ротор турбины балансируется динамически в плоскостях приве-
дения по диску турбины и по крыльчатке колеса насоса горючего. Ме-
талл снимается равномерно с обеих сторон по наружным боковым по-
верхностям колеса горючего, на длине 18 мм, на глубину нс более
0,5 мм, отступя на 8 мм от наружного диаметра колеса, и по диску тур-
бины с диаметра 100 мм до диаметра 180 мм, на глубину до 0,5 мм.
Допускаемый дисбаланс—1 гем. Разрешается балансировка па
технологических подшипниках. Места снятия материала заполировы-
ваготся.
71
3. Ротор насоса окислителя подвергается динамической баланси-
ровке в плоскости приведения по центробежному колесу. Допускаемый
дисбаланс — 1 гем. Металл снимается по обеим крышкам колеса надли-
не 6 мм, отступя 1,5 мм от наружного диаметра колеса. Места снятия
металла заполировываются. Допускается проводить блпяисмрпвку на
технологических подшипниках.
Материалы
Материалы основных деталей ТНА указаны в таблице II—10.
В таблицах II—11 и II—12 помещены некоторые сведения о подшипни-
ках ТНА п веса основных деталей его.
Т а б л и ц а II—10
Наименование Материалы
Корпус турбины и шнек Сопловой аппарат Диск и лопатки турбины, вал Рессора Корпуса насосов п крыльчатка насоса горючего Крыльчатка насоса окислителя Кольца плавающих уплотне- ний, импеллер (19) Импеллер (39) Импеллер (8) Манжетные уплотнения Припой Ст. Х18Н10Т Сплав ЭИ835 Ст. Х12Н22ТЗ Ст. 1Х12Н2ВМФЛ Ал. сплав АЛ4 Ал. сплав АВ Ст. 2X13 Ст. Х18Н9Т Ал. сплав АК8 Фторопласт-4 Силумин АЛ2-НВ597-53
Т а б ,ч н u а II—11
Подшипники
Наименование Параметры
Индекс подшипни- В126100Ю1 ЗВ206ЮЗ ЗВ206ЮЗ 8В207Ю2
к а
Количество 1 111
Число оборотов 30 000
(об/мин)
Рабочая темпера- + 50
тура (°C)
Рабочая среда АК-27И | АК-27И | ТГ-02 | ТГ-02
Время работы 70
(сек)
Посадка по внут- 10Сп 30Пп 30Пп 35Пп
ренней обойме
(мм)
Посадка по внеш- 26СН 62СГ1 62С„ 72СП
ней обойме (мм)
72
Таблица 11—12
Веса основных деталей ТНА (кг)
Ротор в сборе О 1,636
Г 7,53
Корпус насоса 0 2,814
Г 4,9
Колесо в сборе О 0,69
Г 0,748
Шнек с валом 0,68
Сопловой аппарат с 8,072
диафрагмами и
фланцем
Выхлопной аппарат 2,5
ТУРБОНАСОСНЫЕ АГРЕГАТЫ ДВИГАТЕЛЯ Жз
(листы 68-ь71 и 72, 73)
Двигатель имеет два отдельных ТНА: для стартовой и маршевой
камер.
Оба ТНА включают в себя газовую турбину, насосы горючего
(ТГ-02) и окислителя (АК-27И). Турбина каждого ТНА имеет свой
газогенератор и работает на газе собственных компонентов.
По конструктивной схеме оба ТНА относятся к таким, определяю-
щей особенностью которых является симметричное расположение насо-
сов н подшипников относительно диска турбины.
Ротор турбины не имеет своих подшипников, поэтому насосы яв-
ляются автономными, а подвеска ротора турбины в агрегате является
свободной, с передачей крутящего момента насосам при помощи спе-
циальных шаровых цапф.
В данной схеме каждый насос индивидуально отрабатывается на
собственных подшипниках, потом их корпуса пристыковываются к кор-
пусу турбины п свариваются между собой.
Смазка и охлаждение подшипников осуществляется собственными
компонентами двигательной установки.
ТНА стартовой камеры
Время работы ТНА — 80 секунд. Сухой вес ТНА— 15,4 кг.
Турбина
Основные параметры
Тип турбины.....................осевая, активная, одно-
ступенчатая
Частота вращения..................... 36 200 об/мин
Окружная скорость на среднем диамет-
ре лопаток....................... 304 м/сек
Расход газа......................0,98 кг/сек
Давление
на входе (в газогенераторе) .... 94 кГ/см2
па выходе........................ 2 кГ/см2
А4ощиость........................ 629 л. с.
Коэффициент полезного действия . . . 0,45
Одноступенчатая активная турбина состоит из корпуса, соплового
аппарата, выхлопного аппарата и рабочего колеса с валом.
73
Корну с.
Стальной корпус турбины выполнен из двух половин (14), (15),
сваренных между собой. Для увеличения жесткости корпусных стенок
обеих половин они усилены ребрами, приваренными к нх внутренним
стенкам.
К левой части корпуса (14) приварен сопловой аппарат (16). На
этой же части корпуса приварены два кронштейна (46), (47) (виды Б и
В, листы 70, 71) для крепления ТНА к камере сгорания.
К правой части корпуса (15) приварен выхлопной аппарат (17).
В обе половины корпуса вварены корпуса (18) и (37) узлов контактно-
го торцевого уплотнения с сильфонным разделителем.
С о н л о в о й анпара т.
Сопловой аппарат (16) состоит из входного коллектора и соплового
венца с пятью рабочими и одним пусковым соплом (лист 71, вид Б).
Входной коллектор выполнен из трех частей, сваренных между собой.
Верхняя часть коллектора представляет собой полупатрубок, выполнен-
ный пз двух штампованных секторов, сваренных между собой. Нижний
сопловой венец, выполненный методом точного литья совместно с рабо-
чими соплами (сеч. ИИ). 1< цилиндрической части входного газового
коллектора приварен переходник коленообразной формы, к которому
приваривается газогенератор (48) (виды Б и В). Сопловым венцом
входной коллектор приварен к конусному фланцу турбины. 1< пусково-
му соплу приварен корпус пиростартера (49) (виды Б и В).
В ы х л он и о й а п и а р а т.
Выхлопной аппарат турбины (17) состоит пз выхлопного венца с
лопатками и выхлопного коллектора конусообразной формы, заканчи-
вающегося цилиндрическим фланцем. Выхлопной венец, состоящий из
ту, к обечаек, выполнен методом точного литья, с углом устаиова пово-
ротных лопаток 60° к осп потока. Шесть лопаток выполнено, в основном,
для придания большей жесткости корпусу турбины. Выхлопной коллек-
тор выполнен пз трех частей, сваренных между собой. К цилиндриче-
ской части выхлопного коллектора приварен фланец, к которому, в свою
очередь, припаривается выхлопная труба ТНА.
Р а б о ч с е ко л е с о с в а л о м.
Диск турбины (13) выполнен штамповкой совместно с цапфами,
которые являются валом и образуют вместе с диском ротор турбины.
Турбинные лопатки выполнены точным литьем, пакетами но 4 лопатки
в каждом (сеч. ГГ), которые привариваются к диску турбины электрон-
но-лучевой сваркой.
Цапфы ротора имеют фасонную форму. Сферические поверхности
выполнены для обеспечения центровки ротора турбины относительно
насосов ТНА и являются опорами ротора. Эти поверхности хромируются
(толщина 10—20 микрон) и полируются. Оканчиваются цапфы цилинд-
рическими хвостовиками, на которых выполнены по два фасонных паза,
соответствующих профилю отверстий в валах насосов (сеч. СС). Эти
пазы передают крутящий момент от ротора турбины к насосам.
Для регулирования положения ротора турбины между насосами в
вал насоса окислителя ввернут регулировочный винт (22), а для обеспе-
чения осевой фиксации ротора в вал насоса горючего вставлена пружи-
на (II), прижимающая его к регулировочному винту.
71
Насос горючего
Основные параметры
Тип рабочего колеса.................... центробежное, закрытое,
с осевым преднасосом
Расход................................ 5,04 кг/сек
Давление
на входе.......................... 2,5 кГ/см2
на выходе....................... 175,0 кГ/с№
Мощность потребляемая..................... 258 л. с.
Коэффициент полезного действия . . . 0,568
Коэффициент быстроходности .... 33,8
Кавитационный коэффициент быстро-
ходности ............... 2500
Насос горючего состоит из корпуса, рабочего колеса с валом и уз-
лов уплотнений.
Корпус насоса.
Корпус насоса горючего выполнен стальным и состоит из трех час-
тей, сваренных между собой (5), (12), (40). Все три части корпуса уси-
лены ребрами жесткости, приваренными к ним. К входному патрубку
(5) приварен переходник, в котором на трех пилонах находится втулка
обтекаемой формы для размещения в ней переднего радиального под-
шипника (3) (сеч. ПП). В центре втулки имеется отверстие для прохо-
да компонента, охлаждающего и смазывающего подшипник. К цилинд-
рической части входного патрубка, между ребрами жесткости, приваре-
на трубка для сброса на вход в насос, компонента топлива, прошедшего
в импеллерпук) полость уплотнения (см. аналогичное сеч. АА насоса
окислителя).
Входной патрубок перед шнеком имеет конфузорный профиль для
повышения кавитационной устойчивости насоса. К переходнику (с пи-
лонами) входного патрубка приварен коленообразный патрубок (1) с
клапаном входа. К этому патрубку приварена бобышка (44), через ко-
торую осуществляется питание ТНА двигателя маршевой камеры
(см. отверстие (а), лист 68, вид Б, лист 71). Кроме этого, к коленооб-
разному патрубку приварены штуцеры для замера давления на входе в
насос п для слива компонента из стабилизатора.
В корпусе (12) спрофилирована улитка переменным радиусом при
постоянной ширине канала (сеч. ДД, лист 71).
Корпус насоса соединен с корпусом турбины сваркой при помощи
двух полуколец. В этом соединительном бандаже имеется отверстие и
штуцер для отвода просочившегося компонента в пмпеллерную полость
(сеч. АА, лист 70).
Рабо чее колесо с в а л о м.
Рабочее колесо представляет собой единый узел, состоящий из
центробежного колеса закрытого типа (9) и осевого шнекового прсд-
насоса (4). Крыльчатка (9) выполнена с семью лопатками (лист 71,
сеч. ДД). Закрытые каналы колеса образованы при помощи пайки к
лопаткам крыльчатки передней крышки (силуминовым припоем).
Центробежное колесо устанавливается на валу на резьбе через
стальную переходную втулку, ввернутую в колесо. Эта втулка введена
с целью предотвращения преждевременного разрушения резьбы в алю-
миниевой ступице крыльчатки при переборках насоса. Центрируется
резьбовая втулка относительно центробежного колеса и вала насоса по
75
цилиндрическим поискам. Колесо подвергается капке и старению
(НВ-80). Поверхность колеса анодирована.
На ступицы колеса напрессованы стальные кольца для образования
узла уплотнения. Кольца в осевом направлении фиксированы при по-
мощи развальцовок. В связи с тем, что места завальцовок колец на-
ходятся в полостях высокого давления компонента, под стальными
кольцами ггрофрезерованы пазы (см. сеч. ММ, лист 71), для предотвра-
щения нарушения геометрии узла плавающего уплотнения в случае про-
сачивания компонента под кольца по местам их завальцовок.
Двухзаходпое осевое колесо (шнек) выполнено из стали, с правым
направлением винтовой линии постоянного шага. Центрирован шпек
относительно вала насоса ио цилиндрическим пояскам вала. Крутящий
момент иа шнек передается через две лыски на выступе вала (см. ана-
логичное место у насоса окислителя, вид Л, лист 70).
Вал насоса горючего (10) установлен на двух шариковых опорах.
Подшипник (38) фиксирует вал в осевом направлении. Фиксация под-
шипника по внешней обойме в корпусе насоса осуществлена с помощью
гайки (41) через торцевое кольцо плавающего уплотнения и упругое
кольцо (39), вставленное в проточку внешней обоймы подшипника. Фик-
сация по внутренней обойме подшипника осуществлена гайкой (2) че-
рез шнек н резьбовую переходную втулку. Ганка (41) относительно кор-
пуса насоса фиксирована двумя керновками по резьбе. Ганка (2) от-
носительно вала фиксирована обжатием левого торца ее в паз вала.
На правом торце вала насоса выполнено 12 лопаток, образующих
импеллер с козырьком (для получения более устойчивой работы его).
Здесь же выполнен кольцевой буртик для образования опорной поверх-
ности контактной пары торцевого уплотнения. Торец кольцевого бурти-
ка хромирован па толщину 20—250 мкм. Под лопатками импеллера
выполнено шесть сквозных сверлений диаметром 1 мм для осуществле-
ния смазки и охлаждения контактной нары торцевого уплотнения (см.
аналогичное место для насоса окислителя, лист 71, вид К).
У п л о т и е и и я.
Для уменьшения перетеканий компонента из полости высокого дав-
ления насоса в полости пониженных давлений на центробежном колесе
насоса с обеих сторон предусмотрены плавающие самоустанавливаю-
щиеся стальные кольца. Во время работы ТНА они под действием пере-
пада давления прижимаются к опорным стальным кольцам, запрессо-
ванным в корпус насоса. Плавающие кольца (7) и (42) в осевом на-
правлении фиксированы фасонными стальными гайками (8) и (41).
Одновременно кольцевые буртики этих гаек предотвращают выпадение
плавающих колец во время сборки ТНА.
Компонент, просочившийся через плавающее уплотнение на вход-
ном патрубке (5), попадает прямо иа вход в центробежное колесо.
Кольцо (6) имеет конусный выступ для изменения направления потока
просочившегося компонента, что повышает кавитационную устойчивость
центробежного колеса.
Компонент, просочившийся через правое плавающее уплотнение,
проходит через подшипник (38), осуществляя смазку и охлаждение его,
и попадает в импеллерную полость, которая от полости турбины отде-
лена торцевым уплотнением (37).
Торцевое уплотнение с сильфонным разделителем состоит из кор-
пуса пружины, сильфона и стальной шайбы с ситало-фторопластовым
кольцом. Правая сторона сильфона приварена к деталям корпуса уплот-
76
нения аргоно-дуговой сваркой с торца. Левая сторона сильфона прива-
рена к стальной шайбе короткоимпульсной сваркой.
В шайбу завальцовано ситало-фторопластовое кольцо с шириной
контактной поверхности 6 мм. По наружному диаметру шайбы выпол-
нено два продольных паза под штифты для фиксации ее и сильфона в
окружном направлении. Фиксирующие штифты установлены в корпусе
уплотнения.
Пружина в уплотнении обеспечивает постоянное прижатие ситало-
фторопластового кольца к кольцевому буртику на торце вала насоса.
Корпус торцевого уплотнения (37) запрессовывается в переходной
корпус, вваренный в корпус турбины. Осевое перемещение корпуса
уплотнения перед сваркой ограничено упругим кольцом.
Насос окислителя
Основные параметры
Тип рабочего колеса .................
Расход ..............................
Давление
на входе ..........................
на выходе..........................
Мощность, потребляемая...............
Коэффициент полезного действия . . .
Коэффициент быстроходности . . . .
Кавитационный коэффициент быстро-
ходности .............................
центробежное, закрытое,
с осевым преднасосом
16,24 кг/сек
3,5 кГ/см2
155,0 кГ/см2
371 л. с.
0,63
79
3400
Насос окислителя состоит из корпуса, рабочего колеса с валом и
узлов уплотнений. По конструкции он аналогичен насосу горючего. От-
личие имеется в конструкции входного патрубка (26).
Конусная втулка для опоры радиального подшипника (27) с тре-
мя пилонами монтируется во входной патрубок (26) и фиксируется гай-
кой (31). К торцу входного патрубка приваривается переходный патру-
бок, имеющий по наружной поверхности коллектор для подвода компо-
нента, отбираемого из импеллерной полости насоса. Из коллектора на
вход в насос компонент попадает через шесть отверстий, просверленных
под углом 15°. Импеллерпая полость связана с коллектором посредством
внешнего трубопровода (см. вид В, сеч. АА).
Отверстие «б» в коленообразном патрубке (29) предназначено для
отвода окислителя к ТНА маршевой камеры двигателя.
Имеются также некоторые отличия в конструкции шнека и торцево-
го кольца плавающего уплотнения (25), которые видны на чертеже.
Особенности работы ТНА
Спроектирован ТНА для одноразового применения, однорежимным.
Перед пуском ТНА насосы заполнены компонентами. Начальная
раскрутка турбины осуществляется с помощью порохового стартера.
В процессе начального разгона ротора давление компонентов на выходе
из насосов увеличивается, и в работу включается газогенератор, откуда
газ поступает через сопла на турбину.
ТНА выходит на режим главной ступени, обеспечивая подачу ком-
понентов под высоким давлением в камеру двигателя и газогенератор.
Крепление ТНА на двигателе
Крепится ТНА в двигательной установке при помощи двух крон-
штейнов, приваренных к корпусу турбины: кронштейном (46) с
77
двумя отверстиями диаметром 9 мм к раме двигателя и резьбовым
кронштейном (47) к соплу камеры сгорания.
Некоторые технические условия на сборку,
балансировку и испытание ТНА
1. Корпус турбины после приварки к нему ребер жесткости под-
вергается стабилизирующему отжигу в нейтральной среде. Все сварные
швы турбинного корпуса до механической обработки подвергаются ис-
пытаниям на прочность гидравлическим давлением и на герметич-
ность — давлением воздуха под водой.
Давления гидроопрсссовки и испытании на герметичность задаются
в соответствии с условиями работы сварных швов. Аналогичным испы-
таниям подвергаются входной коллектор, сопловой аппарат и выхлоп-
ной коллектор с выхлопным патрубком.
2. После приварки лопаток к диску ротор подвергается калке и ста-
рению. Сварной шов контролируется рентгеном. Непровар не допус-
кается.
Допускается:
— окружные зазоры в месте стыка пакетов лопаток длиной не бо-
лее 5 мм с отклонением от направления стыка лопаток до 1 мм;
— не более 8 раковин (шлаковых включений) площадью до Змм2,
отстоящих друг от друга на расстоянии не более 50 мм, или раковины
(включения) площадью менее 1 мм2, отстоящие друг от друга на рас-
стоянии не менее 2 мм, а от раковин (включений) площадью до 3 мм2 —
па расстоянии не менее 5 мм.
У одного пакета допускается суммарная площадь раковин п вклю-
чений не более 4 мм2. Суммарная площадь раковин и включений не бо-
лее 15 мм2.
3. Ротор контролируется методом цветной дефектоскопии согласно
специальной инструкции.
4. Ротор турбины подвергается динамической балансировке. Дис-
баланс— 1 гем. Металл при балансировке снимается по радиусным гал-
телям диска со стороны приварки лопаток равномерно с обеих сторон.
Места снятия материала за пол провыв а юте я.
5. Место завальцовки ситало-фторопластового кольца проверяется
на герметичность давлением воздуха 10 кГ/см2 под водой.
Материалы
Материалы основных Деталей ТНА представлены в таблице II—13.
а в таблицах II—14 и II—15 приведены некоторые сведения о подшип-
никах ТНА и веса основных деталей его.
Таб .п и и а II—13
Наименование
Корпус турбины, шнек окислителя
Сопловой аппарат
Диск с валом
Рабочие лопатки
Корпуса насосов
Крыльчатки насосов
Кольца плавающих уплотнений,
шнек горючего
Валы насосов, импеллеры
Материалы
Ст. Х18Н9Т
Ст. Х18Н9ТЛ
Сплав ЭИ437А
Сплав ЭИ437АЛ
Ст. IX21H5T
Ал. сплав АВ
Ст. 2X13
Ст. Х12Н22ТЗМР
78
Таблнн ц a 11—-14
Подшипники
Наименование Параметры
Индекс подшипника В50204Ю В100009710
Число оборотов (об/мин) 60 000
Рабочая температура (°C) ±55
Рабочая среда ТГ-02 и АК-27Н
Время работы (сек) 80
Посадка по внутренней обойме (мм) 20Дп 7ДП
Посадка по внешней обойме (мм) 47СП 17СЛ
Количество 2 2
Т а б л и ц и И—15
Веса основных деталей ТНА (кг)
Ротор в сборе 1,7
Лопатка 0,024
Корпус насоса О 1,2
Г 1,6
Колесо в сборе О 0,19
г 0, 19
Шнек О 0,04
г 0,025
ТНА маршевой камеры
Сухой вес ТНА — 4,93 кг.
Турбина
Основные параметры
Тип турбины........................ осевая, активная, одно-
ступенчатая
Частота вращения..................... 59 560 об/мин
Окружная скорость на среднем диамет-
ре лопаток....................... 314 м/сек
Расход газа......................0,37 кг/сек
Давление . . '.....................
на входе (в газогенераторе) .... 80 кГ/см2
на выходе........................ 2 кГ/см2
Мощность..........................214 л. с.
Коэффициент полезного действия . . . 0,34
Одноступенчатая активная турбина состоит из корпуса, соплового
аппарата, выхлопного аппарата, рабочего колеса с валом.
Корпус.
Стальной корпус турбины конструктивно выполнен из двух поло-
вин (19) и (40), к которым для увеличения жесткости приварены на-
ружные и внутренние ребра.
К левой части корпуса (19) приварен сопловой аппарат (20).
К этой же части корпуса приварены кронштейн (44) и три планки (43),
равномерно расположенные по окружности, которые выполняют роль
79
реперных точек при определении коробления корпуса ТНЛ после свар-
ки и термической обработки.
К правой части корпуса турбины (40) приварен выхлопной аппа-
рат (22).
Сопл ово в а п п а р а т.
Сопловой аппарат турбины состоит пз входного коллектора, сопло-
вого венца с четырьмя рабочими соплами (сеч. ИИ) и одним пусковым
соплом (45) (см. вид В). Входной коллектор (47) представляет из себя
полупатрубок, выполненный пз двух штампованных секторов, сварен-
ных между собой. Сопловой венец (20) выполнен методом точного
литья. К цилиндрической части входного газового коллектора через фла-
нец приварен газогенератор (46). К пусковому соплу (45) привари-
вается корпус пиростартера.
В ы х л о п н о й аппарат.
Выхлопной аппарат (22) состоит из выхлопного венца, выхлопного
коллектора конусообразной формы, заканчивающегося выхлопным пат-
рубком цилиндрической формы (см. вид Б). Сегментный выхлопной ве-
нец выполнен методом точного литья с пятью лопатками, установлен-
ными под углом 60° к оси потока газа. Выхлопной коллектор выполнен
пз двух частей, сваренных между собой.
Рабочее колесо с валом.
Рабочее колесо турбины состоит из диска (21), выполненного штам-
повкой совместно с цапфами, которые являются валом турбины и об-
разуют вместе с ним ротор турбины. Торцы цапф выполнены сфериче-
скими.
Ротор турбины подвергается кадке и старению.
Турбинные лопатки в количестве 60 штук выполнены электроэро-
зией.
Насос горючего
Основные параметры
Тип рабочего колеса...................центробежное,
крытое, с
преднасосом
Расход................................ 1,54 кг/сек
Давление
на входе......................... 2,5 кГ/см2
на выходе..................... 175,0 кГ/см2
Мощность потребляемая.................. 102 л. с.
Коэффициент полезного действия . . . 0.41
Коэффициент быстроходности .... 30,8
Кавитационный коэффициент быстро-
ходности .................... 2000
полуот-
осевым
Насос горючего состоит из корпуса, рабочего колеса с валом и уз-
лов уплотнений.
Корпус.
Корпус насоса (14) выполнен из стальной штамповки за одно целое
с корпусом улитки. К корпусу насоса (14) приварен входной патру-
бок (1).
К входному патрубку между пилонами обтекаемой втулки (3) при-
парен штуцер с внешним трубопроводом (12) для сообщения импеллер-
ной полости насоса с входом.
80
Корпус входного патрубка (1) имеет три фрезерованных ребра
жесткости и одно глухое резьбовое отверстие (а) для крепления к
фланцу датчика числа оборотов ТНА (вид В).
По внутреннему диаметру входного патрубка установлен кониче-
ский обтекатель (3) на четырех пилонах обтекаемой формы, являющий-
ся корпусом опоры ротора осецентробежного колеса. Этот корпус опоры
в патрубке фиксирован в осевом направлении гайкой (2), а в окружном
направлении — штифтом по продольному пазу входного патрубка.
Перед шнеком внутренний диаметр входного патрубка выполнен в
виде конфузора с углом 20°, что повышает кавитационную устойчивость
осецентробежного колеса.
По наружной поверхности корпус (14) усилен шестью ребрами
жесткости. Улитка не профилирована.
Со стороны диска турбины в корпус насоса вварен корпус манжет-
ного уплотнения (41), а с другой стороны вворачивается резьбовая
переходная втулка (11), ограничивающая осевое перемещение внешней
обоймы подшипника (17) вместе с буртиком корпуса (14), в котором
прорезано шесть продольных пазов для обеспечения циркуляции компо-
нента в полости упругого кольца (16).
В нмпеллерной полости корпуса выполнено 12 сквозных отверстий
диаметром 3 мм под углом 30° к его поверхности для соединения ее. с
полостью коллектора, который выполнен по наружному диаметру кор-
пуса насоса. Коллектор образован кольцевой проточкой на наружной по-
верхности корпуса п цилиндрической втулкой (15), приваренной к кор-
пусу. К цилиндрической втулке приварен штуцер с внешним трубопро-
водом (12) для осуществления связи импеллерной полости с полостью
входа в насос.
Рабочее колесо с валом.
Рабочее колесо представляет собой единый узел, состоящий из цент-
робежного колеса полуоткрытого типа (10) и осевого шнекового прсд-
насоса (7) постоянного шага.
Стальное центробежное колесо насоса выполнено с пятью прямыми
лопатками, наружная поверхность которых профилирована по радиусу.
Внутренняя же поверхность лопаток крыльчатки не профилирована
(сеч. ЕЕ). Внутренний диаметр ступицы крыльчатки выполнен резьбо-
вым для крепления крыльчатки к валу насоса.
Осевое колесо (шнек) выполнено из алюминиевого сплава. Внут-
ренняя резьбовая проточка в шпеке предназначена для крепления его
на валу. На переднем торце шнека выполнено 4 лыски для навинчива-
ния его на вал. Центрируется шнек относительно центробежного колеса
по наружному диаметру ступицы, относительно вала — по внутренней
кольцевой проточке шнека со стороны левого торца его.
Вал насоса горючего (4) установлен на двух шариковых опорах.
Подшипник (17) фиксирует вал в осевом направлении. Фиксация вала
по внутренней обойме подшипника осуществлена ступицей крыльчатки
и упорным буртиком вала через ступицу импеллера. Подшипник (17)
является упругой опорой, это достигнуто постановкой между корпусом
(14) н наружной обоймой подшипника упругого кольца (16), выполнен-
ного толщиной 0,3—0,35 мм и имеющего по 6 выступов с наружной и
внутренней поверхности кольца (см. вид па листе). Выступы по наруж-
ному диаметру кольца смещены по углу поворота относительно высту-
пов на внутреннем диаметре кольца. Твердость стали кольца
HRC = 31—38.
6 Зак. 045
81
Подшипник (6) в корпусе конического обтекателя (3) по наружной
обойме не фиксирован; по внутренней обойме он фиксирован гайкой
(5), которая относительно вала фиксирована обжатием боковой ее по-
верхности в продольный паз вала.
Для передачи крутящего момента от вала турбины к насосам в ва-
лах обоих насосов выполнены фасонные пазы под соответствующие
хвостовики на валу турбины (см. аналогичный вид Г насоса окис-
лителя).
В валу насоса горючего для обеспечения фиксации ротора турбины
в осевом направлении установлен регулирующий винт (8) и поджимаю-
щая пружина (9).
Уплотнен и я.
Для уменьшения перетекании компонента из полости высокого дав-
ления в полости пониженных давлений предусмотрено комбинирован-
ное уплотнение, состоящее из импеллера (18) и узла манжетного уплот-
нения (41).
При невращающемся роторе ТНА при заполненных компонентами
насосах уплотнение полости турбины выполняется манжетным узлом, а
на рабочем режиме — импеллером.
Манжетный узел состоит из двух фторопластовых манжет.
Насос окислителя
Основные параметры
'Гни рабочего колеса................центробежное,
крытое, с
преднасосом
Расход................................... 4,41 кг/сек
Давление
на входе.......................... 3,5 кГ/см2
на выходе....................... 155,0 кГ/см2
Мощность потребляемая..................... 112 л. с.
Коэффициент полезного действия . . . 0,495
Коэффициент быстроходности .... 67,2
Кавитационный коэффициент быстро-
ходности ............... 3400
полуот-
осевым
По конструкции насос окислителя аналогичен насосу горючего. Не-
которые отличия имеются в конструкции корпуса и рабочего колеса
насоса.
Корпус насоса состоит из двух сваренных между собой частей (26)
н (35). Кроме этого, для увеличения жесткости входного патрубка (31)
он усилен четырьмя ребрами, приваренными по сто наружной поверх-
ности.
Стальное рабочее колесо насоса выполнено с четырьмя лопатками,
спрофилированными по двум радиусам (сеч. ДД). Шнек — переменного
шага.
При балансировке колеса металл снимается сверлением отверстий
диаметром 3 мм по торцам десяти фрезерованных лысок над ступицей
колоса (вид П).
Особенности работы ТНА
Спроектирован ТНА для одноразового применения, однорежимным.
Время работы ТНА — 470 секунд.
Перед пуском ТНА насосы заполнены компонентами. Начальная
раскрутка турбины осуществляется с помощью порохового стартера.
82
В процессе начального разгона ротора давление компонентов на выходе
из насосов увеличивается п в работу включается газогенератор, откуда
газ поступает через сопла на турбину.
ТНА выходит на режим главной ступени, обеспечивая подачу ком-
понентов под высоким давлением в камеру двигателя и газогенератор.
Крепление ТНА на двигателе
Крепится ТНА к раме двигателя при помощи приваренного к кор-
пусу турбины кронштейна (44) с двумя резьбовыми отверстиями
(вид Б).
Некоторые технические условия на сборку,
балансировку и испытание ТНА
1. Сопловой аппарат подвергается испытаниям на прочность дав-
лением жидкости 180 кГ/см2 в течение трех минут. На герметичность —
воздухом 120 кГ/см2 в течение трех минут под водой.
2. Корпуса турбины после приварки к ним ребер жесткости подвер-
гаются стабилизирующему отжигу в нейтральной среде. Все сварные
швы турбинного корпуса до механической обработки подвергаются ис-
пытаниям па прочность и герметичность гидравлическим давлением н
давлением воздуха под водой соответственно. Пределы величин давле-
ний на испытания указаны в п. I.
3. Ротор подвергается динамической балансировке. Дисбаланс
0,5 гем. Металл снимается по радиусным галтелям диска турбины под
лопатками равномерно с обеих сторон. ЛАеста снятия металла заполи-
ровываются. После окончательной механической обработки ротор поли-
руется. Контроль ротора осуществляется методом цветной дефектоско-
пии. Сферы цапф ротора хромируются. Толщина слоя хрома 10—20 мкм.
Материалы
Материалы основных деталей ТНА представлены в таблице II—16.
В таблицах II—17 и II —18 приведены некоторые сведения о подшипни-
ка?: п веса основных деталей ТНА.
Т а б л и ц а II—16
Наименование Материалы
Корпус турбины, шнек насоса окне- Ст. X18I-I9T
лителя Сопловой аппарат Диск турбины с валом Рабочие лопатки турбины Корпуса насосов, крыльчатка насоса Ст. Х18Н9ТЛ Сплав ЭИ696М Сплав ЭИ437АЛ Ст. IX21H5T
окислителя Крыльчатка насоса горючего, кольца Ст. 2X13
плавающих уплотнений, импеллеры Валы насосов Упругое кольцо (16) Шпек насоса горючего Манжетные уплотнения Ст. Х12Н22ТЗМР Ст. 13Х12НВМФА Ал. сплав Д16Т Фторопласт-4А
Таблица 11—17
Подшипники
Наименование Параметры
Индекс подшипника В100009410 2В101Ю1
Количество 2 2
Число оборотов (об/мин) 60 000
Рабочая температура (°C) ±55
Рабочая среда Время работы (сек) ТГ-02 и АК-27И 470
Посадка по внутренней обойме (мм) 4Дп 12С3
Посадка по внешней обойме (мм) 11СП 28СП
Т а б л и ц а II—18
Веса основных деталей ТНХ (кг)
Ротор в сборе 0,45
Лопатки 0,002
Корпус насоса 0 0,655
Г 0,55
Колесо в сборе О 0,05
Г 0,07
Шнек О 0,03
г 0,02
ТУРБОНАСОСНЫЙ АГРЕГАТ ДВИГАТЕЛЯ JI47
(листы 74 — 79)
ТНА включает в себя газовую турбину, насосы горючего (НДМГ)
и окислителя (АК-27И). Турбина работает на газе собственных компо-
нентов. Двигатель рассчитан на 2-разовое включение с чередованием
различных режимов *, поэтому турбина ТНА имеет два пиростартера и
клапан перепуска газа помимо проточной части.
Ротор ТНА одповальный, с консольным расположением турбины.
Особенностью ротора является трехопорный вал. Осевые усилия воспри-
нимает шариковый подшипник, расположенный в насосе окислителя
(обе обоймы его закреплены). Особенностью подшипника является то,
что его сепаратор, в отличие от серийных подшипников, выполнен из
бронзы в связи с частым разрушением серийного стального сепаратора.
Подшипник, расположенный между турбиной и насосом горючего, вос-
принимает только радиальные нагрузки. Третья дополнительная опора
(радиальный шариковый подшипник) введена с целью увеличения жест-
кости вала ротора и расположен во входном патрубке насоса окислите-
ля. Смазка и охлаждение подшипников осуществляется основными ком-
понентами двигательной установки.
Сухой вес ТНА — 37 кг.
Режимы работы двигателя см. часть I «Атласа».
84
Турбина
Основные параметры
Тип турбины.......................... осевая, активная, одно-
ступенчатая
Частота вращения...... 25 400 об/мин
Окружная скорость на среднем диамет-
ре лопаток.................217 м/сек
Расход газа.............. 2,7 кг/сек
Давление
на входе (в газогенераторе) .... 86,0 кГ/см2
иа выходе.......................... 3,86 кГ/см2
Мощность................. 1471 л. с.
Коэффициент полезного действия . . . 0,269
Одноступенчатая активная турбина состоит из корпуса с сопловым
аппаратом, выхлопного аппарата и рабочего колеса с валом.
Корпус.
Корпус турбины выполнен из стали, сварной. Состоит из фасонного
фланца (77) с резьбой для соединения с насосом горючего, соплового
аппарата (94) с входным коллектором (93) и силового кольца (64).
Коллектор (93) выполнен из двух штампованных половин, сваренных
между собой.
На левом торце фланца (77) выполнено 9 глухих отверстий для
установки в них пружин торцевого уплотнения.
Сопловой аппарат состоит из фрезерованного соплового венца с
восемью рабочими соплами (лист 79, сеч. ПП, ФФ) п двумя пусковыми
соплами (сеч. РР). Рабочие сопла выполнены с диаметром критическо-
го сечения 8 мм, выходным диаметром 16 мм, углом раскрытия 15°.
Пусковые — постоянного сечения диаметром 18 мм. Подвод газа к соп-
ловому венцу осуществляется через тройник (73) (лист 79). К левому
торцу тройника приваривается газогенератор. К правому — газовый кла-
пан (87) с обводными патрубками (70) и (72).
Выхлопной аппарат.
Выхлопной аппарат состоит из выхлопного коллектора (68) с при-
варенным к нему точеным кольцом (66). Выхлопной коллектор сварен
из двух штампованных половин, выполненных из листового материала.
К кольцу приваривается выхлопная труба для отвода газа к стабили-
зирующим соплам. Кроме того, к выхлопному коллектору приварены
два перепускных газовых патрубка (70) и (72) от газового клапана
(87) и газового тройника (73) соответственно. Выхлопной коллектор к
корпусу турбины приварен через переходное кольцо (92).
Рабочее колесо с валом.
Рабочее колесо турбины выполнено из литого диска (76) за одно
целое с 60 лопатками. Диск отлит из жаропрочного сплава. Лопатки по
наружному диаметру связаны между собой бандажом. Для устранения
резонансных колебаний лопаток бандаж разрезан на 12 секторов, по
5 лопаток в каждом секторе (вид У).
Диск напрессован на ступицу вала и фиксирован относительно его
шестью штифтами диаметром 6 мм (сеч. ПП, лист 79). Запрессованные
штифты проточены по наружному диаметру ступицы диска и фиксиро-
ваны от выпадания кольцом, напрессованным на ступицу. Кольцо от
85
осевого перемещения фиксировано двумя штифтами диаметром 3 мм,
которые заварены по их наружному торцу (сеч. ПП, СС).
Вал (105) выполнен пустотелым, переменного диаметра для удоб-
ства осуществления сборки ротора. Для передачи крутящего момента к
колесам насосов горючего и окислителя на валу выполнены шлицы
эвольвептного профиля. Затяжка всех деталей ротора осуществляется
гайкой (11). Конец вала заканчивается резьбой для фиксации гайкой
(8) вспомогательного подшипника (10).
Насос горючего
Основные параметры
Тип рабочего колеса.................... центробежное, закрытое,
с осевым преднасоеом
Расход............................... 16,36 кг/сек
Давление
на входе................................ 2,5 кГ/см2
на выходе............................. 175,0 кГ/см'-'
Мощность потребляемая..................... 750 л. с.
Коэффициент полезного действия . . . 0,66
Коэффициент быстроходности .... 35,2
Кавитационный коэффициент быстро-
ходности ........................... 3200
Насос горючего состоит пз корпуса, улитки, рабочего колеса с шне-
ковым предиасосом и узлов уплотнений.
Кори у с.
Корпус (99) насоса горючего выполнен пз алюминиевого сплава
совместно с улиткой насоса окислителя (18). Это позволило уменьшить,
число фланцевых разъемов. Входной патрубок насоса разделен попо-
лам продольным ребром жесткости (вид И, сеч. КК, лист 76). Ребро
жесткости позволило улучшить условия входа горючего в осевую сту-
пень колеса, устранив крутку потока на входе.
Для придания корпусу насоса большей жесткости он по наружной
поверхности усилен продольными ребрами.
На корпусе насоса установлен штуцер (103) для выброса просочив-
шегося через торцевое уплотнение (52) компонента за борт ракеты.
Аналогично штуцеру (103) установлен и закреплен па корпусе насоса
штуцер (102), предназначенный для перепуска на вход горючего, про-
шедшего плавающее уплотнение и охладившего подшипник.
Улитка.
Корпус улитки (62) совместно с диффузором выполнены пз титано-
вого сплава, так как насос горючего находится в непосредственной бли-
зости от теплонапряженного корпуса турбины.
Улитка спрофилирована переменным радиусом при постоянной ши-
рине канала.
Улитка имеет резьбовую ступицу, при помощи которой она крепится
к корпусу турбины. Герметичность соединения обеспечивается пайкой с
помощью серебряного припоя.
В нижней части паяно-резьбового соединения улитки в радиальном
направлении просверлено отверстие диаметром 1 мм для отвода горю-
чего на вход в насос.
В корпусе улитки запрессовано фасонное силовое кольцо (85) для
монтажа в нем подшипника правой опоры ротора. В осевом направле-
нии силовое кольцо фиксировано прижимной крышкой (60), установлеи-
86
noil на шести винтах (59). Винты фиксированы чеканкой в двух диамет-
рально противоположных местах каждый. От проворачивания относи-
тельно корпуса улитки силовое кольцо подшипника фиксировано резьбо-
вым штифтом (84) по продольному пазу корпуса улитки.
Соединение улитки с корпусом (99) осуществлено 18 титановыми
шпильками М10 с гайками из хромистой стали.
Рабочее колесо.
Рабочее колесо представляет собой единый узел, состоящий из
центробеленого колеса (95) и осевого двухзаходного шнекового предна-
соса (55) постоянного шага.
Центробежное колесо насоса выполнено из алюминиевого сплава
и состоит из крыльчатки с припаянными к его лопаткам крышками.
Крыльчатка имеет 7 лопаток.
На ступицы колеса напрессованы и фиксированы (завальцовкой)
стальные втулки под кольца плавающих уплотнений (место П, лист 74).
Втулка напрессовывается в нагретом до температуры 200—250° С со-
стоянии. Так как места завальцовок втулок находятся в полости высо-
кого давления компонента (130 ата), для предотвращения нарушения
их геометрии под втулками выполнено по два продольных паза на про-
тивоположных сторонах ступиц колеса (ширина 2 мм, глубина 1 мм)
(сеч. ЮЮ). По этим пазам отводится на вход в насос компонент, про-
сочившийся через развальцовки втулок.
Центробежное колесо подвергается калке с последующим старени-
ем п анодируется. Входные кромки лопаток и поверхность входа в ко-
лесо на длине 15 мм полируются.
Со шпеком центробежное колесо соединено при помощи прессова-
ния. Фиксация их относительно друг друга осуществлена шестью штиф-
тами диаметром 5 мм под углом 30° к оси колеса. Штифты от выпада-
ния зачеканены (см. аналогичное место III насоса окислителя).
Крутящий момент от вала ротора к осецеитробежному колесу пере-
дается при помощи эвольвентных шлиц.
Для спрямления потока перед шнеком с целью повышения его анти-
кавптацнонных свойств, на входе в шнек установлена обтекаемая ко-
нусная втулка (53). Относительно вала втулка фиксирована цилиндри-
ческим штифтом (50) (место VI, сеч. ЯЯ, листы 76, 77). Втулка (53)
одновременно выполняет функцию опорной поверхности торцевого
уплотнения на входе в осевое колесо.
Для повышения антпкавитациоипых свойств центробежного колеса
насоса перед ним установлен перфорированный стальной конус (57).
На поверхности конуса на двух диаметрах выполнено 74 отверстия диа-
метром 2 мм. (На диаметре 69 мм — 38 отверстий, на диаметре 62 мм —
36 отверстий). Отверстия просверлены перпендикулярно к поверхности
конуса. Правый торец фланца перфорированного конуса прошлифован
и притерт для образования опорного кольца плавающего уплотнения.
Притертая поверхность конуса закалена ТВЧ на глубину 2 мм
(HRC = 42-b49). Перфорированный конус в окружном направлении фик-
сирован цилиндрическим штифтом, запрессованным в корпус насоса.
В осевом направлении перфорированный конус фиксирован прижимной
крышкой (56), которая одновременно является ограничителем осевых
перемещений плавающего кольца уплотнения. Прижимная крышка кре-
пится с помощью шести винтов М4. Винты относительно корпуса фик-
сированы чеканкой по их пазам в двух точках каждый. Для осуществ-
ления сборки осецентробежной ступени колеса насоса в перфорирован-
ном конусе выполнена винтовая прорезь. Поверхности перфорирован-
ного конуса электрополированы.
87
Уплотнения.
Разделение полостей высокого и низкого давлений по колесу насо-
са горючего осуществлено плавающими уплотнениями.
Разделение полостей насоса по валу осуществлено двумя торцевы-
ми контактными уплотнениями (места V, VI, листы 78, 76) и манжет-
ным уплотнением (место VII, лист 76).
Контактное торцевое уплотнение, обеспечивающее разделение газо-
вой полости турбины и жидкостной полости насоса горючего, конструк-
тивно выполнено в виде втулки (80), в которую вставлено графито-ба-
бптовое кольцо (79) марки АТ-1500 (место V, лист 78). От проворачи-
вания относительно корпуса турбины втулка (80) фиксирована двумя
сухарями, выполненными на внутреннем торце фланца уплотнения и
входящими в два радиальных паза в корпусе турбины, расположенных
между отверстиями под пружины (сеч. ЭЭ).
Для предотвращения заклинивания втулки торцевого уплотнения в
корпусе турбины втулка установлена в нем с увеличенным зазором.
Для устранения подгорания уплотняющего резинового кольца (83)
втулка выполнена из алюминиевого сплава с глубоким анодированием
ес поверхности. Алюминий позволил осуществить хороший отвод тепла в
жидкость, а анодированная поверхность ограничила тепловой поток от
газа в стенку втулки торцевого уплотнения.
Опорной поверхностью уплотняющего кольца (79) служит торец
втулки (67). Втулка по внутреннему диаметру уплотнена резиновым
кольцом и фиксирована относительно вала 2-миллиметровым штифтом
(82), запрессованным в вал ротора. Торцевая поверхность втулки со
стороны уплотнительного кольца прошлифована н притерта.
Полость торцевого уплотнения при работе двигательной установки
на сопловом режиме используется как приемная полость охладителя
для снятия тепла с нагретых деталей ТНА после первого включения
двигателя. Для того, чтобы весь расход горючего шел через полость
торцевого уплотнения, па перепускной магистрали (97) установлен об-
ратный клапан (101), который не позволяет охлаждающему компоненту
проходить сразу во всасывающий патрубок насоса (рабочий перепад
давления, действующий иа обратный клапан, значительно выше перепа-
да при сопловом режиме). В этом случае компонент подводится из бака
через штуцер, расположенный в тройнике (100), проходит сквозь под-
шипник, отжимает плавающие кольца н через выходной трубопровод
насоса направляется на охлаждение газового клапана, второй пусковой
шашки и т. п.
Для уменьшения гидравлического сопротивления охлаждающего
тракта в опорном силовом кольце (85) на диаметре 48 мм выполнено
12 сквозных отверстий диаметром 4 мм, из которых 2 отверстия выпол-
нены резьбовыми М5 для демонтажа опоры подшипника.
К резьбовому фланцу силового кольца приварен штуцер (86) для
замера давления горючего в полости уплотнения при отработках ТНА.
Входная полость насоса горючего уплотнена аналогичным торце-
вым уплотнением, в котором левый торец обтекаемой конусной втулки
(53) одновременно служит контактной парой торцевого уплотнения.
Уплотнение втулки по валу осуществлено резиновым кольцом (54).
Конструктивно торцевое уплотнение выполнено аналогично предыдуще-
му (место VI, лист 76), т. е. в виде стальной втулки (51) с развитым
фланцем, в кольцевую проточку которого установлено графито-бабито-
вое кольцо (52). По наружному диаметру втулка уплотнена резиновым
кольцом (49). Графито-бабитовое кольцо к поверхности кольцевой про-
точки втулки приклеено клеем BK-I.
88
Втулка с уплотнительным кольцом (52) вставляется в кольцевую
проточку корпуса насоса горючего и при помощи восьми пружин при-
жимается к торцу конусной втулки. Относительно корпуса насоса втул-
ка фиксирована продольным ребром входного патрубка и радиальным
пазом во фланце втулки (сеч. ЯЯ). Просочившийся через торцевое
уплотнение компонент выбрасывается в окружающее пространство по
трубке (103).
Для обеспечения гарантированного разделения полостей насосов
горючего и окислителя в корпусе насоса горючего за торцевым уплотне-
нием установлены армированные резиновые манжеты с дистанционным
перфорированным кольцом (43) (место VII, лист 76). Манжеты по на-
ружному диаметру запрессованы в корпус насоса. По внутреннему
диаметру втулка (104) уплотнена резиновым кольцом (47). В полость
между манжетами набита смазка ЦИАТИМ-221. Полость перфориро-
ванного кольца манжетного уплотнения через штуцер (48) дренирована
в окружающее пространство (сеч. НН, лист 38).
Насос окислителя
Основные параметры
Тип рабочего колеса................ центробежное, закрытое,
с осевым предиасосом
Расход............................ 37,4 кг/сек
Давление
на входе........................... 3,5 кГ/см2
на выходе.................... 155,0 кГ/см2
Мощность потребляемая......... 721 л. с.
Коэффициент полезного действия . . . 0,65
Коэффициент быстроходности .... 69,2
Кавитационный коэффициент быстро-
ходности ............ 3200
Насос окислителя состоит из корпуса, рабочего колеса с преднасо-
сом и узлов уплотнений.
Корпус.
Корпус насоса окислителя состоит из входного патрубка (7) с
фланцем и корпуса улитки (18). Обе части корпуса насоса соединены
между собой шпильками. Корпус улитки с диффузором выполнен из
алюминиевого сплава совместно с корпусом насоса горючего. По наруж-
ной поверхности корпус улитки усилен шестью ребрами жесткости.
Спрофилирована улитка переменным радиусом при постоянной ширине
канала.
Диффузор выполнен с углом раскрытия 8°. Начало канала диффу-
зора выполнено в виде квадрата, острые кромки квадрата закруглены
радиусом 3 мм. Заканчивается диффузор фланцем с крепежными
шпильками.
Входной патрубок (7) соединен с корпусом отсечного клапана (2)
посредством сварки. Перед осевым колесом на трех пилонах обтекаемой
формы имеется втулка (9) под передний подшипник вала ротора ТНА.
Рабочее колесо.
Рабочее колесо представляет собой единый узел, состоящий из
центробежного колеса закрытого типа (16) и осевого шнекового предна-
соса (6) постоянного шага. Образовано колесо при помощи пайки кры-
шек с обеих сторон крыльчатки.
Крыльчатка выполнена с шестью лопатками (лист 77). На ступицы
колеса аналогично колесу горючего напрессованы и завальцованы сталь-
ные втулки под плавающие кольца уплотнений. Перед напрессовкой
они нагреваются до температуры 200-7-250° С. Места завальцовок прове-
ряют на отсутствие трещин методом цветной дефектоскопии.
89
Для предотвращения нарушения геометрии узла плавающего уп-
лотнения высоким давлением компонента, под обеими втулками, ана-
логично колесу насоса горючего, выполнено по 2 продольных паза ши-
риной 2 мм, глубиной 1 мм (место II, сеч. ЮЮ).
Также аналогично с крыльчаткой горючего осуществлено соедине-
ние ее со шнеком. Фиксация соединения шнека с крыльчаткой осуществ-
лена шестью штифтами диаметром 5 мм, запрессованными под углом
30° к оси колеса. Перед запрессовкой ступицы шнека в ступицу крыль-
чатки колеса и перед запрессовкой фиксирующих штифтов колесо на-
соса нагревается до 150-И70°С.
Двухзаходный шнековый преднасос выполнен из титанового сплава.
Для передачи крутящего момента от вала к колесу насоса в шнеке
выполнены эвольвеитные шлицы в количестве 18 штук. Центровка осе-
вого колеса, кроме эвольвентных шлиц, осуществлена по двум цилинд-
рическим пояскам.
Для повышения кавитационного коэффициента быстроходности
центробежного колеса насоса перед ним установлен перфорированный
конус (5), аналогичный конусу насоса горючего.
Уплотнен и я.
Для уменьшения перетекания компонента из полости высокого дав-
ления насоса в полости пониженных давлений на колесе выполнены
узлы плавающих уплотнений аналогично насосу горючего.
Просочившийся через плавающее уплотнение па задней крышке ко-
леса компонент отводится на вход в насос по внешнему трубопроводу
(41) (сеч. ВВ). В полость импеллера (32) компонент попадает через
подшипник (106) и 12 сквозных отверстий диаметром 4 мм, выполнен-
ных в силовом кольце (22) подшипника (место VIII, лист 77).
Колесо импеллера (32) выполнено стальным с двенадцатью паза-
ми шириной 6 мм и высотой 3 мм. Кроме того, на колесе импеллера вы-
полнены еще две фрезеровки Т-образной формы для установки в них
грузиков (26), которые приклепаны к колесу импеллера заклепками
(29) (см. сеч. ЕЕ, лист 76). Грузики необходимы для измерения числа
оборотов ТНА. Колесо импеллера напрессовано на стальную втулку
(31) п относительно ее в окружном направлении фиксировано при по-
мощи двух пазов в пом и двух ответных выступов па втулке. Уплотне-
ние втулки по валу осуществлено резиновым кольцом (30).
На внутреннем диаметре втулки (31) выполнены два диаметрально
противоположных паза (радиусом 3 мм) для фиксации импеллера от-
носительно закрепленной на валу ТНА втулки (104). Фиксация осу-
ществлена при помощи двух торцевых выступов на втулке (104).
На импеллере выполнено 4 отверстия диаметром 2 мм под углом
45° для осуществления смазки п охлаждения поверхности уплотнитель-
ного кольца (28) торцевого уплотнения (сеч. ШШ). Кроме того, па им-
пеллере выполнено 12 отверстий диаметром 1,5 мм в осевом направле-
нии для осуществления охлаждения противоположного торца втулки
(31), образующей контактную пару торцевого уплотнения с ситало-фто-
ропластовым кольцом (28).
Торцевое уплотнение выполнено в отдельном корпусе (24). По на-
ружному диаметру корпус торцевого уплотнения вставлен в цилиндри-
ческую проточку корпуса насоса. Уплотнение между корпусами осу-
ществлено резиновым кольцом (37). Относительно корпуса насоса кор-
пус торцевого уплотнения фиксирован выступами (сеч. ДД). На внут-
ренней поверхности корпуса торцевого уплотнения нарезана резьба для
установки ограничителя (36) перемещений фланцевой втулки торцевого
90
уплотнения (25). По торцу корпуса (24) выполнено 10 глухих отвер-
стий диаметром 9,5 мм, на глубину 9 мм, для установки в них 10 пру-
жин (33), осуществляющих прижатие втулки торцевого уплотнения с
уплотнительным кольцом (28) к рабочей контактной поверхности втул-
ки (31).
Втулка (25), установленная по внутреннему диаметру корпуса (24).
уплотнена в нем резиновым кольцом (35).
Просочившийся через торцевое уплотнение компонент отводится в
полость узла манжетного уплотнения по зазору между втулками (25) н
(104) и через отверстия в корпусе (24). В случае проникновения окис-
лителя через левую манжету он выбрасывается в окружающее про-
странство через штуцер (48) (сеч. НН, лист 76).
Особенности работы ТНА
ТНА спроектирован для двукратного включения, с многократным
чередованием режимов работы и наличием режимов перепуска части
газа помимо решетки турбины. Имеются режимы работы при повышен-
ной температуре рабочего тела турбины (1000° С) и повышенных напо-
рах насосов. Общее время работы ТНА достигает 360 сек.
При закрытом газовом клапане весь газ из газогенератора по па-
трубку (70) поступает па лопатки турбины. Когда газовый клапан от-
крыт, часть газа через него, помимо решетки турбины, поступает в вы-
хлопной аппарат ТНА и через блоки сопел выбрасывается в окружаю-
щее пространство, осуществляя стабилизацию объекта.
Через патрубок (72) независимо от работы газового клапана часть
газа постоянно перетекает в выхлопной аппарат помимо решетки турби-
ны. Такое решение было вызвано необходимостью дополнительного уве-
личения тяги сопел стабилизации при выполненной решетке турбины по
результатам доводки объекта. Увеличение количества газа осуществле-
но увеличением расхода топлива в газогенератор ТНА.
К корпусу газового клапана приварено 2 штуцера (74) и (75) для
обеспечения охлаждения деталей газового клапана. По штуцеру (75)
горючее поступает в охлаждающий стакан клапана, а через штуцер
(74)—отводится в охлаждающий тракт второй пусковой шашки. Рас-
ход горючего через охлаждающую полость клапана составляет
~ 0,4 кг/сек.
Расход газа через клапан при давлении в нем 22,6-^24,5 кГ/см2 со-
ставляет 2,Зн-2,5 кг/сек. Закрытие п открытие газового клапана осу-
ществляется управляющим азотом через верхний штуцер клапана. На
входном газовом тройнике приварено 2 штуцера для замера давления
газа при стендовых отработках ТНА.
Перед пуском ТНА насосы заполнены компонентами. Начальная
раскрутка турбины осуществляется с помощью порохового стартера.
В процессе начального разгона ротора давление компонентов на выходе
из насосов увеличивается, и в работу включается газогенератор, откуда
газ поступает через трубопроводы и сопла па турбину. ТНА выходит на
режим главной ступени, обеспечивая подачу компонентов под высоким
давлением в камеру двигателя и газогенератор, питающий газом ТНА,
в два газогенератора наддува баков окислителя и горючего, в газогене-
ратор системы малой тяги, а также в систему автоматики.
За счет наддува баков поддерживается заданное давление на входе
в насос.
Подшипник, расположенный у турбины, смазывается и охлаждается
горючим, прошедшим через плавающее уплотнение. Часть горючего про-
текает сквозь отверстия в силовом кольце (85). Это уменьшает давле-.
91
ппе в полости за колесом насоса, т. е. уменьшает осевое усилие, воз-
никающее на этом колесе (диск насоса не имеет разгрузочных от-
верстий) .
Для второго запуска ТНА предусмотрена вторая пусковая шашка.
Крепление ТНА на двигателе
Крепится ТНА к раме двигательной установки при помощи грех
удлиненных шпилек, установленных в верхней части корпуса улитки
насоса окислителя, и приливов на фланцах корпусов насосов окислите-
ля и горючего (виды Ц, Щ, лист 76).
Некоторые технические условия на сборку,
балансировку и испытание ТНА
1. Сварка в среде защитного газа аргона. Категория требований к
сварным соединениям — I. Варить со стальной присадочной проволокой.
При выполнении швов допускается нагрев корпусов не более 100° С.
2. Осецентробежное колесо подвергается статической балансиров-
ке до безразличного состояния. Металл снимается по наружным поверх-
ностям крышек колеса на глубину не более 0,5 мм, отступая от наруж-
ного диаметра не более 10 мм.
3. Ротор балансируется динамически на собственных подшипниках
в двух плоскостях приведения: по дискам турбины и насоса окислителя.
Металл при балансировке снимается у колеса окислителя с наружных
поверхностей обеих крышек равномерно. У диска турбины материал
снимается равномерно с обеих сторон диска по радиальным галтелям.
4. Герметичность соединения кольца торцевого уплотнения по по-
верхности склеивания проверяется в специальном приспособлении воз-
духом при давлении 10 кГ/см2 в течение 5 минут под водой. Утечки воз-
духа не допускаются.
Материалы
Основные детали ТНА изготовлены из следующих материалов
(см. таблицу II—19). В таблицах II—20 и II—21 приведены некоторые
сведения о подшипниках ТНА и веса основных деталей его.
Таблица II- -19
Наименование Материал
Корпус турбины, сопловой ап- Сплав ЭИ835
парат Диск турбины с рабочими ло- Сплав ЖСЗДК
латками
Вал Ст. 13X12
Корпус насоса Г (с улиткой Ал. сплав АЛ4
насоса О) Улитка насоса Г, шнек насо- Тит. сплав ОТ4
са Г Рабочие колеса насосов Ал. сплав АВ
Кольца плавающих уплотнений Ст. 2X13
Шнек насоса О Ст. 1X21Н5Т
Импеллер Ст. Х18Н9Т
Манжеты Припои: Резина
для папки деталей из алю- Силумин АЛ2-НВ597-53
миниевого сплава
для пайки деталей из стали ПСр72
с титаном
92
Подшипники
Т аблина II—20
Наименование Параметры
Индекс подшипника В100009710 34204104 ЭВ205Ю7
Количество Число оборотов (об/мин) Рабочая температура (°C) 1 1 25 400 ±30 1
Рабочая среда Время работы (сек) АК-27И 360 НДМГ
Посадка по внутренней обойме (мм) 7СП 20Дп 25ДЯ
Посадка по внешней обойме (мм) 17СП 47Сп 52СП
Таблица 11—21
Веса основных деталей ТНА (кг)
Ротор в сборе
Корпуса насосов О и Г
Колесо в сборе
Шнек
3,49
17,95
0,376
0,62
0,335
0,176
ТУРБОНАСОСНЫЙ АГРЕГАТ ДВИГАТЕЛяИ-15А
(листы 80ч-83)
Однорежимный турбонасосный агрегат предназначен для подачи
горючего (керосин Т-1) в ракетную установку с прямоточным двигате-
лем: в камеру сгорания, газогенератор, систему управления и на руле-
вой привод ракеты.
Особенностью ТНА является двухступенчатое повышение давления
горючего. Первая ступень, дающая на выходе из насоса давление
64,5 кГ/см2 при расходе 8,6 кг/сек, предназначена для питания камеры
сгорания прямоточного двигателя, газогенератора и системы автомати-
ки. Вторая ступень, дающая на выходе из насоса давление 132 кГ/см2
при расходе 1,2 кг/сек, предназначена для питания рулевого привода
ракеты.
В конструктивную схему ТНА включены такие агрегаты, как ре-
гулятор давления (7), фильтр очистки топлива (1).
На листе 40 приведена гидравлическая схема работы ТНА со всеми
обслуживающими агрегатами. Все топливо (керосин), подаваемое на-
сосом первой ступени (4), фильтруется. Часть топлива, предназначен-
ная для рулевого привода ракеты, по трубопроводу (2), в количестве
1,2 кг/сек, отводится во вторую ступень насоса.
Топливо, предназначенное для снижения температуры рабочего
тела турбины, по трубопроводу (3) подается в выходную часть газо-
генератора, где через 4 струйные форсунки впрыскивается в поток
горячих газов.
Рабочим телом турбины служат продукты термического разложе-
ния однокомпонентного топлива марки ОТ-155 (изопропилнитрата),
охлажденные керосином. Изопропилнитрат в камеру сгорания газогене-
ратора подается при помощи вытеснительной системы.
93
По конструктивной схеме этот ТНА относится к таким, определяю-
щей особенностью которых является консольное расположение турбины
п одновальная передача крутящего момента от турбины к насосам. ТНА
работает до разрушения ракеты.
ТНА включает в себя газовую турбину и две ступени топливного
насоса.
Особенностью ротора ТНА является двухопорный вал с консоль-
ным расположением турбины н насоса первой ступени. Осевые усилия
воспринимает шариковый подшипник, расположенный со стороны диска
турбины (обе обоймы его закреплены). Подшипник, расположенный
между насосами первой п второй ступеней, воспринимает только ра-
диальные нагрузки. Смазка и охлаждение подшипников осуществляет-
ся горючим. Сухой вес ТНА— 18,3 кг.
Турбина
Основные параметры
Тип турбины осевая, активная, ОДНО
ступенчатая
Частота вращения 44 640 об/мин
Окружная скорость на среднем диамет-
ре лопаток . 300 м/сек
Расход газа 0,348 кг/сек
Давление
на входе (в газогенераторе) .... 37,6 кГ/см2
на выходе 1.2 кГ/см2
Мощность 161 л. с.
Коэффициент полезного действия . . 0,343
Одноступенчатая активная турбина состоит пз корпуса с сопло-
вым аппаратом, выхлопного аппарата п рабочего колеса с валом.
Корпус.
Корпус турбины состоит из двух сваренных между собой частей
(42) и (43). Часть корпуса (42) имеет фланец для крепления корпуса
турбины к корпусу насоса. В эту же часть корпуса закреплен специаль-
ной гайкой (13) узел манжетного уплотнения (место I, лист 81).
Ко второй части корпуса (43) приваривается сопловой аппарат (47)
(вид Н, сеч. СС, ТТ, лист 83) п через переходное кольцо жесткости (11)
выхлопной аппарат (48).
Сопловой аппарат состоит из входного коллектора и соплового вен-
ца с двумя рабочими соплами, выполненными точным литьем. Входной
коллектор сварен из двух штампованных половин. К цилиндрической
части входного коллектора приварен трубопровод газогенератора (5)
Выхлопной аппарат.
Выхлопной аппарат турбины состоит из выхлопного коллектора сфе-
рической формы и выхлопного патрубка цилиндрической формы, сва-
ренных. между собой (лист 83, вид Л, сеч. ФФ). Выхлопной патрубок
выполнен в виде колена н состоит из двух сваренных между собой штам-
пованных половин.
В цилиндрической части выхлопного патрубка установлена заглуш-
ка (49), фиксированная в нем четырьмя заклепками (51) (место П,
лист 83). Заглушка герметизирована сальниковым уплотнением (50)
Здесь же на внутренней поверхности приварено два ребра жесткости.
К выхлопному патрубку приварен штуцер замера давления газа за
турбиной.
94
Рабочее колесо с валом.
Рабочее колесо турбины состоит из диска с лопатками (12). Диск
турбины выполнен штамповкой совместно с одной цапфой, к которой
приварен вал (35) насосов.
Лопатки, приваренные к диску двухсторонней многослойной элек-
тродуговой сваркой, выполнены из жаропрочного сплава при помощи
точного литья (сеч. ПП и РР).
Вал установлен на двух шариковых подшипниках. Передача крутя-
щего момента колесам насосов осуществлена при помощи шпонок (21)
и (24).
Насос второй ступени
Основные параметры
Тип рабочего колеса...................... центробежное, закрытое
Расход................................. 1,2 кг/сек
Дан ленце
на входе........................ 49,4 кГ/см2
на выходе...................... 132,0 кГ/см2
Мощность потребляемая............. 22,4 л. с.
Коэффициент быстроходности . . . . 21,3
Кавитационный коэффициент быстро-
ходности ........................... 3600
Насос состоит пз корпуса, рабочего колеса и узлов уплотнений.
Корпус.
Корпус насоса выполнен штамповкой из алюминиевого сплава. Кон-
структивно он представляет собой цилиндрическую втулку (19) с двумя
фасонными фланцами. Крепится к корпусу турбины при помощи шести
шпилек (16) и к корпусу насоса первой ступени (31) при помощи шпи-
лек (34). Уплотнение между корпусами осуществляется резиновыми
кольцами, зажатыми между фланцами.
В средней части корпуса насоса выполнен штуцер под накидную
гайку (38) для крепления трубопровода, подводящего топливо из насо-
са первой ступени,
Подшипник (39) фиксируется в корпусе гайкой (14) через упругое
кольцо (40), вставленное в кольцевую проточку во внешней обойме под-
шипника. С другой стороны обойма подшипника упирается в буртик
промежуточной втулки (15), которая одновременно является торцевым
кольцом плавающего уплотнения.
В корпусе насоса выполнена улитка (пепрофплированная) постоян-
ного радиуса с постоянной шириной канала, заканчивающаяся диффу-
зором, выполненным за одно целое с ней (сеч. ДД, лист 82).
Со стороны насоса первой ступени смонтированы плавающее уплот-
нение и радиальный подшипник (23), Опорой наружной обоймы под-
шипника служит силовое кольцо (22). Силовое кольцо одновременно
выполняет роль опорной поверхности для кольца (33) плавающего
уплотнения. Фиксировано силовое кольцо в осевом направлении гайкой,
ввернутой в корпус насоса.
Рабочее колесо.
Центробежное колесо второй ступени выполнено из алюминиевого
сплава с шестью лопатками (сеч. ДД). Закрытые каналы колеса обра-
зованы при помощи пайки к лопаткам крыльчатки передней крышки
(37).
9.1
По наружному диаметру ступиц колеса напрессованы стальные
втулки под плавающие кольца уплотнений. Стальные втулки от осевых
перемещений фиксированы при помощи развальцовок буртиков на
крышках.
В ступице колеса имеются глухие сверления для его облегчения, а
также для снятия материала при балансировке.
Уплотнения.
Для уменьшения перетеканий компонента из полости высокого дав-
ления насоса с обеих сторон крыльчатки предусмотрены плавающие са-
моустапавливающиеся стальные кольца. Во время работы ТНА они под
действием перепада давления прижимаются к опорным стальным коль-
цам.
Просочившийся через плавающее уплотнение компонент через под-
шипник (23), смазывая и охлаждая его, попадает в выходную полость
колеса насоса первой ступени.
Такого же типа уплотнения выполнены и на входе в насос со сто-
роны радиально-упорного подшипника (39). Необходимость этого уплот-
нения вызвана тем обстоятельством, что горючее в насос второй ступени
поступает с давлением, равным 49,4 кГ/см2. Конструктивно оно выпол-
нено в виде самоустанавливающегося стального кольца (17), установ-
ленного па фигурной втулке (18) н прижатого за счет перепада давле-
ний к кольцу (15). Просочившееся через указанное уплотнение горючее
проходит через подшипник (39), осуществляя смазку и охлаждение его,
и попадает в полость импеллера (41), из которой по внешнему трубо-
проводу отводится на вход в насос первой ступени через штуцер (52)
(вид М, сеч. ВВ, листы 82, 83).
Импеллер выполнен из алюминиевого сплава, с козырьком. Такой
тип импеллера применен для более устойчивой работы уплотнения.
Для обеспечения герметичности турбинной полости в период за-
правки ракеты и длительного хранения ее на валу турбины выполнено
манжетное уплотнение (место I). Резиновые манжеты устанавливают-
ся в специальный корпус уплотнения (44), который центрируется по
кольцевой проточке в турбинном корпусе. Гайка (13) крепит корпус
уплотнения в турбинном корпусе и создает натяги па манжетах. Гайка
относительно корпуса турбины фиксирована чеканкой по резьбе в четы-
рех точках. Корпус уплотнения с корпусом турбины уплотнен резино-
вым кольцом (45).
Насос первой ступени
Основные параметры
Тип рабочего колеса .................
Расход ..............................
Давление
на входе ............................
на выходе .........................
Мощность потребляемая................
Коэффициент полезного действия . . .
Коэффициент быстроходности . . . .
Кавитационный коэффициент быстро-
ходности ............................
центробежное, закрытое,
со шнековым предпа-
сосом
8,6 кг/сек
1.5 кГ/см2
64,5 кГ/см2
138,6 л. с.
0,65
61,2
3600
Насос состоит из корпуса, рабочего колеса с. предпасосом и узлов
уплотнений.
96
Корпус.
Корпус насоса выполнен штамповкой из алюминиевого сплава за
одно целое с улиткой, которая спрофилирована переменным радиусом
при постоянной ширине канала (сеч. ЖЖ).
К корпусу насоса при помощи хомута (26) крепится входной патру-
бок (29). Входной патрубок выполнен в виде конфузора для повыше-
ния кавитационной устойчивости осевой ступени насоса. В корпус па-
трубка вварена резьбовая втулка для установки датчика числа обо-
ротов.
К входному патрубку приварена переходная фасонная втулка, к ко-
торой при помощи хомута крепится трубопровод подвода горючего от
бака. Увеличенный объем входного патрубка необходим из-за разме-
щения на нем большого количества подводящих и отводящих трубопро-
водов (см. схему ТНА на листе 80).
Места соединения фланцев хомутами уплотнены резиновыми коль-
цами.
Рабочее колесо.
Рабочее колесо насоса представляет собой единый узел, состоящий
из центробежного колеса закрытого типа и осевого шнекового предпа-
соса.
Центробежное колесо насоса первой ступени (32) выполнено из
алюминиевого сплава с шестью лопатками. Закрытые каналы колеса
образованы при помощи пайки к лопаткам крыльчатки двух крышек.
По шейке передней крышки колеса выполнена кольцевая проточка
для напрессовки стальной втулки для образования плавающего уплот-
нения. Втулка завальцована буртиком на крышке колеса.
В правый торец ступицы колеса насоса по двум торцевым пазам с
ответными выступами вставлена ступица шнека (25). Пазы и выступы
служат для передачи крутящего момента к шнеку. Шнек выполнен пз
алюминиевого сплава, двухзаходным, со ступенчатым изменением высо-
ты лопаток, с левым направлением винтовой линии.
В осевом направлении шнек фиксирован гайкой (28) обтекаемой
формы через промежуточную втулку (27). Фиксация гайки от сверты-
вания производится обжатием переходной втулки (27) в местах двух
отверстий, просверленных в гайке (сеч. ЕЕ). По наружной поверх-
ности обтекаемой гайки выполнена наплавка электродом для передачи
импульсов датчику счетчика числа оборотов.
Уплотнения.
Для уменьшения перетекания компонента из полости высокого дав-
ления насоса в полость пониженного давления на центробежном коле-
се со стороны входного патрубка выполнен узел плавающего уплотне-
ния аналогично таковому в насосе второй ступени.
Особенности работы ТНА
Действие схемы: перед пуском ТНА полости насосов первой и вто-
рой ступеней заполнены компонентом.
При заправке баков ракеты полости насосов ТНА, фильтра, регу-
лятора заполняются топливом через входной фланец (и). Воздух из
полостей указанных агрегатов стравливается в окружающее про-
странство через штуцер (а) в дренажную трубу ракеты.
Дренаж полостей насосов осуществляется по зазорам между кор-
пусами и различными деталями через жиклер (с) в корпусе насоса пер-
Зак. 045
97
вой ступени (4), расположенный над кольцом плавающего уплотнения
на передней крышке насоса (сеч. ВВ, лист 83), а также по трубопрово-
ду, соединяющему полость импеллера с входной полостью насоса (4).
Эти трубопроводы соединяются в крестовине (сеч. ИИ, лист 82), к ко-
торой подходит аналогичный дренажный трубопровод от фильтра.
Все эти трубопроводы объединены в один трубопровод с фланцем
(а),-через который воздух выбрасывается в дренажную систему дви-
гателя.
В процессе работы двигателя дренажная система его закрывается
и все вышеперечисленные трубопроводы с крестовиной начинают выпол-
нять роль системы перепуска излишнего топлива, просочившегося через
плавающие уплотнения и из вышеуказанных агрегатов обратно на вход
в насос первой ступени (4).
При команде «пуск» срабатывает пиропатрон газогенератора (г),
воспламеняя заряд (в). Продукты сгорания заряда прорывают мембра-
ны (ш) и (х) и начинают поступать на турбину ТНА, раскручивая ротор
насосов. Давлением газа пускового заряда выбрасывается заглушка (н)
из выходного патрубка турбины и осуществляется свободный выход
газа в окружающее пространство.
После сгорания заряда (в) газогенератора через обратный клапан
(к) нзопропилнитрат начинает поступать через головку газогенератора
з камеру сгорания, в которой продуктами сгорания заряда воспламе-
няется и начинает разлагаться. Продукты разложения топлива совмест-
но с продуктами сгорания шашки продолжают раскручивать ротор.
При достижении рабочего давления топлива па выходе из насоса
(4) прорывается мембрана (с) и (р) газогенератора п топливо но трубо-
проводу (3) начинает поступать в выходную часть газогенератора для
понижения температуры газа перед турбиной. Устанавливается расчет-
ный режим работы ТНА.
Регулятор поддерживает постоянное давление подачи керосина в
камеру прямоточного двигателя. Он работает только при наличии из-
бытка мощности турбины. В этом случае весь избыток расхода по трубо-
проводу (10) перепускается на вход в насос. При отсутствии избытка
мощности у турбины регулятор не работает (закрыт). Выходное давле-
ние насоса второй ступени, питающего рулевые машинки ракеты, не ре-
гулируется.
Крепление ТНА на двигателе
Крепится ТНА к двигателю двумя кронштейнами (53) и (54) на
корпусе турбины и одним кронштейном (55) на корпусе газогенератора
(листы 82, 83, виды М п Л).
Некоторые технические условия на сборку,
балансировку и испытание ТНА
1. Сварка деталей соплового аппарата осуществляется в среде за-
щитного газа аргона. Категория требований к сварным соединениям —
1. Сварные швы испытываются на прочность гидравлическим давлением
100 кГ/см2 в течение трех минут, на герметичность — давлением воздуха
70 кГ/см2 в течение трех минут под водой. Утечки не допускаются.
2. После сварки выхлопной аппарат подвергается стабилизирующе-
му отжигу и испытаниям на прочность и герметичность. На герметич-
ность выхлопной аппарат испытывается давлением воздуха 10 кГ/см2 в
течение трех минут под водой.
3. Колесо насоса второй ступени балансируется статически до без-
различного состояния. Металл снимается при помощи сверлений дна-
98
метром 2,5 мм па диаметре 29 мм па глубину не более 9 мм с правого
торца ступицы крыльчатки. Колесо насоса полируется и анодируется.
4. Колесо насоса первой ступени подвергается статической балан-
сировке до безразличного состояния. Снятие металла у колеса произ-
водится по левому торцу ступицы колеса па глубину 1 мм и по наруж-
ной поверхности задней крышки колеса на глубину 0,8 мм, отступя Змм
от наружного диаметра колеса.
Материалы
ЛАатериалы основных деталей ТНА указаны в таблице II—22, а в
таблицах II—23 и II—24 представлены некоторые данные о подшипни-
ках п веса основных деталей ТНА.
Таблиц а II—22
Наименование Материалы
Корпус турбины Ст. IX21H5T
Сопловой аппарат турбины Ст. XI8H9T
Диск и вал турбины Сплав ЭИ395
Рабочие лопатки Сплав ВЛ7-20
Корпус насоса первой ступени Ал. сплав АК4
Корпус насоса второй ступени, им- Ал. сплав АК6
пеллер
Рабочие колеса насосов обеих ступе- Ал. сплав АВ
ней
Кольца плавающих уплотнений Ст. 2X13
Шнек Ал. силан Д16Т
Манжеты Резина
Табл и и а II—23
Подшипники
Наименование Параметры
Индекс подшипника 203101 5020410
Количество I I
Число оборотов (об/мин) 44 640
Рабочая температура (°C) Рабочая среда Время работы (сек.) От — 10 до +50 Т-1 90
Посадка по внутренней обойме (мм) 17Дп 20Л„
Посадка по внешней обойме (мм) 40Сп 47С„
Таблица И—24
Веса основных деталей ТНА (кг)
Ротор в сборе Лопатка 1 ,7 0,008
Корпус насоса 1-й ступ. 0,59
2-й ступ. 0,64
Колесо в сборе 1-й ступ. 0,095
2-й ступ. 0,1
РАЗДЕЛ III
ДВИГАТЕЛИ КБ ГЛАВНОГО КОНСТРУКТОРА
КОНОПАТОВА А. Д.
ТУРБОНАСОСНЫЙ АГРЕГАТ ДВИГАТЕЛЯ^Ьй
(листы 84-ь87)
ТНА включает в себя газовую турбину, насос горючего (керосин)
и окислителя (жидкий кислород).
Насосы горючего и окислителя расположены по одну сторону от
турбины. Турбина и насос, горючего установлены па одном валу. Насос
горючего шпильками крепится к корпусу турбины, а насос окислителя,
в свою очередь, через стальной переходник крепится к насосу горючего.
Выбранная схема ТНА позволяет производить раздельную сборку на-
сосов окислителя и горючего (последний собирается вместе с турбиной)
п обеспечивает максимально возможное удаленно холодного кислород-
ного насоса от горячей турбины.
Вал насоса горючего и турбины опирается на два шариковых под-
шипника, охлаждение п смазка которых осуществляется керосином. Осе-
вые усилия воспринимает подшипник, расположенный у турбины (обе
его обоймы закреплены).
Вал насоса окислителя опирается также па два специальных шари-
ковых подшипника, смазка и охлаждение которых осуществляется кис-
лородом; осевые усилия воспринимает правый (закрепленный) подшип-
ник.
Валы соединяются между собой рессорой с эвольвептными шлица-
ми, через которую передается крутящий момент от турбины на вал на-
соса окислителя. Такое соединение допускает некоторый перекос при
монтаже насосов и является демпфером крутильных колебаний ротора.
К корпусу турбины крепится пороховой стартер и газогенератор.
Турбина
Основные параметры
Тип турбины...........................осевая, активная,
ступенчатая
Частота вращения...................... 18 400 об/мин
Окружная скорость на среднем диамет-
ре лопаток........................... 322 м/сек
Расход газа........................... 3,97 кг/сек
Давление
на входе (в газогенераторе) .... 59,0 кГ/см2
на выходе (перед рулевыми соплами) 3,9 кГ/см2
Температура газа перед соплами (в га-
зогенераторе) .......................... 775° С
Мощность................................. 2002 л. с.
Коэффициент полезного действия . . . 0,576
одно-
Одноступсичатая активная газовая турбина состоит из корпуса
выхлопного коллектора и рабочего колеса с валом.
100
Корпус.
Точеный корпус турбины (22) выполнен из стали. К нему привари-
вается газовый коллектор высокого давления (23), полость которого че-
рез патрубок (40) с. фланцем соединяется с газогенератором. В патру-
бок (40) вварено ребро жесткости.
Из полости коллектора высокого давления подвод газа к рабочим
лопаткам турбины осуществляется через двенадцать сверхзвуковых со-
пел (37) (с диаметром критического сечения 8+0>03 мм, занимающих поч-
ти всю окружность (см. рис. Ill—1). Замыкает эту окружность одно
сопло (57) с диаметром критического сечения 9,5+0’003 мм, к которому
приварен корпус порохового стартера (51). Угол наклона оси всех со-
пел к плоскости вращения диска турбины ~18° (сеч. ИИ, лист 87).
37
Рис. III—1. Корпус турбины:
37 — сопло подвода газа к рабочим лопаткам; 40 — патрубок подво-
да газа от газогенератора; 51 — пароходов стартер; 57 — сопло по-
рохового стартера
К. газовому коллектору высокого давления (23) приварен штуцер
(39) для отвода газа, идущего на наддув бака горючего. В этом штуце-
ре устанавливается дроссельная шайба, с помощью которой обеспечи-
вается необходимый расход наддува (расход газа на наддув бака горю-
чего — 0,102 кг/сек *).
На корпусе турбины с помощью шпилек и винтов устанавливается
диафрагма (27) и экран (25). Экран изготовлен из тонкой листовой ста-
ли (6~ 1,2 мм) с теплоизоляционной прокладкой из армированного ас-
бестового полотна. Установка экрана уменьшает нагрев корпуса насоса
горючего. Внутренний, край экрана зафиксирован разрезным пружин-
ным кольцом, установленным в проточке диафрагмы.
Выхлопной коллектор.
Выхлопной коллектор (30) состоит из двух частей (сферической и
цилиндрической), выполненных пз листовой стали. Сферическая часть
выхлопного коллектора штампуется из стали толщиной 5 = 1,2 мм и к
ней привариваются четыре конических патрубка (38) подвода газа к
газификаторам наддува бака окислителя и далее к рулевым соплам
двигателя.
К выхлопному патрубку приваривается платик (33), служащий для
нанесения реперной точки при нивелировке двигателя.
* Схему двигателя см. часть I «Атласа».
101
Выхлопной коллектор приваривается к корпусу турбины через пере-
ходное кольцо (36).
Рабочее колесо с валом.
Рабочее колесо турбины состоит из диска (35) и лопаток. Диск
выполнен из стальной поковки и приварен (электродуговой сваркой) к
пустотелому валу (43), который одновременно является валом насоса
горючего. Вал имеет внутренние шлицы для передачи крутящего момен-
та насосу окислителя через рессору (45),
Лопатки (107 шт.) активного профиля (сеч. ИИ, лист 87) изготов
леиы методом точного литья по выплавляемым моделям и привари-
ваются к диску электродуговой сваркой. Каждая лопатка имеет полку;
полки всех лопаток составляют бандаж. Средний диаметр лопаток ра-
бочего колеса турбины ~280 мм, высота пера лопатки 23 мм, а зазор
между лопатками п корпусом турбины ~4 мм.
В проточке ступицы рабочего колеса устанавливается пружинное
разрезное кольцо уплотнения (34).
Насос горючего
Основные параметры
Тип рабочего колеса..................... центробежное, закрытое,
с двусторонним вхо-
дом п осевым предна-
сосом
Расход................................ 29,278 кг/сек
Давление
на входе.............................. 2,5 кГ/см2
на выходе........................... 146,0 кГ/см2
Мощность, потребляемая................ 990 л. с.
Коэффициент полезного действия . . . 0,685
Насос горючего состоит из корпуса, рабочего колеса с предпасоса-
ми и включает в себя узлы уплотнений.
Корпус.
Корпус насоса горючего состоит из двух частей: внешнего (19) и
внутреннего (17) корпусов. Обе эти части выполнены литыми из алю-
миниевого сплава с последующей механической обработкой и соеди-
няются между собой шпильками, ввернутыми во внешний корпус. Гер-
метичность по разъему обеспечивается резиновыми уплотнительными
кольцами (18), (15).
Внешний корпус имеет улитку, которая профилируется по опреде-
ленному закону изменения внешнего диаметра при постоянной ширине
канала, и выходной конус (сеч. ЖЖ, лист 87).
Входной канал насоса располагается как во внешнем, так и во
внутреннем корпусах (сеч. ЛОС).
В обеих частях корпуса имеются специальные сверления (16), (28),
обеспечивающие прокачку керосина, идущего на смазку и охлаждение
подшипников, установленных в соответствующих частях корпуса.
К внутреннему корпусу (17) па шпильках крепится алюминиевая
крышка (14), на которой имеется бобышка для установки механическо-
го датчика числа оборотов ИС-341 (53). Червячное колесо этого датчи-
ка входит в зацепление с однозаходным червяком (48), установленным
на валу (передаточное отношение 50 : 1).
К стальной крышке (13) диаметрально противоположно приварены
штуцер дренажа полости насоса горючего (52) (сеч. ВВ, лист 87) и
штуцер стравливания воздуха из полостей насоса при заполнении их
02
компонентом (при заправке баков) (56). Аналогичный штуцер стравли-
вания воздуха установлен на внешнем корпусе (19) (сеч. ДД, лист 86).
Рабочее колесо.
Основным рабочим элементом насоса является рабочее колесо за-
крытого типа с двусторонним входом. Оно состоит из диска с выфрезе-
рованнымн лопатками (20) и припаянных к нему крышек (21). С каж-
дой стороны диска имеется восемь лопаток (сеч. ЖЖ), причем лопатки
одной стороны смещены на половину шага относительно лопаток другой
стороны. Это уменьшает пульсацию потока жидкости на. выходе из на-
соса. Диск и крышки выполнены из алюминиевого сплава, наружный
диамето крыльчатки 164 мм.
Для повышения аитикавитационных свойств насоса на входах в
рабочее колесо устанавливаются шнековые преднасосы (44). Они вы-
полнены из алюминиевого сплава в виде двухзаходных винтов перемен-
ного шага.
Крутящий момент с вала иа рабочее колесо и правый шнек пере-
дается через шлицы эвольвентного профиля (причем, на шнеке оставле-
но только 7 из 42 шлиц, равномерно расположенных по окружности). На
левый шнек крутящий момент передается через сегментную шпонку.
В рабочее колесо запрессовано кольцо (42), выполненное из термо-
обработанного алюминиевого сплава. Оно обеспечивает (наряду с эволь-
вентными шлицами) центровку колеса на валу.
Уплотнения.
Для уменьшения перетекания компонента из полости высокого дав-
ления насоса во входную полость предусмотрены плавающие, самоуста-
навливающиеся бронзовые кольца (24). Во время работы ТНА они под
действием перепада давления прижимаются к опорным кольцам (26).
Опорные кольца выполнены из стали, установлены в корпуса по
широкоходовой посадке и закреплены гайками. Одновременно эти гай-
ки предотвращают выпадение плавающих колец во время сборки ТНА.
Величину утечки компонента через уплотнения определяют ра-
диальные зазоры между плавающими кольцами и стальными кольца-
ми, напрессованными на шейки крышек рабочего колеса.
Полость насоса горючего при заполнении компонентом и при не-
вращающемся роторе уплотняется с обеих сторон манжетами, установ-
ленными в крышках корпусов. Манжеты выполнены из капрона и опо-
рами их служат хромированные поверхности алюминиевых втулок,
посаженных на вал.
На рабочем режиме уплотнение полости насоса осуществляется гид-
родинамическими уплотнениями — импеллерами: алюминиевым слева
(12) и стальным справа (32).
Центробежный насос с прямыми лопатками (31), выполненный из
алюминиевого сплава, обеспечивает прокачку керосина через опорный
подшипник ротора.
Затяжка всех деталей, посаженных на вал, осуществляется гайкой
(47). Она контрится стопорной шайбой, внутренний ус которой заводит-
ся в паз на валу, а затем отгибается в один из пазов гайки.
Между гайкой и стопорной шайбой расположена плоская шайба,
предохраняющая от среза внутренний ус стопорной шайбы при
затяжке.
Затяжка обеспечивает передачу крутящего момента к импеллерам
и червячному колесу (48).
Под импеллером (12) в проточку вала установлена резиновая про-
кладка, препятствующая перетеканию керосина вдоль вала.
103
Пружинное кольцо (см. место 1) обеспечивает равномерность (без
перекосов) затяжки деталей на валу при переборках. Это кольцо вы-
полнено из алюминиевого сплава.
Насос окислителя
Основные параметры
Тип рабочего колеса.................центробежное, закрытое,
с двусторонним вхо-
дом и осевым предна-
сосом
Расход............................... 64,412 кг/сек*
Давление
на входе............................. 4,3 кГ/см2
на выходе.......................... 100,0 кГ/см2
Мощность потребляемая................ 1012 л. с.
Коэффициент полезного действия . . . 0,715
* В том числе расход окислителя на наддув бака «0» — 0,4 кг/сек.
Насос окислителя выполнен в виде отдельного конструктивного
узла, присоединяющегося к насосу горючего посредством переходника
(49). Насос окислителя состоит из корпуса, ротора и узла уплотнения.
Корпус.
Корпус насоса окислителя состоит из двух частей: внешего корпуса
(7) и внутреннего (8). Они соединены между собой шпильками, а герме-
тичность по разъему обеспечивается алюминиевыми уплотнительными
кольцами (9), (11). Обе части корпуса выполнены литыми из алю-
миниевого сплава, причем в литье внешнего корпуса предусмотрены об-
водные каналы для подвода окислителя к правой стороне рабочего ко-
леса и улитка с выходным конусом. Улитка спрофилирована по тому же
закону, что и улитка насоса горючего (сеч. ГГ). На одном из обводных
каналов имеются четыре бобышки (50) для крепления регулятора тяги
двигателя.
В корпусах насоса окислителя предусмотрены места для установки
шариковых подшипников опор ротора. Во внутреннем корпусе преду-
смотрено сверление (10) для подвода охладителя к правому подшипни-
ку. Полость левого подшипника закрывается обтекателем (5).
Ротор.
Ротор насоса состоит из вала (3) и рабочего колеса (1) с двумя
шнековыми преднасосами (2). Стальной вал имеет внутренние шлицы
для соединения с валом турбины через рессору.
По конструкции рабочие колеса и шнеки насосов окислителя и
горючего аналогичны. Отличие заключается лишь в том, что в насосе
окислителя на шейки крышек рабочего колеса не напрессовываются
стальные кольца, Это объясняется тем, что стальные кольца при сопри-
косновении во время вращения могут дать искру, которая в среде кисло-
рода приведет к возгоранию металла. Наружный диаметр крыльчат-
ки — 122 мм.
Крутящий момент с вала на рабочее колесо и левый шнек пере-
дается через шлицы эвольвентного профиля, а на правый шнек — через
сегментную шпонку.
Уплотнения.
Для уменьшения перетекания компонента из полости высокого дав-
ления насоса на вход имеются плавающие кольца на шейках крышек
рабочего колеса. Уплотнение полости низкого давления насоса окисли-
теля собрано в отдельном корпусе (46) и включает в себя два типа
.104
уплотнений: плавающие кольца, выполненные из меднографита, и фто-
ропластовые манжеты. Пакет из двух колец и одной манжеты отделяет
полость входа насоса от дренажной полости (дренажный штуцер см. в
сеч. ББ). Эта часть уплотнения обеспечивает герметичность полости
насоса окислителя во время заполнения двигателя компонентами до за-
пуска ТНА.
Дренажная полость уплотняется снаружи еще одним кольцом и
манжетой.
На корпусе (46) предусмотрен фланец (41) для установки индук-
ционного датчика оборотов (см. сеч. ББ).
Затяжка всех деталей, посаженных на вал, осуществляется гай-
кой (4), которая контрится стопорной шайбой. Внутренний ус шайбы
заводится в паз на валу, а затем отгибается в один из пазов гайки.
Между гайкой и стопорной шайбой устанавливается специальная шай-
ба, предохраняющая внутренний ус от среза при затяжке.
С заполнением полости насоса жидким кислородом все узлы и де-
тали начинают интенсивно охлаждаться. Для компенсации неодинако-
вости линейных расширений стального вала и алюминиевых деталей,
насаженных на пего, в цепочку ротора введены тарельчатые пружины
(6). Защита насоса горючего от охлаждения осуществляется теплоизо-
лирующими текстолитовыми кольцами, установленными между корпу-
сами насосов и переходником (49).
Особенности работы ТНА
Перед пуском ТНА насосы заполнены компонентами. Начальная
раскрутка турбины осуществляется с помощью порохового старте-
ра (51).
В процессе начального разгона ротора давление компонентов на
выходе из насосов увеличивается, и в работу включается газогенератор.
Газ из него.через патрубок (40) поступает в полость коллектора высо-
кого давления и через сопла на лопатки турбины.
ТНА выходит на режим главной ступени, обеспечивая подачу ком-
понентов под высоким давлением в камеры двигателя и газогенератор.
За счет наддува баков поддерживается заданное давление на входах в
насосы.
Смазка и охлаждение подшипников насоса горючего осуществляет-
ся следующим образом.
Проток керосина через правый подшипник обеспечивает насос с пря-
мыми лопатками (31). При этом он создает давление перед манжетой
выше, чем давление газов в полости турбины в течение всего времени
работы двигателя. Это исключает возможность проникновения горячих
газов из полости турбины в полость насоса горючего. Отводится керо-
син на вход насоса через сверление (28) (место II).
Циркулирующий через этот подшипник керосин охлаждает манже-
ту, а в случае ее прорыва горючее не попадает в полость турбины бла-
годаря наличию импеллера (32). К этому импеллеру горячие газы из
турбины не пускает пружинное разрезное кольцо (34).
К левому подшипнику керосин подается из полости высокого дав-
ления насоса через жиклер по сверлению (16) в корпусах, предвари-
тельно охлаждая манжету и смазывая червячную пару датчика оборо-
тов. Горючее проходит подшипник и возвращается на вход в насос че-
рез щель между корпусом и втулкой шнека.
Горючее, которое может проникнуть через манжету, дренируется в
атмосферу через штуцер (52) (сеч. ВВ, лист 87), а далее по валу ком-
105
понеит не пускает гидродинамическое уплотнение (12) и вторая ман-
жета.
Смазка п охлаждение подшипников насоса окислителя осуществ-
ляется жидким кислородом.
Левый подшипник охлаждается кислородом, проходящим сквозь
отверстия в обтекателе (5).
Для принудительного охлаждения правого подшипника кислород
подается пз полости высокого давления насоса через отверстие (10) и
далее поступает на вход насоса.
Кислород, прошедший плавающие кольца на валу, дренируется в
атмосферу через штуцер (сеч. ББ), а дальше по валу его не пускает
еще одно кольцо и манжета, работающие практически при нулевом
перепаде давления.
При выключении двигателя происходит отсечка линий горючего и
окислителя к газогенератору. Поступление газов на турбину прекра-
щается и ТНА останавливается.
Крепление ТНА на двигателе
На фланце входа насоса окислителя и на левом фланце корпуса
насоса горючего предусмотрены по четыре прилива с отверстиями
(54), (55),
Указанные приливы служат для крепления ТНА к раме двигателя
специальными тягами с тендерами (резьбовая втулка, с помощью ко-
торой можно изменить длину тяги в собранном виде).
Элементы крепления ТНА см. на рис. III—2.
III—2. Элементы крепления ТНА:
ТНА; 2—тендер; 3 — ТНА двигателя;
4 — рама двигателя
Рис.
I — рама
Некоторые технические условия на сборку,
балансировку и испытание ТНА
1. Не допускается наличие следов смазки на поверхностях деталей
кислородного насоса — взрывоопасно при работе. Обезжиривание дета-
лей запрещается в собранном виде.
2. Сварка корпусов аргонодуговая с присадочной проволокой; ло-
паток и диска — электродуговая.
3. Испытания на прочность и герметичность швов производить в
узлах.
4. Произвести испытание на прочность корпусов насосов.
106
5. Колеса насосов и турбины балансировать статически; дисбаланс
колес насосов не более 3 гем, колеса турбины с валом не более 8 гем.
6. Балансировать ротор динамически в плоскостях насосов и тур-
бины, дисбаланс не более 3 гем; металл снимать на наружных поверх-
ностях дисков на максимальном диаметре на глубину не более 0,4 мм;
места снятия металла заполировать.
7. Биение поверхностей плавающих уплотнений на шейках крышек
колес насосов при проверке в подшипниках не более 0,06 мм.
8. Биение наружного диаметра бандажа лопаток не более 0,08 мм.
9. Биение торца колеса турбины на наружном диаметре не более
0,05 мм.
10. Ротор собирать по рискам, нанесенным при балансировке.
11. Внутренние поверхности манжет насоса горючего и соприкасаю-
щиеся с ними поверхности деталей смазать тонким слоем смазки
ЦИАТИМ-201.
12. Гайки контрить керновкой в резьбу в двух диаметрально про-
тивоположных местах.
13. Суммарное сжатие тарельчатых пружин при затяжке не более
0,95+°’15 мм.
14. Испытать на герметичность воздухом при давлении 12 кГ/см2(в
дренажные полости подавать воздух под давлением 8 кГ/см2). Повыше-
ние и сброс давления в полостях производить одновременно. Испытания
насоса окислителя производить отдельно от насоса горючего.
15. Просушить полости подачей воздуха при /=120° С.
16. Открытые фланцы и штуцеры глушить технологическими за-
глушками и контрить проволокой; установить патроны с силикогелем.
Материалы
Основные детали ТНА изготовлены из следующих материалов (см.
таблицу III—1).
Таблиц а III—• 1
Наименование деталей Материалы
Вал турбины п насоса горючего, диаф- Ст. 2X13
рагма
Вал насоса окислителя, рессора Ст. 38ХА
Диск, корпус, сопла турбины Ст. 4Х15Н7Г7Ф2МС (ЭИ388)
Лопатка турбины Сплав ЛК4
Выхлопной коллектор турбины Ст. ХН38ВТ (ЭИ703)
Корпус насоса горючего Ал. сплав АЛ5
Рабочие колеса насосов Ал. сплав АВ
Кольцо (42) Ал. сплав Д1Т
Корпус насоса окислителя Ал. сплав АЛ4
Шнеки насосов, насос (31) Ал. сплав Д1
Крышка (13), импеллер (32) Ст. Х18Н9Т
Манжеты насоса горючего Капрон
Манжеты насоса окислителя Фторопласт
Опорные втулки манжет, импеллер (12) Ал. сплав АВ
Плавающие кольца (на колесах) Бронза БрОСЮ-Ю
Плавающие кольца (на валу) Меднографитовын сплав МГ
Опорные кольца плавающего уплотне- Ст. Х17Н2
ния (на колесах)
Опорные кольца плавающего уплотне- Ст. 9X18 (ЭИ229)
ния (на валу)
Пружинное разрезное кольцо (34) Чугун ХНВ
Припой АЛ2
107
f’”
ТУРБОНАСОСНЫЙ АГРЕГАТ ДВИГАТЕЛЯ
(листы 88^-91)
ТНА подает компоненты (жидкий кислород и керосин) в камеру и
газогенератор двигателя. Турбина (газогенератор) работает на основ-
ных компонентах п наддув баков ступени производится также основны-
ми компонентами *.
ТНА выполнен по одиовальноп схеме и включает в себя турбину п
два насоса.
Ротор опирается на два шариковых подшипника, причем рабочее
колесо турбины п крыльчатка насоса окислителя (со шнеком) располо-
жены консольно относительно опор.
Охлаждение и смазка обеих опор осуществляется керосином; осе-
вые усилия с вала на корпус передает подшипник, расположенный меж-
ду насосами (левый), т. к. обе его обоймы закреплены и не допускают
осевых перемещений. Наружная обойма правого подшипника не закреп-
лена в осевом направлении.
Сухой вес ТНА не более 22 кг (вместе с испарителем и пороховым
стартером).
Турбина
Основные параметры
Тип турбины......................... осевая, активная, одно-
ступенчатая
Частота вращения.................... 24 600 об/мин
Окружная скорость па среднем диаметре
лопаток......................... 258 м/сек
Расход газа......................... 0,752 кг/сек
Давление
иа входе........................... 40,0 кГ/см2
на выходе........................... 5,0 кГ/см2
Температура газа на входе........... 735° С
Мощность............................ 285 л. с.
Коэффициент полезного действия . . . 0,463
Турбина состоит из корпуса, выхлопного коллектора и ротора.
Корпус.
Корпус турбины (9), являющийся одновременно улиточным корпу-
сом насоса горючего, изготовлен из стали путем механической обра-
ботки. К корпусу турбины приварен электродуговой сваркой литой соп-
ловой сегмент (21) и сопло порохового стартера (42).
В свою очередь, к сопловому сегменту приваривается аргонодуго-
вой сваркой подводящий переходник (22) с фланцем для крепления
газогенератора, а соплу порохового стартера через промежуточную
трубку — корпус стартера.
Газ от газогенератора подводится через два сверхзвуковых сопла с
диаметром критического сечения 10,5+°'03 мм; диаметр критического се-
чения сопла порохового стартера — 8,5+0'03 мм. Угол наклона осей всех
сопел к плоскости вращения диска турбины —20° (сеч, КК и НН,
листы 88, 89, 91).
Для увеличения жесткости корпуса к нему приварено пять ребер.
Ребро жесткости (37) вваривается и в подводящий переходник (22).
Корпус турбины имеет экран с термоизоляцией из армированного
асбестового полотна. Наличие экрана уменьшает тепловые потоки от
турбины к насосу горючего. Крепление экрана осуществляется винта-
* Схему двигателя см. часть I «Атласа».
108
ми и специальным разрезным кольцом (16), вставленным в проточку
гайки (10).
Выхлопной коллектор.
Выхлопной коллектор состоит из точеного кольца (20) и штампо-
ванного из листа выхлопного патрубка (11). К выхлопному патрубку
приваривается испаритель (14),штуцер отвода газа на наддув бака «Г»
(сеч. ЖЖ, лист 91) и два цилиндрических кронштейна (19) крепления
ТНА на двигателе.
Выхлопной патрубок приваривается к кольцу аргонодуговой свар-
кой. Предварительно в патрубок помещается листовой штампованный
экран (13).
В свою очередь выхлопной коллектор приваривается к корпусу тур-
бины также аргонодуговой сваркой.
Ротор.
Ротор турбины — это стальной диск (17) с лопатками (18), закреп-
ляемый па валу (1) с помощью эвольвентных шлиц.
Вал имеет и внутренние шлицы, с помощью которых производится
прокрутка ротора (через горловину с пробкой па выхлопном патруб-
ке— см. место IV, лист 89) при сборке и испытаниях.
Диск турбины изготавливается пз штампованной заготовки; лопат-
ки активного профиля с полками — методом прецизионного литья и при-
вариваются к диску электродуговой сваркой. Средний диаметр лопаток
(86 штук) рабочего колеса — 200 мм, высота пера лопатки — 22 мм.
Полки лопаток образуют бандаж; минимальный зазор между бандажом
п корпусом турбины — 2,5 мм.
После протяжки шлиц в диск турбины запрессовывается кольцо
(12), которое служит для центровки диска на валу. На наружной по-
верхности ступицы диска имеется проточка для установки уплотне-
ния (15).
Насос горючего
Основные параметры
Тип рабочего колеса Расход центробежное, закрытое, с односторонним вхо- дом и осевым предпа- сосом 5,53 кг/сек *
Давление на входе 1,5 кГ/см2
на выходе 96,5 кГ/см2
Мощность потребляемая 147 л. с.
Коэффициент полезного действия . . . 0,58
* В том числе на балластировку восстановительного газа, идущего на наддув баки
горючего, — 0,02 кг|сек.
Насос горючего состоит из корпуса, рабочего колеса с преднасосом
и уплотнений.
Корпус.
Корпус насоса состоит из двух частей: улиточного корпуса (9), ко-
торый одновременно является и корпусом турбины, и корпуса подво-
да (24).
К стальному улиточному корпусу приваривается точеный диффу-
зор (45) и затем штампованный сварной выходной патрубок (44) с
109
фланцем. К выходному патрубку приваривается штуцер (43) перепуска
горючего на охлаждение левого подшипника.
К улиточному корпусу приварен штуцер (8) отвода охлаждающего
горючего из полости правого подшипника.
Корпус подвода изготовляется литым из алюминиевого сплава. На
всасывающем патрубке корпуса подвода предусмотрен прилив для вво-
рачивания штуцера (40) слива горючего, охладившего правый под-
шипник.
На этом же корпусе имеется еще три прилива для установки шту-
церов; подвода охлаждающего горючего клевому подшипнику (сеч. ИИ)
и двух дренажных (41) (сеч. ЛЛ) и (38) (сеч. ДД).
В этот же корпус (в специальную проточку) устанавливается
электрообогреватель (сеч. ГГ и место III) мощностью 100-Н75 вт, вклю-
чаемый перед запуском ТНА для предотвращения замерзания керосина
в полости левого подшипника, так как заполнение полостей насосов
компонентами производится при заправке баков. Обогреватель пред-
ставляет собой спираль, изолированную набором керамических бус, ко-
торая крепится на корпусе при помощи разъемного хомута с винтами.
Между хомутом и спиралью расположена прокладка пз асбестовой тка-
ни-лепты. Выводы спирали осуществляются через штепсельный
разъем.
На специальный фланец корпуса подвода устанавливается датчик
оборотов (сеч. ВВ), вращение к которому передается с ротора через
червячную пару с передаточным отношением 60 : I.
Обе части корпуса насоса горючего скрепляются между собой
шпильками. Герметичность соединения обеспечивается резиновым
уплотнительным кольцом круглого сечения, зажатым между фланцами.
Рабочее колесо.
Рабочее колесо (28) выполнено из алюминиевого сплава и пред-
ставляет собой диск с шестью фрезерованными лопатками и припаян-
ной к торцам лопаток крышки. Наружный диаметр крыльчатки 105,5 мм.
На шейки диска и крышки напрессованы стальные кольца (26), наруж-
ная поверхность которых цементируется. Наружные диаметры этих ко-
лец отличаются на 3 мм друг от друга, вследствие чего па колесе воз-
никает осевое усилие, направленное от турбины.
В диске колеса просверлено шесть разгрузочных отверстий 0 1,8 мм.
Крутящий момент на рабочее колесо передается с помощью двух
призматических шпонок.
Шнековый прсднасос (23) выполнен из алюминиевого сплава в
виде двухзаходной спирали постоянного-шага и фиксируется па валу с
помощью тех же шпонок, что и рабочее колесо насоса.
У плот и е п п я.
Полости высокого и низкого давления насоса разделяются плаваю-
щими самоустаиавливающимнся уплотнениями. Они состоят из нераз-
резных бронзовых колец (29), установленных с зазором на шейках
диска п крышки колеса, которые во время работы ТНА перепадом дав-
ления прижимаются к стальным опорным кольцам (25), которые сво-
бодно вставлены в корпуса и зафиксированы гайками (27). Величины
зазоров в плавающих уплотнениях указаны на чертеже.
Полость насоса с обеих сторон уплотнена манжетами и импел-
лерами.
Манжеты обеспечивают герметичность при заполнении полостей
компонентами перед пуском ТНА. Во время работы ТНА уплотнение
ПО
обеспечивается импеллерами. Причем в полости правого подшипника
создается давление 6ч-7 кГ/см2, большее чем давление в полости турби-
ны. Это достигается путем подбора величины разгрузочных отверстий в
диске рабочего колеса насоса горючего и предотвращает попадание га-
зов из турбины в насос.
Газовое уплотнение со стороны турбины представляет собой пру-
жинное разрезное кольцо (15), выполненное из чугуна и вставленное в
проточку диска турбины.
Все детали насоса горючего, включая подшипники ротора, а также
диск турбины, затягиваются на валу со стороны турбины гайкой, кото-
рая контрится стопорной шайбой.
Насос окислителя
Основные параметры
Тип рабочего колеса...................центробежное, закрытое,
с односторонним вхо-
дом и осевым предна-
сосом
Расход................................ 11,83 кг/сек *
Давление
на входе.............................. 3 кГ/см2
на выходе............................ 67 кГ/см2
Мощность потребляемая................. 138 л. с.
Коэффициент полезного действия . . . 0,65
* В том числе ня па.хлуи бяка окислителя (через испарит?ль) — 0,1 J кг-'сек.
Насос окислителя состоит из корпуса, рабочего колеса с предпасо-
сом и уплотнений.
Корпус.
Корпус насоса состоит из двух частей: улиточного корпуса (5) и
входного фланца (3). Обе части выполнены литыми из алюминиевого
сплава и скрепляются между собой при помощи шпилек. Герметичность
соединения обеспечивается замковым уплотнением с алюминиевым
уплотнительным кольцом.
На наружной поверхности входного фланца имеется серьга (вид Б),
предназначенная для крепления ТНА на двигателе.
Рабочее колесо.
Рабочее колесо насоса окислителя с наружным диаметром 80,5 мм
выполнено аналогично колесу насоса горючего, но не имеет напрессо-
ванных на шейки стальных колец. Диаметры шеек колеса насоса окис-
лителя отличаются друг от друга на 4 мм, причем возникающее из-за
этого осевое усилие направлено в сторону турбины.
В диске колеса имеются четыре разгрузочных отверстия диаметром
5 мм. Шнек окислителя (2) представляет собой двухзаходную спираль
переменного шага.
Крутящий момент с вала на рабочее колесо насоса окислителя
передается с помощью двух призматических шпонок, которые одновре-
менно своими концами входят в торцевые пазы шнекового преднасоса
(место I и вид Е).
Уплотнения.
Разделение полостей высокого и низкого давления насоса окислите-
ля выполнено аналогично таким же уплотнениям насоса горючего.
111
По валу полость насоса окислителя уплотняется набором из трех
неразрезных плавающих самоустанавлпвающихся колец (36), изготов-
ленных из меднографитового сплава. Под этими кольцами на валу уста-
новлена специальная стальная втулка (33), па наружную цилиндриче-
скую поверхность которой наплавлен слой стеллита толщиной 0,5 мм.
Корпуса насосов окислителя и горючего скреплены между собой
шпильками через промежуточный корпус (6) и теплоизолирующее тек-
столитовое кольцо (7) со стальным бандажом. Герметичность разъемов
обеспечивается прокладками из паронита, которые устанавливаются на
эпоксидной шпаклевке.
Между тремя указанными корпусами (и фигурной ганкой) образо-
ваны три дренажные полости: окислителя, промежуточная и горючего.
Наличие этих полостей предотвращает смешение компонентов между
насосами. Эти полости разделены между собой дисковым отражателем
(32) п двумя медпографитовыми кольцами (30). Под кольцами на валу
установлена стальная втулка (31) с наплавленным слоем стеллита.
Кислород, который может попасть из полости насоса в соответ-
ствующую дренажную полость, выводится в атмосферу через штуцер
(39) (сеч. ДД), установленный на промежуточном корпусе (6).
Пары керосина, прошедшие из полости насоса горючего в свою дре-
нажную полость, выводятся через штуцер (41) (сеч. ЛЛ).
Промежуточная дренажная полость сообщается с атмосферой через
штуцер (38).
Так как перепад давления на меднографитовых кольцах (30) мо-
жет быть равен пулю, они зафиксированы от проворота штифтами
(место II, сеч. ММ).
Ганки, которые закрывают меднографитовые кольца, имеют такое
направление резьбы, чтобы вращающийся ротор способствовал их за-
ворачиванию.
Величина зазоров (диаметральных и осевых) указана на чертеже.
Все детали насоса окислителя затягиваются на валу со стороны вхо-
да гайкой-обтекателем с левой резьбой. Между обтекателем и шнеком
располагается шайба, предназначенная для контровки, которая произ-
водится раскерпиванием материала шайбы в пазы, имеющиеся на шне-
ке и обтекателе.
Особенности работы ТНА
Перед пуском двигателя полости насосов должны быть заполнены
жидкими компонентами топлива.
Привод турбины ТНА при запуске осуществляется пороховыми га-
зами стартера, а на основном режиме газом, вырабатываемым в газо-
генераторе.
Смазка и охлаждение опор ТНА осуществляется проточным керо-
сином.
Левый подшипник омывается керосином, который отбирается после
насоса через штуцер (43) и подается по внешнему трубопроводу к шту-
церу ввода (сеч. ИИ). В этом штуцере имеется жиклер, дозирующий
расход, а перед жиклером устанавливается фильтрующая сетка. Охла-
див подшипник, керосин поступает на вход в насос к шнеку.
Правый подшипник охлаждается керосином, прошедшим через за-
зор в уплотнении (29); затем этот керосин через штуцер (8), внешний
трубопровод и штуцер (40) возвращается на вход в насос.
112
Для повышения антикавитациониых качеств насосов при низких
Давлениях в баках на входе в крыльчатки насосов установлены шнеки
(осевые преднасосы). Так как шнек создает напор, то давление на вхо-
де в крыльчатку будет выше давления на входе в насос. Сам же шнек
имеет более высокие антикавитационные качества и может работать при
более низких давлениях на входе, чем центробежная крыльчатка. Уста-
новка шнека в насосах позволяет выполнить ТНА более высокооборот-
ным, а, следовательно, и легким.
Насос горючего со стороны турбины и насоса окислителя уплот-
няется манжетными и гидродинамическими уплотнениями (импелле-
рами) .
Принцип действия гидродинамического уплотнения следующий: при
вращении импеллера жидкость, находящаяся между его лопатками,
центробежными силами отбрасывается на периферию. Получаемый при
этом динамический напор препятствует прохождению жидкости в об-
ратном направлении (от периферии импеллера к его центру). Перед
пуском и при работе насоса уплотнение горючего по валу осуществ-
ляется манжетами, а импеллеры предназначены для уплотнения горю-
чего в случае выхода из строя манжет во время работы ТНА.
Уплотнение насоса окислителя обеспечивается тремя меднографи-
товыми кольцами (36) и отражателем (32). Меднографитовые кольца
под действием разности давлений в полости насоса и дренажной по-
лости прижимаются к кольцам (34). Прошедший по зазорам между
внутренними диаметрами колец и валом кислород попадает в дренаж-
ную полость и затем через штуцер (39) отводится в атмосферу.
Крепление ТНА на двигателе
Крепление ТНА осуществляется к кронштейну, приваренному к ци-
линдрической части камеры специальной серьгой, являющейся частью
входного фланца насоса окислителя (см. вид Б), и двумя пз шпилек,
соединяющих части корпуса насоса горючего.
Кроме того, две тяги соединяют цилиндрические кронштейны, при-
варенные к выхлопному патрубку турбины, с рамой двигателя.
Некоторые технические условия на сборку,
балансировку и испытание ТНА
1. Внимание! Наличие следов смазки на поверхностях деталей агре-
гата на длине L недопустимо — взрывоопасно при работе. Обезжири-
вание деталей запрещается в собранном виде.
2. Сварка деталей корпуса турбины-—аргонодуговая и электро-
дуговая.
3. Сварные швы испытать на прочность и герметичность по спе-
циальной программе (по величине давления испытания).
4. Корпуса насосов испытать на прочность водой при давлении
100-^-120 кГ/см2 и на . герметичность воздухом при давлении
15Д-20 кГ/см2 под водой; негерметичность не допускается.
5. Перед сборкой все детали и узлы промыть бензином и продуть
сухим сжатым воздухом.
6. Колеса насосов и турбины балансировать статически; дисбаланс
не более 2 гем.
7. Балансировать ротор динамически в плоскостях насоса окислите-
ля и турбины; дисбаланс не более 2 гем; металл снимать на наружных
поверхностях дисков на максимальном диаметре; места снятия металла
заполировать.
8 Зак. 045
ИЗ
8. Ротор собирать по рискам, нанесенным при балансировке.
9. Внутренние поверхности манжет п соприкасающиеся с ними по-
верхности деталей смазать тонким слоем смазки ЦИАТИМ-221.
10. Осевые зазоры обеспечивают доработкой торцев втулок на ва-
лу, импеллеров и т. п.
11. Биение при проверке в подшипниках поверхности П не более
0,06 мм, торца диска турбины на наружном диаметре — не более 0,1 мм.
12. Ганки контрить дерновкой в резьбу в двух диаметрально про-
тивоположных местах.
Детали, имеющие отверстия для контровки, контрить проволокой и
пломбировать.
13. Сборку на контрольные огневые испытания производить со
съемными деталями (см. место IV).
Окончательную сборку производить с приваркой заглушки.
14. Открытые фланцы и штуцеры глушить технологическими за-
глушками и контрить проволокой; установить патроны с силикогелем.
Материалы
Основные детали ТНА изготовлены из следующих материалов
(см. таблицу III—2).
Таблица III -2
Наименование детали Ма сериалы
Корпус и выхлопной коллектор турбины, Ст. XI8H9T
отражатель (32), разрезное кольцо (16), штуцеры
Диск турбины Ст. 4Х15Н7Г7Ф2МС (ЭИ388)
Лопатки турбины, сопловой сегмент, Сплав ЛК4
сопло стартера
Вал; гайка, затягивающая диск турби- Ст. 2X13
иы; шпонки
Корпус подвода насоса горючего Ал. сплав АЛ5
Корпус насоса окислителя Ал. сплав АЛ4
Колеса насосов Ал. сплав АВ
Гайка (10), кольцо (26), опорное коль- Ст. 12ХНЗА
цо (25) уплотнения насоса горючего
Опорное кольцо (4) уплотнения насоса Ст. 9X18 (ЭИ229)
окислителя, кольцо (34), червяк
Плавающие кольца (29) обоих насосов Бронза БрОСЮ-Ю
Плавающие кольца (30) на валу Меднографит МГ ГОСТ 2332-65
Дистанционные втулки (35), шнеки, им- Ал. сплав Д1Т
пеллсры
Втулки (31), (33) Ст. 4XI4H14B2M
Гайка, затягивающая плавающие коль- ца (36); гайки (27), промежуточный корпус, ганка фигурная (с наплавкой типа «стеллит- 6=0,5 мм) Ал. сплав Д1

Пружинное кольцо (15) Чугун ХНВ
Манжеты Капрон или фторопласт
Червячное колесо РФ2-0096-61 Бронза БрОФЮ-1
Припой АЛ 2
114
ТУРБОНАСОСНЫЙ АГРЕГАТ ДВИГАТЕЛЯ Лз
(листы 92ч-95)
Турбонасосный агрегат (ТНА) состоит из газовой турбины и двух
насосов: окислителя (АТ) и горючего (НДМГ). ТНА предназначен для
подачи компонентов топлива с заданными расходами и давлениями в
газогенератор и камеру двигателя, работающего по замкнутой схеме (с
дожиганием продуктов газогенерации — окислительного генераторного
газа — после турбины) *.
Для обеспечения бескавитацпоннон работы насосов при низких
давлениях в баках (давление в баке «Г» ~ 1,5 кГ/см2, в баке «О»
3,5 кГ/см2), помимо шнековых преднасосов, имеющихся на входе в
центробежные крыльчатки, перед насосами установлены струйные на-
сосы — эжекторы.
Рабочие колеса турбины и насосов смонтированы на общем валу,
причем колесо турбины н крыльчатка насоса горючего расположены
консольно, а крыльчатка насоса окислителя — между опорами ротора.
Такая схема обеспечивает минимальные габариты и вес ТНА при
простом узле уплотнения между полостями турбины и насоса окисли-
теля.
Ротор ТНА имеет две опоры: в корпусе насоса горючего шарико-
подшипник (8В207102), наружная обойма которого не закреплена в кор-
пусе, п два спаренных шарикоподшипника (4В209Ю-5) в корпусе тур-
бины. Эта опора передает осевые усилия с вала на корпус. Смазка п
охлаждение опор осуществляется собственными компонентами.
Турбина
Основные параметры
Тип турбины..................... реактивная, центростре-
мительная
Частота вращения.................... 26 900 об/мин
Окружная скорость иа наружном диа-
метре ............................. 288 м/сек
Расход газа......................... 135,66 кг/сек
Давление
иа входе......................... 291,0 кГ/см2
па выходе......................... 167,3 кГ/с№
Температура газа
на входе......................... 490° С
на выходе......................... 450° С
Мощность............................ 10 486 л. с.
Коэффициент полезного действия . . . 0,63
Турбина состоит из корпуса, выхлопного патрубка, рабочего коле-
са и уплотнения.
Корпус.
Стальной корпус турбины (4) выполнен штамповкой с последую-
щей механической обработкой. К корпусу приварен штампованный из
двух стальных листов коллектор подвода газа (6), к патрубку которого
через точеный переходник приваривается газогенератор. В патрубок
вварены конус-решетка (28), выравнивающая и направляющая газ и
ребро (29), которое обеспечивает прочность и жесткость патрубка.
В корпус вставляется стальной сопловой аппарат (5), который имеет
* Схему двигателя см. часть I «Атласа».
8*
115
фрезерованные по копиру каналы (сеч. ЕЕ). С торца каналы закрыты
кольцом (9), которое приварено к сопловому аппарату точечной свар-
кой. Сопловой аппарат с кольцом закреплены в корпусе турбины во-
семью штифтами (25).
В корпусе турбины выфрезероваиы окна (сеч. ЕЕ), образующие
вместе с каналами соплового аппарата 21 сопло, через которые газ из
коллектора подводится к лопаткам рабочего колеса турбины. Здесь же
установлено пусковое сопло (30), приваренное только к коллектору.
В корпусе турбины предусмотрено место для установки подшипни-
ков опоры п просверлено отверстие для подвода окислителя на их смаз-
ку и охлаждение. Наружные обоймы подшипников зафиксированы от
осевых перемещении крышкой (24).
Выхлоп н о и патрубок.
Выхлопной патрубок (2) выполнен из стали. Конусная часть изго-
товляется из поковки, а цилиндрическая — из листа. Патрубок при-
варивается к корпусу турбины после окончательной сборки ТНА. С дру-
гой стороны к патрубку приваривается, через точеный фланец-пере-
ходник, газовод камеры сгорания.
Рабочее колесо.
Радиальное рабочее колесо турбины (26) закрытого типа выполне-
но методом точного литья по выплавляемым моделям. Лопатки турбины
направлены по радиусу и имеют загнутые кромки (сеч. ЕЕ, ММ).
Крутящий момент от колеса к валу передается через эвольвептные
шли цы.
Центровка колеса на валу осуществляется по двум цилиндрическим
поверхностям, одну из которых образует запрессованное в колесо после
протягивания шлиц кольцо.
Уплотнен и е.
Стальная крышка турбины (3), присоединяемая к сопловому аппа-
рату шестнадцатью шпильками, служит для отделения полости высоко-
го давления турбины от полости выхлопного патрубка.
Уплотнение между полостями осуществляется лабиринтом, выпол-
ненным па крышке.
Детали газового тракта имеют жаропрочные покрытия: конус-
решетка и крышка турбины с лабиринтом покрыты эмалью ЭВ300-60М,
а каналы соплового аппарата — алюмофосфатным цементом.
Насос окислителя
Основные параметры
Тип рабочего колеса .................
Расход ..............................
Давление
па входе ..........................
на выходе..........................
i Мощность потребляемая...............
Коэффициент полезного действия . . .
центробежное, закрытое,
с осевым предиасосом
150,08 кг/сек’
8,5 кГ/см2
319,0 кГ/см2
6174 л. с.
0,69
* В том числе расход па эясектор —20,0.0 кг/сек.
Насос состоит из корпуса, рабочего колеса и уплотнений.
116
Корпус.
Корпус насоса составляют две части: корпус подвода (7) и корпус
отвода (Ю). Корпус подвода с боковым входом компонента изготовляет-
ся из стали методом точного литья по выплавляемым моделям. Входной
патрубок корпуса спрофилирован по линиям тока жидкости. Для пре-
дотвращения подкрутки потока на входе в патрубке и самом корпусе
предусмотрено ребро (см. сеч. ЖЖ).
Корпус отвода изготовляется из стальной штамповки механической
обработкой. Улитка профилируется по определенному закону измене-
ния наружного диаметра при постоянной ширине. К горловине улитки
последовательно приварены (см. сеч. ДД) конический диффузор и от-
водящий патрубок с коллектором (27), из которого отбирается окисли-
тель иа охлаждение подшипников и на эжектор (сеч. ИИ). Здесь же
приварен штуцер замера давления жидкости на выходе из насоса.
Рабочее колесо.
Рабочее колесо (11) с односторонним входом изготовляется из стали
методом точного литья по выплавляемым моделям. Половина лопаток
колеса укорочена, что уменьшает неравномерность потока на выходе и
увеличивает напор, не загромождая вход (см. сеч. ДД). Колесо имеет
несколько разгрузочных отверстий.
Крутящий момент с вала на рабочее колесо передается через две
призматические шпонки.
Шнек окислителя выполнен заодно с валом ТНА фрезерованием по
копиру. Шнек двухзаходный, переменного шага, с острыми (ножевы-
ми) входными кромками. Диаметральный зазор между перьями шнека и
корпусом подвода 1,2-Н,34 мм.
Уплотнения.
Полости высокого и низкого давления насоса разделяются щелевы-
ми уплотнениями, которые образуются шейками крыльчатки рабочего
колеса и соответствующими поясками корпуса турбины (4) и корпуса
отвода насоса (10). Шейки рабочего колеса покрыты слоем хрома тол-
щиной 0,02-е-0,04 мм. При сборке ТНА шейки покрываются смазкой, что
предохраняет их от сухого трения в момент запуска.
В корпусе подвода расположен узел уплотнения низкого давления,
который состоит из гидрозатвора (23) и двух пакетов манжет. Гидро-
затвор имеет 4 осевых отверстия; закреплен на валу двумя штифтами.
Первый пакет состоит из двух манжет, установленных непосредственно
в корпусе подвода насоса; второй — из одной манжеты, установленной в
отдельном корпусе (22). Все три манжеты изготовлены из резины. По-
верхность вала, иа которую опираются манжеты, хромируется. Между
пакетами манжет расположена дренажная полость окислителя, сооб-
щаемая с атмосферой через штуцер (33) (см. сеч. ВВ).
Насос горючего
Основные параметры
Тип рабочего колеса.............центробежное, закрытое,
с осевым преднасосом
Расход.......................... 55,57 кг/сек*
Давление
на входе............................... 4 кГ/см2
на выходе............................ 358 кГ/см2
Мощность потребляемая . ...... 4312 л. с.
Коэффициент полезного действия . . . 0,765
* В том числе расход на эжектор —5,55 кг/сек.
Насос состоит из корпуса, рабочего колеса и уплотнений.
117
Корпус.
Корпус насоса состоит из двух частей: фланца подвода (17) с осе-
вым входом компонента и корпуса отвода (12). Обе части корпуса из-
готавливаются из стальных штампованных заготовок механической об-
работкой.
К горловине улитки корпуса отвода приварен конический диффузор
(см. сеч. ЛЛ).
В корпус (12) устанавливается шарикоподшипник опоры и вварена
трубка (14) перепуска горючего на охлаждение его, а в специальной
бобышке этого корпуса устанавливается датчик оборотов (32) (см, сеч.
ВБ).
Рабочее колесо.
По конструкции рабочее колесо насоса (13) аналогично колесу на-
соса окислителя. Колесо центрируется на валу по двум пояскам, между
которыми располагаются эвольвентные шлицы передачи крутящего мо-
мента. Двухзаходный стальной шнек переменного шага центрируется на
валу двумя поясками, а крутящий момент к нему от вала передается че-
рез две шпонки.
Уплотнения.
Щелевые уплотнения высокого давления аналогичны таким же
уплотнениям насоса окислителя. Узел уплотнения низкого давления рас-
положен в корпусе отвода и состоит из двух гидрозатворов, изготовлен-
ных из нержавеющей стали и двух пакетов манжет.
В диск гидрозатвора (15) вварен сегментный магнит из стали 2X13,
который при вращении ротора дает импульсы датчику оборотов ИС-380
(32). Гидрозатор (19) имеет 4 отверстия, аналогично гидрозатвору на-
соса окислителя.
Первый пакет состоит из двух манжет, помещенных в стакан (16),
который винтами закрепляется в корпусе отвода насоса. Второй пакет
состоит из одной манжеты, которая установлена в корпусе (21). Все три
манжеты изготовлены пз резины. Между пакетами манжет расположена
дренажная полость горючего, сообщаемая с атмосферой через штуцер
(20).
Между узлами уплотнения низкого давления насосов окислителя и
горючего располагается третья дренажная полость, промежуточная. Она
соединяется с атмосферой через штуцер (31) (сеч. ГГ).
Все корпуса ТНА по фланцам соединены шпильками. Герметич-
ность в разъемах корпусов обеспечивается резиновыми уплотнительны-
ми кольцами круглого сечения.
Крепежные гайки и винты контрятся отгибными шайбами, а винты
с потайными головками — кернением в паз.
Детали ротора ТНА затягиваются со стороны турбины гайкой (1),
а со стороны насоса горючего — обтекателем (18), Гайка контрится
шайбой, а обтекатель — керновкой в паз шнека.
Особенности работы ТНА
Запуск.
Выход двигателя на режим осуществляется в две ступени. Раскрут-
ка ротора ТНА при запуске осуществляется воздухом от пускового бло-
ка. Команда на раскрутку ТНА подается после открытия пускового кла-
пана горючего. Ротор раскручивается воздухом до 6-^7 тыс. об/мин. Дав-
ление воздуха в момент запуска 21 Оф1/ кГ/см2.
118
Затем открывается пусковой клапан окислителя и включается в ра-
боту насос окислителя. Обороты ротора несколько падают.
При работе ТНА на этом режиме давления за насосами возрастают
До 1045 кГ/см2 по линии горючего и до 15-^20 кГ/см2 по линии окис-
лителя.
Компоненты поступают в газогенератор, где завязывается рабочий
Процесс, и генераторный газ начинает поступать на рабочее колесо тур-
бины. Газ вместе с воздухом пускового блока выводит ТНА на режим
предварительной ступени с оборотами 1849 тыс. об/мил.
Перенастройкой регулятора тяги двигатель выходит на главную сту-
пень.
Вместе с ростом давления в газогенераторе растут обороты ротора
ТНА до номинальных.
При росте оборотов ротора. ТНА (при раскрутке) до 14,5 тыс. об/мин
уплотнение между насосами осуществляется манжетами. Пары компо-
нентов, которые могут пройти через пакеты манжет, выводятся в атмо-
сферу через соответствующие дренажные штуцеры.
При оборотах ротора 14,5 тыс. об/мин и выше давление, создавае-
мое гидрозатворами, сравнивается с давлением перед ними и уплотне-
ние осуществляется гидрозатворами.
Н о м и п а л ь н ы й ре ж им.
На номинальном режиме турбина вращается от генераторного газа.
Мощность турбины передается по валу крыльчаткам и шнекам насосов
и гпдрозатворам уплотнений.
При колебаниях режима работы камеры двигателя регулятор тяги
изменяет расход горючего в газогенератор, меняется соотношение ком-
понентов в газогенераторе и температура газа, а следовательно, и мощ-
ность турбины, обороты ротора и давление компонентов за насосами.
Уплотнение низкого давления между насосами осуществляется гид-
розатворами. Переток жидкости через отверстия гидрозатворов в по-
лость перед манжетами препятствует нагреву и газификации компонен-
тов на лопатках импеллеров и, следовательно, увеличению температуры
п давления паров перед манжетами.
Охлаждение и смазка подшипников опор осуществляется компонен-
тами. Правая — горючим при расходе 0,35^-0,50 кг/сек из полости вы-
сокого давления насоса через трубку (14). В полости подшипника под-
держивается низкое давление (порядка 54 кГ/см2), которое обеспечи-
вается дросселированием жидкости при протекании ее через отверстие
диаметром 24,5 мм, просверленное в стенке корпуса отвода. Горючее,
прошедшее подшипник, поступает через разгрузочные отверстия па вход
крыльчатки; туда. ж,е поступает горючее, прошедшее через щелевое
уплотнение высокого давления.
Окислитель, идущий на смазку и охлаждение подшипников левой
опоры в количестве 64 кг/сек, отбирается из коллектора (27) через
трубку перепуска.
Полость подшипников ограничена с двух сторон щелевыми уплот-
нениями, которые образуются между пояском ступицы турбины и от-
верстием крышки (24) с одной стороны, и пояском ступицы крыльчатки
насоса, окислителя и выступом корпуса турбину (14), с другой,
В этой полости поддерживается высокое давление окислителя
(240460 кГ/см2), превышающее давление газа в полости турбины, что
предотвращает прорыв газа в полости подшипников и насоса окислите-
ля, но создает расход компонента через щелевое уплотнение в сторону
119
турбины в количестве 2,5^-3,5 кг/сек, который и охлаждает левый из
двух подшипников.
Другая часть окислителя охлаждает правый из двух подшипников,
дросселируется в щели до давления 10-И2 кГ/см2 и через разгрузочные
отверстия попадает на вход крыльчатки (как и окислитель, прошедший
через щелевое уплотнение высокого давления).
Так как турбина реактивная, то разность давления газа в полостях
турбины создает осевое усилие на валу, часть которого шарикоподшип-
ники опоры передают па корпус. При работе ТНА на номинальном ре-
жиме это усилие направлено от подшипников в сторону турбины. Под-
шипник 4В209Ю-5 согласован с ВНИИПП на осевое усилие 400 кГ.
Установка двух спаренных подшипников позволяет воспринимать осевое
усилие порядка 600 кГ. К спариванию (дуплексации) допускаются под-
шипники, имеющие разность осевой «игры» не более 0,02 мм и разность
радиального зазора нс более 0,005 мм. Дуплексация проводится за счет
подрезки распорных втулок, установленных между подшипниками, и
позволяет воспринимать осевую силу обоими подшипниками одновре-
менно *.
Для разгрузки подшипников опоры от осевого усилия крыльчатка
насоса окислителя выполнена с различными диаметрами шеек. По ре-
зультатам расчетов и огневых испытаний ТНА в составе двигателя уста-
новлены следующие размеры диаметров шеек: со стороны входа —
115 мм, а со стороны подшипника—113,5 мм. Поэтому на крыльчатке
насоса окислителя во время работы создастся осевое усилие, направлен-
ное от подшипников в сторону насоса, которое частично уравновешивает
осевое усилие, возникающее на рабочем колесе турбины (и других эле-
ментах ротора).
В ы к л ю ч е н и е.
При команде на выключение двигателя производится отсечка го-
рючего и окислителя, идущих в газогенератор. Поступление газа на тур-
бину прекращается и ТНА останавливается.
При снижении оборотов ротора ТНА ниже 14,5 тыс. об/мин и до
полного выключения уплотнение между насосами осуществляется ман-
жетами.
Возможность прорыва газа из полости турбины в полости подшип-
ников и насоса окислителя при выключении исключена, т. к. давление
в газогенераторе и в полости турбины падает быстрее, чем в магистра-
лях за насосами.
Крепление ТНА на двигателе
Выхлопным патрубком турбины (2) ТНА приваривается к газоводу
камеры двигателя.
. Кроме того, к корпусу отвода насоса окислителя (10) приварен
кронштейн (8). С помощью этого кронштейна ТНА крепится к соплу ка-
меры двигателя. Особая конструкция этого узла крепления (с примене-
нием сферического элемента) (см. рис. III—3) позволяет компенсиро-
вать осевые перемещения и перекосы при приварке ТНА и при работе
двигателя.
На корпусе подвода насоса окислителя (7) предусмотрены приливы
со шпилькамидля крепления агрегатов автоматики и регулирования
двигателя.. . • : .
* Все же два подшипника в работе менее надежны, чем один более мощный.
120’
Рис. Ill—3. Элементы крепления ТНА:
1 — ТНА; 2 — камера
Некоторые технические условия на сборку,
балансировку и испытание ТНА
1. Сварка аргонодуговая с присадочной проволокой. Швы контроли-
ровать рентгеном. Непровар и проплав сварных швов не допускается.
2. Сварные швы испытать на прочность водой при давлении
500 кГ/см2 и па герметичность воздухом (в водяной ванне) при давле-
нии 50 кГ/см2.
3. Произвести статическую и динамическую балансировку ротора.
Сборку производить по рискам, нанесенным при балансировке.
4. Перед сборкой детали и узлы обезжирить.
5. Манжеты и резиновые уплотнительные кольца, соприкасающие-
ся с окислителем, смазать смазкой ЦИАТИМ-205, а соприкасающиеся
с горючим — ЦИАТИМ-221.
6. Смазать соответствующей смазкой места контакта манжет с ва-
лом п цилиндрические поверхности шеек крыльчаток; толщина слоя
смазки 0,1ч-0,2 мм (определять визуально).
7. Открытые фланцы п штуцеры глушить технологическими заглуш-
ками; установить патроны с силикогелем.
Материалы
Материалы, из которых изготовлены основные детали ТНА, приве-
дены в таблице III— 3.
Т а б л и ц а III—3
Наименование деталей
Материалы
Корпус турбины, сопловой аппарат,
крышка турбины
Коллектор подвода газа, выхлопной па-
трубок турбины, корпус подвода на-
соса окислителя, крыльчатки обоих на-
сосов
Рабочее колесо турбины
Вал, корпуса отвода обоих насосов,
фланец подвода насоса горючего,
шнек насоса горючего
Гидрозатворы
Манжеты насоса
окислителя
горючего
Уплотнительные кольца
Ст. 4Х15Н7Г7Ф2МС (ЭИ3881
Ст. СИЗ
Сплав ЖСЗДК
Ст. СН2А
Ст. Х18Н9Т
Резина
ИРП-3025
ИРП-3002
Резина ИРП-1130 и -1118
9 Зак. 045
121
ТУРБОНАСОСНЫЙ АГРЕГАТ Д В И ГАТЕЛ Я д|б7
(листы 96 ч-99)
Турбонасосный агрегат (ТНА) рулевого двигателя подает компо-
ненты с заданным расходом и давлением в камеры двигателя и в газо-
генераторы, питающие турбины*. ТНА имеет две турбины: одну,
работающую на газе с избыткОхМ окислителя, другую — на газе с из-
бытком горючего. Такая схема ТНА принята в связи с тем, что газ,
отработавший на турбинах, направляется на наддув баков всей ступе-
ни. Причем на наддув окислителя идет весь газ, прошедший турбину, а
на наддув бака горючего направляется примерно половина расхода
генераторного газа, который (для снижения температуры) балласти-
руется впрыском приблизительно такого же количества жидкого
горючего.
Конструктивно ТНА состоит из двух узлов: каждая турбина приво-
дит насос соответствующего компонента. Эти две части ротора ТНА
соединяются шлицевой муфтой.
Каждая из двух частей ротора опирается на два шариковых подшип-
ника, смазка и охлаждение которых осуществляется тем компонентом,
который качает насос. Осевые усилия с ротора на корпус передают под-
шипники, установленные у турбин.
Турбина насоса окислителя
Основные параметры
Тип турбины.......................... осевая, активная, одно-
ступенчатая
Частота вращения................... 31 300 об/мин
Окружная скорость на среднем диамет-
ре лопаток........................ 197 .м/сек
Расход газа...........................0,86 кг/сек
Давление
на входе............................. 52,0 кГ/см2
на выходе............................ 8,2 кГ/см2
Температура газа па входе............ 380° С
Мощность.............................. 121 л. с.
Коэффициент полезного действия . . . 0,47
Турбина состоит пз корпуса, выхлопного коллектора и ротора.
К о р п у с.
Стальной корпус турбины (2) изготовляется из штампованной за-
готовки с последующей механической обработкой. В корпусе имеется
четыре сверхзвуковых сопла с диаметром критического сечения 5,64 мм
(см. сеч. ДД). Угол наклона осп сопел к плоскости вращения диска тур-
бины 15°.
К корпусу приваривается штампованный из листовой стали коллек-
тор высокого давления (3) с патрубком, по которому подводится газ от
газогенератора.
В ыхлоппой коллектор.
Выхлопной коллектор выполнен штампованным из листовой стали и
приваривается к корпусу турбины через переходное кольцо (1). К вы-
хлопному коллектору приварен патрубок, по которому газ подастся на
наддув бака окислителя.
* Схему двигателя с.м. часть I «Атласа».
122
Ротор.
Ротор состоит из диска, приваренного к валу аргонодуговой свар-
кой, п лопаток, которые привариваются к диску методом трения.
Диск изготавливается из штампованной заготовки, а лопатки отли-
ваются. Средний диаметр лопаток рабочего колеса—120 мм, высота
пера лопатки— 10 мм. Все лопатки (45 шт.) активного профиля и име-
ют полки, которые после сборки образуют бандаж. Максимальная тол-
щина бандажа (после проточки ротора в сборе) —1,4 мм, а минималь-
ный зазор между бандажом лопаток и корпусом турбины — 2,6 мм.
Насос окислителя
Основные параметры
Тип рабочего колеса . центробежное, закрытое,
с осевым преднасосэм
Расход Давление 7,671 кг/сек
на входе 6,0 кГ/см2
на выходе 77,6 кГ/см2
Мощность потребляемая . 101 л. с.
Коэффициент полезного действия . . . 0,50
Насос окислителя состоит из корпуса, рабочего колеса с предпасо-
сом п узлов уплотнений.
Корпус.
Корпус насоса состоит из двух частей: корпуса подвода (5} и ули-
точного корпуса (4). Улиточный корпус выполнен из стали путем меха-
нической обработки и имеет приварной диффузор (18). В этом корпусе
имеется сверление для подвода компонента на охлаждение и смазку
опорного подшипника ротора.
Улиточный корпус приваривается к корпусу турбины. Шов наносит-
ся с внутренней стороны *. Затем к корпусам приваривается экран (16),
уменьшающий подвод тепла к корпусу насоса.
Корпус подвода выполняется литым из алюминиевого сплава. В нем
также имеется отверстие, обеспечивающее циркуляцию смазки подшип-
ника.
Обе части корпуса насоса соединяются между собой шпильками.
Уплотнение разъема обеспечивается резиновым кольцом (15).
Рабочее колесо.
Рабочее колесо состоит из крыльчатки и крышки. Обе эти детали
изготавливаются из алюминиевого сплава и соединены между собой
пайкой.
На входе в рабочее колесо установлен шнековый преднасос, увели-
чивающий давление жидкости перед лопатками центробежного колеса.
Крутящий момент с вала на рабочее колесо передается через шпон-
ку. Конец этой шпонки входит и в радиальный шлиц иа ступице шнека.
Уплотнен и я.
Разделение полостей высокого и низкого давления насоса обеспечи-
вается плавающими самоустанавливающимися кольцами.
Эти уплотнения состоят из стальных колец, напрессованных на ци-
линдрические пояски рабочего колеса насоса, стального кольца, запрес-
сованного в алюминиевый корпус (5) насоса (стальной улиточный кор-
пус не имеет такого кольца), и плавающих колец (14).
* Снаружи допускается подварка в случае обнаружения во время испытаний не-
герметичности в шве.
9*
123
Полость насоса отделяется от полости турбины резиновой манжетой,
установленной в улиточном корпусе (4), и импеллером.
Крутящий момент от вала к импеллеру передается за счет сил тре-
ния по его торцу при затяжке всех деталей на валу.
Со стороны насоса горючего насос окислителя уплотняется импел-
лером (13), который одновременно является гайкой, затягивающей все
детали ротора, и тремя резиновыми манжетами.
Манжеты установлены в корпусе подвода (5) и затянуты гайкой.
Между манжетами имеется дренажная полость, которая сообщает-
ся с атмосферой через штуцер (19) (см. сеч. ЕЕ).
Турбина насоса горючего
Основные параметры
Тип турбины......................... осевая, активная, одно-
ступенчатая
Частота вращения....................... 31 300 об/мин
Окружная скорость на среднем днамет- 197 м/сек
ре лопаток .........................
Расход газа.......................... 0,26 кг/сек
Давление
на входе........................... 48,0 кГ/см2
на выходе........................... 4,8 кГ/см2
Температура газа на входе.......... 790° С
Мощность............................... 74 л. с.
Коэффициент полезного действия . . . 0,22
Конструктивно турбина и весь ротор насоса горючего выполнены
аналогично турбине и ротору насоса окислителя; имеются незначитель-
ные отличия в осевых размерах вала.
Корпус турбины горючего имеет следующие отличия: он имеет три
сопла, через которые к рабочим лопаткам подводится газ от газогене-
ратора (диаметр критического сечения 5,55 мм) (см. сеч. ББ) и одно
приварное сопло с диаметром критического сечения 7 мм (см. сеч. ИИ),
через которое к турбине подводится газ от порохового стартера (21).
К выхлопному коллектору турбины насоса горючего приварен сме-
ситель (8) (см. сеч. ВБ), в котором газ, идущий на наддув бака горюче-
го, баластируется впрыскиваемым через форсунку (20) горючим (тем-
пература газа на выходе из смесителя -~250°С).
Избыток отработавшего на турбине газа сбрасывается в атмосферу
через патрубок (9), также приваренный к выхлопному коллектору.
Насос горючего
Основные параметры
Тип рабочего колеса............. .
Расход .............................
Давление
на входе .........................
на выходе.........................
Мощность потребляемая...............
Коэффициент полезного действия . .
центробежное, закрытое,
с осевым преднасосом
4,186 кг/сек*
2 кГ/см2
87 кГ/см2
94 л. с.
0,63
* Расход горючего на балластировку восстановительного газа—0,137 кг/сек.
Конструктивно насос горючего аналогичен насосу окислителя.
Отличие состоит в следующем. В корпусе подвода предусмотрена
бобышка, в которую ввертывается датчик оборотов (6). Для получения
124
импульсов на валу установлена втулка (11) с расположенной в ней
шпонкой (7), которая выполнена из магнитной стали (см. сеч. 1<К и
ЛЛ).
Манжета, стоящая у турбины, изготовлена из фторопласта и уста-
навливается в отдельный корпус (10). Этот корпус присоединяется к
улиточному корпусу насоса с помощью аргоподуговой сварки (см. мес-
то I).
Особенности работы ТНА
Узлы окислителя и горючего соединяются между собой шпильками
ио фланцам. Герметичность в разъеме обеспечивается резиновым коль-
цом, п полость между узлами дренируется через штуцер (см. сеч. ЖЖ,
лист 99).
Шлицевая муфта (12), соединяющая роторы окислителя и горюче-
го, во время раскрутки ТНА передает крутящий момент на насос окис-
лителя, т. к. пороховой стартер расположен только па турбине горючего.
После же выхода на номинальный режим через нее передается 20 избы-
точных л. с. мощности с турбины окислителя к насосу горючего.
Циркуляция смазки через подшипники осуществляется следующим
образом.
К радиально-упорному подшипнику ротора окислителя охладитель
подается из полости высокого давления насоса через сверления в кор-
пусе (4) п, пройдя подшипник, попадает па вход рабочего колеса через
разгрузочные отверстия в крыльчатке.
Через второй подшипник ротора окислителя компонент циркули-
рует под действием перепада давления, создаваемого работой шнека.
У ротора горючего к обоим подшипникам компонент подается из
полости высокого давления насоса через сверления в корпусах и, охла-
див подшипники, возвращается в полость низкого давления насоса
(на вход).
Разделение полостей при неработающем ТНА и малых оборотах
обеспечивается манжетами, а па рабочих оборотах и гидродинамически-
ми уплотнениями (импеллерами).
ТНА оснащен рядом штуцеров, через которые производится измере-
ние давления в различных местах проточных частей насосов ц турбин
на различных этапах испытаний п работы.
Крепление ТНА на двигателе
Для крепления ТНА па рамс двигателя к улиточным корпусам на-
сосов окислителя и горючего приварены стальные фрезерованные крон-
штейны (17), (22) с отверстиями.
Некоторые технические условия на сборку,
балансировку и испытание ТНА
1. Сварка корпусов турбин и насосов аргонодуговая с присадочной
проволокой.
2. Сварные швы корпусов испытать: на прочность — водой при дав-
лении 135 кГ/см1 2 3 4 в течение 5 мин.; на герметичность — воздухом при
давлении 50 кГ/см2 в течение 5 мин. (в водяной ванне).
3. Сварка лопаток с дисками турбин методом трения.
4. Сварка дисков турбин с валами — аргонодуговая с присадочной
проволокой.
10 Зак, 045
125
5. Роторы турбин балансировать статически до безразличного со-
стояния. Места снятия металла полировать, обеспечив плавные пере-
ходы.
6. Перед сборкой детали и узлы обезжирить.
7. Проверить вращение роторов от руки. Вращение должно быть
плавным, без заедании.
8. Биение торцев турбин при проверке в подшипниках не более
0,1 мм (на внешнем диаметре диска).
9. Соединение узлов насосов окислителя и горючего испытать на
герметичность воздухом при давлении 5 кГ/см2 в течение 5 мин. (с по-
мощью мыльной пены).
10. На патрубки, штуцера и т. и. установить технологические за-
глушки.
Материалы
Конструкционные материалы, из которых изготовлены детали ТНА,
приведены в таблице III—4.
Т я б л и ц а III -4
Наименование детален Материалы
Корпуса турбин, диски турбин, улиточ- ные корпуса насосов Лопатки турбин Валы турбин Выхлопные коллекторы турбин Рабочие колеса насосов Корпуса подвода насосов Манжеты насоса окислителя Манжеты насоса горючего со стороны насоса окислителя со стороны турбины Ст. 4Х15Н7Г7Ф2МС (ЭИ.388) Сплав ЭИ437А Ст. 2X13 Ст. ХИ38ВТ (ЭИ703) Ал. сплав АВ Ал. сплав АЛ4 Резина ИРП-1136 Резина ИРП-3002 Фторопласт РФ2-0199-62
ТУРБОНАСОСНЫЙ АГРЕГАТ ДВИГАТЕЛЯ»!
(листы 100-т-ЮЗ)
Турбонасосный агрегат предназначен для подачи компонентов топ-
лива— окислителя АК-27И в горючего ТГ-02 — в камеры сгорания и
газогенераторы на стартовом и маршевом режимах работы двигателя *.
Конструктивно ТНА состоит из одновальпого ротора с турбиной,
расположенной между двумя насосами. Рабочее колесо насоса окисли-
теля и диск турбины расположены консольно, а рабочее колесо насоса
горючего — между опор.
Питание турбины осуществляется газом, получаемым в газогенера-
торах, причем газ имеет избыток горючего.
Ротор вращается иа двух шарикоподшипниках. Радналы-юупорный
шарикоподшипник (51) размещен в корпусе насоса горючего между его
рабочим колесом и турбиной. Обе его обоймы закреплены, чем обеспе-
чивается осевая фиксация ротора в корпусе. Наружная обойма ра-
диального шарикоподшипника (39), расположенного в корпусе насоса
горючего, не закреплена, чем допускается свободная осевая деформа-
ция вала относительно корпуса.
Подшипники охлаждаются и смазываются горючим.
* Схему двигателя см. часть I «Атласа».
126
Турбина
Т а б л и ц a III—5
Основные параметры
Тип турбины—активная, одноступенчатая, осевая
Параметр Размер- ность Режим работы двигателя (тяга в кГ)
6 000 3 000 2 000 600
Частота вращения об/мин 28 650 27 200 13 000 9 870
Окружная скорость на среднем диаметре лопаток м/сек 225 213 107 77
Расход газа Давление кг/сек 1,018 0,675 0,304 0,156
на входе (максималь- ное, в газогеиерато- ре) кГ/см2 63,5 40 24,2 7,8
па выходе Температура кГ/см2 2,0 1,2 0,8 0,23
на входе (максималь- ная, в газогеиерато- ре) °C 800 <800 700 600
Мощность Л. с. 520 331 57,6 17,6
Ко=я] фнниеит полезного действия — 0,355 0,355 0,162 0,145
Турбина состоит из корпуса и рабочего колеса с валом.
Корпус.
Корпус турбины состоит из двух частей: корпуса соплового аппара-
та (54), корпуса выхлопа (50) с выхлопным коллектором (49) и вы-
хлопной трубой. Все перечисленные элементы корпуса соединяются
между собой аргоно-дуговой сваркой. В корпус соплового аппарата
вварены три сопла генераторного газа и трубка подвода пороховых га-
зов (57) от ннростартера (56) (см. лист 103).
Подвод газа от газогенератора (4) производится по одному сверх-
звуковому соплу (сеч. ВВ), имеющему площадь критического сечения
58 мм2, а от газогенератора (1) по двум соплам (сеч. ГГ), площадь
критического сечения каждого из которых равна 79 мм2. Парциаль-
ность турбины е = 0,173.
Все элементы корпуса турбины изготовлены из нержавеющей стали.
Корпус соплового аппарата (54) изготовлен механической обработкой,
корпус выхлопа (50) —методом точного литья по выплавляемым моде-
лям с последующей механической обработкой, выхлопной коллектор
(49)—штамповкой из листа, а сопла.— механической обработкой из
прутка.
Рабочее колесо с валом.
Рабочее колесо турбины состоит из диска (53) и 56 рабочих лопа-
ток (52). Диск изготовлен из жаропрочной стали зацело с валом насо-
са окислителя путем штамповки с последующей механической обра-
боткой.
Рабочие лопатки изготавливаются методом прецизионного литья из
жаропрочного сплава заодно целое с бандажными полками и соеди-
няются с диском турбины аргоно-дуговой сваркой.
10* 127
Со стороны насоса горючего диск имеет ступицу, к которой при-
варивается вал насоса горючего (41), выполненный пз высокопрочной
стали.
Обе части вала имеют ступенчатую форму со сплошным попереч-
ным сечением. Форма вала обеспечивает сборку насосов окислителя и
горючего с обеих сторон относительно турбины.
Насос горючего
Табл и u a HI—6
Основные параметры
Тип рабочего колеса—центробежное, закрытое, е осевым предиасосом
Параметры Размер- ность Режим работы диктате.ал (гяга в к Г)
6 000 3 000 2 000 I 600
РйСХОД Давление кг/сек 6,025 3,11 2,326 0,332
на входе кГ/см2 3,2 3,2 3,2 3,2
н?1 выходе кГ / см2 110,5 132,5 33,3 23,4
Мощность потребляе- мая Л. с. 229 144 25,3 7,71
Коэффициент полезного действия 0,555 0,4215 1', 156 0,27
Насос горючего состоит пз корпуса, рабочего колеса со шпеком,
системы уплотнений и подшипников.
Корпус.
Корпус насоса горючего включает в себя корпус радиалыю-упор-
иого подшипника (48), приваренную к нему улитку (47), корпус вход-
ного патрубка (32) и крышку (34). Корпус (32) соединяется с улиткой
при помощи 12 шпилек, а с крышкой — при помощи 6 шпилек. Уплотне-
ние в местах стыка обеспечивается резиновыми кольцами (46) и (33).
Корпус (48) и улитка (47) изготовлены из прутковой нержавеющей
стали путем механической обработки, а корпус входного патрубка (32)
и крышка (34) литьем из алюминиевого сплава с последующей меха-
нической обработкой. Основным элементом проточной части корпуса
является радиальный подводящий патрубок, спиральный диффузор по-
стоянной ширины с переменным радиусом и конический диффузор, при-
варенный к улитке.
Соединение корпуса насоса горючего с корпусом турбины обеспечи-
вается аргоно-дуговой сваркой.
К корпусу подшипника (48) приварен штуцер, который является
элементом соединения трубопровода перепуска горючего из полости Пi
в подводящий трубопровод (2).
Рабочее колесо.
Рабочее колесо насоса (28) состоит из крыльчатки и крышки, из-
готовленных механической обработкой из алюминиевого сплава н
соединяемых пайкой. На боковой поверхности крыльчатки отфрезеро-
вано 6 рабочих лопаток. Для обеспечения бескавнтациошюй работы на-
соса на входе в рабочее колесо установлен шнековый прсднасос (40),
обеспечивающий устойчивую работу насоса при минимальном давлении
124
горючего на входе, равном 1,5 ата. Шнек выполнен двухзаходным, с
постоянным шагом; материал шнека — алюминиевый сплав. Рабочее
колесо соединено с валом двумя призматическими шпонками (сеч. ЕЕ).
Эти же шпонки передают крутящий момент и на шнек, входя в его тор-
цевые пазы.
Кроме рабочего колеса и шнека, на валу насоса горючего располо-
жены оба подшипника и два импеллера (25), (27), соединенные с ва-
лом общей сегментной шпонкой. Затяжка этих деталей на валу произ-
водится ганкой (38), которая контрится стопорной шайбой (36), при
этом внутренний ус шайбы заводится в паз на валу, а один из наружных
усов отгибается в паз гайки.
Между гайкой и стопорной шайбой расположена шайба (37),пред-
назначенная для того, чтобы при затяжке не срезался внутренний ус
стопорной шайбы.
„ Шайба (35), расположенная между подшипником (39) и стопорной
шайбой, является регулировочной. Подбором этой шайбы регулируется
зазор между торцем гайки (38) и внутренней поверхностью крышки
(34). 3 азор выдерживается в пределах от 0,9 до 1,1 мм; он необходим
для обеспечения работы датчика оборотов, который устанавливается на
крышке (34) вместо заглушки.
У п л о т н е и и я.
Пол ости высокого и низкого давлений со стороны входа в насос
разделены уплотнением плавающего типа, которое включает в себя пла-
вающее кольцо (43), кольцо (45), напрессованное на ступицу рабочего
колеса, и кольцо (42), установленное в корпусе и закрепленное гай-
кой (44).
Со стороны турбины полость высокого давления уплотняется так-
же с помощью уплотнения плавающего типа, состоящего из плавающе-
го кольца (31), кольца, напрессованного на ступицу рабочего колеса, и
установленного в корпусе (48) кольца (30), которое закрепляется гай-
кой (29). Одновременно кольцо (30) и гайка (29) обеспечивают фикса-
цию наружной обоймы подшипника (51) в корпусе.
Для обеспечения необходимой твердости рабочих поверхностей
уплотнений плавающие кольца (31), (43) термообрабатываются до
твердости HRC = 18-H>5, а кольца (30), (45) и кольца, напрессованные
на ступицы рабочего колеса, до твердости HRC = 42-h49.
Кроме того, рабочие поверхности колес электрополируются. Диа-
метральные зазоры между плавающими кольцами и шейками рабочего
колеса составляют 0,12^-0,17 мм.
Зазоры между плавающими кольцами и ступицами рабочего коле-
са выбирались из условия обеспечения минимально возможных утечек
при безопасной (без возгорания) работе.
Уплотнение по валу между полостями насоса горючего и турбины
обеспечивается двумя гидродинамическими уплотнениями, включающи-
ми в себя импеллеры (25) и (27) и крышки (24) и (26), которые уста-
новлены в корпусе (48), причем крышка (24) вворачивается, в корпусе
помощью резьбы до упора в крышку (26), обеспечивая ее осевую фик-
са пито.
Подшипники.
Оба шарикоподшипника расположены в корпусе насоса горючего.
Наружные и внутренние кольца подшипников выполнены из нержавею-
щей. стали. Сепараторы выполнены из алюминиевого сплава, их наруж-
129
иые поверхности освинцованы. Перед установкой на турбонасос под-
шипники смазываются тонким слоем смазки ЦИАТИМ-221.
Подшипники установлены на валу по легкопрессовой посадке вто-
рого класса, благодаря чему уменьшается износ посадочных поверх-
ностей вала.
Наружные кольца подшипников установлены в корпусе по сколь-
зящей посадке первого класса. Это обеспечивает возможность провора-
чивания и равномерного износа дорожки наружного кольца, компенса-
цию погрешностей сборки и значительно облегчает выполнение сборки.
Смазка и охлаждение обоих подшипников осуществляется горю-
чим. Подшипник (51) охлаждается горючим, перетекающим из полости
высокого давления через радиальный зазор, образованный плавающим
кольцом (31) л шейкой рабочего колеса. Протекая между наружной п
внутренней обоймами подшипника и охлаждая его, горючее поступает
затем в кольцевую полость Пь откуда по трубе отводится в трубопро-
вод (2) на вход в насос.
Охлаждение подшипника (39) обеспечивается горючим, которое че-
рез отверстия в корпусе (32) попадает в полость, образованную корпу-
сом (32) и крышкой (34), затем омывает подшипник и перетекает через
кольцевой зазор между корпусом (32) и втулкой шпека (40) на вход
в насос.
Насос окислителя
Таблица III--7
Основные параметры
Тип рабочего колеса — центробежное, закрытое, с осевым преднасосом
Парам'.1 гр Размер- ность Режим | ,яботы двигателя (т яга в кГ)
б ООО 3 000 2 000 600
Расход Давление кг/е.ек 19,95 10,043 7,862 2,73
на «ходе кГ/см2 3,2 3,2 .3,2 3,2
па выходе кГ/ем2 112,0 112,0 32,7 21,1
Мощность JL С. 291 187 32,3 9,9
Коэффициент полезного действия 0,605 0,47 5,515 0,313
Насос окислителя состоит из корпуса, рабочего колеса и системы
уплотнений.
Корпус..
Корпус насоса окислителя состоит из входного патрубка (5) и кор-
пуса улитки (13), изготовленных механической обработкой из нержа-
веющей стали и соединенных при помощи шпилек. Уплотнение в месте
стыка обеспечивается резиновым кольцом (12). Входной патрубок со-
стоит из трех частей, сваренных аргоно-дуговой сваркой, конфузора,
фланца и коллектора перепуска окислителя, дренажируемого из полости
Па. На коллекторе имеется штуцер для присоединения трубы перепуска,
130
а в конфузоре просверлены 13 равнорасположенных отверстий. К вход-
ному патрубку приваривается подводящий трубопровод (3).
Улитка в корпусе (13) спрофилирована как спиральный диффузор
постоянной ширины с переменным радиусом и заканчивается приварен-
ным к ней коническим диффузором, который имеет резьбу для соедине-
ния с отводящим трубопроводом.
Корпус насоса окислителя соединяется с корпусом турбины при по-
мощи сварки.
Рабочее колесо.
Рабочее колесо (14) состоит пз крыльчатки и крышки, изготовлен-
ных из алюминиевого сплава п соединенных при помощи панки. Заго-
товками для них являются поковки. После пайки производится оконча-
тельная механическая обработка рабочего колеса.
На ступицы рабочего колеса напрессованы стальные кольца (И)
и (15), на которые при сборке одеваются кольца (9) п (17) плавающих
уплотнений.
Для обеспечения бескавптационпоп работы насоса на входе в рабо-
чее колесо установлен шнековый предиасос (7), обеспечивающий устой-
чивую работу насоса при минимальном давлении окислителя на входе,
равном 3,2 ата. Шнек выполнен двухзаходным, с переменным шагом;
.материал шнека — алюминиевый сплав,
Крутящий момент с вала на рабочее колесо передается с помощью
двух призматических шпонок (19) (сеч. ДД). Эти же шпонки своими
концами входят в ториевые пазы шпека. Кроме рабочего колеса и шне-
ка на валу насоса окислителя со стороны турбины расположен импел-
лер (20), соединенный с валом также при помощи шпонок (19), кото-
рые своими концами входят в торцевые пазы импеллера.
Затяжка этих деталей на валу производится впитом (55).
У п л о т н е и и я.
Уплотнение полости высокого давления со стороны входа в рабочее
колесо обеспечивается плавающим кольцом (9), а со стороны импел-
лера— плавающим кольцом (17), которые изготовлены пз стали и за-
калены для повышения твердости. Величина зазоров между внутрен-
ним диаметром плавающих колец (9), (17) и диаметром ступни крыль-
чатки находится в пределах от 0,1 до 0,17 мм.
При работе турбонасоса плавающие кольца (9) н (17) контактиру-
ют е. соответствующими стальными кольцами (8) и (18), установленны-
ми во входном патрубке п корпусе соплового аппарата и закрепленны-
ми гайками (10) п (16). Твердость колец (8), (11), (15), (18) HRC =
= 42+49, а плавающих колец (9), (17) HRC= 18+25.
Разделение полостей окислителя и турбины ио валу при неподвиж-
ном роторе и в момент запуска обеспечивается манжетным уплотнени-
ем, которое состоит пз фторопластовой манжеты (22), закрепленной в
корпусе манжеты (21) при помощи фасонной гайки (23). Манжета на-
дета па вал с натягом 0,6+1,0 мм. Корпус манжеты соединен с корпу-
сом соплового аппарата путем сварки. Для уменьшения теплового пото-
ка от газа турбины к корпусу манжеты приварен теплоизоляционный
экран из армированного асбестового полотна и стального кожуха.
На рабочем режиме разделение полостей насоса окислителя и тур-
бины осуществляется импеллером (20). При этом окислитель, перете-
кающий через радиальный зазор между плавающим кольцом (17) и
шейкой рабочего колеса в полость Пг, перепускается па вход в насос
по трубопроводу (6), соединенному с коллектором входного патрубка.
131
Особенности работы ТНА
При подаче сигнала на запуск двигателя вскрываются мембраны
принудительного прорыва, расположенные на трубопроводах подвода
компонентов топлива к ТНА, и полости насосов заполняются компонен-
тами топлива.
Одновременно с этим срабатывает пиропатрон порохового старте-
ра (56) и пороховые газы, поступающие через сопло (сеч. ЖЖ,
лист 103) на лопатки турбины, начинают раскручивать ротор ТНА до
8000~ь14 ООО об/мин.
Продукты сгорания, образующиеся в газогенераторах, поступают
на турбину и увеличивают ее обороты за время не более 1,5 сек с мо-
мента подачи сигнала на запуск до оборотов максимального режима.
Через 1,5-^-2,0 сек с начала запуска пороховая шашка полностью сго-
рает и ТНА целиком переходит на работу от газогенератора.
ТНА обеспечивает подачу компонентов топлива в камеры сгорания
и газогенераторы по одной из нескольких программ работы двигателя *.
I программа предусматривает работу двигателя на режиме макси-
мальной тяги (6000 кГ) в течение 45 секунд, после чего производится
отключение одной камеры и тяга уменьшается до 3000 кГ, Соответ-
ствующее уменьшение мощности турбины обеспечивается отключением
газогенератора (4). ТНА выключается по израсходовании компонентов
топлива.
II программа предусматривает работу двигателя на максимальном
режиме в течение 60 секунд, после чего производится отключение од-
ной камеры при одновременном постепенном уменьшении тяги второй
камеры до 600 кГ. Соответствующее уменьшение мощности турбины
обеспечивается отключением газогенератора (4) и дросселированием
газогенератора (1), ТНА выключается по израсходовании компонентов
топлива примерно на 360 секунде,
III программа предусматривает после работы двигателя на макси-
мальном режиме уменьшение тяги до 2000 кГ при одновременной рабо-
те обеих камер и при дросселировании газогенератора (1). Затем от-
ключается одна камера, а вторая может изменять тягу от 3000 кГ до
600 кГ.
Крепление ТНА на двигателе
ТНА устанавливается между камерами сгорания в зоне критическо-
го сечения и крепится к камерам при помощи двух хомутов (58).
К турбонасосу при помощи фланцев и шпилек крепятся газогене-
раторы (1) и (4).
Балансировка ротора
Ротор балансируется динамически: допустимый дисбаланс состав-
ляет 3 гем. При балансировке предусматривается снятие материала пу-
тем сверления радиальных отверстий в рабочих лопатках турбины на
глубину до 8 мм (место I, лист 100) и снятие металла с наружных по-
верхностей крышки и крыльчатки рабочего колеса насоса окисли-
теля (14).
Материалы
Основные детали ТНА изготовлены из следующих материалов (таб-
лица III—8).
* Схему двигателя см. в описании, часть I «Атласа».
132
Таблица III—8
Наименование деталей Материалы
Диск турбины с валом насоса окис- лителя Лопатки турбины Вал насоса горючего, кольца плаваю- щего уплотнении Рабочие колеса насосов окислителя и горючего Шнеки Импеллеры, крышка насоса горючего Корпусные детали турбины и насоса окислителя, выхлопной коллектор, корпус манжеты Корпус насоса горючего Манжеты Уплотнительные прокладки Припой Сплав ЭИ388 Сплав ЭИ437А Ст. 2X13 Ал. сплав АВ Ал. сплав Д1Т Ал. сплав АК6 Ст. Х18Н9Т Ал. сплав АЛ5 Фторопласт-4 Резина-9106 ПА-2
133
РАЗДЕЛ IV
ДВИГАТЕЛЬ КБ ГЛАВНОГО КОНСТРУКТОРА СТЕПАНОВА В. Г.
ТУРБОНАСОСНЫЙ АГРЕГАТ ДВИГАТЕЛЯ МВ-300
(листы 104+107)
Турбонасосный агрегат обеспечивает подачу компонентов топли-
ва— окислителя АК-27И и горючего ТГ-02 — в камеры сгорания и газо-
генератор на стартовом и маршевом режимах работы двигателя *.
Конструктивно ТНА состоит из одновального ротора с консольно
расположенной турбиной, питание которой обеспечивается газом с из-
бытком горючего.
Ротор ТНА вращается на двух шариковых подшипниках. Подшип-
ник (28), расположенный вблизи турбины, имеет осевую фиксацию в
корпусе, т. к. его наружная обойма закреплена в корпусе при помощи
ганки. Таким образом, подшипник (28) воспринимает радиальную и осе-
вую нагрузку. Левый подшипник (12) не имеет осевой фиксации в кор-
пусе п воспринимает только радиальную нагрузку, обеспечивая тем са-
мым свободную осевую деформацию вала относительно корпуса.
Подшипники охлаждаются и смазываются: радиальноупорный
(28) —горючим, радиальный (12) —окислителем.
Турбин?.
Таблица IV-1
Основные параметры
Тип турбины — осевая, активная, одноступенчатая.
Параметр Размер- ность Стартовый режим А\аршевый максим. А^аршевый мнннм.
Частота вращения об/мин 30 000 22 500 12 150
Окружная скорость на среднем диаметре лопаток м/сек 376 283 153
Расход Давление кг/сек 0,985 0,377 0,1077
на входе (в газогене- раторе) кГ/см5 57 21 7,5
на выходе кГ/см2 2,4 0,88 0,31
Температура на входе (в газогенераторе) “С 900 900 900
Мощность Л. с. 660 157 28
Коэффициент полезного действия — 0,43 0,35 0,15
и/сад — 0,246 0,195 0,1
Турбина состоит из корпуса и рабочего колеса с валом.
* Схему двигателя см. «Атлас», часть I.
134
Корпус.
Корпус турбины состоит из корпуса соплового аппарата (34), кол-
лектора пороховых газов (22), коллектора генераторного газа (35) ч
выхлопного коллектора с патрубком (24). Сопловой аппарат изготовлен
литьем из жаропрочной стали с последующей механической обработкой.
В нем имеется шесть сверхзвуковых сопел генераторного газа (сече-
ние ВВ), обеспечивающих его подвод к рабочим лопаткам с парциаль-
ностыо е = 0,31 и три сверхзвуковых сопла подвода пороховых газов от
пиростартера, с помощью которых производится раскрутка ротора ТНА
при запуске двигателя.
Коллекторы (22) и (35) изготовлены из листовой жаропрочной ста-
ли штамповкой двух частей с их последующей сваркой встык. Выхлоп-
ной коллектор (24) также представляет собой сварную конструкцию,
изготовленную из листовой жаропрочной стали.
Он состоит из сферического днища, профилированного спирального
сборника выхлопных газов и выхлопного патрубка. В сферическом дни-
ще выштампованы отверстия, по которым выхлопные газы попадают в
спиральный сборник.
Рабочее колесо с валом.
Рабочее колесо (33) турбины представляет собой диск с рабочими
лопатками и бандажом, отлитые за одно целое из жаропрочного сплава
методом прецизионного литья. Крепление диска к валу (27) и передача
крутящего момента с диска на вал обеспечивается четырьмя прнзонны-
мп болтами (26).
В связи с тем, что отверстия под призонные болты должны выпол-
няться с высокой точностью (2-й класс точности), их окончательная об-
работка (развертывание) производится в диске (33) и фланце вала
(27) совместно.
Затяжка соединений осуществляется гайками, которые контрятся
пластинчатыми шайбами.
Центровка диска относительно вала осуществляется также по при-
зонным болтам, а первоначальная центровка обеспечивается по цилинд-
рическому пояску ступицы диска. Посадка цилиндрического пояска
диска в расточке вала — переходная, второго класса точности.
Вал ротора стальной, частично пустотелый (для уменьшения веса).
Насос горючего
Табл и ц а IV—2
Основные параметры
Тип рабочего колеса — центробежное, закрытое, е осевым преднасосом.
Параметры Размер- ность Стартовый режим Маршевый максим. Маршевый миним.
Расход кг/сек 7,48 1,46 0,51
Давление
на входе кГ/см2 2,0 1,5 1,5
на выходе кГ/см2 145,0 85,0 25,0
Мощность потребляемая Л. с. 282 60 10,6
Коэффициент полезного — 0,59 0,23 0,21
действия
Насос горючего состоит из корпуса, рабочего колеса,
уплотнений и включает один подшипник.
системы
135
Корпус.
Корпус насоса горючего образован корпусом (9), который является
общим для насоса горючего н насоса окислителя, и корпусом подшипни-
ка (23). Корпус (9) изготовлен литьем пз алюминиевого сплава с по-
следующей механической обработкой стыковочных мест, а корпус под-
шипника (23) изготовлен механической обработкой пз высокопрочной
прутковой стали. Соединение корпусов между собой обеспечивается
силовой трапециевидной резьбой, нарезанной на наружном диаметре
корпуса подшипника (23) и на внутреннем диаметре стального кольца
(38), расположенного в корпусе (9). Кольцо (38) с припуском на окон-
чательную механическую обработку устанавливается в литейную форму
до отливки корпуса (9). После отливки, таким образом, получается
неразъемное соединение кольца с корпусом. Для фиксации кольца в
осевом и окружном направлениях на наружном диаметре коль-
ца (38) имеется 6 фрезеровок, равнорасположенных по окружности
(сеч. СС).
Уплотнение в месте стыка корпусов обеспечивается фторопласто-
вым кольцом (37), а контровка штифтом (36), который запрессовывает-
ся в гнездо в корпусах и зачеканивается, причем гнездо в корпусе насо-
са сверлится через отверстие во фланце корпуса подшипника после
соединения корпусов.
Основными элементами проточной части корпуса насоса горючего
является радиальный подводящий патрубок (сеч. ЕЕ), спиральный диф-
фузор постоянной ширины с переменным радиусом и конический диф-
фузор (сеч. ЖЖ), на наружном диаметре которого имеется резьба для
соединения с отводящим трубопроводом.
К корпусу подшипника (23) с помощью шести винтов крепится
крышка импеллера (31). Уплотнение стыка обеспечивается фторо-
пластовым кольцом (32).
Соединение корпуса насоса горючего с корпусом турбины обеспечи-
вается сваркой по торцам.
Рабочее колесо.
Рабочее колесо (42) состоит из крыльчатки с шестью отфрезерован-
ными лопатками и крышки, изготовленных из поковок алюминиевого
сплава механической обработкой.
Для обеспечения бескавитационпой работы насоса на входе в рабо-
чее колесо установлен шнековый преднасос (18) переменного шага, из-
готовленный и алюминиевого сплава также механической обра-
боткой.
Посредством пайки обеспечивается неразъемное соединение крыль-
чатки, крышки и шнека, после чего производится их окончательная ме-
ханическая обработка в узле. В крыльчатке и торцевом бурте шнека
имеются 3 осевые отверстия, позволяющие уменьшить осевое усилие на
рабочее колесо от сил давления жидкости.
В связи с тем, что рабочее колесо вместе со шнеком имеют боль-
шую длину, их центровка осуществляется по двум соосным цилиндриче-
ским поверхностям, образованным внутренними диаметрами шнека и
ступицы крыльчатки. Основной посадочной поверхностью является внут-
ренний диаметр шнека, обеспечивающий посадку на вал с гарантиро-
ванным натягом. Из-за сложности обеспечить посадку по всей длине
внутреннего диаметра шнека на большей части длины имеется расточ-
136
ка. Вторая центровочная поверхность, образованная внутренним диа-
метром ступицы крыльчатки, имеет на валу скользящую посадку.
Передача крутящего момента с вала на рабочее колесо осуществ-
ляется двумя фасонными призматическими шпонками (25) (на чертеже
условно показана одна шпонка). Ступенчатая конструкция шпонки
обеспечивает удобство демонтажа.
Кроме рабочего колеса и шнека, в корпусе насоса горючего рас-
положен шариковый подшипник (28) и импеллеры (17) и (29). Затяж-
ка этих деталей на валу обеспечивается импеллером (17), который на-
винчивается на вал, для чего в импеллере просверлены 6 осевых отвер-
стий под ключ. Импеллер контрится стопорной шайбой, при этом, внут-
ренний ус шайбы заводится в паз на валу, а один из наружных усов
заводится в паз на импеллере.
Уплотнения.
Полости высокого и низкого давлений в насосе как со стороны вхо-
да, так и со стороны подшипника (28) разделены уплотнениями пла-
вающего типа. Для обеспечения необходимой твердости контактирую-
щих поверхностей в корпуса (9) и (23) запрессованы втулки (19) и (39)
из закаленной стали, имеющей высокую твердость (HRC = 48-^53).
Сами плавающие кольца (20) и (40) также изготовлены из стали и име-
ют твердость HRC = 18-^25.
Для предотвращения задиров при возможном контакте колец со
ступицами рабочего колеса при вращении на ступицы напрессованы
кольца пз нержавеющей стали (21) и (41). Радиальные зазоры между
плавающими кольцами и шейками рабочего колеса составляют
0,03-5-0,09 мм.
При вращающемся роторе уплотнение полости насоса горючего со
стороны турбины обеспечивается импеллером (29), а со стороны насоса
окислителя импеллером (17). Передача крутящего момента с вала па
импеллер (29) обеспечивается радиальным штифтом (48) (место IV,
лист 105), запрессованным в вал, а на импеллер (17)—резьбой.
П о д ш и п и п к.
Наружное и внутреннее кольца установленного в корпусе насоса
горючего подшипника (28) выполнены из нержавеющей стали. Сепара-
тор выполнен пз алюминиевого сплава, его наружная поверхность ос-
винцована. Перед установкой на турбонасос подшипник смазывается
тонким слоем смазки ЦИАТИМ.-221.
Подшипник установлен на валу по переходной посадке, благодаря
чему уменьшается износ посадочной поверхности вала. Наружное коль-
цо подшипника установлено в корпусе по скользящей посадке первого
класса. Это обеспечивает возможность проворачивания и равномерного
износа дорожки наружного кольца, компенсацию погрешностей сборки
и значительно облегчает выполнение операции сборки.
Подшипник охлаждается горючим, протекающим через радиальный
зазор между плавающим кольцом (40) и ступицей крыльчатки в по-
лость низкого давления Щ Основная часть утечек поступает затем че-
рез осевые отверстия в крыльчатке и бурте шнека обратно на вход в
пасос, а некоторая часть протекает между обоймами подшипника в осе-
вой зазор, образованный корпусом подшипника (23) и импеллером (29).
Далее горючее отбрасывается центробежными силами в кольцевую по-
лость Пг, откуда по сверлению в корпусе (23) снова попадает в по-
лость П].
137
Насос окислителя
Таблиц а IV—3
Основные параметры
Тип рабочего колеса--цен гроб.'жное, закрытое, со шнековым предна-
сосом.
Параметры Размер- ность Стартовый режим Маршевый максим. Маршевый миним.
Расход кг/сек 25,1 4,56 1 ,66
Давление
на входе кГ'/с№ 2,5 1,5 1,5
на выходе кГ/см2 10.3 76 22
Мощность потребляемая л. с. 378 97 17,4
Коэффициент полезного — 0,605 0,23 0,21
действия
Насос окислителя состоит из корпуса, рабочего колеса, системы
уплотнений и включает подшипник.
Корпус.
Корпус насоса окислителя образован частью корпуса насоса горю-
чего (9) и входным патрубком (2). Патрубок (2) изготовлен механиче-
ской обработкой из высокопрочной прутковой стали. Он соединяется с
алюминиевым корпусом (9) трапециевидной резьбой, нарезанной па на-
ружном диаметре входного патрубка и на внутреннем диаметре сталь-
ного кольца (8), которое в части конфигурации, соединения с корпусом
(9) и окончательной механической обработки аналогично кольцу (38)
описанного выше насоса горючего. Уплотнение в месте стыка обеспечи-
вается фторопластовым кольцом (7), а контровка штифтом (44), кото-
рый запрессовывается в гнездо в корпусе (9) и зачекапивается.
Улитка насоса, спрофилированная как спиральный диффузор по-
стоянной ширины с переменным радиусом, заканчивается коническим
диффузором. Соединение конического диффузора с отводящим трубо-
проводом обеспечивается накидной ганкой, для чего на наружной по-
верхности диффузора нарезана резьба.
В корпусе (9) со стороны насоса горючего проточены три кольце-
вые канавки, которые образуют полости дренажа горючего и газооб-
разного азота Пз, вдува газообразного азота П4 и дренажа окислителя
и газообразного азота Щ Для дренажа из полостей П3 и Па имеются
соответствующие штуцеры (15) и (43), а для вдува азота в по-
лость П4— штуцер (46) (сеч. ГГ).
Рабочее колесо.
Рабочее колесо насоса окислителя (4) состоит из крыльчатки и
крышки, изготовленных из алюминиевого сплава механической обра-
боткой. Заготовками для крыльчатки и крышки являются поковки. На
боковой поверхности крыльчатки профрезерованы шесть рабочих ло-
паток.
138
Для обеспечения бескавитационной работы насоса на входе в ра-
бочее колесо установлен двухзаходный шнековый преднасос (3) пере-
менного шага, изготовленный из поковки механической обработкой.
Материалом шнека является также алюминиевый сплав. Соединение
крыльчатки, крышки и шнека обеспечивается посредством пайки,
после чего производится их окончательная механическая обработка
в узле.
В крыльчатке и бурте шпека имеются 3 осевых отверстия, которые
позволяют уменьшить осевое усилие на рабочее колесо от сил давления
окислителя.
Рабочее колесо и шнек центрируются относительно вала по внут-
реннему диаметру шнека и ступицы крыльчатки. Выбор двух центро-
вочных поверхностей и соответствующих посадок диктуется теми же
соображениями, что и при центровке рабочего колеса и шнека насоса
горючего. Крутящий момент с вала на рабочее колесо передается двумя
фасонными призматическими шпонками (13) (сеч. ЛЛ, лист 53).
Крыльчатка насоса имеет развитую ступицу, на которую посажен
шариковый радиальный подшипник (12). Внутренняя обойма подшипни-
ка закрепляется на ступице при помощи импеллера (14), который на-
винчивается на ступицу, выполняя в данном случае роль ганки. Импел-
лер контрится стопорной шайбой точно так же, как и импеллер (29)
насоса горючего.
Рабочее колесо со шнеком, шарикоподшипником и импеллером за-
тягивается на валу гайкой (1).
Уплотнения.
Уплотнение полости высокого давления со стороны входа в рабочее
колесо обеспечивается плавающим кольцом (6), а со стороны подшип-
ника— плавающим кольцом (10), которые изготовлены из стали и за-
калены для повышения твердости. Для предотвращения задиров при
возможном контакте колец с шейками алюминиевого колеса па шейки
напрессованы кольца из нержавеющей стали. Кроме того, для обеспече-
ния необходимой твердости поверхности контакта кольца (10) и алю-
миниевого корпуса (9) в последний запрессовано стальное кольцо (11).
Радиальный зазор между плавающими кольцами и шейками рабочего
колеса составляет 0,03-^0,09 мм.
Разделение полостей горючего и окислителя обеспечивается импел-
лерами (14) и (17) п четырьмя парами разрезных упругих колец (45)
(место I), установленных в кольцевые проточки вала. Каждое кольцо
имеет выступ на боковой поверхности, расположенный диаметрально
противоположно относительно прорези. Сборка пары колец осуществ-
ляется таким образом, что выступ одного кольца входит в прорезь дру-
гого кольца (сеч. ДД). Таким образом обеспечиваются минимальные
утечки через пару колец .при фиксированном взаимном положе-
нии их.
В полость П4 вдувается газообразный азот под давлением, несколь-
ко превышающим давление в дренажных полостях П3 и П5, который
затем дренажируется вместе с утечками горючего из полости П3 и окис-
лителя из полости ГК.
Для обеспечения необходимой твердости и износостойкости поверх-
ностей, контактирующих с упругими кольцами, в алюминиевый корпус
(9) запрессована стальная втулка (16), внутренняя поверхность которой
азотирована на глубину 0,1-н0,15 мм. Поверхности кольцевых проточек
139
вала также азотированы, а упругие кольца термообработаны до твер-
дости HRC = 48-^53.
Для надежной фиксации втулки (16) в корпусе опа закрепляется
двумя винтами (47) (место III), ввернутыми в совместно обработан-
ные гнезда. После ввинчивания головки винтов срезаются заподлицо с
поверхностью втулки. Контровка винтов осуществляется кернением резь-
бового соединения.
И о дшипник.
Наружное и внутреннее кольца установленного в корпусе насоса
горючего подшипника (12) выполнены из нержавеющей стали. Сепа-
ратор также выполнен из нержавеющей стали и графитизирован.
Перед установкой на турбонасос подшипник обезжиривается.
Посадка внутреннего кольца на валу-—переходная, а наружного
кольца в корпусе — скользящая первого класса.
Подшипник смазывается и охлаждается окислителем, циркуляция
которого обеспечивается точно так же, как и циркуляция горючего при
охлаждении подшипника (28).
Особенности работы ТНА
Запуск и рабочий режим.
За 3 секунды до начала запуска двигателя в полость П4 через шту-
цер (46) подводится под избыточным давлением азот, создающий газо-
вую подушку.
При подрыве пиропатрона происходит загорание воспламенителя в
пусковой шашке пиростартера. Пороховые газы поступают к соплам
турбины п начинают ее раскручивать.
Одновременно газы поступают к пусковым клапанам принудитель-
ного прорыва, вскрывая их и освобождая доступ компонентам
в ТНА.
Дальнейшая раскрутка ротора ТНА до расчетных оборотов, соот-
ветствующих стартовому режиму двигателя, обеспечивается работой
газогенератора.
Программа работы двигателя предусматривает три режима: стар-
товый, маршевый максимальный и маршевый минимальный. Достиже-
ние оборотов ТНА, соответствующих каждому из указанных режимов,
обеспечивается соответствующим изменением расхода рабочего тела
через газогенератор при условии постоянства соотношения компо-
нентов.
Останов.
Останов ТНА производится при прекращении подачи рабочего тела
на турбину в результате отсечки компонентов топлива, подаваемого в
газогенератор, или же по выработке одного из компонентов топлива из
бака.
Крепление ТНА на двигателе
Турбонасосный агрегат крепится болтами к хомуту, опоясывающе-
му стартовую камеру вблизи .критического сечения, для чего на корпу-
се (9) предусмотрены два прилива с отверстиями под болтовые соеди-
нения (рис. IV—1)(
140
Рис. IV I Места крепления ТНА
Материалы
Основные детали турбонасоса изготовлены из следующих материа-
лов (см. таблицу IV—4).
Таблица TV— 4
Наименование деталей Материал
Диск турбины с лопатками Сплав ЖС6К
Вал, втулка под упругие кольца Ст. 25Х18Н8В2
Корпус и коллекторы соплового ап- парата, входной патрубок насоса «О» Ст. ЭИ654
Выхлопной коллектор турбины с пат- рубком Ст. ХН78Т
Крыльчатки насосов, шнеки Ал. сплав ЛВ
Корпус насосов Ал. сплав АЛ4
Импеллеры Ст. ЭИ654ЛК
Упругие кольца Ст. 3X13
Припой ПА-2
11 Зак. 045
141
КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
В таблице приведены некоторые материалы, применяемые в кон-
струкциях турбонасосных агрегатов ЖРД (см. стр. 144—153).
Принятые обозначения
Классы стойкости;
1—длительное время;
II—при кратковременной работе;
III—очень ограниченное время;
IV—не стоек.
/,,сп— температура испытания;
Е—модуль нормальной упругости, определенный статическим методом;
<тв—предел прочности при растяжении;
crs— предел текучести при растяжении;
т—сопротивление срезу;
б—относительное удлинение после разрыва;
ф—относительное сужение шейки после разрыва;
ак— ударная вязкость при изгибе;
у—удельный вес;
а —термический коэффициент линейного расширения.
142
ТАБЛИЦА
КОНСТРУКЦИОННЫХ
МАТЕРИАЛОВ
143
п*
Материалы, применяемые ё
Марка материал Виды шурабрикатм и ТУ Терма- оорадат- ка tucn Механические характеристики Физические сЗойстаи
$1 (os £ У' ан 6 <д/0*
ч ММ3 мм3 /о % КГ:Н ТмЪ /ях ipaff
1 2 3 9 5 6 7 & 9 /о Н -тк—
Стали углеродистые,
Сталь® Листы ГОСТ 7577-53 Трубы ТУ/078 итожен- ные Ч9в 20 500 2,1 93 50- 25 80 ?/ 21 28 33 48 72 23 4 8 7.85 43
Сталь 25 Прртки ГОСТ /057-59 ПвКОбки МГЛУ 2332-49 НаёартаЬ. Новмамз. 20 200 1/50 грг 1.95 1,52 50,2 57 90 32,5 33 16 28 13 29 58 44 67 7,85 /2
С таль 7/5 Прутки чмгу ЧНИИЧМ „ . /05/- 63 Пакооки МПТУ 2332-69 Норкгапиз. исиотожк. Норкюкиз отожмеен. -те 20 500 2,0 1106 120 90 97 65-95 18 19 (2-S 23 28 35-22 70 7-4 7,85 /4/
Сталь 8Х7373Ю) Прутки МПТУ 2362-49 Ласти Ч/ИТУ Л126-О2 Отпуирцлъ о/пйжкеен. Отавжен 403 20 550 2.25 125 85 55 //J 65 ?8 22 /0 56 56 50 $3 0,54 6 22 7,75 100
Сталь , даЭд Прутки МПТУ 2362 -49- ЛистЫ ЧМГУ 3126-52 ОтаКжен. Отпущен го 200 300 2,23 2,19 2, Об 778 772 777 756 703 1Ы /3 /2.5 7/ 50 57 1/8 5 5 5 1.7 11
Стам ЗШ Прутки к/пТУ 2333-49 Поковки МП7У 2332 -49 ^/7МЖ.}О7Р^ Щ&^ЗаЛЛЗ^ Мормягиз. -/60 20 500 2,0 150 S5726 62 797 75/00 55 /5 13-8 20 00 02 72 5 6,5-4 7 768 15
Сталь ШШ Прутки гост 4543-47 3<ЗКО/7МЭ. Ялплцск. 496 20 127 1)5-750 115 90-150 25 16-70 52 50-52 3-5 9-5,5 7,8 /4,3
Сталь ЗОХГСА Листы ГОСТ2672-52 ОрУШ М7ТТУ 0333-49 Закаленные иотпуихен. Закаленные -793 го 500 2.0 756 700-730 73 /47 80 53,9 72 17 19 42 84 1.15 5 7 7.85 //
Сталь ИШТ ОршиЪЛЧ№3290Л2 Т/мбьНУТУр^Ш ЫшШШМб-60 ’Закалка КС-55 -793 20 600 1,88 1,4 М 55 3k 99 80 /4 25 90 22 57 55 30 20,6 10 32 7,9 188 16,6 18,9
Сталь Х/ШТ (ЭЯ/-Т) Прутки МОТУ 2368-49 Листы ОПТУ 3/26-52 Трубы ЧИТУ 4870-54 Закси/енны. тернмбра- бо/паинл/е -% 700 /88 1,40 775 62 28 99 28 16 27 4/ 26 63 59 74 7,9 20Ш М 20-800 /о ь
Сталь №№ТЛ -196 20 600 47 /,3 45 78 25 35 5 10 79
Сталь 9К78 !Ш№9) я—— Прутки ъоряче- катаннб/е МПТУ 2362-49 Отпущ. или опнжжц 20 ~200 ЧОО 2 70 7,75 77,8
конструкция* ТНА. Таблица
Химический с ост aS Область применения Текнорйгические свойства Класс стойкости среде
7а вз. кисла. Фтор
13 74 15 16 ~ГГ
левиройауше *’
C'0,77HX25;Jt‘ 0,77Л.37; Мгм0.35+0.65; Нс^О.З; 8 ±0,040; Р~ 0.000 Fe-основа. Мемонагруженные детали, работающие под невысо- ким напряжением, крепежныь детали, корпусные детали. Qb/сокая свариваемоал Хорошо обрабатывается севаньем. Уаовлегоаригельнса штампуумослоь. /7 11
С - OPS ? 0.30; Si‘C№ 0,37; Ип=0,5гО,8;Сг 4 03: Л2 4=0,3;S ±0040^4^060 Fe. -основа болты, гайки, винты, шайбы и другие не силовые детали. Сопловые аппара- ты. Высокая свариваемость. Ядовлетвсрителбная обра- ботка резаньем. Хорошая штампиемость. не стад хая
Cm 0,42Н),50 Si=0,l7=0p7 Mrr-Op-pfi G&Q3 A^OJ Fe- осно&а Мелкие детали, работающие в условии трении с повышенно!, чагрузхои, шестерни, неответст- венные бмы.кягтжи. шпонки. Низкая свариваемость. Хорошо одрадать/ваетск резаньем. Низкая пластичность. 1
0=0,16-0,24 Атрб Mns,qe 0t~12,0-f4,0 M/^-0,6 -2 SO, 03 Ps0,03 w Fix-основа детали, работающие пои 1= Р00-500аС, балы, штуцеры, i/естерни, дискитурбины, крепеж, ипражателц, упругие кольца,яаби- пинты,лопатки, рессоры, кам- са плавающих уплотнений. Удовлетворительная свариво. Шос/пь. Хорошо обрадати&ют- "S резаньем. Хорошая штам- пу емость. Ж
0=0,25x0,34 5; & 0,6 Mnso,6 Gt*12-14 Ss 0,025 P = 0,03 Fe- основа дружины работающие до t‘300°C. Упругие кольца. 7лохая свсраваемость. блоха чбрабаспаоаетс! резаньем. Уда егтврштельно деформируется. ж
C-0,34-0,42 Sc= 0,17-0,37 Mn=O,5-0.8 Oz-Q8-1,1 Ki.^0,4 Ss0,03 PsO,Q3 pe~ основа Сильно нагруженные детали- валы роторов, далты,шпильки, шестерни, рессоры, дирузоры насо- :ов, детали редукторов и миль пипликатооов. Чдовлетварительнш сваривае- мость. Хорошо отрабатывает- ся резаньем. Хороши depopw- руется. Ж.
C=O,26—0,33 & =0,17-0,37 &pc№ Mn=0t3-0,6 Oz-0,6-OFMs-0,03 M=2,75-3,25 Fe-основа Детали высокой прочности, работающие при низких температурах. Удовлетворительная свари- ваемость. Хорошо обрабаты- вается резаньем.
Cz •OlSi7,7;7/740,4;S40.03 P4=0,03 Fe -основа. Ответственные детали, рабо- тающие при знакопеременных нагрузках: болты, шестерни. Хоршоя свариваемость.Хо/ют обрабатывается резаньем. Хорошая штампуемость ш
C 40,12,6^0,857 Mn^S Or-frPtf; !й--0=Н;П--5 $^0,8. P4 0,035, Fe1 основа. Сварные узлы, крепежные де- тали, трубопроводы, теплонаг- ружейные корпусные бетам, лопатки направляющего аппарата высокая свариваемости Хоро- ша о&адатывается резонн- ей. Высокая пластичность б ж
C40,12& =00. -HO; Ho -- / -Я C? --77571 л18,0тд.5: Ti4O,S S40,06;P4Q,0&; Fe-основа. Корпусные детали турбин и но сосав, ОСвыхлопные коллектерь харпуса манжет, крышки, штущ вы, гайки, импеллеры, детали из лист Хорошая свариваемость. Хорошо оорс/батывается резаньем. Хорошая штампуемость. Т ж
Ci-0,14 S(i/,0 /Ч„=7-2 P< 0,035 8^0,03 Cz =17-20 N/_ =8-11 7/ go 0,8 Fe~o снова Улитки насосов, сопловые ал параты турбин,вылолнленых литьем, отдельные сопла тур вин, крыльчатки осевых насо- сов, лопатки направллющегс .SMOpawL Высокие натечные свойства ж
0=0,057,0 &so,8 MnsQ,7 0/1=11-19 5*0,025 Ps0,03 Fe- основа. Ортам высокой тве/^остц&пулки, шарикоподшипники, опорные коль ца плавающих уплотнении. Плохая свариваемость. Плохо пбравхтыбаетсярезаньен.Удов луп даритель нал деформация. ж.
б*7 5
Материалы, применяемые 6
Марка Ви ды Термоод- tucn Механические характеристики Физические свойства
материала полуфабрикатов ТИ работка Е-М Si &S § ан 6 d-/0‘
и ТУ вс кг. 7Гмг мм* % % ^•м 7mS срг.
г 3 9 5 в 7 S ^9 10 11 12
Стали у елеродисть/&,
Сталь №8 ,п I3UC68} Пистб/ Чмту 3126-52 Закален, отпущен. Закален, отпущен. 20 500 197 1,515 & 95 40 87 8 16 60 6^1 10 175 10 12
Стам ЖБЯ 13Ц-55) Сисли Ошки ™%уимм№№ МлроОмЛ^ю/иш Формат, отпуск ЯС-125 46 20 500 130 Ш5 107 100 86 // 8 8 I/O 5 7,75
Сталь ws/m (ЗЯ-388) Прутки ЧМ7У 2897-51 Закален. и состарен Н&е 20 800 1,895 1,16 ЮО 38 60 28 /5 8 15 17-27 Ъ 7,79 г/р-иил 17 W-M
Сталь /2ХНЗЯ ПМт™ Покоомц мпту 2333-49 Отож., ила отпущен. Нормапиз. 20 500 105 50 85 46 10 18 40 75 6,5 12 7,85 15,3
Сталь 11589/0 пи-904) аисспы Поковки УМТУ57 Мл2арбпа&> мягкие PfopMCM7U3. и ОтоМЖ -196 20 500 1,95 115— ш 130 95 М 105 70 10 10 10 16 40 1,5 3 7,75 11
, Сталь менять /ЭЯ 481/ 4^7 Заколка старение во 700 1,74 1,25 94 50 60 38 10 13 20 37 3-5 7 7,85
Сталь 3U654 Листы VM755717-57 Лютки 0Н7УЛ7(8-57 Трубы №/у9Ш ЗМ/-62 Закалка КС-705. 196 20 ТОО 1,6 154 73 27 80.6 40 85,3 46 25 34 40 к.2 8 7,51 16.3
Сталь ЭЫ65Ш Поковки УМКУ 3/11-52 ЧМ7У 4016-55 Прутки УМтУ. 3818-54 •Закалка старение Закалку ср?арени£> 00 ЧОО 1,74 1,45 85 48 зд 16 46 51 40 43 8,8 7,67 /6,3
Сталь Ш073Р 13 и 6S6) Plucmbi 00S&-00 Яроёомжа сварсмшаЯ Чмту 5216-55 Заколка 20 700 1,88 1,29 95 37 70 25 10 26 14 50 3 7,9
Сталь W35BT/0 (3/1'787] Прутки горяче- Катан, и' кованнйе ЧМТУ 65-ав Унйачм Закалкаи атпарение 20 800 2,185 1,515 95 88-75 65 50-70 6 13-15 8 22-28 3 56 8,04 tf-l/ll 14,1 20°-79Р /6,7
Сталь ХН38йГ (Э/Е703) 77ист5, ежолоуно- катан. 7MT55D9355 ПигтЬ/ еорруе- катаН. УлСГУ 5619-56 Закалкаи их/мзлед. на ёаз$ухе /77O-JKP 20 700 ООО 8а-2^ 1,62 1,45 65-74 40-45 15 20-26 13-/4 5-7 40 40-45 60-65 40 8.17 2Ш 13,7 506-60! /85
Сталь W5T -C3J/M. ПйСтЬ/ Sf 2W-6O пРУтки$8%й ът-бо /ЛарДроб., Закалка КС 60-70 -юо А 1,8 1,4В 114 60-79 25 78 35-45 18 /7 20-15 5.6 45 53 6 24 7,8 w5m /Зр 70/ft/H' 23.6
Сталь 25Ш8В2 Прутки <7>120м/и Wry 5903-57 ОтОЖЖ, и охлаж- денное но Воздухе 20 400 600 0,75 Gm,56 80 51 40 37 20 16 35 50 6 7,98 го-» 15,1 ШО /7
'Сплай на осноЛе Се BJ17-20 Мг£. Пушки питбее С7Н. Состарен, с ттапсд. на воздухе. 20 500 800 0,85 50 43 30 20 10 /6 3-5 7-/0 840 12 8 1,5-2,5 15 8,0 W‘./pp /2,52 г/р-юв /6,77
конструкции /НА. /абзаца (предаю
Кинический состав Область применекир Технологические сВойстба класс стойкос- ти S среде
% Яь. киикл\ Фтор
/5 49 _ _ 15 /8 /7
легированные.
C=O,ii~O,n &*0,8 Мп^З-Щ Сю/6,0=18,0 Ss0,05 Pi 0,035 Fe-оенова Деталиработающие /ipt/оо- Вишенной температуре рабо- чие лопатки турбииы/ВалиЛ/л>1 ко. пполные кольца тюлоо/пенно '/.орошая сбарибаемосто. /орошая штампуемост
Ъ0,06 9 OJ3;Si.£0,6;Nn£05 Cz ftf7 ft; Уб-ЗДйб; S 40,0/5. PLOfiSo Fe -основа. Штанооёапню.парные бетал. делали лускооь/х еазогенералю- pHjj crnapmepoSj крепежные болте/, шайбы.' УДо/hsmfapumeMiM Свари- ВсщмостьДвоыетВаритеуянал обработка резаньем. Дусокая пластианостз. ш
C-OfiB-ofii St=o,9-i,4 74n=6,0-8,0 Съ~М,0И6,0 7ft 6,0-8,0 V=7,5-7,0 M0--Q65-op 910,02 P1Q,O45 Fs~oaHoi<a Ррепехные. Яеталиб/р/ц/салц/рбц, &анцы,/ришки, Виска турбин, диски зацело с Азлон насоса, сопла тиобин. Дзрошо обрабатывается щзаньем.удоблетбарительнал штампуемосюй. а
0=0,10-0,16 St=O,77-O,37 M„=03~0,6 7^=0,6-0,9Pi=2,75-3,15 91003 РЮ.03 Fe-°cffoSa Опорные комца пладающш уплог- нений, дтими, шестерни и другие детали иебиктомб. Удоблетбарительнал сбарибае- ность. Хорошо обраоатыбаетсл оезанье'м. ш
C=0,05-0,09 0(10,7 M„SO,7 0^=14,8-76,5 Щ =7,0-9,4 A6=0,9-15 <810,02 Pi 0,03 Пружины работающие при /до 300°. Корпуса порохобо/к стар- теппб Хорошая сбаоидавмость. /орошая гибкость. т
C=0,34-0,40 О/ЩЗ-ЦВ Mn=7,5-9,5 Ni=7,0-9,0 U= (25-1,55 Mo=1,10-1,40 Ng=0,25-0,45 piO, 03 Ps 0,035 Детали работающие при t '- бйО- 7лЙр Доски турбин, коепеж. ДдоВлетбарительная свари- Ваемость, Удоблетоаритель- нал штамлиемость и
0=0,11-0,17 (ft/7-20 fft/0-15 & =3,8-4,5 Mn-0,5-1,0 7t=0,4-07 P£= 0,4-0,45 Fg-основа Корпус и коллектор соплобоео аппарата, Входной патрубок на- соса,детали трлбопрободобкорпус- ные детали туобин.импеллеьь/. Хорошая свариваемость. Хоро- шо обрадать/баета резаньем, высокая пластичность. Д
Импеллеры, сборные детали радЬтаюихие 3 аерессибны). средах. Хорошие литейные свойства. Хорошая сборываеДость.
ft0,10 St 17,0 Mnil.O 4£Ю,8 Cft/0,04,25 Щ=Щ0-2/0 010,02 70=2,6-3,2 6=0,08=0,02 Рю,03 Детали газобых турбищло- латки, диски. УдоВлетбарительная свари- ваемость, Хорошая пластич- ность. ш
C<0p8 8,1°,6 M„SQ6 810,0/ Сг=12,0-/£,0 Щ =33,0=37. О W-'2,0-40 48=0,7-/7 Pi0,02 76=2,4-3,2 /ft 0,03 Fg-OCHoga Диски турбин сборабоеные с лопатками,дерлектапы,кплща работающие проба)75йаСКре- пежные детали, шлакам Удовлетворительная обработ- ка резаньем. Удовлетворитель- ная деформация. а
C=Ц0б-О,12 Sc 10,8 Mn10,7 Ci=20,0-23,0 Ni =35,0-40,0 HV=2,5~3,5 Ng:/,2-1,7unuTi=07-t,2 (ft-0,05 PCs 05 8ft 02ДДДдДо& ftapoSHe спру б bi Хорошая свариваемость. Удзблетварительнал оДюдот ка резаньем. Хорошо дерор- миочется а
C=0,09-0,/4 (ft-2lF22 fft-OftOB Hi=4,8m5g St у 0.8 7(= 0,25=0,5 Si 0,03 Pi0,035 Fb-OChoSq Детали работающие при /=41ХН -70% сборные и палн- ные ко/ттоукиии. и/неки. /Орошай свариваемость. Удовлетворительная ш/рам луеность т
€=0,21-0,28 Si=O,3-0,5Mnio,7 OZ=17,0-19,0 7ft=75-0,5 ft Q03 44=2,0-2,5 Рю/рз /^-основа Дзотиробанные детали работ/ ющиена износ: бтулкцпоршни, гильзы. Валы, Втулки под упру- гие хольиа Удовлетворительная обраба ка резаньем. УЛвлетвари - тельная штампуемость т
C=O,12-o,2 SftO,6 MftO,6 Cv= 16,0-20,0 /8=20,0-24,0 44=5,0-7,0 Mo=2,0-3,08goO,D5 8s 0,030 Pi 0,035 ft-omnivot Рабочие и сиплобые лопат- ки, работающие при ft- 85О°С Удовлетворительная свариВае - ность. Хорошо обрабатываете, оезаньем. Высокие литейные сбойства. а
m
Материалы. применяемые b
Марка материала виды помфаБрикатой и ТУ Терм оо 5- работка 1 lucn Мехс/мииес/сие характеристики Щ/Зичесхце _C,&0X2Cff)Sff
8-^ бз б йн Б У/06
°C мнг °/а <7/ /о КГ’М. 'Гм* -Г. ем* ёраО
? " о . 3 4 5 .5 7 3 9 70 ~7Г~ 70.
Стам урлеродис/пые,
Стам 36НХТЮ , МУ-7С2\ Лента ^83^-57 Прутки коОанние и еоряче-катаннб/е закален ?“980бб0Щ 20 2,05 /25 90 8 7,9 Щ'-ЮО /3,5
Стам шит [Э1/-835) ПистЬ/ /толщиной 0,8+5,6 мм 7/МТУ 31-5R цниичм о/ ° Закалён- нЬ/е 90 700 1,9315 80-М 90-46 39-45 50-62 82-84 57-38 32-35 7№ isnar /5,6 ijy.itXP 18,5
Стал РИП Прими ГОМ /05/-59 Лети ГОСТ /577-53 Норма/шз. 29 2,0 58 8Ъ 70 7,85 l^-ioo1 71,58 аг-500 14.18
СплаЗб/ ж
зи-ш &H77THJ) Прутки горячи- катаннб/е ЧМ7У 5211- 55 Закешхя с/старен, 80 500 700 Ч 1,45 100 93 68 60 55 50 25 35 8 28 40 /5 8 8.2 12J/ ЖОй 164
3U-V576 (ХН777ЮР) Прутки горячо- кат/аннб/е ЧМТЧ 5211-55 Законно и старе- ние. 20 600 750 2,1 1,625 95-//0 85-95 65-75 62-70 55-62 15-30 50-30 /0-20 15-30 20-30 15-30 4-ю 6-12 8,2 12,4 W-6№f 76,4
ЭН-867, tywm) Прутку гсричв- к-атаннре УМТУ/ирмиЧМ Закалка У Старение 20 /ООО 2.1 1,21 ПО 25-36 75 18-23 12 /2-20 75 20-30 3 7-д 8.57 еоча/ 11,5 v-ш 94
ЗУ-827 [W758M9dj Прутки T-MPi- 7378-65 униичы Закалка старение КС 705 20 950 2,01 105 W 70 32 20 /5 28 25 о /2 8,43 /0,2 14
М-894. fluanU хом/нки/ W№A Рента холоди. катан чмгу__. 515-67 ' чнчичм -'Ы.и, Яроё.&рн. /рРГйчн 305-61 Закалка Закалка Назартов. 20 100 950 Еп-Я.18 1,7045 /05-//0 /6-/8 62-61 /о-н 30-40 20-40 8,22 2DU0lf 15,5 УМОР /8.7
ЭУ-8С8. Покоёки, штампоёк/ Прот. Н823 ащЗЗ-У-63г Притки прог. У 420 от/у-Т-СУг. Заколка старение НС 120 20 900 НО-/27 58,5 79-85 57 /6-2/ 6,9 27-32 з-б 3,48 20‘-$0(1 /5,5
ЗУ-868 f&K-M) flucmbi гарячкатдУ5д/^ Прутпкацнццч{ц2-43 Закааеннбк Закаленные 20 /ООО. 2.0 0.5 75-80 /3-/6 52-55 6-7 25-50 50-62 40 8,8 20“. ЮТ 73.2 №/100 {6,2
ЭУ-439 (ХН78Т, ШИ80Т) п > ЧМТУ //исто/хомукат. ^6~52 Прутки 4llw,w3O4-6 Закалены. Закаленн. 20 800 7/00 1,95 0.95 73-78 /8-28 27-30 Ю-П 58 40 60-70 8.35 2/Г800 /7,48
ЗП-/99 7бж-/ы/ Листы холодна катанные цниичы °1 Прутки цниичм 743 62 Зокаленн. Закаленн. -/96 20 900 5^219 5/0 W-/fi 18-55 90 65-72 40-45 30 25-1/0 5-20 7 9 5 8.64 ifiioo 11,7
99-450 Ттржтюм). J ЛистЬ/$У$й в6,~63 п^п,кид^-м%0-6а 'Пру56/ ТУ 576-63 Закалка Старение КС пор, -/96 20 500 2,1 16/ 7/Н 125 /05 95 9/ 26 24 /9 23 з4 27 5 8,5 8.5 Ю.7 13,5 /3,9
конструкция* ТНК. Таблица
Химический состав Область применения Териологические свойства Класс стойкос- ти 6 среде
% мм ток Фтор
/3 /4 /5 ~7Г ~17~
лесиробаннь/е
C$0,05 8(50,6 Мп=0,8-1,Ъ (h=11,5-13,0 А/е=з4,5-3$5 762,7-32 A£=op~l,Z $so,02PsQ02Fe-0cy Ууёстбитемные элементы мембранных и поиаюов. сильфоны, поаяины. Хорошая свариваемость. Хорошая пайка. Удовлепви пительная штампуемость !!>
Ci 0,12 SiS 1,0 P4r>=S,0-7,0 Сг-23,0-26,0 Mc~ 74,0-18,0 В s 0,025 Ss-0,03 P$0,035 N=0,25-0,45 Fe-осмова решали газогенераторов, сопловые аппараты, газовые холле.плюры подводящии пап, видон тообины. Корошая свариваемость, Хорошая штампуемас/пб.
C=0,17=0,15 St =0,17/0,57 Mn=q&lfi ^015 7/^0,3 SsQ045 P$0,04 Fe- OcuoSa Кохнхи Зиаррагны турбины о другие штампованные и детали сложной монригу- оаиии. Хорошая свариваемость, хорошая штампуемость. /7 не , стой. коя
основе k/l
C$0,06 Syp65 MnsQ,35 Ok =19-22 в6=0,551 0,95 7i=23=2,7 Feil Ni- основа Рабочие лопатни турбины работающие при t во 760 °C, дисхи. Хорошо обрабатывается резаньем. Хорошая штам- пуемость. у
C$0,06 Si 50,6$ Mn$0,35 Сг =19-22 B$0,01 CeSQOf Cus0,01 pBSOflO! S<o,007 Pi0,015 Рабочие лопатми /турбины работающие при tdo 750°С Коопчсные детали тиобин. Хорошая штампуемость I
Cs0,1 Scso,6 0,3 Сг = 8,5-105 W=4,3-6,0 Л10=9,0-О,5 B<qo2CeiQ0i Co=4-6 A0=4,8-4,9 Fe*4Sso,oi Pc 0,015 TVc~ ocm£a Рабочие моапжи турбины, диску роторы работающие пои tdodOOV. Хорошо паяется npu-ti/oiCOOt Хорошая штампуемость.
C $0,07 $6=4-4,6 Sc = 0,4 Ct =9-11 Mn=O,4 140=5-6,5 W=4,5-5,59(0,К S$0,01 Fes0,4 Bsopi VS0,7 Лопатки турбин, диски роторов Удо&яе/пбарительная oipra- дотла резамьем.Удовлет- варительная штампуемоапз.
CsO,1 Si $1,0 M„so,8 FS$1O Cz=21-24 A£=2,3-3,0 Ti=0,8-1,2 W=4$--6,5 74o=q6-1,2 S$0,03 Ps 0,03 Me - основа Конструкции из лиапового ма- териала, радшпоннцие при (666% юеши турбин, направ- ляющие лопатки типдин Удовле/пдарительная сваршва емхты Хорошая штампу/ - ность
Os 0,07 Sc &0,4 Mn5Q4SS0,0l P <0,015 Ot=9-17 W=45-5,5 M»=8-1O 46=41-4,6 Bs 0,02 * 0,08 Me - основа Деталиработающие ори ('/дбдДс, дискиротдоов,ри- торы, крелел. Це свариваете?. УМтетвари- 'пелвно обрабатывается ллек» оо-искровым методом при t-SM/W.
Ci0,1 SiiO,8 MnSQ5FeS4,0 Cz = 23,5-265 W=13,0-16,0 Tt=q3-O,7 AC SO, 53, Pm.OBKi=0p4 Зкраны, трубы, &//лшмые коллекторы m/pduH Хорошая свариваемость. Удовлет- ворительна! обработкарезаньем. ЧвоСлелтваоительнш! штамоченосп 1
C$0,12 Sc 50,8 Mn=0,7 Gpfg-22 71=0,15-035 48=0,15 CaSO,2FeS1,0 S 5O,Of P f 0,015 $/<1475 выхлопные коллекторы тур - дим с патрубками риста- ющие пои б до К/идКУ. . Удовлетворительном оварива емость. Хорошая штампуе- мость
C SQ18i=O,6 Mn SO,5 CZ=19-22 W=9-11 Mo=4S 4e=27-26 7M/-/.6 В $0008Fs=4SS0015 Ps q075 lic-ocHoSa Силовые детали работаю- щие лрибдодбд’КС, труды. Удовлетдарительная свари- ваемость. йдодУетдаритеж- мая штамачетость.
(3=0,1 Si =93 Cz=8-7O Mo--2-3/, M=O,3 77 = 2,8-3,2 86=7,6-20 He =1,6-2,0 Fe*3 8^0,02 P=a02 Нс-основа СУтампованные детали, рад, тающие. прид=-/дб1>~'Тбд0оС, силыроны, шнеки. УМлетварительная сваривае- мость. Плохая обработка ре - Затем. Удовлетворительная штампуемость.
W9
Материалы, применяемые S
Норка материала Виды полырадринатой и ТУ Термооб- работка tucn. НепониУеские хараитерисмыкы v/Aui^cxue csoucmsa
ЕИв (28 6s 8 4- Uh If 610s
°C fa ^с. мм£ MMS ah 10 Ta* град
7' г 3 4 5 6 7 8 9 10 /1 72
С пита вы на
371-487 (МёМЩ Прутки цницум А ffgO&MOW ЧМК пЛлгт Сварная цнииЧЬт#™"!) Закалка КС юоб -196 90 900 147 100 JJu. 99.5 70 54 27,5 /0 -£7__ 31,5 10 33 11.5 3,5 И 8,56 Kf-OOO 1455
ХСЗ-ДК Отпибки сту Отливки АМТУ 491-65 Закален». Закаленн SO 700 900 2,0 7,52 954/0 90425 70-75 60-90 '75-60 45-50 5 6 5 8 ID 6 3-6 3,8-48 2,85,4 8,2 4(f-9Q0‘ 14,7
ЖСб'К Цуижи AMT444Q-59 Закален». 20 700 /ООО 2,0 1,6-1,64 1,79422 90-100 go-on 50-57 93-85 83-85 30-32 15 1,7 4,6 6,5 9 6,5 1-3 8,1 9O‘-1OOO 15,9
Quay
Чугун Ш Отливки 71АМТУ-АУ Состарен. го 1,7 28 22 0,2 0,2 7,25 15.6
Титановые
ВЦ Чисты JM11! 475-3-61 ЧынниЯНТд 487-5-62 Ыы №386- 59 отлог -195 го 4оо 1,1 122 80-73 51 /12 68-73 12 15 26 4,55 low 0 WSO/A 9,4
ВТ-5 Штамповки, поковки кованнОе притки АМТУ36&-56 Пист/н УНТУ4715'50 Отожжен. Отожжен. -// 20 500 1,05 °,7 127 77 116 72 37 11 3 7,5 30 4o 70 9-7 9,4 тиоо11 8,3 50K5l№ /(18
ВТ-6 иУталиповл-а кованнб Пру/пки АМТУ36859 flucmin поме Оепознж Отоэкне. -196 20 450 i,73 0,975 /47458 90-/90 55 П1-Я2 90-90 4£ /7 8-/3 9 40-42 30-45 38 3,7 g-s 6,3 4,43 гт-тел 8 4/ зодю/г /9/2
ТС-5 /^£7/357-9-64 Прутки 8ТУ 356-д-б4 Труёы ЧШ/Ю7 3227-64 етлиг -196 20 900 igg 92-96 9-7 143-/95 89-92 3-6 13,7/5 11,345 120 9,S 5,2 25-30 4,55 850s 7/
Ялюминией ые
ды ПастСи пЛОкиробанИЫс ГОСТ 4977-52 Прутки Тост4783-4g Отожж Законен- и естесМ.еост^ 20 /50 opi 43,5 33 22,5 18 22 27 27 92 2,8 10W 84
^^o^eccog njff ОУтамповкиАМТУУОб^ Пиковку АМТУ505~64 &мпммэи исщсТ&сър. ЗаКадКОи рвние Завтар^иис- ЩЯв.стсрен. /95 20 350 орг ^42 51 39 7,5 52 5 8,5 9,5 53,5 /8 21 79,5 2,77 № 23/
ш ШтоыповкиАмту50554 Поковки АМТУ 505-64 Прутки Гост 4783'49 Замыло а иа с/парение Замолкаиис- ьеуств ^мгмгре». 3(Моллер ку е/с- 20 100 0,72 92 39 30 /3 /// 2/5
ш ШтампобкиАММПОП-Ы Пвкоёы АМТУ 505-64 Прутки ПОСТ А183~4д Зокапкои ысн-втарем 3q Ага4}HQ <J еыгесте.стяр. Замоамос/ ис/т.Сттюрен. 20 0,72 48 38 10 25 2,8 SM 2/,6

конструкциях ТНА
Таблица
Химический cocmaS Область применения Технологические ебойстВа Класс стойкос- ти к среде
& Я. Ц/СМТ Ртмр
13 К /5 Дб ~77~
осноВе Hl
С=0,1 $ь=0,3 0г.=8гю МО=2=25 W=4=s 71-2,2—2,8 Ае=Н1,5М„^ Fd4 S&0.01 Psqoi5B$O.'01 Q>sO, Oj Сборные изделич,работающие при 1г750=№Сприоысокик нопряже- нит, риониы. намели. ДдоВлетбарительнан сбариба- емости. Даоблетбарительнал штампиеностб. Д
C^O,07-70,18 Mn*Q4 8£s0,4 Gt=11-14 W=3,5X5,0 Mo=3,5-tf,0 Co=5-/q 1\/£-осно6а Диски и Другие рисонше 5ел» ли раболюощие при Is doPOfft высокие литейные сДойапба Д
C= 0,13-0,20 ДсО,4 M„iO,4 OaS/M W=4,5=5,5 Q>=4-5 M>=S,5*4;8 T£ =2,573,2 AUS-6 Fe$2 B=0,02 Ce =0,015 S^0,015 Р^0,015 Huxh. Циски турбин, рабочие и сошобые лопатки турбин,работающие при ^йООНМлООшахдаемые лопатпки ппиСупобеынхтибо/ДШ Высокие литейные свойства л
НЫ
C--3.6-73.25 Si=1K-1.S Mr,=0,771,2 Or=03-0,6 f/( =0,63,4 44=025707 Mr,4>,05r0,3S S^O.f P* 0,470,es Пружиннбле разрезные камуа уплотнении Юрои/ие литейные сбойстба. шх/ю о&юбапДаета резаньем. не. отюи КОЯ
сплайб/ ’ '
бММбМаомДеЦЗ; Si 4-0,75;C40,4;8^0,0/2=0,06, 0>4:0,15'h-0,05-, Tl-ochoOu. Детали работающие при/ t Во 400°5, плитки насособ. Шлеабарительноя ебарибаеность ДЬбляборшелыю цбрабтйаяа резон ’мУд^лег&грлелыаг итхпиемоаь (У
42=40-5,5ШИЗ &U0.15 C40,05 ИгМ1015 jUyiO,04 O3--O,15 T£~ осноба Детали длительно расЯнпаю- щие при £до 4.'ДРД, расонное литье/корпусные детали ном за насосаб и синели] \орошая сдаридаеность.ДдоЗ- !ет&грителмо обоабатыбаеп. "К резаньем. ДбаблетбаритеА нал а/тамлиемос/пь. не . стой- кая
42=5,0-6,5 l/=3,5-4,5Fe$q3 H3s. 0,015 8(^0,15 c-^ 0,0.5 Uz -7 0,04 Os-&o,15 Tt-omo&f Опорные сило&ю и крепежные детали, работающие ори 1До4М°С УдойлеДаритёльная с&рибаеноаз. '(доблабарительм обработбоетсз рея емШиетбамемнал штампует. не _ сягюи мя
MX,9 -62;Sn X5p5; й-/,бД5- В&оуб^пДб+^-с^о,-/, Oe и0,15;Яг TqDW 10,05, Fp =0.3- Ti=ocHnSa. Монструкщ/и отделхтденного назначения оадотающие бна/ря женнан соатннии лри&кав/к Sr&te- ниак-ти/иттки колеса, шнеки наеособ Удоблетдарительнал сброибае- мость. йбЬблетбарительнак' штампуемасть. IV
cnuuSoi
CuX}8+48 Мэ--0,470,8 МыОрчр Fe&OJ Si s0,7 %п$0,3 Ti *0,1 Л/&0,1 Др-основе/ Заклепки, болты, шнеки, импеллеры, корпусные дета- ли. Хорошая сбаридыемость Убоблетдарительнал штампигмошпь
Qf1p-V M9--!,471B MniO,2 Fe=0,8H,3 $1=45=1,2 Zn$0,3 Ni~o,8Ff,3 P)g-осноба крыльчатки,матка осебык нааштЗ, диски осебых насособ, кольцо, нолраб- ллющие лопатки турбин, корпус- ные детали. Удоблетдарительная сбора баемоспоь. УбаДлетбаритель- НОЛ штампуемость Т
Qj-1,8126 Mg--a44O,8 Mn=0,4r0,8 Fe*0,7 01=0,7-1,2 Zn±0.3 Hi f 0.1 4?-^^ Детали сложной формы и средне промости, импеллеры, шнеки, хрьи чатни насотд. ппокладки. ''Дорошо обрабатывается ре- заньем, высокая штомлуе- мость. 1
Qj--3<H4,8 М3--0.4^8М„=047/,ь FeiOp 0иО,8=1Я HiAal Др-основа Шнеки, импеллеры,крыльиатл крепеж, корпусные детали насособ »Хорошо обрабатыбается ре- заньем. ДдсблетДари/пельмг штаипуемоыпь
Материалы, применяемые S
Марка материала Виды полусраБрикатао и7У Термооб- работка. tucn. Механические характеристики
Ею* &6 &S S 7- ан <l-/6s
аС лс. ммг % % КЕМ CMi Г
7 2 3 Т~ 6 7 4 9 то м 72
Ялюминиеёые
Ш Спла§ алюм. pft-4-Х-ТБ-7-4/7 J7M79-57 р&жимТБ -796 20 7QD 0,7 33 26 22 20 9,0 -АО. 2,8 0,25 0,5 2,65 27Р-/00 27,7
М-5 ОёращЬ/ ГОСТ2685-63 РежимТ, ТеЛ.ъ; 20 700 0,7 2? 28 78 0,8 0,7 0,2 2,68 2ft7M 83,7
л& Листб/ АМТУ852-57 Штамповки Амту262-55 Отожжен. САв-М) За кален, и иск.ахтор. 20 0П7 35 29 76 20 $7 5й№ 27,8
JUH9 Образ иЬ/ ГОГТ2685-63 Режим Т> » Ту. 70 20 775 0,7 30 37 26 22 78 5 5 6 0,8 2,78 2В!-7№ 79,57
Д-5Т Паи mb/ горячткат-л АМТУ 367-60 Просрим МТУ48261 За/салхиц &ствст&ао- р€>НЫ&>. Закат?**? и Bern, ernapeh 20 750 0,72 0,69 52 90 38 29 72 73 75 2,78 ГШ 27,9
Медные.
БрОНТНО Отливки в ко квпб АМТУ 354-55 Отпив. по Вьпаав.мЫел ЛМТУ 354-55 Питб/е 20 27 /5 6 0,9 9.7 №5^ 79,2
БрШ^-7.6 Прутки ТОСТ (628-48 Отливки по ёЬтпаёп модел. АМТУ364-55 Прессован. (Tumble -796 20 1,05 1.05 67 60,9 30,8 21,5 Ж 72 22,9 50 Е5 6,5 7,5 lai/oy 7S , Щ'АОв 20
^еЗнограсрит Сплаб ИГ ГОСТ 2332- 63
Неметаллические материалы
Резина применение Материал 77рименение
4099; 3 №7; 2696; 97М. Прокладки корпусов. Ларанит. УВ- 65 /7рокладри работающие лай С до П55°С
Ридра дГР Прокладки
ПРО 7023; РРП- 3025, UPP 5002; РРЛ - 7730; ОРО - 7778; ИРЛ - 7736. Уплотне нал неподвиж- ных соединении /б до т/дд°с) тРерронит Прокладки
Фторопласт -9 Проклидаиние и антиф- рикционные детали; ман- жета уплотнена#, стой- кие к кислотам.
Текстолит Теплоиеолрционна/е прос- Мадки корпусов насосов, кререе ннь/х компонен- лтов
56; 3949- 3709 Уплотнительнб/е кольца сальников ман- жет.
452.
BOHcmpy'Mzpaffx ТНА
1авмица
Химический состав О&ласлм применения Технолорииеские свойства Хласс стойкос- ти 3. среде
'Л X.UCJX>7 <Ртор
/5 Xk вб Х7
СПЛС/вЫ
ТЛн^^/'-^тО^Ил'-ер^ Си&0,3;2лф;Т1й0,/5;вп РеШМ^Я-основа Крупные высоко напруженные детали, KpbiMwmw, и/шищ <омшы наймов. Удовлетворительная сва- риваемость высокие ли- тейном свойству Т
§1.-4,5+5.5МрЦЗУЪб Мп-0,5 Cu=Hht,5 Zr-0.3 T^0,f5 Sn~0,0f Fe-О.б Ае-Основа, Корпусы насосов. Удовлетворительная сварива- ехосль. Хорошо одравотывхелху паанзен Хорошие лилейные сд-в
Sl-105^,2 Mg=(№X),9 Cu-0,2^6 Z/fOZ Fe-0,5 Ai-Основа Крь/тсатшнасоар и/иехи и fyyzoe ЭелМц/хг&ма/ощие рои & -70еСУ^в0С lopouKW свариваемость. Кодвлет варительно O^ada/wdaema ре- зоньен. Сроках ихтанлуемоеть
Si=03 MfO,O5 Mn-O^-tO 0^5555 Zn'0,2 TfOJZffiZeW Fe=a2 Ki-Qi Аг-Осмва Уашп»ш насосов, норпусные ЗеталамсоСов. Хорошая сдариваеноалб. Хорошо оврадатывоетсл резаньем. Хоро- шие литейные свойства.
SiiQ,5 Mg-I&ffi Mn-0,3-Q9 ошз.8-4р z„^op rLso,i Fea 0,5 Nt iOJ A'OOcnoSa Шпени, хрылбиащхи, уорпуснм детали йрошшг одоридаемоапь. Удовлет- ворительно оврадатый/елю резам ен. Хорошие литейные свойства'. Т
сплавы
8n=8,0-i0,0 Pg=6,o-11,o Fesq?i 8g*o,3 Zn^0,2 PsOZAesoW Si s 0,02 B^i-0,02 Qj-ocho&! втулки работающие в условия высоких нагрузок и скоростей, Зим Уплотнении каоыхй. уплотнении. Хорошие литейные свойст- ва. Хорошо полетел л
68-9,0-//,0 Fe-2,0-4,0 Aasqo/ МпЧО-ZO Sg^Qoo&Sn^o,/ Sisop n/<^ 0,563^0,оз Нлоу/ zn-& 0,5 Ci,- оыоУа втулки, Риаса, кольца уплот- нений Удовлетворительна# свар/вде- ноипь. Удовлглгварительно овоайахпыдаетсг леламоен I
Се&менты разрезных плаваю- щих уплотнении Хорошо ойрайг/пываетса резаньем
•Z53
Список опечаток,
замеченных в части I описания
1. Стр. 52. В таблице рисунка I—15:
напечатано: должно быть:
Сф0=189 бф0= 188,5
Сфг = 66 Офг = 66,5
2. Стр. 54. Последний абзац снизу следует читать:
«Обе секции стенки (15) и (16) и секция (17) рубашки выполнены
из... швов. Секция (13) рубашки имеет один...»
3. Стр. 58. Рис. I—17. На нижнем графике надписи «Wnxn» и надо по-
менять местами.
4. Стр. 65. В таблице рисунка I—20:
напечатано: должно быть:
Gф0 =105 Сф0 = 95
б?фг = 81 Сфг = 75,8
^ФгпР = 41.5 ^Фгпр = 37,5
5. Стр. 144. В таблице II—14, tCT. г в IV участке:
напечатано: должно быть:
404 704
6. Стр. 147. Основные параметры камеры,
напечатано: должно быть:
объем камеры — 8,57 л —0,857 л
литровая тяга — 46,7 кГ/л —467 кГ/л
7. Стр. 149. Напечатано:
1 строка сверху —24 отв.
2 строка снизу —96 отв.
Стр. 152. 7 строка сверху —92 отв.
17 строка сверху —44 отв.
Должно быть:
— 20 отв.
—80 отв,
—80 отв.
—72 отв.
8. Стр. 210. Рис. 111—5
а) . В таблице: 2 уч.^—О
напечатано: должно быть:
4,73 1,73
б) . Отсутствуют цифры на графике распределения аст
по длине камеры.
Должно быть:
№ уч 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
5 «ст 2,02 0,146 1,73 0,201 1,47 0,225 1,29 0,238 1,12 0,249 1,03 0,260 1,00 0,268 1,16 0,274 1,36 0,279 1,69 0,285
Р 2,33 3,43 4,87 5,66 7,20 8,56 8,91
С4ст 0,295 0,305 0,316 0,329 0,342 0,352 0,357
9. Стр. 257. 3 строка сверху: - -
напечатано: должно быть:
(16) (26)
55
10. я). С гр. 35, 58, 68, 84, 102, 210.
Ra сута^жат. должай быть;
q- 10~6 и F- 10'.
б) . Стр. 36, 227, 232, 248.
На графиках должно быть:
<?• ю-°.
11. Вместо № страницы 191 должен быть № страницы 193, я вместо
№ страницы 193 дол?кен быть № страницы 191.
12. Стр. 266. 14 строка снизу:
напечатано:
«Кроме пристеночного слоя, созываемого форсунками, у головки созДяется...»
должно быть:
«Все форсунки имеют одинаковую поэтому у головки создается...»
Формат бумаги 70ХЮ8*/1о Заказ 045 Тираж GOD
Печ. л. 9,75 Уч.-изд. л. 11,1:87 Ант. л. 11,348
Производственно-издательский комбинат ВИНИТИ
Люберцы, Октябрьский проспект, 403
15 (о