Способ управления электрогидроприводом системы регулирования вектора тяги жидкостного ракетного двигателя и устройство для его осуществления

(55 Е 15 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ТЕНТУ 54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОГИДОПРИВОДОМ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАИЯ ВЕКТОРА ТЯГИ ЖИДКОСТНОГО АКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ И УСТРОЙСТВО ЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретени нию и может бы управления вект бретения - сокр трат за счет ис источника рабоч обеспечением б Для этого в изве е относится к маши ть использовано в с ором тяги ЖРД, Ц ащение материаль пользования авто его тела с одновре езопасности старта стном способе упр м системы регули 21 сап ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(21) 4915652/23 (22) 21.01,91 (46) 23,04.93, Бюл, ИР 15 (71) Головное конструкторское бюро Научно-производственного объединения "ЭнерГия (72) С,И. Байда, Д,С. Белицкий и В,И. Шутенко;э(73) Научно-производственное объединение"Энергия" (56) Матвиенко А,М. и Зверев И.И, Проектирование гидравлических систем ЛА. М,: Машиностроение, 1989, с, 10,НубгацПсз апд Рпецп)атсз, ч. 16, М 2,1963,ностроеистемах ель изоных заномного менным работы, авления рования1811566 вектора тяги ЖРД, включающем операцию удерживания штока силового гидроцилиндра в позиции, соответствующей заданному положению сопла в процессе запуска двигателя, и в предшествующее запуску время, шток удерживают до момента достижения давления на входе привода, составляющего 0,4-0,5 номинального, одновременно блокируют подвод рабочего тела из магистрали высокого давления и слив рабочего тела в магистраль низкого давления до момента выхода ракетного двигателя на установившийся режим работы, после чего снимают блокировку подвода и слива рабочего тела, Устройство, реализующее способ, содержит силовой гидроцилиндр 12 со штоком 13, взаИзобретение относится к машиностроению и может быть использовано в системах управления вектором тяги ЖРД ракет-носителей (РН), где применяются электрогидравлические приводы.Целью настоящего изобретения является сокращение материальных затрат за счет использования автономного источника рабочего тока с одновременным обеспечением безопасности старта ракеты.На чертеже показана принципиальная гидравлическая схема устройства управления вектором тяги ЖРД,Устройство включает в себя турбонасосный агрегат (ТНА) 1, сливной бак 2, двухпозиционный электрогидравлический клапан 3, обратные клапаны 4 и 5, фильтр 6, управляемый по давлению техлинейный двухпозиционный клапан 7, например, золотникового типа с пружиной, трехлинейный двухпозиционный электрогидравлический сливной клапан 8, управляющий дифференциальный гидроцилиндр 9 с пружиной 10, рычаг 11, силовой гидроцилиндр привода 12 со штоком 13. Фиксатор, обозначенный штриховой линией, состоит из входного элемента 14, пружины 15, зубчатой части 16, Магистраль высокого давления 17, магистраль нагнетания 18, магистраль низкого давления 19, магистраль слива 20. штуцер нагнетания 21, штуцер слива 22, гидравлические разъемные соединения (ГРС) 23, 24. Вход клапана 3 через магистраль высокого давления 17 связан с выходом турбонасосного агрегата 1, вход ТНА (линия всасывания) связан с баком 2 для размещения рабочего тела и с нормально открытым выходом клапана 8. Выход клапана 3 через магистраль нагнетания 18. обратный клапан имодействующим с соплом двигателя, Полость гидроцилиндра 12 сообщена с магистралью высокого давления 17 обратным клапаном 4 и электрогидравлическим клапаном 3, Гидроцилиндр 12 снабжен устройством фиксации штока и управляющим его раскрытием дифференциальным гидроцилиндром 9. Шток 13 гидроцилиндра механически связан с устройством фиксации, а его полость сообщена с выходом трехлинейного двухпозиционного клапана 7, нормально открытый вход которого связан с входом сливного клапана 8, а нормально закрытый вход клапана 7 через обратный клапан 5 связан с клапаном 4 магистрали высокого давления. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. 4, фильтр 6 связан со штуцером нагнетания21 электрогидравлического привода, Трубопровод, соединяющий обратный клапан 4с фильтром 6, связан через обратный клапан5 5 с ГРС 23. Нормально закрытый выход клапана 8 связан с ГРС 24. Вход сливного клапана 8 через магистраль слива 20 связан снормально открытым входом клапана 7 иштуцером слива 22 электрогидравлического10 привода.Выход клапана 7 с помощью гидравлического канала связан со штоковой полостью управляющего дифференциальногогидроцилиндра 9, поршень которого под 15 пружинен со стороны поршневой полостипружиной 10. Шток управляющего гидроцилиндра связан через рычаг 11 с входнымэлементом фиксатора 14, который опирается на пружину 15. Зубчатая часть фиксатора20 16 взаимодействует со штоком электрогидравлического привода и обеспечивает егофиксацию относительно корпуса, осуществляя формирование управляющего воздействия в виде удерживающей силы. Шток 1325 электрогидравлического привода связан скамерой сгорания ЖРД и формирует управляющее воздействие на нее в виде удерживающей силы,Рассмотрим процесс управления векто 30 ром тяги ЖРД. За время примерно 600 с дозапуска ЖРД на входы электрогидравлических приводов выдается команда на удержание кодов исходного положения приводов,клапаны 3 и 7 закрыты, тем самым блокиру 35 ется подвод рабочего тела из магистраливысокого давления и слив рабочего тела вмагистраль низкого давления ЖРД. При запуске ЖРД в процессе старта РН начинается вращение вала турбонас.1-ного л регата1, при этом рабочее тело из сливного бака 2 поступает в магистраль высокого давления ЖРД, При этом давление рабочего тела, контролируемое по показаниям датчиков давления, входящих в состав ЖРД, постепенно нарастает, достигая некоторого установившегося значения, которое определяется по соотношению д = (Р 2 - Р 1)/Ь = е, где Р 2 и Р 1 - соответственно последующие и предыдущие значения давления рабочего тела, й - промежуток времени, е - погрешность измерения, равная, например, 0,01, За время, равное примерно 2 с после запуска ЖРД, когда достигается установившееся значение давления рабочего тела (при этом по экспериментальным данным величина давления в магистрали нагнетания составляет 210 - 230 кгс/см ) и2 его можно использовать для управления вектором тяги ЖРД подается напряжение на обмотки клапанов 3 и 8, т,е, снимается блокирование подвода и слива рабочего тела от ЖРД. При этом клапан 3 открывается и рабочее тело из магистрали высокого давления 17 поступает на магистраль нагнетания 18, в которой расположены обратный клапан 4 и фильтр 6, далее в.штуцер нагнетания 21 и на нормально закрытый вход клапана 7, Обратный клапан 5 закрыт, при этом рабочее тело не имеет возможности поступать через ГРС 24 в наземную станцию (не обозначена), Рабочее тело, поступая на вход управляемого по давлению клапана 7, зависимости от значения этого давления, устанавливает его в одно из двух , положений, Первое положение характеризуется тем, что давление нагнетания меньше, чем, например, 80-100 кгс/см (0,4 - 0,5 от РН), При этом рабочее тело через нормально открытый вход клапана 7 поступает на входсливного клапана 8 и в магистраль низкого давления 19, Благодаря тому, что клапан 8 находится в нормально открытом положении, рабочее тело не имеет возможности поступать на ГРС 23 и далее на насосную станцию, В укаэанном положении клапана 7 рабочее тело не поступает в штоковую полость гидроцилиндра 9, связанную с выходом клапана 7. В этом случае усилие, действующее на поршень гидроцилиндра 9 со стороны пружины 10 больше усилия от давления в штоковой полости (давление равно сливному, например. 5 кгс/см ). При этом усилие, действующее через рычаг 11 на входной элемент фиксатора 14, меньше усилия, действующего на него со стороны пружины 15, В результате фиксатор не может раскрыться и его зубчатая поверхность 16, взаимодействуя со штоком 13. удерживает его в зафиксированном состоянии относи тельно корпуса электрогидравлического привода, осуществляя формирование управляющего воздействия в вире удержива ющей силы, В результате заданное положение вектора тяги ЖРД до и в процессе запуска ЖРД при старте РН без использования гидравлического питания электрогидравлических приводов от наземного источника. 510 обеспечить безопасность эа счет исключения неуправляемого движения РН при старте без использования гидравлического питания электрогидравлических приводов от наземного источника. Другими словами, благодаря использованию внутренних резервов имеющихся в предлагаемом устройстве, обеспечивается выполнение поставленной цели без применения дополнительных бортовых или наземных средств. 50 55 Второе положение клапана 7 характеризуется тем, что под действием давления 15 нагнетания 2 большего например, чем (80100) кгс/см нормально закрытый вход клапана 7 соединяется с его выходом, рабочее тело поступает в штоковую полость управляющего гидроцилиндра 9, В этом случае 20 сила от давления в полости гидроцилиндрапреодолевает усилие сопротивления пружины 10, шток, перемещаясь воздействует через рычаг 11 на входной элемент фиксатора 14, В результате этого воздействия эле мент 14 перемещается, преодолевая усилиепружины 15, при этом происходит раскрытие фиксатора, наподобие цанги и зубчатая поверхность фиксатора разъединяется с зубчатой поверхностью штока, происходит его расфиксация, после чего формирование 30 управляющего воздействия производитсяза счет перепада рабочего тела на поршне гидроцилиндра 12.По экспериментальным данным усилиена поршне 12, имеющее значение в процес се нагнетания давления от (0,4 - 0,5) Рн х Япдо Рн х Яп (Ял - площадь поршня гидроцилиндра, например, 65 см ) достаточно для преодоления внешних моментов сопротивления, действующих на шток привода со 40 стороны камеры сгорания ЖРД при стартеРН, таких как газодинамический момент от струй двигателей соседних блоков пакета РН, динамические перегрузки и т,д. При этом исключается неуправляемое движение 45 РН при ее старте и обеспечивается безопасность.Использование изобретения позволит1811566 Составитель П.СнежкоТехред М,Моргентал Корректор С,Шекмар Редактор Т,Куркова Заказ 1464 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Формула изобретения 1, Способ управления электрогидроприводом системы регулирования вектора тяги жидкостного ракетного двигателя, включающий операцию удерживания штока силового гидроцилиндра в позиции, соответствующей заданному положению сопла в процессе запуска двигателя и в предшествующее запуску время, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью сокращения материальных затрат путем использования автономного источника рабочего тела с одновременным обеспечением безопасности старта ракеты, в нем удерживающее усилие на штоке силового гидроцилиндра формируют в процессе, нарастания давления рабочего тела на входе привода до момента достижения величины 0,4-0,5 от номинального, одновременно блокируют подвод рабочего тела из магистрали высокого давления и слив рабочего тела в магистраль низкого давления до момента выхода ракетного двигателя на установившийся режим работы, после чего снимают блокировку подвода и слива рабочего тела,2. Устройство управления электрогидроприводом системы регулирования вектора тяги жидкостного ракетного двигателя, содержащее силовой гидроцилиндр со штоком, взаимодействующим с соплом двигателя, при этом полость гидроцилиндра 5 сообщена с магистралью высокого давления с размещенными в ней обратным и электрогидравлическим напорными клапанами и с магистралью низкого давления с клапаном слива, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с 10 целью сокращения материальных затрат путем использования автономного источника рабочего тела с одновременным обеспечением безопасности старта ракеты, в нем силовой гидроцилиндр снабжен 15 устройством фиксации штока и управляющими его раскрытием дифференциальным гидроцилиндром с подпружиненным штоком. и трехлинейным двухпозиционным электрогидравлическим клапаном, при этом 20 шток управляющего гидроцилиндра механически связан с выходом трехлинейного двухпозиционного клапана, нормально открытый вход которого, связан с входом сливного клапана, а нормально закрытый 25 вход, через обратный клапан связан с напорным клапаном магистрали высокого давления.