三组元涡轮机动力燃烧分系统联合试验装置及试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种三组元涡轮机动力燃烧分系统联合试验装置及试验方法，解决现有对三组元涡轮机动力燃烧分系统各组件的研究缺乏深入、系统性的试验验证，无法突破三组元推进剂的比例精确控制、可靠增压输送、安全可靠点火、稳定高效燃烧组织等技术难题，导致无法保证动力系统的高效能功转换和长时间安全可靠工作的问题。试验装置包括设置在试验台上用于对待测比例控制器、待测混流器、待测变量燃料泵、待测燃料剪切阀、待测燃烧室以及控制变量燃料泵流量的待测动力系统控制装置进行联合试验的能源供应单元、变频驱动单元、冷却单元、润滑单元、负载单元、排气管路、废液存储单元、控制单元、以及测试单元。

【技术实现步骤摘要】
三组元涡轮机动力燃烧分系统联合试验装置及试验方法
本专利技术属于涡轮机动力系统
，具体涉及三组元涡轮机动力燃烧分系统联合试验装置及试验方法。
技术介绍
随着水中航行器的需求以及科技的进步，其上的水中自发射装置战技性能正向高航速、远航程、低噪声、精确制导、智能化等方向发展。水中自发射装置的能源动力系统也由采用单组元燃料向能量密度更高的三组元推进剂发展。采用三组元推进剂的水中自发射装置涡轮机动力燃烧分系统包括比例控制器、变量燃料泵、燃料剪切阀、燃烧室、动力系统控制装置等多个组件，是动力系统的重要组成部分，其工作特性直接影响动力系统整体工作性能。目前，国外对于三组元推进剂的涡轮机动力系统研究未见突破性发展，而中国对采用三组元推进剂的水中自发射装置涡轮机动力系统研究起步较晚且基础薄弱、技术积累差，对动力燃烧分系统中各组件的研究缺乏深入、系统性的试验验证，无法突破三组元推进剂的比例精确控制、可靠增压输送、安全可靠点火、稳定高效燃烧组织等技术难题，导致无法保证动力系统的高效能功转换和长时间安全可靠工作。鉴于此，需通过试验手段对动力燃烧分系统中各组件进行性能测试，为水中自发射装置满足战技性能要求提供前提和基础。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有对三组元涡轮机动力燃烧分系统各组件的研究缺乏深入、系统性的试验验证，无法突破三组元推进剂的比例精确控制、可靠增压输送、安全可靠点火、稳定高效燃烧组织等技术难题，导致无法保证动力系统的高效能功转换和长时间安全可靠工作；而提供一种三组元涡轮机动力燃烧分系统联合试验装置及试验方法。为实现上述目的，本专利技术所提供的技术解决方案是：三组元涡轮机动力燃烧分系统联合试验装置，其特殊之处在于，包括设置在试验台上用于对待测比例控制器、待测混流器、待测变量燃料泵、待测燃料剪切阀、待测燃烧室以及控制变量燃料泵流量的待测动力系统控制装置进行联合试验的能源供应单元、变频驱动单元、冷却单元、润滑单元、负载单元、排气管路、废液存储单元、控制单元、以及测试单元；控制待测变量燃料泵流量的动力系统控制装置也属于被测件；所述能源供应单元依次通过待测比例控制器、待测混流器为待测变量燃料泵供应三组元推进剂；所述待测变量燃料泵通过待测燃料剪切阀与待测燃烧室的入口连接；所述待测燃料剪切阀的入口还通过清洗管路与待测混流器的出口连接，待测燃料剪切阀的溢流口与废液存储单元连接；所述变频驱动单元驱动待测变量燃料泵的主轴旋转，通过改变待测变量然燃料泵的转速，以改变输出流量，进而实现变工况工作；所述待测燃烧室由试验台进行启动，启动的方式为药柱点火；所述待测燃烧室的出口通过负载单元与排气管路连接；所述负载单元用于模拟涡轮机动力系统发动机负载；所述润滑单元用于给待测变量燃料泵以及变频驱动单元提供润滑；所述冷却单元用于对联合试验装置中的各个单元进行冷却；所述控制单元用于控制试验进程，监测试验状态并调节试验工况；所述测试单元用于采集并处理被测件的试验参数。进一步地，为了使联合试验符合环保要求，还包括废气中和液供应单元和废气冷却单元；所述废气中和液供应单元用于中和待测燃烧室产生的废气，其中，中和液为质量浓度为20％的NaOH溶液；所述废气冷却单元用于对待测燃烧室产生的废气进行冷却。进一步地，所述能源供应单元存储三组元推进剂并采用氮气挤压罐内推进剂；所述变频驱动单元包括变频电机和增速齿轮箱；所述负载单元为当量喷喉，当量喷喉结构简单，便于加工和更换，通过使用不同规格的当量喷喉，可模拟发动机不同工况下负载；所述冷却单元采用高压泵向待测燃烧室、试验台和排气管路供应符合流量要求的冷却水。进一步地，为了延长试验装置的寿命，还包括清洗单元；所述清洗单元与待测比例控制器的三个入口连接，用于对待测比例控制器、待测混流器以及待测燃料剪切阀的溢流管路进行试后清洗。进一步地，所述废液存储单元包括第一废液罐和第二废液罐；所述待测燃料剪切阀的溢流口依次通过气控截止阀、三通以及手动截止阀与第一废液罐连接；所述待测燃料剪切阀的溢流口还通过试验台上的剪切销与第二废液罐连接；所述三通的第二出口依次通过手动截止阀、单向阀与第二废液罐连接。进一步地，所述废气中和液供应单元连接在当量喷喉靠近出口的位置，连接管路上依次设置有气控截止阀、涡轮流量计、单向阀、截流孔板以及气控截止阀。进一步地，所述测试单元采集并处理的试验参数包括流量、温度以及压力。本专利技术还提供了采用上述三组元涡轮机动力燃烧分系统联合试验装置进行试验的方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：1)将待测比例控制器、待测混流器、待测变量燃烧泵、待测燃料剪切阀、待测燃烧室以及控制变量燃料泵流量的待测动力系统控制装置按要求安装在试验台上；2)控制单元对能源供应单元进行挤代压力和流量初始参数设置后，三组元推进剂经待测比例控制器、待测混流器后进入待测变量燃料泵；3)控制单元启动变频驱动单元，驱动待测变量燃料泵工作，对三组元推进剂进行增压后经待测燃料剪切阀溢流口流入废液存储单元；对三组元推进剂进行增压是为了保证三组元推进剂在进入待测燃烧室之前充分混合，并保证按规定时刻进入待测燃烧室燃烧；4)试验台向待测燃烧室的电爆管供电，启动电爆管，引燃启动药柱，实现待测燃烧室的启动；5)电爆管动作规定时间后，由控制单元关闭待测燃料剪切阀溢流路的气控截止阀，待测燃料剪切阀内压力升高直至燃料剪切阀自身剪切销剪断，三组元推进剂供入待测燃烧室燃烧；6)通过待测动力系统控制装置调节待测变量燃料泵配流盘相位角、通过控制单元调节变频驱动单元的转速，改变供入待测燃烧室的变量燃料泵输出流量，实现燃烧分系统变工况工作；7)通过测试单元采集并处理被测件不同工况下的试验参数，对三组元涡轮机动力燃烧分系统的性能进行分析。进一步地，所述测试单元采集并处理的试验参数包括流量、温度以及压力。本专利技术的优点是：1.本专利技术可为由比例控制器、变量燃料泵、燃料剪切阀、燃烧室、动力系统控制装置等组成的三组元鱼雷涡轮机动力燃烧分系统提供模拟工作条件，实现在陆地试验中模拟燃烧分系统启动、变工况、停车工作过程。适用于三组元水下自发射装置涡轮机动力燃烧分系统参数匹配、工作特性研究和性能评估。2.本专利技术采用与三组元鱼雷涡轮机动力系统相同的药柱点火启动方式可真实模拟动力系统启动过程，通过调节驱动电机转速和变量燃料泵配流盘相位角实现系统变流量、变压力工作，可对采用三组元推进剂的水下自发射装置涡轮机动力燃烧分系统中各被测件进行全工况的分析研究，为设计人员提供强力有效的试验结论，便于进行对产品进行设计研发。附图说明图1为本专利技术三组元涡轮机动力燃烧分系统联合试验装置；附图标号如下：1-第一组元存储罐，2-第二组元存储罐，3-第三组元存储罐，4-清洗单元，5-待测动力系统控制装置，6-待测比例控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.三组元涡轮机动力燃烧分系统联合试验装置，其特征在于：包括设置在试验台上用于对待测比例控制器(6)、待测混流器(7)、待测变量燃料泵(8)、待测燃料剪切阀(9)、待测燃烧室(10)以及控制变量燃料泵流量的待测动力系统控制装置(5)进行联合试验的能源供应单元、变频驱动单元、冷却单元、润滑单元、负载单元、排气管路(12)、废液存储单元、控制单元、以及测试单元；/n所述能源供应单元依次通过待测比例控制器(6)、待测混流器(7)为待测变量燃料泵(8)供应三组元推进剂；/n所述待测变量燃料泵(8)通过待测燃料剪切阀(9)与待测燃烧室(10)的入口连接；/n所述待测燃料剪切阀(9)的入口还通过清洗管路与待测混流器(7)的出口连接，待测燃料剪切阀(9)的溢流口与废液存储单元连接；/n所述变频驱动单元驱动待测变量燃料泵(8)的主轴旋转；/n所述待测燃烧室(10)由试验台进行启动，启动的方式为药柱点火；/n所述待测燃烧室(10)的出口通过负载单元与排气管路(12)连接；/n所述负载单元用于模拟涡轮机动力系统发动机负载；/n所述润滑单元用于给待测变量燃料泵(8)以及变频驱动单元提供润滑；/n所述冷却单元用于对联合试验装置中的各个单元进行冷却；/n所述控制单元用于控制试验进程，监测试验状态并调节试验工况；/n所述测试单元用于采集并处理被测件的试验参数。/n...

【技术特征摘要】
1.三组元涡轮机动力燃烧分系统联合试验装置，其特征在于：包括设置在试验台上用于对待测比例控制器(6)、待测混流器(7)、待测变量燃料泵(8)、待测燃料剪切阀(9)、待测燃烧室(10)以及控制变量燃料泵流量的待测动力系统控制装置(5)进行联合试验的能源供应单元、变频驱动单元、冷却单元、润滑单元、负载单元、排气管路(12)、废液存储单元、控制单元、以及测试单元；
所述能源供应单元依次通过待测比例控制器(6)、待测混流器(7)为待测变量燃料泵(8)供应三组元推进剂；
所述待测变量燃料泵(8)通过待测燃料剪切阀(9)与待测燃烧室(10)的入口连接；
所述待测燃料剪切阀(9)的入口还通过清洗管路与待测混流器(7)的出口连接，待测燃料剪切阀(9)的溢流口与废液存储单元连接；
所述变频驱动单元驱动待测变量燃料泵(8)的主轴旋转；
所述待测燃烧室(10)由试验台进行启动，启动的方式为药柱点火；
所述待测燃烧室(10)的出口通过负载单元与排气管路(12)连接；
所述负载单元用于模拟涡轮机动力系统发动机负载；
所述润滑单元用于给待测变量燃料泵(8)以及变频驱动单元提供润滑；
所述冷却单元用于对联合试验装置中的各个单元进行冷却；
所述控制单元用于控制试验进程，监测试验状态并调节试验工况；
所述测试单元用于采集并处理被测件的试验参数。


2.根据权利要求1所述三组元涡轮机动力燃烧分系统联合试验装置，其特征在于：还包括废气中和液供应单元(16)和废气冷却单元；
所述废气中和液供应单元(16)用于中和待测燃烧室(10)产生的废气，其中，中和液为质量浓度为20％的NaOH溶液；
所述废气冷却单元用于对待测燃烧室(10)产生的废气进行冷却。


3.根据权利要求2所述三组元涡轮机动力燃烧分系统联合试验装置，其特征在于：
所述能源供应单元存储三组元推进剂并采用氮气挤压罐内燃料；
所述变频驱动单元包括变频电机和增速齿轮箱；
所述负载单元为当量喷喉(11)；
所述冷却单元采用高压泵向待测燃烧室(10)、试验台和排气管路(12)供应符合流量要求的冷却水。


4.根据权利要求3所述三组元涡轮机动力燃烧分系统联合试验装置，其特征在于：
还包括清洗单元(4)；
所述清洗单元(4)与待测比例控制器(6)的三个入口连接，用于对待测比例控制器(6)、待测混流器(7)以及待测燃料剪切阀(9)的溢流管路...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩勇军，马晓励，冯要飞，李永东，汤田，白超，伊寅，伊进宝，许波，
申请(专利权)人：西安精密机械研究所，中国船舶重工集团有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61