Разработка перспективных систем управления...
TRANSCRIPT
Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени П.А. Соловьёва
ПРОЕКТ:
«РАЗРАБОТКА ПЕРСПЕКТИВНЫХ «РАЗРАБОТКА ПЕРСПЕКТИВНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
РАДИАЛЬНЫМИ ЗАЗОРАМИ РАДИАЛЬНЫМИ ЗАЗОРАМИ В ТУРБОМАШИНАХ»В ТУРБОМАШИНАХ»
по направлению «Машиностроение, электроника, приборостроение»
Автор проекта: Ганзен Михаил АнатольевичГанзен Михаил Анатольевич, аспирант Научный руководитель: В.Ф. БезъязычныйВ.Ф. Безъязычный, доктор технических наук, профессор
« . . . . .», 17 2011, . , для конкурса У М Н И К ноября г Ярославль ЯИТЦ « . . . . .», 17 2011, . , для конкурса У М Н И К ноября г Ярославль ЯИТЦ
2
ПРОБЛЕМА РАДИАЛЬНЫХ ЗАЗОРОВПРОБЛЕМА РАДИАЛЬНЫХ ЗАЗОРОВ
Увеличение зазоров на 1% на 1% приводит к падению
мощности и КПД на 2-3 %на 2-3 %
ухудшает экологические и акустические показатели
двигателя
Для обеспечения высоких характеристик двигателя необходимо:
1) рассчитать оптимальную величину зазора при проектированиипри проектировании; 2) выполнить расчётный зазор с высокой точностью при сборкепри сборке; 3) сохранить выбранное значение зазора в процессе эксплуатациив процессе эксплуатации.
3
НЕОБХОДИМОСТЬ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЗАЗОРОВНЕОБХОДИМОСТЬ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЗАЗОРОВ
Несмотря на принятые конструктивные и технологические решения, величина радиального зазора на крейсерском (номинальном) режиме остаётся большой, что приводит к снижению характеристик двигателя
δmin δmin
4
СУЩЕСТВУЮЩИЕ СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЗАЗОРОВСУЩЕСТВУЮЩИЕ СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЗАЗОРОВ
Область применения:Область применения: наземные ГТУ
Силовой способ(деформирование корпуса)
Область применения:Область применения: авиационные ГТД
Тепловой способ(охлаждение корпуса)
Недостатки:Недостатки:- значительная потребная сила, большие габариты и масса приводов;- узкий диапазон регулирования;- неравномерность регулирования.
Недостатки:Недостатки:- отбор воздуха от компрессора двигателя, потери энергии рабочего цикла;- узкий диапазон регулирования,- инерционность системы.
5
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЗАЗОРОВПЕРСПЕКТИВНЫЕ СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЗАЗОРОВ
Механическое регулирование радиального зазора посредством Механическое регулирование радиального зазора посредством тарельчатых пружинтарельчатых пружин
1 – ротор турбомашины;2 – корпус турбомашины;3 – пакет тарельчатых пружин;4 – шток;5 – привод.
Преимущества:Преимущества:- малая потребная сила регулирования;- более широкий диапазон регулирования;- равномерность хода пружин;- эффект лабиринтного уплотнения.
6
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЗАЗОРОВПЕРСПЕКТИВНЫЕ СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЗАЗОРОВ
Тепловая система управления зазором, использующая Тепловая система управления зазором, использующая эффект памяти формыэффект памяти формы
Преимущества:Преимущества:- отсутствие затрат энергии на крейсерском режиме;- широкий диапазон регулирования, не зависящий от интенсивности охлаждения;- быстродействие системы.
1 – ротор турбомашины;2 – корпус турбомашины;3 – регулирующий элемент, обладающий эффектом памяти формы;4 – шарнирное крепление.
Переходный режим
Крейсерский режим
горя
чий
газ
овы
й п
оток
охлаждающий поток
7
ТЕКУЩЕЕ СОСТОЯНИЕ ПРОЕКТАТЕКУЩЕЕ СОСТОЯНИЕ ПРОЕКТА
1. Получен патент на полезную модель № 108483 «Устройство управления радиальным зазором в турбомашине на основе пакета тарельчатых пружин» от 20 сентября 2011 года.
2. Получен приоритет на полезную модель «Устройство управления радиальным зазором в турбомашине, основанное на эффекте памяти формы» от 17 октября 2011 года.
3. Опубликовано 14 печатных работ, из них 3 – в журналах, рекомендованных ВАК («Справочник. Инженерный журнал», «Полёт», «Сборка в машиностроении, приборостроении»).
4. Результаты исследований обсуждены на Всероссийских и Международных конференциях.5. Проект экспонировался на выставке «НТТМ-2011» и был отмечен медалью «За успехи в
научно-техническом творчестве».
8
ПЛАН РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТА НА 1-ЫЙ ГОДПЛАН РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТА НА 1-ЫЙ ГОД
Экспериментальные исследованияЭкспериментальные исследования Теоретические исследованияТеоретические исследования
1. Модернизация лабораторной установки для исследования свойств материалов при высоких температурах:- проверка работоспособности вакуумной, нагревательной и измерительной систем и их ремонт (при необходимости);- внедрение в конструкцию установки оптико-измерительной системы;- автоматизация работы установки посредством внедрения аналогово-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей, управляемых компьютером.
1. Разработка научных и методических основ для создания устройств на основе эффекта памяти формы.
2. Изготовление и испытание опытных образцов из материала, обладающего эффектом памяти формы (нитинол):- проверка работоспособности системы;- определение экспериментальных зависимостей, описывающих поведения материалов с эффектом памяти.
2. Поиск областей эффективного применения сплавов с эффектом памяти в машиностроении, разработка конструкций новых устройств и их патентование.
2-ой год:2-ой год: получение патентов, разработка проектной документации для возможных заказчиков.
9
ПРЕДПОЛАГАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОЕКТАПРЕДПОЛАГАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОЕКТА
1. Разработка опытного образца устройства управления радиальным зазором в турбомашине на основе эффекта памяти формы.
2. Внедрение модернизированной вакуумной установки в научную работу университета: открытие новых направлений исследований:- исследования упругих и неупругих свойств материалов при повышенных температурах;- исследование сплавов с эффектом памяти формы.
10
РИСКИ ПРОЕКТА. АНАЛИЗ РЫНКА. КОНКУРЕНЦИЯРИСКИ ПРОЕКТА. АНАЛИЗ РЫНКА. КОНКУРЕНЦИЯ
Возможные риски:Возможные риски:
- недостаток финансирования;- информационные риски.
Возможные конкуренты:Возможные конкуренты:
В России:В России: ОАО «Авиадвигатель», г. Пермь;
За рубежом:За рубежом:
- General Electric (США);- General Motors (США);- United Technologies Corporation (США); - Florida Turbine Technologies (США); - Siemens Power Generation (США); - Rolls-Royce (Великобритания); - Pratt & Whitney Canada Corp. (Канада);- SNECMA (Франция).
11
ВОЗМОЖНЫЕ ПОТРЕБИТЕЛИВОЗМОЖНЫЕ ПОТРЕБИТЕЛИ
Потребителями продукта могут стать российские и (в перспективе) зарубежные компании - производители газотурбинной техники для авиации и энергетики.
12
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПРОЕКТАПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПРОЕКТА
1. Дальнейшее исследование и распространение материалов с эффектом памяти в машиностроении в качестве основы для:
- саморегулирующихся при высокой температуре конструкций (проточная часть ГТД);- устройств регулирования зазоров в ответственных соединениях (опоры скольжения, подшипники на воздушной подушке);- мощных и компактных линейных приводов;- армирующих элементов теплонапряжённых конструкций.
2. При участии проекта в программе «СТАРТ»:
- открытие малого предприятия, занимающегося проектированием, исследованием и серийным производством устройств на основе «интеллектуальных материалов» для нужд машиностроения, электроники и приборостроения.
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!