Соглашение от 27 октября 2015 г. № 14.577.21.0203, тема: " Создание перспективных одноступенчатых компрессорных агрегатов высокого и среднего давления с повышенным ресурсом работы для систем жизнеобеспечения автономных подводных объектов", Юша В.Л.
Тема: «Создание перспективных одноступенчатых компрессорных агрегатов высокого и среднего давления с повышенным ресурсом работы для систем жизнеобеспечения автономных подводных объектов»
Приоритетное направление: Транспортные и космические системы
Критическая технология: Базовые и критические военные и промышленные технологии для создания перспективных видов вооружения, военной и специальной техники
Период выполнения: 27 октября 2015 г.- 31 декабря 2015 г.
Плановое финансирование проекта: 54 млн. руб.
Бюджетные средства 27 млн. руб.,
Внебюджетные средства 27 млн. руб.
Получатель/Исполнитель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Омский государственный технический университет»
Индустриальный партнер Общество с ограниченной ответственностью «Научно-технический комплекс «Криогенная техника»
Ключевые слова: компрессорный агрегат, бессмазочная компрессорная ступень, короткий диффузор, экспериментальный стенд, методика расчета, высокое давление, среднее давление, охлаждение ступени, конструкторская документация, макетный образец
1. Цель проекта
1) В настоящее время существует проблема отсутствия комплекса мероприятий, направленных на эффективное обеспечение жизнедеятельности экипажа автономных подводных объектов на протяжении плавания.
2) Создание перспективных одноступенчатых компрессорных агрегатов высокого и среднего давления для систем жизнеобеспечения автономных подводных объектов.
Основные результаты проекта
1. На основе проведенного анализа технических характеристик современной компрессорной техники и патентных исследований выбраны и обоснованы следующие направления исследований:
- разработка современных методов расчета компрессорной ступени и диффузора;
- разработка современных экспериментальных методов анализа рабочих процессов компрессорной ступени и диффузора;
- разработка принципиальной схемы уникальной конструкции и создание макетного образца поршневой компрессорной ступени, обеспечивающей сжатие газа в ней до средних и высоких давлений;
- инженерный анализ (тепловой, прочностной) конструкции бессмазочной квазиизотермической компрессорной ступени и по его результатам разработка рекомендаций по её доработке;
- расчётно-параметрический анализ рабочего процесса бессмазочной квазиизотермической компрессорной ступени для компрессорных агрегатов высокого и среднего давления при сжатии различных газов и газовых смесей и определение рабочего тела, наиболее эффективного применительно к квазиизотермической ступени;
- расчётно-параметрический анализ эффективности применения бессмазочной квазиизотермической компрессорной ступени в составе многоцилиндровых и многоступенчатых агрегатов и выявление преимуществ и недостатков таких конструктивных решений по сравнению с существующими;
- проведение исследовательских испытания макетного образца одноступенчатого компрессорного агрегата по внешним характеристикам при высоких и средних давлениях нагнетания, динамическом изменении его в пространстве и на виброшумовые характеристики.
2. Разработана принципиальная схема макетного образца бессмазочной квазиизотермической компрессорной ступени, которая в дальнейших этапах найдёт своё продолжение в виде конструкторской документации на бессмазочную ступень и рекомендаций по ее дальнейшему производству.
3. Разработаны расчетные методики, позволяющие определить интегральные характеристики (индикаторную мощность, производительность, температуру нагнетания, коэффициент подачи, коэффициент полезного действия, удельную мощность), мгновенные параметры состояния в рабочей камере (давление, температуру), а также скорость, температуру, давление на входе и на выходе из диффузора.
В результате выполнения первого этапа разработана принципиальная схема уникальной конструкции поршневой компрессорной системы, обеспечивающей сжатие газа в ней до средних и высоких давлений, что является конкурентоспособным фактором на российском и международном рамках компрессорных машин специального назначения.
Предложенная уникальная методика измерения мгновенной температуры рабочего газа в малоразмерных компрессорных ступенях, которая позволит выполнить оригинальные экспериментальные исследования компрессорной ступени и определить закономерности мгновенного коэффициента теплоотдачи в рабочей камере.
Разработана методика расчета рабочего процесса компрессорной ступени, оригинальность которой состоит в условиях однозначности и в применении эмпирических выражений для определения мгновенного коэффициента теплоотдачи.
Сопоставление заявленного объекта с результатами разработки компрессорных машин среднего и высокого давления показало, что в мировой практике для реализации аналогичных режимных параметров (давление нагнетания 10 МПа, производительность 6 л/мин) применяются мембранные компрессоры (ведущие производители в России ОАО «УКЗ», в мире фирма «Hofer») и многоступенчатые поршневые компрессоры (ведущие производители в России ОАО «Компрессор», в мире фирма «J.P. Sauer & Sohn Compressors Maschinenbau GmbH»). Вновь создаваемый компрессор в сравнении с известными аналогами будет иметь ряд конкурентных преимуществ:
- повышенный ресурс работы;
- более высокую надежность и ремонтопригодность;
- меньший вес;
- меньшую себестоимость.