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!