Прислать материал
Разработка малошумного композиционного микронасоса для подводных установок
Задачи работы:
1. Провести мероприятия по поиску заинтересованных предприятий и организаций в разрабатываемом насосе (выполнено);
2. Анализ работ по данной тематике в базах данных Scopus, Web of Science,
eLibrary (выполнено);
3. Создание базы данных композиционных материалов (выполнено);
4. Проектирование и производство 2D и 3D моделей насоса (выполнено);
5. Теоретический расчет виброакустических характеристик насоса в пакете Actran;
6. Патентование полезной модели насоса (по направлению конструкции насоса) (выполнено);
7. Создание стенда для исследования виброакустических характеристик насоса (выполнено);
8. Пробное тестирование насосов, доводка.
9. Исследование и анализ виброакустических характеристик двух насосов.
При компоновке гидросистем в условиях ограниченного пространства (малоразмерные стенды, подводные установки, компактные гидросистемы перекачки топлива) перспективным является применение малоразмерных гидроагрегатов, в частности, микронасосов.
Требования к насосам для подводных установок указывают на низкий уровень виброакустических показателей при работе агрегата, чтобы снизить возможность радиолокационного обнаружения подводного судна. Поэтому в данной работе разрабатывается насоса для его дальнейшей установки на агрегаты подобного типа и назначения.
Объект исследования – шестеренный микронасос с элементами из композиционных материалов (далее насос).
Объект исследования (микронасос) предполагается использовать в судостроительной (глайдер, ТНПА, АНПА), химической, нефтегазовой и ряде других областей. На основе данного проекта также планируется разработать технологический процесс по замене венцовой части поломавшихся роторов (сломаны один или несколько зубьев венца) шестеренного насоса внешнего зацепления. Данная замена исключит покупку нового ротора и позволит использовать целый вал сломавшегося ротора как основу для насадки композиционного венца.
Основные цели внедрения композиционного микронасоса для подводных установок:
· снижение уровня звука насоса;
· снижение массы микронасоса;
· снижение стоимости микронасоса;
· возможность экономичного ремонта сломавшегося ротора.
Кафедрой АСЭУ СГАУ достигнуто соглашение (коммерческий запрос) на совместную работу с предприятием ЦНИИ Судового машиностроения по теме «насосы для перекачки воды».
Объект исследования предполагает его использование не только в судостроительной (глайдер, ТНПА, АНПА), но и в химической, нефтегазовой и ряде других областей. На основе данного проекта также планируется разработать технологический процесс по замене венцовой части поломавшихся роторов (сломаны один или несколько зубьев венца) шестеренного насоса. Замена позволит использовать целый вал сломавшегося ротора как основу для насадки композиционного венца.
Документы на полезные модели «Шестеренного насоса» № 64 и 76 прошли этап повторной проверки, загружаются в базу патентов (Приложение А).
Основные технические параметры разрабатываемого насоса (ТЗ):
1. Частота вращения: n=1500 об/мин
2. Выходное давление: Рвых=100 бар
3. Производительность: Q=0,3 л/мин
4. Тип насоса: шестеренный, микротип.
5. КПД=0,9.
На данном этапе выполнения работы можно сказать о полном технико-экономическом обосновании внедрения микронасоса (в судостроительной, химической и нефтегазовой промышленности) и успешном выполнении композитного и стального корпуса микронасоса (корпус №1,2), а также пяти пар роторов (4 композиционных и одна стальная).
Документы на полезные модели «Шестеренного насоса» № 64 и 76 прошли этап повторной проверки, загружаются в базу патентов (скан в базе патентов СГАУ в Приложении А).
Необходимость применения именно композиционных материалов объясняется их повышенной устойчивостью к агрессивным средам, свойством к демпфированию шума, вибрации и, как следствие, снижении массы изготавливаемых из них агрегатов. Полученный результат внедрения композиционных материалов планируется распространить на более габаритные модификации насоса с возможностью замены сломавшегося зубчатого венца, а также использования насоса для перекачки воды (или жидкости похожей по характеристикам на нее), что так важно для судостроительной области.
В дополнение к преимуществам такого подхода можно отнести следующий аспект: конструкция насоса проектируется безподшипниковой, так как их роль будет играть сам корпус насоса. Коэффициент трения используемых композиционных материалов довольно мал, поэтому пара трения имеет истирание не больше, чем стандартные стальные роторы.
Для исследования виброакустических характеристик насоса создан стенд (Рисунок 3)
На данный момент реализована большая часть задач, поставленных в работе (см. задачи работы). Оформлен патент на полезную модель насоса. На данный момент подготавливается стендовая установка для проведения виброакустических измерений насосов.
Виброакустические данные будут непосредственно направлены на создание малошумной физической модели насоса
Дальнейшие исследования будут связаны с разработкой технологического процесса по замене венцовой части поломавшихся роторов.
Также рассматривается вопрос о возможности создания динамического корпуса шестеренного насоса, учитывающего изменение размеров роторов (в том числе и от водопоглощения, теплопроводности, теплового расширения). Такой корпус уникален тем, что даст возможность беспрепятственного использования композиционных материалов в элементах насоса для снижения его виброакустических характеристик.
2. Грант У.М.Н.И.К.