Результат интеллектуальной деятельности: АГРЕГАТ ПИТАНИЯ РУЛЕВЫХ МАШИН

Изобретение относится к стендам для гидравлических испытаний изделий, преимущественно в области ракетной техники для обеспечения качественной заправки рабочей жидкостью (РЖ) и гидропитания системы поворота камер сгорания (СПКС) двигательной установки (ДУ) блока III ступени ракеты-носителя (РН) при проверках работоспособности рулевых машин (РМ) и испытаниях на герметичность.

Известен способ проверки качества функционирования рулевых приводов и автопилотов управляемых снарядов и стенд для его осуществления (Патент RU №2182702 МПК⁷ G01М 13/02, F15В 19/00, В64С 13 /36), содержащий генератор импульсных сигналов, пульт управления и контроля, регистрирующий блок, источники электро- и пневмопитания, основание для закрепления проверяемого блока, механизм нагружения рулей.

Вышеуказанный стенд имеет ограниченный перечень функций, а именно с его помощью невозможно провести качественную заправку гидросистем и обеспечить гидропитание рулевых машин при испытаниях.

Известно также устройство для промывки и заправки гидросистем (Авторское свидетельство SU №1571323 А1, F15В 19/00), содержащее фильтры грубой и тонкой очистки, насос, связанный через распределительное устройство с напорной гидролинией и баком. Устройство обеспечивает забор рабочей жидкости, ее очистку в центробежном фильтре, промывку гидросистемы и ее заправку.

Эта конструкция устройства обладает следующими недостатками: отсутствует функция подачи и слива рабочей жидкости при гидроиспытаниях, при заправке гидросистем не производится вакуумирование системы, нет контроля расхода рабочей жидкости, ее чистоты и качества заправки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является установка для контроля гидросистем, содержащая электроприводной гидронасос, соединенный с магистралью всасывания жидкости из бака гидросистемы или из внешней емкости, включающая в себя теплообменник и регулятор температуры всасываемой жидкости, выход гидронасоса соединен с магистралью нагнетания жидкости через фильтр по трубопроводу в гидросистему проверяемого объекта, магистраль нагнетания содержит гидравлические клапаны высокого давления, запорный кран с дистанционным управлением. Выходы гидравлических клапанов и слива жидкости из запорного крана сообщаются с трубопроводом слива в магистраль всасывания (Патент RU №2350789 МПК⁷ F15В 19/00 - прототип).

Недостатком известной установки является ограниченный перечень выполняемых функций, она предназначена для контроля работоспособности гидросистемы управления, например вертолета, с ее помощью невозможно обеспечить вакуумную заправку СПКС РЖ с контролем качества заправки по сжимаемости, а также питание РМ при наземных испытаниях рабочей жидкостью с заданным давлением, расходом, температурой и чистотой - параметрами, необходимыми для обеспечения работы СПКС в составе РН.

Задачей технического решения является расширение возможностей установки.

Поставленная задача решается тем, что агрегат питания рулевых машин (АПРМ), содержащий электронасосный агрегат (АЭН), включающий в себя электродвигатель с гидронасосом, соединенным своим штуцером низкого давления с магистралью всасывания рабочей жидкости из гидробака посредством системы трубопроводов, а штуцером высокого давления - с магистралью подачи РЖ, включающей фильтр тонкой очистки, манометр, и через отжимной клапан, соединяющийся с гидросистемой питания рулевых машин, и содержащий магистраль слива и электрический пульт управления (ПУ), отличается тем, что гидросистема АПРМ выполнена замкнутой, при этом выход РМ через отжимной клапан посредством металлорукава связан с магистралью слива, которая сопряжена с мановакуумметром и вентилем и включает в себя два параллельно подсоединенных предохранительных клапана низкого давления, теплообменник, одновременно подключенный к внешнему источнику воды, и соединяется с гидробаком, при этом к воздушной полости гидробака посредством воздушной магистрали, сопряженной с мановакуумметром, через вентиль подсоединена вакуумная установка (ВУ), которая подключена к линии дренажа, сообщающейся с атмосферой и включающей в себя маслоотделитель и вентиль, и параллельно установленный предохранительный клапан, соединенные своими входами через трубопроводы с воздушной магистралью, при этом к ней своим выходом подключена магистраль наддува, сопряженная с манометрами и включающая последовательно установленные редуктор и фильтр тонкой очистки, причем в магистраль заправки гидробака от внешней емкости последовательно включены ручной насос, вентиль, фильтр предварительной очистки и обратный клапан, а на штуцер высокого давления гидронасоса через переходник установлен гаситель пульсаций давления РЖ, при этом магистраль подачи сопряжена с манометром и вентилем и содержит два последовательно установленных предохранительных клапана, переливающих излишки РЖ в сливную магистраль при повышении давления выше рабочего, и обратный клапан для предотвращения обратного хода РЖ, а перед фильтром тонкой очистки установлен фильтр предварительной очистки, после которого установлены приспособление контроля качества заправки по сжимаемости РЖ и датчик температуры с термореле, отключающим электромотор при повышении температуры выше допустимого предела, и далее посредством металлорукава через отжимной клапан магистраль подачи связана со входом РМ, при этом в гидросистеме АПРМ предусмотрены магистраль заправки, своим входом соединенная с гидробаком, а выходом - с магистралью подачи перед фильтром предварительной очистки, и магистраль вакуумирования гидросистемы, своим входом соединенная с магистралью подачи после фильтра тонкой очистки, а выходом - с воздушной полостью гидробака и через вентиль - с магистралью слива, при этом предусмотрена возможность подключения приспособления закольцовки рукавов магистралей подачи и слива, в котором последовательно установлены вентиль высокого давления, поточный сигнализатор загрязнения жидкости и турбинный преобразователь расхода.

На чертеже приведена пневмогидравлическая схема АПРМ. АПРМ содержит АЭН, состоящий из электродвигателя с гидронасосом 1 и гасителя пульсаций давления рабочей жидкости в виде шар-баллона 2, установленного на штуцер высокого давления гидронасоса 1 через переходник, и соединенным штуцером низкого давления гидронасоса 1 с магистралью всасывания 3 рабочей жидкости из гидробака 4, включающей в себя датчик 5 температуры РЖ в гидробаке и вентиль 6, а штуцером высокого давления гидронасоса 1 - с магистралью подачи 7 РЖ через обратный клапан 8, последовательно установленные два предохранительных клапана 9 и 10, соединенных с магистралью слива 11, причем клапан 9 сопряжен с вентилем 12, вентиль 13; фильтры предварительной и тонкой очистки 14 и 15, а также включающей манометры 16 и 17, приспособление контроля качества заправки 18 по давлению РЖ после сжатия ее до определенного объема, с ручным приводом, выполненное в виде поршневого цилиндра, на корпусе которого нанесена шкала для определения объема сжатой РЖ при перемещении корпуса стакана, с вентилем 19, датчик температуры 20 с термореле и через бортовой клапан 21, металлорукав 22 и отжимной клапан 23, соединяющейся со входом РМ системы поворота камер сгорания 24.

Вместе с тем гидросистема АПРМ выполнена замкнутой, при этом выход РМ через отжимной клапан 25, металлорукав 26, бортовой клапан 27 связан с магистралью слива 11, которая сопряжена с мановакуумметром 28 и включает в себя два параллельно подсоединенных предохранительных клапана низкого давления 29 и 30, вентиль 31, теплообменник 32, одновременно подключенный к магистралям подачи и слива воды 33 и 34 с вентилем на входе 35, и соединяется с гидробаком 4.

К воздушной полости гидробака 4 через воздушную магистраль 36, сопряженную с мановакуумметром 37 и включающую вентиль 38, подсоединяется ВУ 39, которая подключается к линии дренажа 40, сообщающейся с атмосферой и включающей в себя маслоотделитель 41, вентиль 42 и параллельно установленный предохранительный клапан 43, соединенные своими входами через трубопроводы с воздушной магистралью 36. К ней же своим выходом подключена магистраль наддува 44, сопряженная с манометром 45 и включающая последовательно установленные вентиль 46, редуктор 47 с манометром 48, вентиль 49 и фильтр тонкой очистки 50.

Заправка гидробака 4 рабочей жидкостью от внешней емкости 51 производится через магистраль заправки гидробака 52, в которую последовательно включены ручной насос 53, вентиль 54, фильтр предварительной очистки 55 и обратный клапан 56, слив РЖ из гидробака осуществляется по трубопроводу 57, включающему вентиль 58, количество РЖ в гидробаке определяется по уровнемеру 59.

В гидросистеме АПРМ предусмотрены: магистраль заправки 60, включающая в себя вентиль 61, своим входом соединенная с гидробаком 4, а выходом - с магистралью подачи 7 перед фильтром предварительной очистки 14; магистраль вакуумирования гидросистемы 62, включающая вентили 63 и 64, своим входом соединенная с магистралью подачи после фильтра тонкой очистки 15, а выходом - с воздушной полостью гидробака 4.

При испытаниях АПРМ на функционирование и при проведении техобслуживания предусмотрена возможность подключения приспособления закольцовки рукавов 65 магистралей подачи 7 и слива 11, в котором последовательно установлены вентиль высокого давления 66, турбинный преобразователь расхода 67 и поточный сигнализатор загрязнения жидкости 68.

Для удобства передвижения АПРМ смонтирован на раме, оснащенной водилом и четырьмя колесами. Для предотвращения перемещения агрегата во время работы около каждого колеса предусмотрен домкрат (на чертеже не показаны).

Весь агрегат закрыт панелями, на передней и боковых панелях расположены вентили, рукоятки и циферблаты приборов, электрический пульт управления 69. Для доступа внутрь предусмотрены дверцы.

Описание работы.

На заводе-изготовителе производится заправка АПРМ РЖ, при этом через отжимные клапаны 23 и 25 к магистралям подачи 7 и слива 11 рабочей жидкости подключено приспособление закольцовки рукавов 65.

Сначала производится вакуумная заправка РЖ гидробака 4, для чего: открывают вентиль 38, включают ВУ 39 и вакуумируют гидробак до абсолютного давления 2 кПа, контролируемого по мановакуумметру 37, при этом выхлоп из вакуум-насоса поступает в дренажную магистраль 40 и далее через маслоотделитель 41 в атмосферу. После вакуумирования открывают вентили 54 и 6 и рабочая жидкость из внешней емкости 51 самотеком или с помощью ручного насоса 53 через фильтр предварительной очистки 55 и обратный клапан 56, предотвращающий противоток жидкости, поступает в гидробак 4.

Объем заправленной жидкости должен быть (80±5) л, контроль уровня производят по уровнемеру 59.

После заправки закрывают вентили 38, 6 и 54, выключают ВУ и наддувают гидробак до давления 0,1 МПа, при этом в магистраль наддува 44 подают сжатый воздух давлением от 2 до 20 МПа, открывают вентиль 46, настраивают редуктор 47 на давление 0,1 МПа, открывают вентиль 49 и воздух через фильтр 50 поступает в воздушную полость гидробака.

Контроль давления производят по манометрам 45 и 48.

Закрывают вентили 46 и 49.

Заправка гидробака производится один раз перед началом испытаний или в случае замены РЖ.

Заправка и деаэрация гидросистемы АПРМ РЖ производится следующим образом: при открытых вентилях 38, 63, 64, 19 и 66 устанавливают приспособление контроля качества заправки 18 на отметку "0", включают ВУ и производят вакуумирование гидробака и гидросистемы АПРМ до давления 2 кПа, контролируемого по мановакуумметру 37, и выдерживают при этом давлении не менее 30 мин. В процессе выдержки гидросистемы под вакуумом производят 2-3 срабатывания приспособления 18 от отметки "0" до максимума и обратно. Закрывают вентили 38 и 63 и выключают ВУ 39. Открывают вентиль 61, используя магистраль наддува 44, повышают давление в гидробаке до атмосферного (0,1 МПа) - как после заправки гидробака, контроль давления производится по манометрам 45 и 48, гидросистема заправляется РЖ, контроль заправки - по понижению уровня РЖ в ГБ - по уровнемеру 59. Закрывают вентили 46 и 49.

После проведения заправки и деаэрации проводится проверка жесткости заправленной гидросистемы АПРМ с помощью приспособления контроля качества заправки 18 следующим образом: проверяется исходное состояние приспособления 18 - торец стакана должен быть на отметке "0", при открытых вентилях 19 и 66, плавно вращая маховик приспособления по часовой стрелке, следят за показаниями мановакуумметра 28 и за величиной сжатого объема приспособления. Давление по мановакуумметру 28 повышают до величины не более 0,2 МПа, затем определяют фактическую жесткость заправленных систем по формуле:

где: F - жесткость в кгс/см⁵;

р - давление в кгс/см²;

V - объем РЖ в см³.

После определения жесткости устанавливают приспособление 18 на отметку "0", закрывают вентиль 19, используя наддув, повышают давление в гидробаке до 0,1 МПа.

При работе АПРМ с изделием приспособление закольцовки рукавов отстыковывается и через отжимные клапаны 23 и 25 АПРМ подключается к системе поворота камер сгорания.

Заправка предварительно отвакуумированной СПКС РЖ производится из гидробака 4 через магистраль 60 аналогично заправке гидросистемы АПРМ.

Для проверки жесткости заправленной СПКС сначала проверяют жесткость всей системы (АПРМ+СПКС), затем из общей жесткости вычитают жесткость АПРМ:

F_СПКС=F_ОБЩ-F_АПРМ

Для обеспечения питания рулевых машин при проверках параметров в магистраль наддува 44 подают сжатый воздух давлением от 2 до 20 МПа, открывают вентиль 46, настраивают редуктор 47 на давление 0,15 МПа, открывают вентиль 49, тем самым создают давление в гидробаке 4 0,15 МПа.

Затем подключают теплообменник 32: в магистраль 33 подводят воду и открывают вентиль 35.

Теплосъем (охлаждение РЖ) происходит при прохождении воды между трубками в направлении противоположном направлению потока РЖ, тем самым отбирая тепло от поверхности трубопровода с РЖ. Нагретая вода сливается в сливную магистраль 34.

Количество тепла, отбираемое от РЖ, зависит от температуры и расхода воды.

Далее открывают вентили 6, 12, 13 и 31 и с помощью ПУ 69 включают электродвигатель АЭН, начинает работать гидронасос 1 и РЖ давлением 20 МПа по магистрали подачи 7 из гидробака 4 через обратный клапан 8, предохранительные клапаны 9 и 10, фильтры предварительной и тонкой очистки 14 и 15 поступает в гидромагистраль питания РМ, при этом давление контролируется по манометрам 16 и 17, при повышении давления выше допустимого срабатывают предохранительные клапаны 9 и 10, настроенные на давление 24 и 21 МПа соответственно, которые переливают излишки жидкости в сливную магистраль 11, температура на выходе из гидробака 4 контролируется по датчику температуры 5, а на входе РМ - по датчику 20 с термореле, которое отключает электродвигатель АЭН при повышении температуры РЖ выше 70°С. Расход РЖ не менее 29 л/мин, чистота - не хуже 6 класса, и контролируются при проверке работоспособности АПРМ во время техобслуживания.

Из СПКС РЖ давлением 150 кПа поступает в магистраль слива 11 и далее в гидробак, при этом давление РЖ контролируется по мановакуумметру 28, а при повышении давления выше допустимого срабатывают предохранительные клапаны 29 и 30, настроенные на давление 180 кПа, которые сбрасывают излишки РЖ в гидробак.

Проверку герметичности гидромагистралей СПКС проводят следующим образом: в магистраль наддува 44 подают сжатый воздух давлением от 2 до 20 МПа, открывают вентиль 46, настраивают редуктор 47 на давление 0,15 МПа, открывают вентиль 49 и воздух через фильтр 50 попадает в воздушную полость гидробака. Контроль давления производится по манометрам 45 и 48. Открывают вентиль 61 и нагружают гидромагистрали давлением 0,15 МПа, выдерживают под давлением в течение 5 минут, после чего контролируют герметичность.

Закрывают вентили 46, 49, 61 и стравливают воздух из полости гидробака, плавно открыв вентиль 42, при этом излишки воздуха стравливаются в дренажную магистраль 40 и через маслоотделитель 41, очищающий воздух от паров масла, - в атмосферу, при повышении давления в дренажной магистрали выше допустимого срабатывает предохранительный клапан 43, настроенный на давление от 1,5 до 1,7 МПа, закрывают вентиль 42.

При испытаниях АПРМ на функционирование и при проведении техобслуживания предусмотрена возможность определения расхода и чистоты РЖ в магистралях АПРМ, для этого через отжимные клапаны 23 и 25 к магистралям подачи 7 и слива 11 подсоединяется приспособление закольцовки рукавов 65 с установленными в нем турбинным преобразователем расхода 67 и поточным анализатором загрязнения жидкости 68.

Для определения чистоты и расхода РЖ при наддуве гидробака воздухом давлением 150 кПа прокачивают гидросистему РЖ в течение 5 минут, при этом турбинным преобразователем расхода 67 контролируют расход РЖ, который должен быть не менее 29 л/мин, а поточным анализатором загрязнения жидкости "Фотон-965.0" 68 - чистоту РЖ, которая должна быть не хуже 6 класса по ГОСТ 17216-2001.

Предложенное техническое решение позволяет в сравнении с известным устройством произвести вакуумную заправку гидросистемы СП КС с контролем качества заправки по сжимаемости РЖ и обеспечить питание РМ при проверках работоспособности и герметичности рабочей жидкостью с необходимыми для работы СПКС двигательной установки блока III ступени в составе РН давлением, температурой, расходом и чистотой, с возможностью их контроля.