8-812-740-66-02
8
-812-989-04-49
info@vactron.org

Особенности испытаний изделий ракетных двигателей на герметичность масс-спектрометрическим методом

ОСОБЕННОСТИ ИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЙ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ НА ГЕРМЕТИЧНОСТЬ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОММ. А. Тимошева, М. Г. Павлюченко

Научный руководитель – В. Ю. Журавлев

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева

Рассматривая методы исследования ракетных двигателей на негерметичность, возникает вопрос, какой способ обеспечит более точное испытание изделий на герметичность.

Рассмотренный метод исследования позволяет более точно определить малейшие утечки.

Ключевые слова: масс-спектрометрический метод, метод щупа, герметичность, локализация течей.

FEATURES OF TESTS OF ROCKET ENGINES ON THE TIGHTNESS OF THE MASS-SPECTROMETRIC METHOD

M. A. Timoshev, M. G. Pavlyuchenko, Scientific Supervisor – V. Yu. Zhuravlev

Reshetnev Siberian State Aerospace University

Considering the research methods of rocket engines on leakage, the question arises which method will provide more accurate test products for leaks. The method of research enables us to identify( or register) the slightest leak.

Keywords: mass-spectrometric method, probe, leak, leaks localization.

Герметичность – это свойство изделия не пропускать рабочее вещество и окружающую среду через соединения и материал конструкции.

Степень негерметичности изделия определяется потоком рабочего или контрольного вещества через сквозные каналы или пористые участки при определенных условиях. Целью испытаний на герметичность является оценка степени соответствия фактической негерметичности допустимой для конкретного объекта испытаний. Различают контроль суммарной и локальной герметичности [1].

Контроль суммарной герметичности – определение общей утечки из всех имеющихся микро-неплотностей объекта испытаний. Контроль локальной герметичности – определение местоположения течей или выделение негерметичного участка поверхности объекта испытаний.

Чувствительность метода контроля герметичности определяется минимальным потоком контрольного вещества, надежно регистрируемого конкретным методом испытаний в рабочих условиях.

К одним из наиболее универсальных и широко применяемых методов испытаний на герметичность жидкостных ракетных двигателей и их элементов относится газоаналитический метод контроля, обладающий высокой чувствительностью Q = 1 · 10–9 Вт.

Этот метод позволяет проводить количественную оценку герметичности с помощью газоанализаторов, в качестве которых применяются масс-спектрометрические течеискатели.

В основу масс-спектрометрического метода положены принципы выделения из смеси газов одного вида газа – контрольного. В качестве контрольного газа используется Гелий, имеющий ряд преимуществ: малый диаметр молекул, обеспечивающий высокую проникающую способность; он не присутствует в воздухе (5 ppm - прим. ред.), что облегчает контроль его концентрации в гелиево-воздушной смеси; является инертным газом. На рис. 1 представлена принципиальная схема масс-спектрометрической камеры. Из раскалённого платинового катода (вольфрамового - прим. ред.) 4 исходит поток электронов (электронная эмиссия).

Под его воздействием поток газа ионизируется. Ионы разных газов под действием силы Лоренса движутся по разным траекториям. На пути пучка ионов установлена диафрагма 5 с отверстием. Ионы гелия попадают на коллектор 6, тем самым замыкая цепь катод-анод. Ионный ток фиксируется миллиамперметром, многократно усиливается и сопровождается звуковым индикатором. МСК входит в состав прибора ПТИ (передвижной течеискатель) [2].

Принципиальная схема масс-спектрометрической камеры

Рис. 1. Принципиальная схема масс-спектрометрической камеры: 1 – крышка; 2 – корпус; 3 – ионный источник; 4 катод; 5 – диафрагма; 6 – коллектор

Исследование суммарной негерметичности производится в следующем порядке:

  • Перед наддувом испытуемого изделия полость барокамеры вакуумируется и показанием миллиамперметра регистрируется гелиевый фон αо.
  • Далее полость камеры соединяется с эталонной течью путем открытия вентиля 8 (рис. 2). Поток гелия Qэт, величина которого указана в паспорте на эталонную течь, замыкает ионную цепь. ПТИ регистрирует суммарную величину тока αэт + αо.
  • Далее вентиль 8 перекрывается, подается гелий или гелиево-воздушная смесь под испытательным давлением в полость изделия, выдерживается определенное время, заданное в КД. ПТИ регистрирует «ток утечки» αизд.

В случае негерметичности, превышающей установленную в конструкторской документации норму, барокамеру развакуумируют и проводят поиск течи методом «Щупа». Его сущность заключается в обследовании с помощью щупа-натекателя объекта испытаний, находящегося под давлением контрольного газа [3].

Контрольный газ при наличии негерметичпости попадает в течеискатель, выносной прибор которого отклонением стрелки и применением тонального звукового сигнала фиксирует течь.

Принципиальная схема контроля герметичности способом «щупа» с помощью течеискателя типа ПТИ представлена на рис. 3.

Способ «щупа» применяется для поиска течей в основном материале, сварных швах в ниппельных, фланцевых и других видах соединений. Чувствительность метода 10–7...10–8 Вт.

Применение способа «щупа» возможно в двух режимах: статическом и динамическом. Контроль герметичности в статическом режиме предусматривает последовательное перемещение щупа с насадкой или иглой Льюера по контролируемой поверхности. Время выдержки каждого замера в статическом режиме определяется технологическим процессом (не менее 30 с). Контроль герметичности в динамическом режиме осуществляется посредством перемещения щупа по контролируемой поверхности непрерывно [3].

Принципиальная схема испытаний в стационарной барокамере

Рис. 2. Принципиальная схема испытаний в стационарной барокамере:  1, 2 – масс-спектрометрические течеискатель; 3 – датчик низкого и среднего вакуума; 4 – датчик высокого вакуума; 5 – корпус барокамеры; 6 – ОИ; 7 –  вакуумметр; 8, 12, 16, 17 – вакуумные вентили; 9 – эталонная калиброванная течь; 10 – пневмопульт; 11 – подставка по ОИ; 13 – механический насос; 14 – высоковакуумный агрегат; 15 – форвакуумный насос

Принципиальная схема испытаний способом «щупа»

Рис. 3. Принципиальная схема испытаний способом «щупа»: 1 – пневмопульт; 2 – объект испытания; 3 – щуп-натекатель; 4 – трубопровод; 5 – течеискатель; 6 – система откачки; 7 вакуумный клапан

Данный метод исследования ракетных двигателей на негерметичность является наиболее востребованным из-за высокой чувствительности газоанализатора, позволяющего зарегистрировать малейшие утечки. А также нейтральность рабочего вещества.

Библиографические ссылки

  1. Воробей В. В., Логинов В. Е. Технология производства жидкостных ракетных двигателей:учебник. М. : Изд-во МАИ, 2001. 496 c.
  2. Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей : учебник для студентов вузов по специальности  «Авиационные  двигатели  и  энергетические  установки»  /  Г.  Г.  Гахун, В. И. Баулин, В. А. Володин и др. / под общ. ред. Г. Г. Гахуна. М. : Машиностроение, 1989. 424 с.: ил.
  3. ГОСТ 24054–80 Изделия машиностроения и приборостроения. Методы испытаний на герметичность. Общие требования. М. : Изд-во стандартов, 1990.

Запрос на поставку оборудования / Вопрос по представленному оборудованию
  1. Имя
    Пожалуйста, введите Ваше имя.
  2. Сообщение
    Пожалуйста, введите Ваше сообщение.
  3. E-mail*
    Пожалуста, введите адрес Вашей электронной почты.
  4. Телефон для связи
    Пожалуйста, введите номер Вашего телефона.
  5. Организация*
    Неверный Ввод
  6. Подтверждение*
    Поставьте, пожалуйста, галочку в поле "Подтверждение".

Дополнительная профессиональная образовательная программа «Основы течеискания и вакуумной техники» 25 – 27 сентября 2018

Основы течеискания и вакуумной техники»Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» имени В. И. Ульянова и ООО «ВАКТРОН» приглашают сотрудников предприятий принять участие в курсе повышения квалификации «Основы течеискания и вакуумной техники» 25 – 27 сентября 2018 года.

Базовые темы обучения:

  • Контроль герметичности в авиационной и космической отрасли
  • Обслуживание и ремонт течеискателей ULVAC HELIOT и ТИ1-50, ТИ1-30, ТИ1-22
  • Аттестация сотрудников и лаборатории неразрушающего контроля
  • Герметичность объектов военного назначения
  • Сервис пластинчато-роторных, бустерных, спиральных, золотниковых и плунжерных насосов. Выбор вакуумного масла
  • Выбор вакуумных насосов и течеискателей для металлургии, научных исследований и коммерческих задач
  • Контроль герметичности компрессорного и холодильного оборудования, приборов СВЧ, микроэлектронных изделий
  • Стенды для проверки топливных шлангов, колесных дисков, топливных баков, компрессоров
  • Поверка и калибровка в сфере контроля герметичности
  • Локализация утечек теплообменников, водонагревателей, реле и литиевых батарей

После прохождения итогового тестирования специалист получает методические материалы, видеозапись занятий и удостоверение о повышении квалификации государственного образца по университетской программе дополнительного профессионального образования. Занятия будут проходить в Санкт-Петербурге в аудиториях университета СПбГЭТУ «ЛЭТИ». Для направления на обучение необходима предварительная регистрация. Регистрация участников: 8 (812) 740-66-02, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Скачать приглашение и новую программу курса (DOC)
Политика конфиденциальности


8-812-740-66-02
8-812-989-04-49
Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.