УСТАНОВКА ДЛЯ ВНУТРЕННЕЙ КОНСЕРВАЦИИ ИЛИ РАСКОНСЕРВАЦИИ МАЛОРАЗМЕРНЫХ АВИАЦИОННЫХ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Полезная модель относится к области эксплуатации авиационных двигателей, в частности, к устройствам для консервации и расконсервации авиационных газотурбинных двигателей, снятых с воздушного судна или установленных на воздушном судне.
Задача внутренней консервации авиационных газотурбинных двигателей, установленных на летательных аппаратах, перед постановкой их на хранение, а также задача переконсервации авиадвигателей, снятых с воздушного судна и находящихся на хранении, являются весьма актуальными.
Проведение внутренней консервации на работающих авиационных газотурбинных двигателях, имеющих несколько топливных и масляных агрегатов, насосов, представляет определенные сложности. Топливные агрегаты таких двигателей имеют группы нормально закрытых и нормально открытых электроуправляемых распределительных устройств. Кроме того, полости гидравлических и электрических распределителей двигателя имеют сложную конфигурацию. Поэтому при проведении внутренней консервации двигателя требуется прокачать большое количество консервационного масла для обеспечения тщательного удаления топлива из основных полостей агрегатов, насосов и распределителей. Это требует значительного времени прокачки и, соответственно, работы двигателя. Если по каким либо причинам невозможен запуск двигателя или невозможно осуществить прокрутку двигателя, то и полноценная консервация такого двигателя становится невозможной.
Известны различные устройства для внутренней консервации авиационных газотурбинных двигателей.
Например, известна консервационная установка, подключаемая к топливной системе авиационного газотурбинного двигателя (SU, 830720, А1), с помощью которой осуществляют прокачку подогретого в консервационной установке масла топливной системы двигателя через агрегаты топливной системы на неработающем двигателе, установленном на воздушном судне, при открытых гидравлических и электрических распределителях. При этом электрический распределитель топливной системы открывают путем подачи на него электрического сигнала, а гидравлический распределитель открывают давлением подаваемого масла. Расконсервацию
осуществляют, используя в консервационной установке вместо масла рабочее топливо. Однако в этом способе при консервации на неработающем двигателе не обеспечивается срабатывание нормально-закрытых клапанов, что не обеспечивает полную проливку консервирующего масла во все внутренние полости агрегатов топливной системы. При этом устройство приспособлено для консервации только топливной системы и не предусмотрено для многократного прокачивания масла, а консервация считается законченной после слива из двигателя отработавшего масла в объеме 25-30 л.
Известно устройство для очистки и консервации газотурбинного двигателя (US, 4059123, В), имеющего стартер для обеспечения прокрутки ступеней компрессора, содержащее раму, имеющую поддерживающие колеса для поворота и установленные на этой раме:
- первый резервуар с водой;
- дополнительные резервуары для очистителя, растворителя и консервирующих растворов;
- двигатель внутреннего сгорания; управляющая консоль;
- воздушный поворотный компрессор и генератор переменного тока, и двигатель внутреннего сгорания запускается как от воздушного компрессора, так и от указанного генератора;
- электрическая батарея на управляющей консоли;
- электрические соединители между генератором и батареей для зарядки батареи, и электрические соединители включают средства управления оператора для управления передачей энергии от генератора к батарее;
- соединительное средство для сообщения между воздушным компрессором и первым резервуаром со сжатым воздухом;
- средства соединения воздушного объема с дополнительными резервуарами для наддува этих резервуаров и средство управления каждым средством соединения для контроля наддува каждого из резервуаров;
- устройство впрыска, установленное на газовой турбине для впрыскивания текучей среды внутрь, средство соединения каждого резервуара с устройством впрыска, включающее штуцеры;
- устройство цепи, включающее двухпроводной электрический кабель, соединяющий батарею со стартером для запуска указанного компрессора.
Однако описанное устройство технологически сложно, предназначено только для консервации двигателей с их прокруткой от стартера и не обеспечивает всего комплекса необходимых работ для внутренней консервации двигателя. Работы выполняются на двигателе, установленном на объекте - воздушном судне, и при этом необходимо, по меньшей мере, подключать объект под напряжение или делать прокрутку двигателя от стартера, и таким образом обеспечивать «ложный» запуск. А персконсервация двигателей, хранящихся вне объекта, требует проведения их монтажа на объект для проведения переконсервации, а затем их демонтаж.
Целью создания полезной модели является разработка мобильной, удобной в эксплуатации, универсальной установки для внутренней консервации и расконсервации малогабаритных газотурбинных двигателей, позволяющей оператору с наименьшими затратами времени, энергии, топлива и консервирующих сред в любых погодных условиях осуществлять консервацию и расконсервацию внутренних полостей агрегатов и систем неработающих двигателей, в том числе, двигателей, установленных на летательном аппарате, но отключенных от всех остальных электрических, топливных и других систем воздушного судна, в том числе, при разрушенном газо-воздушном тракте двигателя, и исключающей при этом необходимость прокрутки двигателя от стартера и осуществления «ложного» запуска.
При этом установка должна быть выполнена с возможностью консервации и расконсервации внутренних полостей малогабаритных авиационных газотурбинных двигателей, находящихся вне летательного аппарата, и исключать при консервации или расконсервации необходимость установки двигателей на летательный аппарат, обеспечивать повышение надежности и качества консервации и расконсервации двигателя и его агрегатов для увеличения срока хранения законсервированного двигателя как в составе объекта, так и вне объекта.
При создании полезной модели была поставлена задача создания установки для внутренней консервации и расконсервации малогабаритных авиационных газотурбинных двигателей, позволяющей осуществлять в автоматическом режиме одновременно и/или в скоординированной заданной последовательности прокачку используемых рабочих сред под различным давлением в импульсном режиме через внутренние полости агрегатов и устройств двигателя, подлежащих консервации или расконсервации, обеспечивая при этом низкое остаточное содержание топлива или oтработавшего масла двигателя в отработавшей консервирующей смеси после
проведения консервации и низкое остаточное содержание масла и топлива в промывочной смеси после расконсервации, а также исключение образования нежелательных воздушных включений, зазоров и полостей, а также обеспечивать технологическую возможность консервации или расконсервации воздушного стартера при проведении консервации или расконсервации топливной и масляной систем двигателя.
Поставленная задача была решена созданием полезной модели установки для внутренней консервации или расконсервации малоразмерных авиационных газотурбинных двигателей, включающей размещенные в корпусе, установленном на основании, приспособленном для перемещения по местности и/или транспортирования с помощью транспортных средств:
- модуль электропитания, содержащий автономный источник электроэнергии;
- электрически соединенный с модулем электропитания модуль управления, содержащий:
- пульт управления с устройством пуска, обеспечивающим подачу электроэнергии от модуля электропитания к модулю управления, и устройством индикации выполнения операций консервации или расконсервации и контроля текущих параметров работы установки, предпочтительно, тока, напряжения, давления подачи рабочей среды, объема и температуры рабочей среды;
- программно-операционное устройство, обеспечивающее формирование управляющих команд заданной скважности в заданной последовательности включения/отключения электрических устройств установки и двигателя, подлежащего консервации или расконсервации, и установления заданных параметров работы установки;
- блок управления, приспособленный для формирования на основе указанных управляющих команд электрических управляющих сигналов включения/отключения указанных электрических устройств и подачи их в автоматическом режиме на соответствующие электрические устройства установки и на выходные устройства модуля управления, размещенные на внешней поверхности корпуса;
- электрически соединенный с модулем управления модуль рабочих сред, содержащий:
- емкости для размещения жидких рабочих сред, используемых при консервации или расконсервации, имеющие входные устройства на внешней
поверхности корпуса и снабженные системами подогрева рабочей среды, измерения температуры рабочей среды в емкости и измерения количества рабочей среды в емкости, имеющими электрические устройства их включения/отключения;
- средства подачи жидких сред под давлением, имеющие электрические устройства их включения/отключения и снабженные устройствами предохранения и разгрузки и предохранительно-переливными клапанами;
- емкость для размещения газообразной рабочей среды;
- средство подачи газообразной рабочей среды под давлением, имеющее электрическое устройство его включения/отключения;
- выходные устройства для вывода рабочих сред из модуля рабочих сред;
- электрически соединенное с модулем управления распределительное устройство, содержащее электрические исполнительные устройства для обеспечения в течение заданного времени в заданной последовательности пневмогидравлического сообщения каждого из указанных выходных устройств модуля рабочих сред с размещенными на внешней поверхности корпуса выходными устройствами распределительного устройства;
- средство для прокрутки с малой скоростью ротора двигателя, подлежащего консервации или расконсервации;
- комплекс быстро развертываемых электрических сетей с разъемами и устройствами стыковки, обеспечивающими электрическое соединение блока управления модуля управления с электрическими распределителями двигателя и со средством для прокрутки ротора двигателя;
- комплекс быстро развертываемых пневматических и гидравлических магистралей с устройствами стыковки, обеспечивающими сообщение выходных устройств указанного распределительного устройства модуля распределения с магистралями и входными устройствами систем и агрегатов двигателя, подлежащих консервации или расконсервации.
При этом, согласно техническому решению полезной модели, целесообразно, чтобы установка включала устройства очистки отработавших рабочих сред, снабженные устройством подачи очищенной рабочей среды обратно в емкость модуля рабочих сред.
Кроме того, согласно техническому решению полезной модели, желательно, чтобы модуль рабочих сред содержал смесители для изготовления аэрозолей рабочих сред и при этом каждый из смесителей был сообщен с выходом насоса газообразной рабочей среды и с выходом насоса жидкой рабочей среды, и установка содержала распылитель для подачи аэрозоли рабочей среды в газо-воздушный тракт двигателя, и чтобы при этом блок управления был приспособлен для подачи электрических управляющих сигналов на электрические исполнительные устройства указанных смесителей и указанного распылителя.
Кроме того, согласно техническому решению полезной модели, установка может быть приспособлена для одновременной консервации или расконсервации нескольких неработающих двигателей., и при этом содержит несколько распределительных устройств, несколько средств для прокрутки ротора, несколько комплексов быстро развертываемых электрических сетей с разъемами и устройствами стыковки и несколько комплексов быстро развертываемых пневматических и гидравлических магистралей с устройствами стыковки.
В дальнейшем техническое решение полезной модели поясняется описанием варианта осуществления установки для консервации или расконсервации согласно техническому решению полезной модели и прилагаемыми чертежами, на которых показаны:
Фиг.1 - функциональная схема установки согласно техническому решению полезной модели, вариант;
Фиг.2 - циклограмма управляющих команд подачи электрических сигналов включения/отключения электрических устройств установки и двигателя при консервации малоразмерного газотурбинного двигателя, вариант.
Фиг.3 - гидропневматическая схема установки согласно техническому решению полезной модели, вариант;
Фиг.4 - схема консервации масляной системы малоразмерного газотурбинного двигателя вертолета с помощью установки согласно техническому решению полезной модели, вариант.
При этом представленные варианты исполнения установки не ограничивают возможности ее конструктивного выполнения и не выходят за рамки патентных притязаний и не ограничивают патентных притязаний.
На Фиг.1 показана схема установки 1 для внутренней консервации или расконсервации малоразмерных газотурбинных двигателей, содержащей установленные в корпусе 1а, имеющем основание 2 с шасси 3, модуль 4 электропитания с автономным источником энергии, например, аккумулятором, модуль 5 рабочих сред, модуль 6 управления, пневмогидравлическое распределительное устройство 7. Установка 1 также укомплектована комплексами быстро развертываемых гидравлических магистралей 8, пневматических магистралей 9 и 10 и электрических сетей 11, которые в нерабочем состоянии могут быть размещены внутри корпуса 1а, и емкостью 12 для газообразной рабочей среды, которая из соображений безопасности может быть размещена вне корпуса 1а.
Модуль 5 рабочих сред включает емкости для размещения жидких рабочих сред. например, два бака 13 и 14, с системой подогрева рабочей среды, индикацией температуры рабочей среды в емкостях и индикацией количества рабочей среды в баках.
При внутренней консервации масляных и топливных систем двигателя в качестве жидкой консервирующей смеси используют консервирующую жидкость, рекомендованную разработчиком двигателя для консервации, например, масло, применяемое в масляной системе двигателя при его эксплуатации.
При расконсервации масляной и топливной систем в качестве рабочей среды используют, например, топливо, применяемое в топливной системе двигателя при его эксплуатации.
Или, в случае переконсервации двигателя, в емкости 13, например, может быть размещена промывочная смесь, а в емкости 14 - консервирующая смесь. При этом емкости 13 и 14 снабжены системой подогрева рабочей среды, системой измерения температуры рабочей среды и измерения количества рабочей среды в них.
Модуль 5 также включает, например, два электронасоса 15 и 16 для подачи этих жидких рабочих сред и компрессор 17 для подачи газообразной среды, снабженные устройствами предохранения и разгрузки насоса и предохранительно-переливными клапанами для перенастройки на различные величины давления подачи рабочих сред. Включение и отключение электронасосов может быть обеспечено с использованием известных электрических исполнительных устройств, например, реле.
При этом на внешней поверхности корпуса 1а установки размешены входные устройства 18 и 19 для заправки рабочих сред в емкости 13 и 14 и входное устройство 20 компрессора 17 газообразной рабочей среды.
Выходы модуля 5 рабочих сред соединены магистралями с пневмогидравлическим распределительным устройством 7, имеющим на магистралях электрические устройства, обеспечивающие подачу рабочих сред на выходные устройства или прекращение такой подачи, например, клапаны.
Модуль 6 управления содержит пульт 21 управления с устройством 22 пуска, устройством индикации выполнения операций консервации или расконсервации, программно-операционным устройством 23 и блоком 24 управления.
При этом в качестве программно-операционного устройства 23 может быть применен, например, промышленный компьютер, а в качестве блока 24 управления может быть использован, например, программируемый логический контроллер.
При этом циклограммы управляющих команд могут быть разработаны заранее в соответствии с типами двигателей, подлежащих консервации или расконсервации и внесены затем в намять программно-операционного устройства 23 или могут быть сформированы непосредственно на месте при проведении консервации или расконсервации с учетом загрязнения агрегатов и систем двигателя в течение срока эксплуатации двигателя до консервации, и сохранены в памяти программно-операционного устройства 23. При этом циклограмма может быть составлена с использованием имеющихся в базе данных программно-операционного устройства 23 режимов работы устройств установки и двигателя при консервации или расконсервации.
Установка также содержит средство для прокрутки с малой скоростью ротора двигателя, подлежащего консервации или расконсервации, выполненное любым известным образом, например, механическое устройство или электрическое устройство, приспособленное для электрического соединения с источником электропитания модуля 4 электропитания.
Кроме того, согласно техническому решению полезной модели, в случае необходимости применения при консервации (или расконсервации) в качестве рабочих сред аэрозолей консервирующей смеси (или промывочной смеси), модуль 5 рабочих сред может содержать также смесители для изготовления таких аэрозолей (на схеме не
показаны), сообщенные входными устройствами с выходами электронасосов 15 или 16 и с выходом компрессора 17.
Кроме того, установка 1 может содержать распылитель 25 для подачи аэрозоли рабочей среды в газо-воздушный тракт двигателя.
Установка внутренней консервации согласно техническому решению полезной модели позволяет производить внутреннюю консервацию масляной и топливной систем и агрегатов двигателя, газо-воздушного тракта, и при этом предусмотрена технологическая возможность консервации воздушного стартера.
На Фиг.2 представлен вариант циклограммы управляющих команд для формирования и подачи электрических управляющих сигналов включения/отключения электрических устройств установки 1 и двигателя при внутренней консервации топливной и масляной систем и газо-воздушного тракта двигателя. При этом показаны команды включения, поддержания в открытом состоянии и отключения исполнительных устройств при подаче консервирующей смеси - масла при различных давлениях. При этом на циклограмме показаны:
а - цикл работы электронасоса 13 подачи масла в топливную систему двигателя;
b - цикл работы электронасоса 14 подачи масла в масляную систему двигателя;
с - цикл подачи масла в масляную систему;
d - цикл подачи масла в топливную систему;
е, f - цикл открытия-закрытия входных устройств, соответственно, топливной и масляной систем двигателя;
g - цикл открытия-закрытия клапана подачи масла на форсунки двигателя;
h - цикл подачи масла по всем магистралям топливной системы;
k - цикл подачи масла по всем магистралям масляной системы;
m - цикл подачи азота в газо-воздушный тракт.
На Фиг.3 показан вариант выполнения гидропневматической схемы установки согласно техническому решению полезной модели. При этом модуль 5 рабочих сред установки 1 содержит системы подачи азота и консервирующей смеси, например, масла, или, при расконсервации - системы подачи азота и промывочной смеси, например, топлива.
При этом система подачи азота включает: баллон 8 с азотом, снабженный пусковым вентилем 26, манометром 27, фильтром 28 и штуцером 29 зарядки баллона 8 азотом, вентиль 30 подачи азота, понижающие редукторы 31-1, 31-2 и 31-3, фильтр
32, вентиль 33 стравливания азота из системы, вентиль 34 подачи азота в распылитель 25 через пневматическую магистраль 9, и вентиль 35 стравливания азота из рукава распылителя.
Система подачи масла (или топлива при расконсервации) включает: емкость 13 масла, например, бак, снабженный штуцером 36 заправки бака, дросселем 37, фильтрами 38 и 39, перепускным клапаном 40, указателем 41 уровня масла и сигнальным устройством 42 уровня масла, клапаном 43 стравливания масла, имеет горловину бака для «открытой» заправки; электронасос 15 с реле 44 автоматического отключения, а также систему трубопроводов с контуром консервации и контуром проливки, включающим манометры, вентили, обратные и перепускные клапаны для обеспечения заданного давления подачи масла к выходным штуцерам 45 и 46, и далее через магистральные шланги 8 - к системам и агрегатам двигателя.
При консервации или расконсервации внутренних полостей магистралей и агрегатов двигателя с помощью установки 1 согласно техническому решению полезной модели обеспечивается подача рабочих сред при заданном давлении в заданной последовательности и в заданном режиме на входы узлов и магистралей систем двигателя, подлежащих консервации или расконсервации. При этом режим подачи рабочих сред может быть обеспечен как непрерывный, так и импульсный, что обеспечивает возможность варьирования скоростей проливки рабочих сред.
При этом может быть произведена как одновременная, так и последовательная консервация топливной и масляной систем и газо-воздушного тракта.
При этом выбранная циклограмма (Фиг.2) может быть применена неоднократно для достижения желательных параметров прокаченной среды, например, отсутствия газовых пузырьков в отработанных жидких рабочих средах.
При подготовке двигателя к консервации к нему подсоединяются трубопроводы и разъемы электропитания от устройства 1 вместо штатных двигательных трубопроводов. Места подсоединения зависят от типа двигателя.
На пульте 21 управления (Фиг.1) оператор с помощью устройства 22 пуска подключает устройство 1 к источнику электропитания 4 и выбирает из базы данных программно-операционного устройства 23 соответствующую типу двигателя циклограмму режима консервации.
Автоматически в соответствии с выбранной циклограммой в установке 1 обеспечивается формирование электрических сигналов включения-отключения
электрических исполнительных устройств установки и двигателя. При этом включаются электронасосы подачи консервирующих составов, например, масла, и редукторы системы подачи азота. Обеспечивается необходимое давление рабочих сред. Из установки 1 по подводящим трубопроводам и через входящие в комплект установки 1 быстро развертываемые гидравлические и пневматические магистрали подают рабочие среды в двигатель. Производят продувку азотом трубопроводов топливной и/или масляной систем двигателя и осуществляют подачу масла, подогретого до температуры, определенной техническими условиями для конкретного типа двигателя, на вход топливной и/или масляной системы двигателя, к контурам форсунок, масляным и топливным насосам, к опорам двигателя и другим исполнительным механизмам. Схемы подключения зависят от типа конкретного двигателя.
На Фиг.4 показан вариант конструктивного выполнения схемы консервации масляной системы малоразмерного газотурбинного двигателя вертолета с помощью установки 1 согласно техническому решению полезной модели. При этом масляная система двигателя содержит: коробку 47 приводов с масляным фильтром 48 и маслонасосом 49; маслобак 50 с радиатором 51; устройство 52 подвода масла в систему подшипников маслоагрегата; нагнетающий насос 53; насос 54 откачки масла из опоры I; устройства 55 подачи масла на II, III, IV и V опоры, соответственно; насос 56 откачки масла из II, III, IV и V опор; снабженные электрическими исполнительными устройствами штуцеры А, Б, В, Г, Д, Е, Ж, И, К, М: А - подвода масла в маслоагрегат двигателя, Б - слива масла в радиатор, В - слива масла из маслоагрегата, Г - слива масла из маслонасоса 49, Д - слива масла из маслоагрегата, Е - подвода масла в масляный фильтр 48, штуцеры Ж, И, К - слива масла из трубопроводов, М - подвода масла на II-V опоры; защитный фильтр 57.
Конструктивное выполнение схемы консервации топливной системы малоразмерного газотурбинного двигателя вертолета с помощью установки 1 согласно техническому решению полезной модели может быть осуществлено также с учетом особенностей конструкции топливной системы двигателя и ее узлов. При этом принципиальная схема выполнения установки 1 не изменяется.
Одновременно с подачей рабочих сред производится перекладка ротора турбокомпрессора при помощи, например, штатного ключа или электрического
приспособления. Консервирующий состав проходит от установки 1 через все агрегаты двигателя, подвергающиеся консервации.
При использовании для консервации или расконсервации аэрозолей рабочих сред осуществляют включение/отключение смесителей.
Для консервации газо-воздушного тракта используют распыление аэрозоли по тракту с помощью имеющегося в установке распылителя. Аналогично осуществляют продувку азотом и обработку аэрозолью масла воздушного стартера.
Выполнение установки для внутренней консервации или расконсервации малоразмерных авиационных газотурбинных двигателей, согласно техническому решению полезной модели, автономной по отношению к системам электропитания, масляным и топливным системам воздушного судна позволяет производить консервацию или расконсервацию двигателя независимо от его состояния. В частности, при имеющихся нарушениях в конструкции, препятствующих его запуску, предоставляет возможность проведения ремонта в более поздние сроки. А также позволяет производить консервацию двигателей в условиях хранения на складе.
Выполнение установки в модульном варианте позволяет обеспечивать взаимозаменяемость и быструю замену функциональных модулей установки. А также позволяет комплектовать установку модулями, применимыми для консервации любых типов газотурбинных двигателей, что делает ее универсальной.
При этом комплекс быстро развертываемых пневматических, гидравлических магистралей и электрических сетей с разъемами может включать устройства, применимые для соединения выходных устройств распределительного устройства модуля распределения с магистралями и входными устройствами систем и агрегатов двигателя для любого типа двигателя или для двигателя определенного типа.
Применение автоматизированного процесса формирования содержания и последовательности операций при консервации или расконсервации каждой из систем двигателя, подлежащей консервации или расконсервации, позволяет не только выбрать оптимальные для двигателя определенного типа режимы и последовательность проведения операций, но и выполнять эти операции неоднократно, что позволяет достигать требуемого качества консервации в короткие сроки.
Выполнение установки для внутренней консервации или расконсервации малоразмерных авиационных газотурбинных двигателей согласно техническому решению полезной модели позволяет производить консервацию и переконсервацию
двигателей без постановки их на воздушное судно, выполнять консервацию двигателя и его топливных и масляных агрегатов при  разрушенном газо-воздушном тракте, обеспечивать консервацию воздушного стартера одновременно с консервацией двигателя. За счет выбора оптимального сочетания длительности и количества циклов проливки и давления рабочих сред в установке обеспечивается высокое качество и надежность консервации двигателя и его агрегатов с обеспечением низкого остаточного содержания топлива в консервационном масле после процесса консервации. Кроме того, используемая при этом технология консервации позволяет подавать консервирующий состав в полости двигателя, недоступные при существующих методах консервации, что позволяет увеличивать срок хранения законсервированного двигателя как в составе объекта, так и вне его.
Установка для внутренней консервации или расконсервации малоразмерных авиационных газотурбинных двигателей согласно техническому решению полезной модели может быть выполнена с использованием широко известных электрических и механических устройств с применением известных компьютерных технологий.