Пономарева Анастасия Юрьевна , главный специалист КБ «Армас» АО «ЦТСС».
Тюменцев Григорий Александрович , заместитель главного конструктора — начальник отдела КБ «Армас» АО «ЦТСС».
Конструкторское бюро «Армас», являющееся подразделением АО «Центр технологии судостроения и судоремонта» (АО «ЦТСС»), выступает головным разработчиком и базовым предприятием в области проектирования и организации серийного производства уникальной судовой трубопроводной арматуры для нужд надводных и подводных кораблей Военно-морского флота и гражданского судостроения. Одной из последних разработок КБ стали редукционные клапаны - неотъемлемая часть судовых систем, обеспечивающих управление механизмами.
Рисунок 1. Примеры ранее разработанных редукционных клапанов
Редукционный клапан — это регулятор давления «после себя», который использует для работы только энергию регулируемой среды. Он поддерживает настроечное давление на выходе независимо от скачков давления и в статическом режиме, когда давление после клапана не превышает настроечное.
Для обеспечения конкурентоспособности и снижения стоимости редукционных клапанов относительно аналогов специалистами КБ «Армас» была проведена опытно-конструкторская работа (ОКР) по разработке типоряда клапанов для объектов гражданской морской техники.
Рисунок 2. Конструктивные схемы редукционных клапанов. 1 – пружина; 2 – мембрана; 3 – шток; 4 – золотник; 5 – входной патрубок;6 – пружина; 7 – выходной патрубок; 8 – жесткий центр; 9 – винт регулировочный; 10 – поршень; А – входная полость; Б – выходная полость; В – полость чувствительного элемента; Г – камера задатчика.
Цель ОКР — создание конструкторской (КД) и эксплуатационной документации (ЭД) на клапаны редукционные для атомных ледоколов проектов 22220 и 10510 «Лидер», а также других строящихся судов. Разрабатывались клапаны на высокое, среднее и низкое давление для проводимой среды «воздух».
Таблица. Технические характеристики изделий
Работа проводилась в два этапа:
Разработка КД и ЭД.
Изготовление опытных образцов и проведение предварительных и приёмочных испытаний, а также патентные исследования.
Техническим заданием предусмотрена разработка трёх типов клапанов:
клапан редукционный DN 10 PN 25,0 МПа;
клапан редукционный DN 20 PN 6,3 МПа;
клапан редукционный DN 20 PN 1,6 МПа.
Ранее разработанные клапаны имеют довольно сложную и трудоемкую конструкцию, выполненную для нужд ВМФ (рисунок 1). Изделия гражданской морской техники имеют менее жесткие требования к своему функционалу и представленные конструкции можно упростить.
В рамках ОКР разработаны две конструкции редукционных клапанов:
регулятор давления «после себя» прямого действия с металлической пружиной (задатчиком), мембраной (чувствительным элементом) и односедельным регулирующим органом — для среднего и низкого давления;
регулятор давления «после себя» прямого действия с металлической пружиной, поршнем (чувствительным элементом) и односедельным регулирующим органом — для высокого давления.
Принцип действия редукционного клапана заключается в следующем: рабочая среда под давлением Р1 поступает в полость корпуса через входной патрубок и дросселируется в затворе, образованном золотником и отверстием в корпусе. Затем под давлением Р2 она через полость корпуса и выходной патрубок попадает в объект регулирования. Одновременно это же давление через канал отрицательной обратной связи воздействует на мембрану или поршень, образуя силу, которая уравновешивает усилия в упруго-подвижной системе редуктора (рисунок 2).
Разработаны изделия с различными техническими характеристиками, включая габаритные размеры, массу, номинальный проход, проводимую среду, давление на входе и редуцируемое давление. Изделия представлены в таблице и на рисунках 3-5.
Комплекты КД на клапаны прошли процедуру одобрения Российского Морского Регистра Судоходства (РМРС). По результатам приёмочных испытаний получен охраноспособный результат интеллектуальной деятельности, оформлена заявка на изобретение «Клапан редукционный с устройством компрессионной компенсации автоколебаний тарелки» (рисунок 6).
Рисунок 6. Редукционные клапаны в процессе испытаний
В настоящее время КБ «Армас» принимает участие в конкурсных процедурах на поставку редукционных клапанов.