11.1. Турбонасосные агрегаты жидкостных ракетных двигателей

Классификация схем THA основана на кинематической связи привода с насосами, которая осуществляется по однороторной (безредукторной) и многороторной (редукторной) схемам, как показано на рис. 11.1. Наибольшее распространение нашла однороторная схема, в которой насосы окислителя и горючего расположены на одной оси с газовой турбиной, что и дает простую конструкцию агрегата с высокой надежностью. Газовая турбина расположена консольно по отношению к насосам (рис. 11.1, а) или между ними (рис. 11.1, б). Угловая скорость ротора такого ТНА ограничена антикавитационными свойствами насосов. В многороторных ТНА крутящий момент от турбины к насосам передается через зубчатую передачу, объединяемую в редуктор (рис. 11.1, г).

Рис. 11.1. Компоновочные схемы однороторного (а, б, в) и многороторных (г) ТНА:

НО – насос окислителя; НГ – насос горючего; Т – турбина

Все многообразие схем ТНА классифицируется по следующим признакам:

1. кинематическая связь насосов и турбины;

2. тип ротора: одновальный ТНА или многовальный;

3. расположение турбины относительно насосов: консольно или между ними;

4. по числу опор вала (от двух до четырех).

Обычно в ТНА устанавливают центробежные насосы с приводом от газовой турбины, для вспомогательных функций применяют осевые и другие насосы (бустерные насосы). Схема центробежного насоса представлена на рис 11.2. Подаваемый насосом компонент приобретает кинетическую и потенциальную энергию. Значение этой энергии, отнесенное к массе перекачиваемой жидкости, есть напор насоса Н. Напор насоса представляет собой разность удельной энергии жидкости на выходе и входе в насос:

.

Рис. 11.2. Схема центробежного насоса:

1 – входной патрубок; 2 – колесо насоса; 3 – лопатки; 4 – диффузор; 5 – лопатки диффузора; 6 – сборник, или улитка; 7 – переднее уплотнение; 8 – подшипник вала; 9 – уплотнение подшипника

Мощность, потребляемая насосом , значение к.п.д. насоса находится в диапазоне η=0,5…0,8.

Специфическим является избежание явления кавитации при расчете параметров насосов и их конструктивного исполнения.

Центробежные насосы выполняют с осевым и двойным входом, одно- или многоступенчатые. Двойной вход (рис. 11.3, б) выполняют при больших расходах для уменьшения скорости на входе и тем самым для улучшения антикавитационных свойств насоса. Многоступенчатые насосы (рис. 11.3, в) применяют при необходимости получения особенно больших напоров.

Рис. 11.3. Схемы центробежных насосов:

а – с осевым входом; б – с двухсторонним входом; в – многоступенчатый вход