УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДГОТОВКИ, ПОДАЧИ И ИЗМЕНЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ СТРУИ ВОДЯНОЙ ПЫЛИ ПРИ ВЫСОТНЫХ ИСПЫТАНИЯХ ГТД НА ОБЛЕДЕНЕНИЕ
DEVICE FOR PREPARATION, FEEDING AND REDIRECTING THE WATER SPRAY DURING HIGH-ALTITUDE GAS TURBINE ENGINE ICING TESTS

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано, преимущественно, в авиационной промышленности при проведении наземных испытаний объектов авиационной техники, подвергающихся обледенению в естественных условиях, и может быть использовано для подготовки, подачи и изменения направления струи водяной пыли при обводнении воздушного потока, подводимого к ГТД газотурбинному двигателю при испытаниях на стенде с присоединенным трубопроводом.
Известна «Установка для получения чешуйчатого льда», патент России №2220358 от 05.04.2002 г., которая содержит наружный и внутренний цилиндры испарителя, внутренний и наружные ножи с кронштейнами, наружную и внутреннюю водяные трубки, вал, электродвигатель, трубку подачи хладагента, сухопарник, водосборник, бачок избыточной воды, льдоскат, водяной насос.
Техническим недостатком данной установки является недостаточное обеспечение получения требуемых размеров льдокристаллов.
Известно также устройство, предназначенное для обводнения воздушного потока, проходящего через присоединенный трубопровод, закрепленное на пилонах, состоящее из трубки подачи воды, корпуса с отверстиями для воздуха, завихряющего и распыляющего воду в воздушном потоке и распыляющего устройства, закрепленного в корпусе на выходе трубки («Методы измерения и обработки параметров физических процессов при испытаниях авиационных двигателей и энергетических установок», учебное пособие, В.А.Скибин и др., Москва, 2007 г., стр.211-213, 230-233).
Техническим недостатком данного устройства является невозможность регулирования обводнения воздушного потока по сечению присоединенного трубопровода.
Известны также конструкции устройств, предназначенных для обводнения воздушного потока, закрепленные на пилонах, состоящие из переходника с отверстиями для подвода распыляющего воздуха, закрепленного на пилоне, трубку подачи воды, неподвижно закрепленную соосно в переходнике одним концом, корпуса, расположенного соосно с переходником на некотором расстоянии от переходника, вставки с отверстиями для подвода распыляющего воздуха, закрепленной в корпусе, к которой неподвижно закреплен другой конец трубки и распыляющего устройства. Подача распыляющего воздуха осуществляется с помощью шланга из морозостойкой резины, закрепленного хомутами на переходнике и корпусе устройства (Рекомендательный циркуляр РЦ-АП33.68, 33.77, стр.21, рис.А.4).
Техническим недостатком данного устройства является регулирование обводнения воздушного потока по сечению присоединенного трубопровода, которое происходит угловым перемещением корпуса относительно переходника за счет изгиба трубки в зоне пластических деформаций, что не обеспечивает необходимой точности расположения, трудоемко и занимает много времени. Кроме того, шланги, осуществляющие подачу распыляющего воздуха к каждому устройству, затеняют сечение присоединенного трубопровода, что создает дополнительное сопротивление воздушному потоку.
Технической задачей, решаемой изобретением, является обеспечение более удобной и менее трудоемкой настройки углового положения распыливающего устройства, уменьшение затенения сечения присоединенного трубопровода, а также моделирование требуемых условий испытаний путем предварительной настройки и контроля водовоздушной смеси и размеров ледяных кристаллов.
Технический результат достигается в заявленном устройстве для подготовки, подачи и изменения направления струи водяной пыли при высотных испытаниях ГТД на обледенение, которое содержит переходник с отверстиями для подвода распыляющего воздуха, корпус распылителя, соединенные между собой, и трубки подачи воды в распылитель, при этом корпус распылителя снабжен двумя сферическими поверхностями с общим центром, обеспечивающим корпусу распылителя возможность углового перемещения по конической поверхности седла, установленного в переходнике, и конической поверхности накидной гайки для фиксации и крепления корпуса распылителя к переходнику, причем корпус распылителя снабжен резьбовым и посадочным отверстиями для крепления распылителя, а переходник снабжен резьбовым отверстием для крепления и посадочным отверстием для установки трубки подачи воды, уплотненной резиновыми кольцами круглого сечения. Седло выполнено из фторопласта. Герметичное уплотнение накидной гайки с переходником выполнено резиновым кольцом круглого сечения. Герметичное уплотнение накидной гайки и корпуса распылителя выполнено соединением конической поверхности с углом 36° по сфере. Герметичное уплотнение корпуса распылителя с седлом выполнено соединением конической поверхности с углом 90° по сфере. Седло для самоустановления конической поверхности по сфере выполнено с зазором по наружному посадочному диаметру. Переходник снабжен юбкой для фиксации своего положения. Накидная гайка снабжена юбкой для фиксации своего положения.
На фиг.1 схематически изображен общий вид устройства для подготовки, подачи и изменения направления струи водяной пыли при высотных испытаниях ГТД на обледенение.
На фиг.2 показан общий вид коллектора с пилонами и устройствами.
На фиг.3 показан общий вид устройства с распылителем, закрепленном на пилоне.
На фиг.4 показано одно из крайних положений корпуса распылителя.
На фиг.1 показана термобарокамера 1, снабженная присоединенным трубопроводом 2, в котором расположен коллектор 3 с пилонами 4 (фиг.2). На пилонах закреплены устройства 5 для подготовки, подачи и изменения направления водяной пыли.
Устройства 5, установленные в пилонах 4, содержат (фиг.3) переходник 6 с отверстиями 7 и гнездом для размещения седла 8, например из фторопласта. Седло 8 уплотнено резиновым кольцом круглого сечения 9. Седло 8 для самоустановления конической поверхности седла с углом 90° по сферической поверхности 10 выполнено по посадке с зазором 0,2…0,3 мм на диаметре Д.
Кроме того, седло 8 имеет шесть продольных пазов 11, соединяющих полость распыляющего воздуха с полостью размещения резинового кольца 9, что обеспечивает надежное уплотнение кольцом 9 седла 8 с переходником 6.
Корпус распылителя 12, имеющий две сферические поверхности 10 и 13, отверстия 14 для подвода распыляющего воздуха к распылителю 15, резьбовое отверстие 16 и посадочное отверстие 17 для крепления распылителя. Накидная гайка 18, имеющая коническую поверхность 19 с углом конуса 36° для сопряжения по сферической поверхности 13 корпуса распылителя и юбку 20, позволяющую производить контровку положения гайки пластической деформацией юбки в пазы 21 переходника.
Герметизация резьбового соединения переходника 6 и гайки 18 осуществляется резиновым кольцом круглого сечения 25. Контровка положения переходника 6 на пилоне осуществляется пластической деформацией юбки 22 в пазы пилона. Трубка подвода воды 23 герметично размещается в посадочных отверстиях переходника и пилона. Герметизация трубки осуществляется с помощью резиновых колец круглого сечения 24 с каждого конца трубки, причем размеры трубки позволяют ей свободно перемещаться вдоль оси устройства, не испытывая усилий от температурных деформаций других деталей устройства. Длина трубки выбрана из условия надежной сборки устройства без разрушения резиновых колец 24.
Устройство для подготовки, подачи и изменения направления струи водяной пыли при высотных испытаниях ГТД на обледенение работает следующим образом.
После сборки коллектора 3 его помещают в присоединенный трубопровод 2 термобарокамеры 1 и закрепляют на пилонах 4 устройства 5. В плоскости расположения входного фланца ГТД устанавливают калибровочную сетку с расположенными на ней точками прицеливания отюстированного устройства с помощью луча лазерной указки. Фиксируют по этим точкам положения корпусов распылителей 12 (максимальный угол поворота 16°). После выполнения операции настройки устройств проводят калибровочные испытания на равномерность обледенения потока по калибровочной сетке, добиваясь необходимого обледенения участков сетки изменением угла поворота корпуса распылителя каждого устройства. После этого убирают калибровочную сетку и устанавливают ГТД для испытаний.