ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ЕМКОСТНОЙ АГРЕГАТ ЗАЖИГАНИЯ

Полезная модель относится к устройствам розжига камер сгорания авиационных газотурбинных двигателей и может быть использована в системах зажигания жидкостных ракетных двигателей.
Известна конструкция двухканальных емкостных агрегатов зажигания, имеющих негерметичную оболочку, содержащую корпус и крышку, закрепленные в корпусе с помощью хомутов и крепежных элементов: болтов, винтов, шпилек, гаек, конструктивные элементы электрической схемы: преобразователи напряжения бортового питания в напряжение заряда накопительного конденсатора, блоки накопительных конденсаторов, коммутирующие элементы, активизаторы, включающие дополнительный конденсатор, импульсный трансформатор, резисторы гальванической связи, закрепленные на боковых стенках корпуса соединитель питания и два высоковольтных вывода, предназначенных соответственно для подключения агрегата к бортовому питанию и соединения с кабелями зажигания, соединяющими агрегат со свечами зажигания [1, 2].
Недостатками таких агрегатов зажигания являются:
низкая вибропрочность, не превышающая 7g,
высокий уровень радиопомех по цепям питания,
относительно низкая надежность при работе в условиях низкого давления окружающей среды.
Частично указанных недостатков лишен одноканальный агрегат зажигания [3], принятый за прототип, имеющий герметичную оболочку, содержащую корпус и приваренную к нему крышку, закрепленные на противоположных боковых стенках корпуса соединитель питания с корпусом фильтра радиопомех и высоковольтный вывод агрегата, установленные на клей
герметик на дне корпуса другие конструктивные элементы электрической схемы агрегата: преобразователь напряжения бортовой сети в напряжение заряда накопительного конденсатора, блоки накопительного конденсатора, коммутирующий элемент, активизатор, который включает в себя дополнительный конденсатор, импульсный трансформатор, элементы гальванической связи, при этом внутренняя полость оболочки агрегата заполнена отвердевшим пенопластом.
Герметичность оболочки таких агрегатов обеспечивает поддержание в ней относительно высокого давления (имеющегося при герметизации оболочки, например, путем сварки крышки и корпуса). Поддержание высокого давления внутри агрегата зажигания обеспечивает повышение электропрочности высоковольтных соединений конструктивных элементов и тем самым повышает надежность работы агрегата в условиях низкого давления.
Размещение конструктивных элементов в отвержденном пенопласте значительно повышает вибропрочность агрегата и позволяет уменьшить его массу за счет исключения хомутов и их закрепления на силовых элементах корпуса крепежными деталями. В то же время используемые для уменьшения массы эпоксидные компаунды типа ПЭН-И [4, 5], имеющие низкое значение кажущейся плотности, обладают низкой температурой формоустойчивости (96-104°)С. Это обстоятельство ограничивает термостойкость таких агрегатов зажигания. При повышении температуры окружающей среды давление воздуха, заключенного между оболочкой и поверхностью пенопласта повышается. При повышении температуры агрегата выше температуры формоустойчивости пенопласта происходит изменение его формы и значительная объемная усадка, характеризующаяся отслоением пенопласта от внутренней поверхности корпуса до 5 мм с направлением объемной усадки к центру объема агрегата [5].
В результате во внутреннем объеме оболочки агрегата зажигания создается моноблок, образованный закрепленными на клей-герметик конструктивными элементами и отвердевшим пенопластом, и имеющий относительно слабую механическую связь с корпусом.
В процессе длительного воздействия вибраций этот моноблок начинает перемещаться (возникает его перемещение относительно оболочки), что приводит к обрыву монтажных проводов, связывающих конструктивные элементы с корпусом агрегата, выводами фильтра и т.д., в дальнейшем к дезинтеграции моноблока и его разрушению, и, как следствие, к отказу агрегата.
Таким образом, конструкция агрегатов зажигания, принятая за прототип [3], имеет низкую термостойкость, не превышающую температуру формоустойчивости используемых эпоксидно-наволочных компаундов. При этом при увеличении внутреннего объема агрегата, например, для двухканальных агрегатов зажигания ограничения по термостойкости и вибропрочности соответственно вырастают.
Задачей, решаемой заявляемой полезной моделью, является повышение термостойкости емкостных агрегатов зажигания.
Указанная задача решается емкостным агрегатом зажигания, имеющим герметичную оболочку, содержащую корпус и приваренную к нему крышку, закрепленные на противоположных боковых стенках корпуса соединители питания с корпусом фильтра радиопомех и два высоковольтных вывода, установленные на клей-герметик на дне корпуса конструктивные элементы электрической схемы в каждом канале: преобразователи напряжения бортпитания в напряжение для зарядки накопительных конденсаторов, блоки накопительных конденсаторов, коммутирующие элементы, активизатор, имеющий импульсный трансформатор, дополнительный конденсатор, резистор гальванической связи, соединенные монтажными проводами, которые размещены в объеме отвержденного эпоксидно-наволочного пенопласта типа ПЭН-И, дополнительно введена перегородка, размещенная перпендикулярно боковым стенкам корпуса агрегата зажигания, на которых размещены соединитель питания с корпусом фильтра и высоковольтные провода, причем перегородка закреплена на дне корпуса агрегата сваркой и имеет меньшую высоту, чем высота поверхности отвержденного пенопласта над дном корпуса агрегата, а ряд конструктивных элементов электрической схемы, например,
активизаторы, закреплены на клей-герметик, так же и к перегородке, при этом корпус фильтра имеет ширину не более 80% длины боковой стенки, на которой он закреплен, а его заглубление во внутренний объем корпуса агрегата составляет не менее 15%, и не более 40% длины стенки корпуса, перпендикулярной стенке корпуса, на которой размещен корпус фильтра, а длина перегородки составляет от 40% до 85% длины стенки корпуса, перпендикулярной стенке корпуса, на которой размещен корпус фильтра.
Введение перегородки с указанными относительными геометрическими размерами, закрепление ее ко дну корпуса и установка одновременно на нее и на корпус с помощью клея-герметика конструктивных элементов электрической схемы агрегата зажигания, например, активизаторов, выполнение фильтра с указанными выше относительными размерами, позволяет повысит прочность закрепления за дно и стенку (через корпус фильтра) моноблока, образовавшегося отвердевшим пенопластом и размещенными в нем конструктивными элементами электрической схемы, уменьшить взаимные перемещения моноблока и стенок корпуса агрегата зажигания, взаимные перемещения конструктивных элементов относительно друг друга в отвердевшем пенопласте после воздействия повышенных температур, превышающих температуру формоустойчивости используемых эпоксидно-наволочных компаундов.
При значительной объемной усадке пенопласта, отслоении пенопласта от стенок корпуса до 5 мм, объем пенопласта сжимается к поверхности корпуса фильтра и перегородки, которые обеспечивают закрепление моноблока отвердевшего пенопласта с конструктивными элементами электрической схемы за корпус агрегата зажигания.
Ограничение глубины проникновения во внутренний объем агрегата корпуса фильтра связано, с одной стороны, необходимостью обеспечения сцепления пенопласта с выступающим фильтром после его усадки (не менее 15% длины стенки и не более 80% длины стенки, на которой он закреплен), а с
другой стороны - прочностью отвердевших пенопластов (не более 40% длины стенки).
В последнем случае перемещение стенки корпуса агрегата зажигания, на которой закреплен корпус фильтра, при воздействии на агрегат вибрации, приводит к консольному перемещению корпуса фильтра в пенопласте и может приводить к возникновению трещин в нем, разрушающих отвердевший моноблок пенопласта.
Выполнение длины перегородки 40-85% от длины стенки корпуса и высотой меньшей, чем высота поверхности отвердевшего пенопласта над дном корпуса агрегата, так же позволяет обеспечить более высокую прочность закрепления этого «моноблока» за счет обеспечения непрерывности пенопласта по обе стороны перегородки (в различных каналах агрегата зажигания).
На чертеже (фиг.1) представлен двухканальный емкостной агрегат зажигания [3], изготовленный с описанными выше мероприятиями по повышению термостойкости и вибропрочности.
Двухканальный емкостной агрегат зажигания содержит корпус 1 и крышку 2 из алюминиевого сплава, сваркой скрепленные между собой, соединитель питания 3 и корпус фильтра 4, сваркой закрепленный на одной из стенок 5 корпуса 1, высоковольтные выводы 6 и 7, закрепленные сваркой на противоположной стенке корпуса 1, перегородку 8, закрепленную в корпусе сваркой и размещенную параллельно стенкам корпуса 1, перпендикулярным стенке 5, размещенные в корпусе и закрепленные на дне корпуса 1 клеем-герметиком по разные стороны перегородки 8 конструктивные элементы электрической схемы: преобразователи напряжения бортового питания в напряжение заряда накопительных конденсаторов 9, блоки накопительных конденсаторов 10, коммутирующие элементы 11, активизаторы 12, закрепленные также клеем-герметиком на соответствующих боковых поверхностях перегородки 8.
Соотношение размеров перегородки 8, корпуса фильтра 4, корпуса агрегата 1, высота заполнения внутреннего объема оболочки агрегата зажигания
пенопластом ПЭН-И, показаны на Фиг.1, при этом корпус фильтра 4 имеет ширину D не более 80% длины В боковой стенки, на которой он закреплен, а его заглубление С во внутренний объем корпуса агрегата составляет не менее 15% и не более 40% длины А стенки корпуса, перпендикулярной стенке, на которой размещен корпус фильтра, перегородка 8 имеет меньшую высоту F, чем высота Н отвержденного пенопласта, а активизаторы 12 приклеены как ко дну корпуса 1, так и боковой поверхности перегородки 8 с помощью клея-герметика.
Агрегат работает следующим образом. При подаче напряжения питания на соединитель питания 3, напряжение через фильтр радиопомех 4 попадает на преобразователи напряжения бортового питания в напряжение заряда накопительных конденсаторов 9, при работе которых происходит заряд блоков накопительных конденсаторов 10 до напряжения пробоя коммутирующих элементов 11 (например, разрядников), при котором происходит разряд блоков конденсаторов через активизаторы 12 на свечи. Разрядный ток блоков накопительных конденсаторов протекает через высоковольтные выводы 6 и 7 (соответствующих каналов), высоковольтные провода (последние на фиг.1 не показаны).
Испытания подобных агрегатов подтвердили достижение ими термостойкости, более чем на 30% превышающей температуру формоустойчивости эпоксидно-наволочных пенопластов, и не менее чем на 100% при кратковременном, не более 15 минут, воздействии и массе агрегатов от 3 до 5 кг с сохранением вибропрочности 20 g в диапазоне частот от 5 до 2000 Гц. за счет сохранения вибропрочности даже при усадке пенопласта до 5 мм.
Источники информации:
1. Агрегат зажигания КНИС-222.: Техническое описание, инструкция по эксплуатации и ремонту. - М.: «Машиностроение». 1972.
2. Низковольтный агрегат системы зажигания емкостного разряда
СКНА 22-2А. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. - М.: «Машиностроение». 1968.
3. Агрегат зажигания ПВФ-22-7. Руководство по технической эксплуатации 8Г3.246.252 РЭ (прототип).
4. М.С.Тризо, В.В.Барсова. Пенопласты ПЭН - новый тип пенопластов. (Серия «Пластмассы и их применение в промышленности»). - ЛДНТП, 1974.
5. Пенопласт ПЭН-И-150. Технические условия 2254-411-02068474 - 2003.
6. УНПП «Молния». Отчет № ИС-2004/130. Отчет № ИС-2004/54.
7. УНПП «Молния». Отчет №100-2005/13.