В работе приводятся результаты теоретического исследования возможности улучшения эксплуатационных характеристик комплекта гидравлического аварийно-спасательного инструмента (далее – ГАСИ), состоящего в настоящее время на вооружении в войсках гражданской обороны, поисково-спасательных службах и в других аварийно-спасательных формированиях. Объектом исследования является насосная станция   НС-80М, а целью модернизации – улучшение её энергетических и эксплуатационных характеристик без существенного увеличения массы и снижения надежности.

В насосной станции НС-80М используется плунжерный насос с постоянной производительностью и переливной (предохранительный) клапан, который при достижении в магистрали нагнетания давления 80 МПа открывается и перепускает жидкость в магистраль слива. При такой гидравлической схеме потребляемая насосом мощность при уменьшении расхода жидкости через аварийно-спасательный инструмент (АСИ) не уменьшается и в режиме нулевого расхода достигает максимума, так как вся нагнетаемая жидкость с максимальным давлением проталкивается через переливной клапан. Элементы конструкции насоса при этом нагружены максимальным рабочим давлением и, следовательно, подвергаются максимальному износу. Максимален получается и расход топлива.

Существенным недостатком данной схемы является и повышенный нагрев, так как при неработающем АСИ вся мощность, потребляемая насосом, идет на нагрев рабочей жидкости.

О недостаточной энергетической эффективности гидропривода с насосом постоянной производительности и переливным клапаном свидетельствует то, что коэффициент полезного действия такого привода даже на наиболее выгодных режимах работы не превышает 26  %.

Для более рационального использования топлива и ресурса насосной станции в её гидравлической схеме имеется перепускной кран с ручным управлением, с помощью которого при неработающем АСИ можно соединить магистраль нагнетания с магистралью слива. При этом жидкость после насоса практически без сопротивления перетекает в магистраль слива, насос работает в так называемом холостом режиме, потребляемая мощность, а также износ насоса при этом минимальны.

Ручное управление перепускным краном является основным недостатком насосной станции, так как при работе с ГАСИ один из спасателей должен находиться возле нее и открывать или закрывать кран в соответствии с командой другого спасателя, работающего с АСИ.

Одним из возможных путей улучшения характеристик гидропривода является замена перепускного крана автоматом разгрузки насоса (АРН) и установкой гидроаккумулятора (ГА).

Автомат разгрузки насоса представляет собой агрегат, который автоматически управляет потоком жидкости, нагнетаемой насосом. Если давление перед потребителями ниже 80 МПа, то автомат направляет жидкость от насоса в магистраль нагнетания. При достижении в этой магистрали рабочего давления АРН направляет жидкость в магистраль слива, т. е. переключает насос на холостой режим работы.

Гидроаккумулятор необходим для обеспечения приемлемой частоты переключения насоса с рабочего режима на холостой и с холостого на рабочий.

Энергоемкость гидроаккумулятора зависит от начального давления в его газовой полости. В работе доказывается, что это давление должно составлять 37  % от рабочего давления жидкости.

Выбран объём и тип гидроаккумулятора. Используя условия прочности безмоментных оболочек, рассчитаны его геометрические параметры и масса, которая составляет 1,7 кг. К аналогичному результату приводит и статистический анализ масс ряда гидроаккумуляторов, установленных на современных летательных аппаратах.

Теоретический расчет массы АРН затруднен. Анализ статистических данных показывает, что при давлении и расходе, создаваемых станцией НС-80М, его масса будет менее 1 кг. Следовательно, увеличение массы насосной станции за счет предлагаемой модернизации будет составлять менее 10  %.

Таким образом, анализ существующих схем гидроприводов и проведенные расчеты свидетельствует о реальной возможности улучшения энергетических и эксплуатационных характеристик насосной станции НС-80М при несущественном увеличении её массы.

А.А. Кузьмин, адъюнкт

ФГОУ ВПО «Академия гражданской защиты МЧС России»