WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 12 |

«© Дорофеев А.А., ...»

-- [ Страница 1 ] --

УДК 621.456(075.8)

ББК 39.65

Д69

Р е ц е н з е н т ы:

Заслуженный деятель науки и техники,

д-р техн. наук, проф. Н.И. Леонтьев;

д-р техн. наук, проф. кафедры «Ядерные реакторы и установки»

Московского государственного технического университета

им. Н.Э. Баумана В.И. Солонин

Дорофеев А.А.

Д69 Ядерные ракетные двигатели и энергетические установки.

Введение в теорию, расчет и проектирование : учеб. пособие / под ред. чл.-кор. РАН И.И. Федика. — М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012. — 342, [2] с. : ил.

ISBN 978-5-7038-3584-5 Изложены элементарные основы качественной теории нейтронно-физических и теплофизических рабочих процессов в ракетных двигателях и космических энергетических установках с ядерными источниками энергии. Приведены методики предпроектной оценки параметров тепловыделяющих сборок и радиационной защиты ядерных реакторов ракетных двигателей с твердой активной зоной с системой управления, а также сведения о конструировании и проектировании их газожидкостных систем в системной методологии тетрады «функция — конструкция — материал — технология» при приоритете радиационной ядерной безопасности.

Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки бакалавров и магистров «Авиационная и ракетно-космическая техника», и дипломированных специалистов по специальности «Проектирование авиационных и ракетных двигателей» направления «Двигатели летательных аппаратов».

УДК 621.456(075.8) ББК 39. В оформлении обложки использовано фото ЯРД РД-0410 разработки ОАО КБХА (Воронеж) © Дорофеев А.А., © Оформление. Издательство МГТУ ISBN 978-5-7038-3584-5 им. Н.Э. Баумана,

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие

Основные условные обозначения

Основные сокращения

Введение

Ч а с т ь 1. Ядерный ракетный двигатель как техническая система

Глава 1. ЯРД в системном представлении

Глава 2. Ядерные энергетические и энергодвигательные установки.... Глава 3. Радиоизотопные источники теплоты, двигатели и энергоустановки на их основе

Глава 4. Связь тепловой мощности ядерного источника энергии и параметров теплового ЯРД

Ч а с т ь 2. Нейтронно-физические рабочие процессы

Глава 5. Взаимодействие нейтрона и ядра

5.1. Основные свойства нейтрона

5.2. Замедление нейтронов

5.3. Спектр нейтронов в реакторе

Глава 6. Получение и регистрация нейтронов

Глава 7. Взаимодействие нейтронов с материалами

7.1. Макроскопические эффективные сечения взаимодействия

7.2. Замедление нейтронов и равновесная диффузия............... 7.3. Поглощение нейтронов

Глава 8. Процессы в замедлителе и отражателе

Глава 9. Радиационные эффекты

Глава 10. Цикл размножения нейтронов в ядерном реакторе. Формула четырех сомножителей

Глава 11. Условия критичности активной зоны реактора

Глава 12. Элементарное уравнение кинетики и регулирование ядерного реактора

Глава 13. Конструктивные решения реактора ЯРД с твердой активной зоной. Гомогенная и гетерогенная схемы

Глава 14. Тепловыделение в активной зоне реактора ЯРД

Ч а с т ь 3. Тепловые и газодинамические рабочие процессы....... Глава 15. Поле температуры и температурные напряжения в твэлах.... Глава 16. Задача теплового расчета ТВС как основного агрегата реактора ЯРД

4 Оглавление Глава 17. Расчет температуры рабочего тела, теплоотдающей поверхности и плоскости симметрии твэлов в ТВС с осевым течением теплоносителя

Глава 18. Максимальная мощность ТВС и пути ее возможного повышения

Глава 19. Расчетная оценка потерь давления при осевом течении сжимаемого охладителя в ТВС

Глава 20. Теплоперенос в активной зоне реактора ЯРД. Расчет поля температур с учетом изменения характеристик теплопереноса и свойств теплоносителя

Глава 21. Работа нагревной секции твэлов с радиальным сопряженным тепломассопереносом

Глава 22. Поле температур в транспирационно охлаждаемом твэле... Глава 23. Расчет параметров потока в ТВС с радиально-осевым течением рабочего тела

Ч а с т ь 4. Конструкция и схемы газожидкостных систем ЯРД... Глава 24. Конструктивная схема и гидравлическое профилирование активной зоны реактора

Глава 25. Материалы ЯРД

25.1. Материалы и технологии изготовления твэлов и других элементов, работающих при высоких температурах...... 25.2. Материалы замедлителя и отражателя

25.3. Материалы исполнительных органов СУЗ

25.4. Конструкционные материалы

Глава 26. Радиационная защита ЯРД

Глава 27. Рабочие тела тепловых ракетных двигателей с радиоизотопным источником теплоты и ЯРД

Глава 28. Газожидкостные системы двигательных установок с ЯРД.... 28.1. Особенности проектирования газожидкостных систем ЯРД

28.2. Примерная схема газожидкостной системы ЯРДУ......... Заключение

Вопросы и задания для самоконтроля

Вопросы для контроля остаточных знаний

Литература

Термины и определения

Предметный указатель

Именной указатель

ПРЕДИСЛОВИЕ

Предлагаемое учебное пособие представляет собой расширенный конспект лекций по дисциплине «Теория, расчет и проектирование ядерных ракетных двигателей и энергетических установок», которая преподается на кафедре «Ракетные двигатели» МГТУ им. Н.Э. Баумана с середины 60-х годов прошлого века. За это время объем дисциплины сократился примерно в три раза при почти неизменном перечне содержательных рубрик учебной программы.



При этом сохранялась основная цель усвоения знаний — обеспечить профессиональную компетентность инженера-механика и инженера-теплотехника при проектировании, конструировании, экспериментальной доводке и эксплуатации ядерных двигательных и энергосиловых установок.

Полученные необходимые знания о нейтронно-физических основах ядерной техники должны быть достаточными для того, чтобы специалист по ракетным двигателям, работающим на химическом топливе, мог сознательно их применять в своей работе. Кроме того, дипломированные специалисты должны уметь применять усвоенные высокоэффективные технические и материаловедческие решения, в том числе и не доведенные до практической апробации в отечественной ядерной ракетно-космической технике, и в других наукоемких областях при различных параметрах процессов. Таким образом, целью изучения дисциплины является, как правило, не только знание методик расчета и умение применять их, но и понимание основных взаимосвязей на качественном уровне при приоритете вопросов радиационной ядерной безопасности.

Первыми составителями учебной программы по данной дисциплине являлись разработчики отечественных космических ядерных энергетических установок и ракетных двигателей — В.В. Талаквадзе, И.И. Федик, В.А. Штоколов и другие ученые, которые в качестве основы дисциплины рассматривали характерные для теплотехнической научно-педагогической школы МГТУ им. Н.Э. Баумана прикладные задачи тепломассопереноса и гидрогазодинамики. При этом основное внимание уделялось системному представлению ядерной установки в целом — системной совокупности тепловых, газо-, гидродинамических и ядерно-физических рабочих процессов.

Без понимания теории нейтронно-физических рабочих процессов при современной подготовке специалиста по ракетным двигателям системный подход к проектированию, исследованию и применению ядерных ракетных двигателей невозможен. Опыт разработчика и преподавателя каждого из составителей учебной программы, а также оперативное взаимодействие со своими выпускниками позволили в результате составить оптимальные содержание, последовательность представления и распределение учебных материалов по объему и требуемому уровню освоения.

Современная учебная программа дисциплины, которой соответствует данное учебное пособие, во многом сохранила системные свойства при изменении содержания рубрик (глав, разделов, подразделов), например, при описании современных методик расчета, достигнутых показателей технических объектов ядерной техники и т. п. В основу содержательной части учебного пособия положены сведения, изложенные в приведенной в ней литературе.

Представленные числовые примеры реалистичны, но не относятся к конкретным техническим объектам и носят сугубо методический характер. Приведенные в учебном пособии, взятые из разных литературных источников параметры и характеристики свойств рабочих тел и материалов могут отличаться от действительных, присущих конкретным материалам и рабочих средам, соответствующим нормативным документам (ГОСТам, ОСТам, ТУ и др.) по составу и технологии изготовления или подготовке до состояния поставки.

При необходимости основные сведения из теории и практики разработки ядерных ракетных двигателей, а также числовые данные с известной точностью и указанием на методику их получения можно найти в фундаментальных изданиях: энциклопедиях и справочниках1, которыми пользовался автор при несовпадении данных из разных источников. Хотя для инноваций важны вопросы экономики (например, стоимость получения материалов высоМашиностроение. Энциклопедия. Машиностроение ядерной техники.

T. IV—XXV. В 2 кн. Кн. 2 / Е.О. Адамов, П.В. Андреев, С.А. Антипов и др.; под общ. ред. Е.О. Адамова / ред. совет: К.В. Фролов (пред.) и др. М.:

Машиностроение, 2005; Физические величины: Справочник / А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, А.М. Братковский и др.; под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. М.: Энергоатомиздат, 1991.

кой чистоты, обогащенных или обедненных конкретными изотопами и др.), но, согласно программе учебной дисциплины, они не рассматриваются.

Полный объем учебного пособия приблизительно соответствует 34 двухчасовым лекциям и примерно шести — восьми часам обязательных практических занятий (семинаров или специальных лабораторных работ) по изучению образцов ядерной техники и схемных решений ядерных ракетных двигательных установок. Принятое структурирование материала учебного пособия позволяет преподавателю при необходимости приблизительно вдвое уменьшить время на его изложение, например исключив рутинные математические выкладки и помещенную в учебном пособии полезную рецептурную, справочную, иллюстрирующую, но вспомогательную по когнитивным функциям, информацию.

Дисциплина относится к специальным (дисциплины специальности и специализации) и является финишной, т. е. дальнейшее изучение и углубленное усвоение материала учебным планом не предусмотрены. Предполагается, что в соответствии с местом дисциплины в учебном плане основные закономерности ядерной физики, теории ракетных двигателей, общие методики теплофизических расчетов (дисциплины: физика, химия, механика жидкости и газа, теплофизика, материаловедение, общая теория ракетных двигателей) уже освоены студентами на уровне умения находить и анализировать конкретные проявления общих закономерностей.

Считается, что это необходимо для изучения настоящей дисциплины. При этом следует отметить, что в будущем для успешного использования полученных знаний в профессиональной работе требуется освоение методик конкретных расчетов процессов тепломассопереноса, обеспечения термопрочности конструкции, современных компьютеризированных технологий проектирования.

Самостоятельное освоение этих методик и соответствующих каталогизированных компьютерных программ (кодов) как рабочего инструмента вполне по силам выпускнику МГТУ им. Н.Э. Баумана.



Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 12 |