水下航行器三速制流量调节阀的动态特性研究.pdf

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1、总第192期2010年第6期舰船电子工程ShipElectronicEngineeringV01．30No．6Iii水下航行器三速制流量调节阀的动态特性研究+叶逸凡1，张振山”陈水全2’(海军工程大学兵器工程系”武汉430033)(91458部队2’三亚572030)摘要为提高航行器流量调节阀性能，在双速制流量调节阀基础上，对三速制流量调节阀进行系统研究，提出了结构改进方法，建立了以三速制流量调节阀为主的动力系统仿真模型。并对其换速过程的动态特性进行了仿真研究。关键词三速制流量调节阀；数学模型；动态特性仿真中图分类号TM401ResearchonDynamicPe

2、rformanceofThree—speedFuelFluxModulatorforUnderwaterVehiclesYeYifan”ZhangZhenshan”ChenShuiquan2’(NavalUniversityofEngineering”，Wuhan430033)(No．91458TroopsofPLA2’，Sanya572021)AbstractInordertOimprovethecapabilityoffuelfluxmodulator，structureimprovedmethodwasproposedbasedontheoriginaltw

3、o-speedsystem．Thethree-speedfuelfluxmodulator’Sbasicworkingprinciplewasdescribed．themainpowersystemsimulationmodelofitwasestablishedandthedynamiccharacteristicsofitsspeedchangingprocesswassimulated．KeyWordsthree-speedfuelfluxmodulator，mathematicalmodel，simulationondynamicperformanceCI

4、擞NumberTM40l1引言基于水下航行器在相同燃料量时航速与最大航程之间关系原理[1]，将已有的双速制燃料流量调节阀改进为三速制对提高航行器的航程和执行任务的机动能力有重要意义。本文针对原有双速制调节阀的两种不同主阀背压面积与节流阀面积之间的搭配方案，利用已有的数学模型对改进为三速制的燃料流量调节阀进行换速时的动态性能仿真，并将仿真结果与实际相联系，得出结论并给出使用与改进意见。2三速制燃料流量调节阀原理研究燃料流量调节阀是一种可控的带压力补偿的等差式流量调节装置，其结构如图1所示‘21。由燃料泵来的燃料先进人腔A然后经节流孔进人腔B，再流出到燃烧室。溢流阀阀

5、芯7的活塞左、右腔(即D腔和C腔)分别与A腔、B腔相通，D腔和C腔间的压差在阀芯的活塞上产生的作用力将与弹簧4的弹力以及不同速制下背压活塞上的外界海水作用力相平衡。阀芯7的平衡位置取决于与航行深度相应的静压压强和背压活塞的搭配关系，从而使溢流阀阀门开度与航行器的航深相对应，因此溢流流量将随深度的加大(或减小)而减小(或增大)，从而使输向燃烧室的流量相应地增大(或减小)。换速阀杆6在节流孔内的左右移动让流量相应增大或减小，以满足不同速制对燃料流量的需求。在低(Ⅲ)、中(Ⅱ)速制时，换速阀杆6插在节流孔内，它使节流面积变为环状部分的面积，其中在Ⅱ速制时，节流面积大于Ⅲ

6、速制时的节流面积。在高(I)速制时，换速阀杆6从节流孔内退出，使节流面积增大为该孑L的断面面积，使燃料流量达到最大。三种速制下，节流孔的状态分别如图2所示。收稿日期：2010年1月9日，修回日期：2010年2月10日作者简介：叶逸凡，男，硕士研究生，研究方向：兵器发射理论与技术。112叶逸凡等：水下航行器三速制流量调节阀的动态特性研究总第192期图l三速制燃料流量阀结构原理图海水啄勿弦％勿囫噔勿弼圳畦]群}—≮茅}眩么Z盈卫刁昆丝Z趸卫刁臣丝Z盈卫刁I速制Ⅱ速制Ⅲ速制图2主阀节流状态图当流量调节阀由Ⅲ速制状态转换到为Ⅱ速制状态或由Ⅱ速制状态转换到I速制的状态时，除

7、在换速阀杆6向右运动的同时，在外力的作用下背压补偿活塞2右移脱离背压活塞1的肩部，从而由背压活塞工作转换到补偿活塞与背压活塞共同工作。在低速制与高速制之间增加一种中间速制而不改变背压活塞结构，在此情况下三种速制与两种背压活塞面积的对应关系有两种可能：一是Ⅲ速制状态转换到为Ⅱ速制状态时，背压补偿活塞2右移脱离背压活塞1的肩部，使得Ⅱ速制与I速制的背压活塞面积相同；二是Ⅲ速制状态转换到为Ⅱ速制状态时，背压活塞面积不变，只有在Ⅱ速制状态转换到I速制的状态时，背压补偿活塞2才右移脱离背压活塞1的肩部，使得Ⅱ速制与Ⅲ速制的背压活塞面积相同。3三速制燃料流量调节阀数学模型3．

8、1燃料流量