Чтение онлайн

Особенностью устройства турбогенератора является совмещение в одной конструкции генератора и турбопривода. Турбопривод, кроме турбины, включает ещё цилиндрическое расширяющееся сопло с критическим сечением 1,5 мм и диаметром на выходе 2,1 мм, расположенное под углом 17° к корпусу статора. Для выхода газа в корпусе рулевого отсека имеется прямоугольный паз, через который газ сбрасывается в атмосферу.

Диаметр турбины определяется максимальным габаритом магнитной системы турбогенератора. Диаметр отверстий турбины, создающих рабочие поверхности лопаток, и их число выбраны из условия прочности перемычек. Они и сталь, в свою очередь, определяют диаметр выходного сечения сопла с учетом необходимого перекрытия.

Работа турбогенератора основана на эффекте индуцирования переменной ЭДС в обмотках статора при изменении внутри них величины магнитного потока. Переменный магнитный поток в магнитопроводе катушек возникает вследствие изменения между полюсами магнитов величины воздушного зазора (а следовательно, и его магнитного сопротивления) при вращении ротора.

Рис. 42. Работа турбогенератора

Пороховые газы ПАД через сопло попадают на лопатки турбины и приводят её во вращение вместе с ротором. При повороте ротора на половину полюсного деления величина магнитного потока, проходя через обмотку генератора, уменьшается, а при повороте ротора на одно полюсное деление — увеличивается, что соответствует одному периоду переменного тока. Индуцированная в обмотке статора переменная ЭДС снимается с клемм и подается на вход стабилизатора-выпрямителя. Частота переменного тока зависит от количества зубьев в звездочке и скорости вращения турбины.

Число зубьев в звездочке ограничено конструкцией турбогенератора. Максимальная частота его вращения зависит от параметров газового потока, силы трения и физических возможностей вращающихся деталей, в первую очередь подшипников.

Можно определить частоту переменного тока по формуле: f = Zpn/60, где Zp — число зубьев (10); n — число оборотов в минуту (9000–18000).

2. Стабилизатор-выпрямитель выполняет две функции:

1) преобразует напряжение переменного тока турбогенератора в требуемые значения постоянных напряжений и поддерживает их стабильность при изменениях скорости вращения ротора турбогенератора и тока нагрузки;

2) регулирует скорость вращения ротора турбогенератора при изменении давления газа на входе в сопло путём создания дополнительной электромагнитной нагрузки на вал турбины.

Для этого структурная схема стабилизатора-выпрямителя состоит из взаимосвязанных цепей нагрузки, регулирования и управления, и фактически стабилизация напряжения происходит по обоим контурам одновременно.

В первом случае способ стабилизации частоты магнитоэлектрического синхронного генератора основан на гашении избыточной мощности привода за счёт превращения её в потерю в магнитопроводе генератора, для чего в цепь нагрузки включён управляющий дроссель насыщения.

Недогруженный генератор развивает обороты, превышающие необходимые для обеспечения требуемой нагрузки, а повышение оборотов ведёт к повышению напряжения на нагрузке. Это напряжение сравнивается с опорным в схеме сравнения, и выделяется разностный сигнал, который обеспечивает компенсацию увеличения напряжения на нагрузке и стабилизирует его на определенном уровне. По мере роста напряжения до 40 В пробивается стабилитрон. В цепи стабилизации протекает значительный ток, который вызывает увеличение электрических потерь в генераторе и торможение ротора.

Во втором случае повышение оборотов вызывает увеличение магнитного потока в генераторе и возрастание потерь на подмагничивание и вихревые токи. Возрастание потерь с учётом повышенной частоты, близкой к резонансной, настолько значительно, что вызывает большой дополнительный момент, вызывающий торможение вала турбогенератора, и ограничивает скорость вращения ротора.

Поскольку напряжение 20 В формируется с тех же витков трансформатора, то стабилизируется и оно. Стабилизированное напряжение 20 В поступает со стабилизатора-выпрямителя на ОГС, РО, ДУС, БЧ.

Рис. 43. Структурная схема стабилизатора-выпрямителя

Рулевая машина

Рулевая машина предназначена для аэродинамического управления ракетой в полёте. Одновременно РМ служит распределительным устройством в системе газодинамического управления ракетой на начальном участке траектории, когда аэродинамические рули неэффективны. Она является газовым усилителем управляющих электрических сигналов, формируемых ОГС.

Рулевая машина (РМ) состоит из обоймы, в приливах которой расположены рабочий цилиндр с поршнем и фильтр тонкой очистки пороховых газов. В обойму запрессован корпус с золотниковым распределителем, состоящим из четырехкромочного золотника, двух втулок и якорей. В корпусе также размещены две катушки электромагнитов. Обойма имеет две проушины, в которых на подшипниках расположена стойка с пружинами (рессорой) и с напрессованным на нее поводком.

В пазах поводка и стойки расположены рули, которые в полёте удерживаются в раскрытом положении стопорами и пружинами. В приливе обоймы, между проушинами, размещается газораспределительная втулка, жёстко закрепленная с помощью фиксатора на стойке. На втулке имеется паз с отсечными кромками для подвода газа, поступающего от ПУД к каналам и соплам.

РМ работает от газов ПАД, которые по трубе через фильтр тонкой очистки поступают к золотнику и от него по каналам в кольцах, корпусе и обойме под поршень.

Управляющие сигналы с ОГС поступают поочерёдно в катушки электромагнитов РМ. При прохождении тока через правую катушку электромагнита якорь с золотником притягивается в сторону этого электромагнита и открывает проход газа в левую полость рабочего цилиндра под поршень. Под давлением газа поршень перемещается в крайнее правое положение до упора в крышку. Перемещаясь, поршень увлекает за собой выступ поводка и поворачивает поводок и стойку, а вместе с ними и рули в крайнее положение.

Рис. 44. Устройство рулевой машины:

1 — рабочий цилиндр; 2 — катушки электромагнитов; 3 — золотниковый распределитель; 4 — корпус; 5 — обойма; 6 — фильтр; 7 — сопла; 8 — рули; 9 — поводок; 10 — поршень

Одновременно поворачивается и газораспределительная втулка, при этом отсечённая кромка открывает доступ газа от ПУД через канал к соответствующему соплу.

При прохождении тока через левую катушку электромагнита поршень перемещается в другое крайнее положение.

В момент переключения тока в катушках, когда усилие, создаваемое пороховыми газами, превышает силу притяжения электромагнита, золотник под действием силы от пороховых газов перемещается, причём перемещение золотника начинается раньше, чем происходит нарастание тока в другой катушке, что повышает быстродействие РМ.

Рис. 45. Устройство рулевой машины

Пороховой управляющий двигатель