Istoria Dezvoltarii Elicopterelor

CUPRINS

INTRODUCERE

1. ISTORIA DEZVOLTĂRII ELICOPTERELOR

1.1 ELICOPTERUL

1.2 EVOLUȚIA ELICOPTERULUI

1.3 CONFIGURAȚIA ȘI CLASIFICAREA ELICOPTERULUI

1.4 EXPLOATAREA ELICOPTERULUI

2. CONSIDERAȚII TEORETICE PRINVIND CONSTRUCȚIA ȘI FUNCȚIONAREA POMPELOR DE COMBUSTIBIL

2.1 GENERALITĂȚI

2.2 CLASIFICAREA POMPELOR DE COMBUSTIBIL

2.3 FUNCȚIONAREA POMPELOR VOLUMICE

3. STADIUL ACTUAL AL INSTALAȚIEI DE COMBUSTIBIL A ELICOPTERULUI IAR 316 – B

3.1 DESTINAȚIA INSTALAȚIEI DE COMBUSTIBIL

3.2 DESCRIEREA INSTALAȚIEI DE COMBUSTIBIL

3.2.1 MICROPOMPA

3.2.2 BUJIILE – TORȚĂ

3.2.3 ROBINETUL ELECTRIC CU COMBUSTIBIL

3.2.4 REGULATORUL IZODROM DE TURAȚIE

3.2.5 PORT – JICLORUL ECHIPAT

3.2.6 CONDUCTELE CIRCUITULUI DE COMBUSTIBIL

3.2.7 REZERVORUL DE COMBUSTIBIL

3.2.8 FILTRUL DE COMBUSTIBIL

4. STUDIU DE CAZ: MODELAREA TRIDIMENSIONALĂ A POMPEI DE COMBUSTIBIL A ELICOPTERULUI IAR 316 – B

4.1 POMPA DE COMBUSTIBIL

4.2 MODELAREA COMPUTERIZATĂ

4.2.1 PLATFORMA DE LUCRU GOOGLE SKETCHUP

4.2.2 PRINCIPALELE FUNCȚII FOLOSITE PENTRU REALIZAREA COMPONENTELOR ÎN GOOGLE SKETCHUP

BIBLIOGRAFIE

 INTRODUCERE

1. ISTORIA DEZVOLTĂRII ELICOPTERELOR

1.1 ELICOPTERUL

Elicopterul este un aparat de zburat mai greu decât aerul. Numele străin al acestui aparat – elicopter – provine de la combinația cuvintelor grecești helikos (șurub, elice) și pteron (aripă), adică un aparat cu aripi de tip elice. Numele rusesc al aparatului vertolet – de la cuvântul verte (vertical ) și let ( zbor ) – arată proprietatea fundamentală a acestui aparat zburător, de a se ridica și de a zbura vertical.

Elicopterul este o aeronavă care folosește aripi rotative pentru a produce forțe de portanță, de propulsie și de comandă. Palele rotorului se rotesc în jurul unei axe verticale, descriind un disc într-un plan orizontal sau aproape orizontal. Forțele aerodinamice sunt, în general, dezvoltate ca urmare a mișcării relative a suprafeței unei aripi în raport cu aerul. Elicopterul poate să decoleze vertical de pe loc și să aterizeze fără rerulare de aterizare, el poate să zboare în aer la punct fix, precum și să se deplaseze cu o anumită viteză de translație. Elicopterul poate să execute un zbor universal, adică în orice direcție cu o viteză de la zero până la o anumită valoare maximă. Elicopterul nu are nevoie pentru aterizare și decolare de aerodromuri, s-ar putea spune că acest aparat este reprezentantul aviației fără aerodromuri. Pe elicopter portanța (forța de sustentație) este creată de elicea portantă și datorită înclinării acestei elice se creează, de asemenea, tracțiunea necesară pentru mișcarea de translație. Elicea portantă a elicopterului este acționată fie de un motor cu piston printr-un sistem de transmisii mecanice, fie cu un dispozitiv de acționare reactiv.

Capacitatea de a zbura pe verticală este caracteristica fundamentală a elicopterului. Rotorul trebuie să dezvolte o forță de tracțiune pentru a suporta greutatea elicopterului. Un zbor vertical eficient implică un raport mic între puterea necesară rotorului și forța de tracțiune a acestuia, din cauză că puterea instalată și consumul de combustibil sunt proporționale cu puterea necesară.

Fiindcă elicopterul trebuie să fie capabil de un zbor în translație ( zbor cu înaintare), este necesară prezența unui mijloc de a produce o forță de propusie care să opună rezistenței la înaintare a aeronavei și a rotorului, în zbor cu înaintare. Rotorul este de asemenea, sursa forțelor și momentelor care, acționând pe aeronavă îi comandă poziția, atitudinea și viteza. La o aeronavă cu aripi fixe, portanța, propulsia și forțele de comandă sunt asigurate de suprafețe aerodinamice total separate.

Aeronavele cu aripi rotative, de asemenea, au capacitatea de a susține portanța și comanda după pana de motor. Coborârea elicopterului fără motor se numește autorotație. Rotorul continuă să se rotească și furnizează portanță și comandă. Puterea necesară rotorului este luată de la curentul de aer, cu condiția ca elicopterul să coboare.

1.2 EVOLUȚIA ELICOPTERULUI

Ideea unui obiect care se ridică pe verticală a fost întâlnită pentru prima oară în zmeele chinezești, cu aproximativ 400 de ani î. Hr. Primele zmee erau fabricate dintr-un buchet de pene legate la capătul unui băț. Rotit rapid între palme, bățul se ridica cu viteză în aer, datorită penelor. Ele au inspirat, la rândul lor, o serie de inventatori ale căror lucrări, puse cap la cap, au dus la apariția elicopterului pe care îl cunoaștem astăzi.

Fig. 1.1 Strămoșul elicopterului [1]

Ideea elicopterului s-a născut mai de mult, însă realizarea ei s-a dovedit a fi foarte dificilă. Puține sunt exemplele în istoria tehnicii în care, de la apariția ideii tehnicii până la realizarea ei practică, a trecut atâta timp. Ideea elicopterului a avut-o încă celebrul pictor si mecanic din epoca Renașterii, Leonardo da Vinci. De pe urma lui au rămas schițe care datează din anul 1473 cu imaginea aparatului zburător, înzestrat cu o elice. [figura 1.1]

Marele savant rus M. V. Lomonosov, în anul 1739, cu totul independent de Leonardo da Vinci, a expus ideea elicopterului, a creat primul model de elicopter care a funcționat și prin aceasta a stabilit posibilitatea zborului vertical cu ajutorul elicelor. Abia după 40 de ani de la încercările lui Lomonosov a apărut modelul de elicopter în Franța. Un număr mare de proiecte și modele de elicopter au apărut la sfârșitul secolului XIX și la începutul secolului XX, tot atunci au fost întreprinse nenumărate încercări în vederea construirii unui elicopter cu care să poată zbura omul, însă aproape toate aceste încercări nu au avut succes. Aceasta se explică prin faptul că nivelul de dezvoltare al aerodinamicii elicopterului era insuficient. Construcția motoarelor de aviație, materialele și tehnologia de fabricație erau de asemenea necorespunzătoare condițiilor cerute pentru construcția elicopterelor. De aceea numai după ce , o dată cu dezvoltarea avionului, a fost creată industria aeronautică, iar științele aeronautice și tehnice au făcut pași gigantici înainte, a devenit posibilă rezolvarea definitivă a problemei elicopterului.

Savanții, inventatorii, inginerii și proiectanții sovietici au adus un aport considerabil în problema creării elicopterului. În Uniunea Sovietică, care este patria elicopterului, s-au construit multe tipuri originale de elicoptere. Majoritatea ideilor de proiectare și majoritatea rezolvărilor reușite ale unor subansamble complicate ale elicopterului, care au intrat temeinic în construcția elicopterelor moderne, au apărut de asemenea pentru prima oară în URSS. Astfel, de exemplu, cunoscutul inventator rus A. E. Lodînghin, în anul 1869, în proiectul său de aparat zburător denumit ”electrolet” adică aparat electric de zburat, a prevăzut pentru prima oară variația pasului elicei portante pentru realizarea deplasării verticale a elicopterului, adică a scos în evidență ideea unei elice portante cu pas variabil. În anul 1870, academicianul M. A. Rîkacev, a propus realizarea zborului orizontal al elicopterului prin înclinarea axei elicei portante. Aceasta este astăzi metoda fundamentală de deplasare pentru toate elicopterele portante. Profesorul N. E. Jukovski, în anul 1908, a pus bazele teoriei elicei portante.

Începutul secolului al XX-lea îi găsea pe pionerii aviației căutând, experimentând și rezolvând o parte din probleme. Inventarea motorului cu combustie internă a făcut posibilă dezvoltarea unor modele cu sursă adecvată de putere.

La 13 noiembrie 1907 inventatorul francez Paul Cornu a reușit pentru prima oară să se ridice de la sol cu elicopterul său pentru câteva secunde. [figura 1.2]

Fig. 1.2 Primul zbor al elicopterului [2]

Un alt pas important în istoria aviației verticale a fost efectuat de un alt inventator francez, Etienne Oehmichen, care a reușit să zboare cu elicopterul său un kilometru cu o durată de 7 minute și 40 de secunde, în anul 1924.

De atunci, s-a avansat din ce în ce mai repede. Unul din momentele cruciale în istoria elicopterului a fost scris de spaniolul Juan de la Cierva. Invenția sa, numită „autogir”, care nu a fost de fapt un elicopter, dar contribuția sa a fost extrem de importantă. La autogir, rotorul nu este acționat de motor. Această mașină zburătoare era propulsată de o elice, iar curentul de aer generat de această elice învârte rotorul, ca și vântul, palele morii de vânt.

Între timp, evoluția elicopterului continuă. Louis Breguet și Rene Dorand (Franța, 1935) au construit un elicopter cu două rotoare coaxiale de câte două pale. Aparatul a avut caracteristici de comandă satisfăcătoare și a deținut recordul de viteză ( 44,7 km h), de altitudine (158 m), de durată (62 minute) și de distanță pe circuit închis (44 km). [Figura 1.3]

Fig. 1.3 Primul elicopter cu două rotoare coaxiale [3]

O evoluție importantă au avut elicopterele după introducerea motoarelor cu turbină, în locul motoarelor cu piston. Kaman Aircraft Company (USA, 1951) a construit primul elicopter cu motor cu turbină, instalând un singur motor cu turbină pe elicopterul său K-225. Începând de atunci, motorul cu turbină a devenit sursa de putere standard pentru toate elicopterele, aproape și pentru cele mici. [Figura 1.4]

Figura 1.4 Kaman 225 [4]

După 1980, modele au devenit din ce în ce mai sigure, rezultat al eforturilor susținute ale cercetătorilor de a depăși limitările impuse de potențialul rotorului.

Datorită proprietăților lor de zbor, elicopterele au căpătat în prezent o mare întrebuințare, atât pentru scopuri civile cât și pentru scopuri și misiuni militare.

1.3 CONFIGURAȚIA ȘI CLASIFICAREA ELICOPTERULUI

În prezent, există o foarte mare varietate de elicoptere, diferind între ele prin formă, dimensiuni, număr de rotoare, prin sistemele de comandă a rotorului, prin tipul instalației de forță adoptat, etc. Dat fiind această mare varietate de tipuri constructive, pot fi folosite criterii diferite de clasificare a elicopterelor.

– după greutate;

– după modul de dispunere și funcționare a rotoarelor.

Clasificarea elicopterelor:

Funcție de greutate, diferă destinația elicopterelor. Acest aspect este prezentat în tabelul 1.1.

Tabelul 1.1 Destinația elicopterelor funcție de greutatea lor

În funcție de numărul rotoarelor, elicopterele se clasificată astfel :

cu un singur rotor principal

cu două (sau mai multe) rotoare principale contrarotative

cu două rotoare în tandem

două rotoare stânga-dreapta

sincropterul

Cu un singur rotor principal

Este cea mai comună configurație, ea s-a generalizat în ultimii 30 de ani, fără a rămâne singura configurație întâlnită. Se compune, în mare, dintr-un fuselaj aerodinamic, un rotor principal și un rotor de coadă. Acesta din urmă este un mic rotor auxiliar, dispus în plan vertical, folosit pentru a echilibra cuplul de reacție al rotorului principal și pentru a comanda virajul. El este plasat pe vârful cozii elicopterului și are tracțiunea orientată în sensul în care palele rotorului principal trec pe deasupra fuselajului, pe porțiunea din spate a acestuia. Brațul momentului pe care tracțiunea rotorului de coadă îl produce este puțin mai mare decât suma razelor celor două rotoare.

Această configurație de elicopter are avantajul simplității, necesitând numai un singur set de comenzi pentru rotorul principal și o singură și compactă transmisie principală. Rotorul de coadă dă o bună comandă de viraj, dar el absoarbe putere în echilibrarea cuplului rotorului principal, ceea ce face să crească puterea necesară a elicopterului cu câteva procente.[figura 1.5]

Fig.1.5 Eurocopter 135 [5]

Cu două (sau mai multe) rotoare principale contrarotative

La această configurație, echilibrarea cuplului este inerentă, ca urmare, nu mai este necesar nici un dispozitiv special anti-cuplu. Avantajul principal este acela al economisirii energiei consumată de rotorul anti-cuplu (aprox. 5%). Din nefericire, pierderile aerodinamice provocate de interferența dintre rotoarele principale, precum și dintre acestea și fuselaj, reduc randamentul global cam cu același ordin de mărime (aprox. 5%), ceea ce face ca soluția să fie comparabilă cu configurația cu un singur rotor principal, cel puțin din punct de vedere randament global.

Această configurație deține două rotoare principale coaxiale contrarotative. Desigur că necesitatea existenței unui spațiu pe verticală care să permită bătaia inversă a celor două rotoare (cel puțin pe direcție laterală), impune o decalare substanțială a celor două rotoare. Configurația coaxială complică comenzile rotorului superior și transmisia, dar se elimină arborii lungi de transmisie care apar la alte configurații gemene. Comanda de girație, obținută prin cupluri de reacție diferite la cele două rotoare, este oarecum leneșă. Acest elicopter este compact, având rotoarele de diametru mai mic și nu necesită rotor de coadă.

Cu două rotoare principale crește complexitatea mecanică, din cauza dublării sistemului de comenzi și a transmisiilor. Totuși, pentru elicopterele mari creșterea greutății și a cheltuielilor de mentenanță este compensată de reducerea dimensiunii rotoarelor și a transmisiei, la aceeași greutate totală. [figura 1.6]

Fig. 1.6 Elicopter cu rotoare principale contrarotative [6]

Cu două rotoare în tandem

Această configurație are două rotoare principale cotrarotative, unul în față și celălalt în spate. Discurile celor două rotoare sunt în general suprapuse cu 30% până la 50%. Fără îndoială, configurația impune existența unui fuselaj lung, de secțiune constantă, din cauza necesității amplasării celor două rotoare și din motive de centraj. Aceasta aduce și un avantaj, și anume o plajă largă de centraj longitudinal, pe seama posibilității de echilibrare dată de existența celor două tracțiuni ale rotoarelor, cu distanță mare între ele.

Funcționarea rotorului din spate în siajul celui din față este o sursă semnificativă de sarcini dinamice, de vibrații și de zgomot, inclusiv o cauză a pierderilor mai mari de putere. Greutatea pilonului din spate este, de asemenea, un dezavantaj. [figura 1.7]

Fig. 1.7 CH – 47 Chinook [7]

Două rotoare stânga-dreapta.

Această configurație are două rotoare principale contrarotative, așezate în stânga, respectiv în dreapta fuselajului (Focke-Wulf FW-61; SE-3000). Rotoarele sunt montate pe vârful unor aripi scurte sau pe vârful unor piloni și în general, nu se suprapun, comanda este tot ca la configurația în tandem, dar, ținând cont de plasarea rotoarelor, lucrurile stau ca și când axa de tangaj ar fi devenit axă de ruliu și invers. Comanda de ruliu este asigurată de pasul colectiv diferit la cele două rotoare, iar comanda de tangaj de pasul ciclic, comun la cele două rotoare.

Structura care trebuie să susțină rotoarele este o sursă suplimentară și nedorită la rezistență la înaintare și de greutate pasivă, afară de cazul în care elicopterul are o viteză de translație suficient de mare pentru a beneficia de portanța aripilor fixe.[figura 1.8]

Fig. 1.8 SE – 3000 [8]

Sincropterul

Sincropterul este un elicopter cu două rotoare principale contrarotative (K-MAX) ca în figura 1.6, având o foarte mică decalare laterală a arborilor. Numele îi vine de la faptul că palele celor două rotoare se rotesc sincron, fără a se atinge, discurile rotoarelor intersectându-se după o dreaptă paralelă cu axa longitudinală a aparatului. Aparatul are aproape o configurație coaxială, dar este mai simplu decât aceasta, din punct de vedere mecanic, ca urmare a existenței a doi arbori principali distincți. [figura 1.9]

Fig. 1.9 Kaman K-MAX [9]

1.4 EXPLOATAREA ELICOPTERULUI

Elicopterul a fost proiectat pentru rolul său de utilizare în zbor vertical. Situația în care nu apare nici o viteză relativ la aer, fie ea verticală, fie orizontală, este denumită zbor la punct fix. Portanța și comanda în zborul la punct fix sunt menținute prin dezvoltarea de forțe aerodinamice pe palele rotorului. Zborul vertical implică urcare sau coborâre cu rotorul pe orizontală și deci cu curent pur axial prin discul rotor. O aeronavă utilă trebuie să fie capabilă și de un zbor de translație. Elicopterul realizează zborul cu înaintare ținând cont aproape orizontal, astfel încât discul rotorului să fie expus unei viteze relative în planul său, pe lângă viteza de rotație a palelor. Rotorul continuă să asigure portanța și comanda aeronavei.

Aeronavele cu aripi fixe poate menține portanța și comanda în zborul fără motor, coborând în zbor planat pe o pantă nu prea pronunțată. Aeronavele cu aripi rotative, de asemenea, au capacitatea de a susține portanța și comanda după pana de motor. Coborârea elicopterului fără motor se numește autorotație. Rotorul continuă să se rotească și furnizează portanță și comandă. Puterea necesară rotorului este luată de la curentul de aer, cu condiția ca elicopterul să coboare. După ce s-a recunoscut pana de motor, procedura este de a pune comenzile în poziția în care se cere pentru coborârea în autorotație și de a stabili un regim de zbor echilibrat la o viteză de înfundare minimă. Apoi lângă pământ elicopterul este cabrat și parașutat, folosind energia cinetică înmagazinată în rotația rotorului pentru a anula atât viteza pe verticală, cât și cea pe orizontală exact în momentul luării de contact cu solul.

O aeronava cu aripi rotative numită autogir folosește autorotația ca situație normală de lucru a rotorului. La elicopter puterea este furnizată direct rotorului iar rotorul produce forța de propulsie, ca și portanța. La autogir, nu se aplică cuplul rotorului și, implicit, nu i se transmite putere. Puterea și forța de propulsie necesare pentru a susține zborul orizontal sunt furnizate de o elice sau alt sistem de propulsie. De aici, rezultă că autogirul este asemănător cu o aeronavă cu aripi fixe, deoarece rotorul ia locul aripii în producerea numai a portanței, fără a dezvolta și forța de propulsie. Deși performanțele rotorului nu sunt atât de bune ca cele ale unei aripi fixe, rotorul este capabil să producă portanță și comandă la viteze de zbor mult mai mici decât aeronavele cu aripi fixe, deoarece rotorul ia locul aripii în producerea numai a portanței, fără a dezvolta și forța de propulsie.

2. CONSIDERAȚII TEORETICE PRINVIND CONSTRUCȚIA ȘI FUNCȚIONAREA POMPELOR DE COMBUSTIBIL

2.1 GENERALITĂȚI

Pompa este o mașină care transformă energia mecanică primită de la o sursă de antrenare în energie hidraulică. Astfel, energia transmisă lichidului poate fi utilizată potrivit scopului dorit: alimentare cu apă, transport hidraulic, acționare hidraulică, etc. Deoarece pompele sunt destinate mai ales transportului de lichide la distanțe și nivele diferite, utilizarea lor s-a impus aproape pretutindeni unde s-a ivit necesitatea unui astfel de transport.

În industrie, pompele sunt utilizate nemijlocit în diverse procese tehnologice, vehiculând o mare varietate de lichide, sau în scopuri auxiliare pentru alimentări cu apă industrială și potabilă. În agricultură, pompele se utilizează în sistemele de irigații și desecări, în sistemele de alimentare cu apă a localităților rurale, a fermelor, sau direct în procesul de producție prin atașarea lor la diverse mașini agricole, cum sunt cele de combatere a dăunătorilor.

Deoarece transportul unui lichid cu ajutorul pompei presupune o continuitate a curgerii între sursa de alimentare și locul deversării, aceasta nu se poate realiza decât într-o instalație hidraulică. O astfel de instalație este alcătuită în mod obișnuit din: conducte, armături, aparate de măsură și bineînțeles pompa, ca element principal. Conductele au rolul de a face legătura între pompă și sursa de aspirație și locul de refulare a lichidului. Din aceste motive, conducta care se racordează la rezervorul de aspirație se numește „conductă de aspirație” și, în mod analog, cea care unește ștuțul de refulare al pompei cu zervorul de refulare, „conductă de refulare”.

Fig. 2.1 Instalatie in circuit inchis

În figura 2.1 este reprezentată schema unei instalații hidraulice simple, în circuit deschis. Instalația se compune din următoarele elemente: sorbul S, montat la capătul conductei de aspirație CA, scufundat în lichid, pompa P, acționată de motorul electric EM, robinetul de reglare R și conducta de refulare CR. Ca aparate de măsură sunt atașate: un manovacuummetru MV, amplasat pe conducta de aspirație, și un manometru M, montat pe conducta de refulare a pompei.

Manovacuummetrul servește la măsurarea depresiunii din conducta de aspirație, iar manometrul indică presiunea de refulare la ieșirea lichidului din pompă. În unele situații, manovacuummetrul poate indica și suprapresiune în aspirație, când nivelul lichidului din rezervorul de aspirație este mai ridicat decât axa pompei cu o anumită înălțime geodetică, sau când se aspiră din spații aflate la presiuni mai mari decât presiunea atmosferică. Robinetul R servește pentru reglarea debitului pompei în funcție de consumator.

Distanțele sunt cotate cu următoarele semnificații:

HgA – înălțimea geodetică de aspirație și reprezintă distanța pe verticală dintre nivelul lichidului din rezervorul de aspirație și axa rotorului pompei;

HgR – înălțimea geodetică de refulare și reprezintă distanța pe verticală dintre axa rotorului pompei și axa conductei orizontale de refulare;

Hgtot – înălțimea geodetică totală, care este egală cu HgA + HgR.

În figura 2.1 suprafețele lichidului din bazinul de aspirație și din cel de refulare se găsesc sub influența presiunii atmosferice, iar rezervoarele nu comunică între ele, astfel că, pentru acest gen de instalații s-a adoptat denumirea de instalație în circuit deschis. Prin analogie, se consideră instalație în circuit închis aceea la care rezervoarele de aspirație și refulare sunt puse în comunicație, iar lichidul poate fi recirculat, exemplu: instalații de răcire.

Astfel, într-o instalație, pompa îndeplinește următoarele atribuții principale:

de transvazare, atunci când lichidul este deplasat de la sursa de alimentare până la consumator;

de recirculare, atunci când o cantitate limitată de lichid este vehiculată în circuit inchis;

de acționare, în cazul în care energia de presiune a lichidului este folosită pentru producerea și amplificarea forțelor

Deoarece diversitatea instalațiilor hidraulice deservite de pompe este practic nelimitată, datorită nenumăratelor domenii de activitate în care acestea își găsesc aplicarea, pompa trebuie să posede anumite calități valabile pentru orice tip de instalație.

2.2 CLASIFICAREA POMPELOR DE COMBUSTIBIL

În stadiul actual al dezvoltării industriale, soluțiile tehnice alese la proiectarea instalațiilor prevăd utilizarea pompelor la transportul fluidelor cu o mare diversitate de caracteristici. Acestea determină la rândul lor necesitatea realizării unei game largi de construcții de pompe, bazate pe principii de funcționare adecvate pompării fluidelor cu caracteristicile respective. De aici apare evidentă nevoia clasificării diverselor tipuri de pompe pe categorii distincte, care să contribuie astfel la o clasificare a denumirilor și noțiunilor utilizate în domeniul acestor mașini.

Pompele se clasifică după următoarele criterii principale:

criteriul principiului de funcționare;

criteriul constructiv;

criterii specifice.

După criteriul funcțional rezultă următoarele categorii de pompe:

turbo-pompe;

pompe volumice;

pompe cu fluid motor;

pompe electromagnetice și elevatoare hidraulice.

După criteriul constructiv sunt:

pompe centrifuge monoetejate și multietajate;

pompe cu angrenaje;

pompe cu piston;

pompe cu membrane;

pompe cu rotor excentric;

pompe cu canal lateral, etc.

În limbajul folosit în practica curentă se întâlnesc frecvent și alte clasificări, făcute după criterii specifice, cum sunt: criteriul destinației pompei, criteriul poziției de funcționare, criteriul materialului din care sunt confecționate părțile udate de lichid și altele.

Principii de funcționare a pompelor

Pentru exploatarea rațională a unei mașini sau a unui mecanism este recomandabil și necesar ca personalul de exploatare să posede un minim de cunoștințe elementare care să-i folosească la înțelegerea principiului de funcționare a mașinii respective; acest lucru, valabil și pentru pompe, înlătură posibilitatea efectuării unor manevre greșite sau a unor întrețineri necorespunzătoare, care ar putea provoca deranjamente în funcționarea pompei sau scoaterea ei din funcțiune.

Funcționarea pompei centrifuge

Se poate afirma fără a greși că pompa centrifugă este cea mai răspândită dintre toate tipurile constructive existente în prezent în lume. De altfel, tendința actuală pe plan mondial este aceea de a utiliza astfel de pompe chiar în domenii în care în mod obișnuit se folosesc pompe cu piston sau pompe cu angrenaje, respectiv în domeniul debitelor relativ reduse și a presiunilor ridicate.

Această tendință se datorește atât simplității constructive a pompei centrifuge, cât și cheltuielilor de exploatare mai reduse. Totodată, prin utilizarea motoarelor de antrenare cu turații ridicate, s-a reușit să se obțină valori ale presiunii de refulare care anterior nu puteau fi obținute decât cu pompe cu piston.

Elementele hidraulice principale ce alcătuiesc o pompă centrifugă sunt rotorul si carcasa pompei (figura 2.2). După cum se poate observa din figură, în carcasa 2, care are anumite forme dimensionate prin calculele de proiectare, se găsește montat pe un arbore rotorul 1, alcătuit din două discuri solidarizate între ele printr-un număr de palete a căror formă este de asemenea determinată de proiectant, în funcție de caracteristicile hidraulice pe care trebuie să le realizeze pompa.

Fig. 2.2 Organe hidraulice la o Fig. 2.3 Schema funcțională a

pompă centrifugă pompei hidraulice

1-rotor; 2-carcasă.

Funcționarea propriu-zisă a pompei are loc astfel: arborele fiind antrenat de la o sursă exterioară transmite rotorului o mișcare de rotație; orice particulă de lichid care se găsește în contact cu rotorul, va fi proiectată către periferia acestuia, datorită forței centrifuge ce acționează asupra ei. Paletele au rolul de a dirija traiectoria particulei de lichid în așa fel încât, la ieșirea din rotor, aceasta să posede o energie cinetică care să poată fi transformată apoi în energie potențială de presiune. La ieșirea din rotor, particula de lichid este colectată în carcasa pompei, iar de aici în continuare este dirijată spre conducta de refulare. S-a realizat astfel o deplasare a particulei de lichid de la intrarea în rotor până la orificiul de refulare al pompei. Același principiu este valabil și pentru o masă compactă de lichid, care, sub acțiunea aceleiași forțe centrifuge, parcurge traiectoria către orificiul de aspirație al pompei și cel de refulare, realizând un circuit continuu și, prin aceasta, fenomenul de pompare.

Din cele relatate mai înainte rezultă că la o pompă centrifugă, pentru a putea funcționa, lichidul trebuie să fie în permanență în contact cu rotorul, adică chiar de la începutul rotirii acestuia, în caz contrar deplasarea lichidului nemaiputând avea loc.

Evidențierea principiului de funcționare a pompei centrifuge este redată în schema din figura 2.3. Orificiul de aspirație al carcasei pompei este pus în legătură, prin intermediul conductei de aspirație CA, cu lichidul din rezervorul de aspirație. Din figură rezultă că nivelul lichidului se găsește la o cotă inferioară nivelului axei rotorului, iar pentru ridicarea lui în conducta de aspirație până la nivelul acestuia este necesară crearea unei diferențe de presiune între cele două nivele, care să acționeze în sensul curgerii lichidului spre rotor.

Operația prin care se efectuează punerea în contact a lichidului din rezervorul de aspirație cu rotorul se numește „amorsare”. Această noțiune este întâlnită frecvent în domeniul exploatării pompelor.

Așa cum s-a arătat anterior, rotorul pompei centrifuge acționează direct asupra lichidului, proiectându-l spre periferia sa și, prin conducta de refulare CR, spre consumator. În cazul când rotorul nu se găsește în contact cu lichidul, ci numai cu aerul înconjurător, sau cu un gaz oarecare, datorită densității reduse a gazului, în comparație cu cea a lichidului, forța centrifugă cu care este acționată o particulă de aer spre periferia rotorului este mult mai mică, astfel că aceasta nu poate fi evacuată din conducta de aspirație pentru ca lichidul să-i ia locul. De aici rezultă că pompa centrifugă prezintă inconvenientul de a nu putea să se amorseze singură, sau în limbaj adecvat, să se „autoamorseze”.

Parametrii hidraulici pe care-i poate realiza o pompă impun acesteia anumite

dimensiuni constructive.

Se remarcă faptul că proiectarea particulei de lichid către periferia rotorului se efectuează cu o forță centrifugă a cărei valoare este determinată de viteza de rotație a rotorului. De aici rezultă că o pompă cu un singur rotor „monoetajată” poate realiza o caracteristică funcțională maximă, limitată de factorul viteză periferică.

Turația de antrenare a pompelor a manifestat în permanență o tendință de creștere, oferind avantajul unui gabarit redus al pompei, dar ea nu poate depăși totuși anumite limite condiționate de rezistența mecanică a materialului din care este confecționat rotorul. Astăzi există în lume pompe antrenate la turații de 6000 – 7000 rot/min, dar trebuie menționat că o turație prea ridicată prezintă și dezavantajul înrăutățirii condițiilor de aspirație a pompei, cu toate urmările defavorabile pentru instalație. Pompele acționate de motoare electrice sunt de obicei cuplate direct și antrenate la turația nominală a acestora.

Pentru țările unde frecvența rețelei electrice este de 50 Hz, turațiile de antrenare „neglijând alunecarea” sunt: 500, 600, 750, 1000, 1500 și 3000 rot/min. În țările în care frecvența rețelei este de 60 Hz, valorile indicate mai sus se multiplică cu 1,2.

Mărimea diametrului rotorului mai este limitată și din motive de gabarit al pompei, care poate conduce la dimensiuni ancombrante neeconomice. Astfel valorile maxime ale înălțimii de refulare ce pot fi obținute de o pompă centrifugă monoetajată, la turații standard de funcționare, se situează în limitele 180 – 200 metri coloană de lichid pompat.

Pentru a realiza presiuni superioare, fără a apela la mărimea turației sau a diametrului rotorului, se utilizează soluția cu mai multe rotoare montate în serie. Pompa centrifugă a cărei construcție are rotoarele așezate în serie, se numește „multietajată”, considerându-se că fiecare rotor reprezintă un etaj.

În figura 2.4 este reprezentată o secțiune longitudinală printr-o pompă cu rotoare montate în serie. Din figură se vede că lichidul iese din rotorul 1 cu o anumită energie și este condus printr-o carcasă intermediară către aspirația rotorului 2. Deoarece rotorul 2 este identic din punct de vedere geometric cu rotorul 1, el va transmite lichidului, la rândul său, o cantitate identică de energie, dar preluată de la nivelul produs de rotorul 1, astfel că la ieșirea din rotorul 2 lichidul va avea o presiune a cărei valoare va fi de două ori mai mare decât cea realizată de rotorul 1. La intrarea în rotorul următor lichidul va avea suma energiilor primite în rotoarele 1 și 2, fenomenul repetându-se până la ieșirea din ultimul rotor, când presiunea lichidului este egală, în mod teoretic, cu suma presiunilor realizate de fiecare rotor. În mod practic, presiunea totală este mai mică decât cea teoretică, datorită pierderilor hidraulice din interstiții.

Fig. 2.4 Secțiune printr-o construcție cu rotoare așezate în serie

Astfel, costrucția multietajată a unei pompe centrifuge permite obținerea unor înălțimi de refulare ridicate, păstrând diametrul rotoarelor și turația de antrenare în limite admisibile.

Bineînțeles că la aceste construcții dimensiunea longitudinală a pompei crește corespunzător cu numărul de etaje. În practică, construcțiile obișnuite nu depășesc un număr de 15 etaje. Există însă și construcții speciale, cum este cazul pompelor verticale folosite în industria petrolieră, unde numărul de etaje poate fi mult mai mare, în funcție de înălțimea de pompare necesară. Spre exemplificare, pompele cunoscute sub denumirea de pompe REDA au până la 400 ( patru sute) de etaje, atingând înălțimi de pompare de ordinul a 3000 metri coloană de lichid. La astfel de construcții însă, diametrul rotoarelor este foarte redus, maximum 80 mm, iar lățimea etajului nu depășește 20 – 25 mm.

Efortul axial.

Noțiunea de „efort axial”, „împingere axială” sau „forță axială”, este utilizată curent în limbajul din domeniul pompelor și reprezintă, așa după cum indică și denumirea, rezultanta unor forțe care acționează axial, în lungul arborelui. Aceste forțe iau naștere din presiunile diferite ce se creează pe suprafețele organelor aflate în mișcare în masa de lichid.

Fig. 2.5 Repartiția presiunilor pe suprafețele exterioare ale rotorului

În figura 2.5 este reprezentată repartiția sarcinilor pe suprafața exterioară a rotorului unei pompe centrifuge. În timpul funcționării, lichidul este proiectat de rotor în carcasa de refulare, unde îi crește presiunea în raport cu cea existentă la intrarea în rotor. O parte din lichid pătrunde prin interstiții în ambele părți ale rotorului, la o presiune mai redusă, datorită efectului de laminare.

Așa cum rezultă din figură, repartiția presiunilor pe fețele exterioare ale rotorului, datorită antrenării lichidului în mișcarea de rotație, are loc după o curbă care reprezintă un paraboloid de revoluție. Prin urmare, forța axială, sau efortul axial, tinde să deplaseze rotorul împreună cu arborele, către partea de aspirație a pompei, situație din care rezultă necesitatea echilibrării acestui efort, prin adoptarea unor soluții constructive corespunzătoare.

În cazurile obișnuite, acest lucru se realizează de către însuși lagărul pompei, care este constituit din rulmenți cu capacitate de preluare a sarcinilor axiale. Dacă acestea ating valori importante, ceea ce ar conduce la uzuri premature ale rulmenților, se utilizează metode de echilibrare hidraulică care descarcă lagărele și permit astfel reducerea dimensiunilor acestora.

Deoarece efortul axial reprezintă în multe cazuri surse de defecțiuni mecanice, în timpul exploatării, cunoașterea diverselor metode de echilibrare, caracteristice pentru anumite tipuri de pompe, poate oferi persoanelor ce se ocupă cu exploatarea pompelor posibilitatea depistării din timp a defecțiunilor ce pot surveni din această cauză.

În figura 2.6 este prezentată soluția echilibrării axiale cu ajutorul găurilor de echilibrare. În discul posterior al rotorului sunt practicate un număr de găuri a căror secțiune este determinată astfel ca presiunea pr să aibă o valoare apropiată de pa. În prealabil, construcția prevede montarea unor inele denumite „labirinți”, al căror rol constă în crearea unor interstiții foarte mici, de ordinul zecimilor sau chiar sutimilor de milimetru, prin care lichidul refulat care se reîntoarce în aspirație își reduce presiunea datorită laminării. Acest sistem prezintă inconvenientul că prin găurile de echilibrare ia naștere un curent în circuit închis, dinspre refulare către aspirație, micșorând astfel randamentul volumic al pompei și deci debitul refulat.

În figura 2.7, în care este prezentată schema echilibrării efortului axial prin utilizarea unui rotor cu dublă aspirație, rotorul este perfect simetric, astfel că suprafețele pe care acționează presiunile de sens contrar sunt egale, iar eforturile axiale vor fi și ele egale, anulându-se reciproc. Această soluție se aplică în special la rotoarele de dimensiuni mari, unde forțele axiale ating valori importante.

Fig. 2.6 Rotor cu dubla aspiratie Fig. 2.7 Echilibrarea efortului axial prin

echilibrat hidraulic găuri echilibrate

În figura 2.8 este prezentată o soluție de echilibrare axială care se aplică în cazul pompelor multietajate. Echilibrarea în cazul acestei soluții se realizează prin așezarea simetrică a unui număr egal de rotoare. Lichidul refulat de ultimul rotor din prima grupă este trimis printr-o conductă de legătură la primul rotor din grupa opus.

Fig. 2.8 Echilibrarea axială prin rotoare montate simetric

Deoarece din punct de vedere dimensional rotoarele sunt egale, sarcinile pe rotor vor fi de asemenea egale, dar de sens opus, astfel că forțele axiale se anulează reciproc. Rotoarele ambelor grupe sunt egale dimensional, dar nu sunt identice, deoarece sensul de rotație fiind același, traseul paletelor unui grup de rotoare este simetric față de celălalt grup (apare ca o imagine în oglindă).

Fig. 2.9. Pompă multietajată cu disc de echilibrare

O altă metodă de echilibrare, utilizată în special la pompele multietajate de presiune înaltă, cum sunt cele de alimentare a cazanelor, este prezentată în figura 2.9 și se bazează pe principiul echilibrării hidraulice cu ajutorul discului de echilibrare. Din figură se observă că discul de echilibrare D este solidarizat cu arborele pompei și se rotește odată cu acesta. El este montat după ultimul rotor spre partea de refulare a pompei; discul D este fixat în carcasa pompei, fiind amplasat simetric în fața discului mobil.

În timpul funcționării pompei, lichidul refulat de rotor pătrunde în spațiul I, iar de acolo prin interstițiul y, în spațiul II. Lichidul ajunge în spațiul II cu o presiune mai redusă față de presiunea de refulare deoarece a suferit o laminare în interstițiul y. Presiunea lichidului din spațiul II acționează asupra discului D și caută să deplaseze întreg ansamblul rotitor – disc, arbore, rotoare – în sens opus sensului de acționare a forței axiale, care este îndreptat spre aspirația pompei. Spațiul III este racordat cu conducta de aspirație, depresiunea din acest spațiu acționând în același sens ca și suprapresiunea din spațiul II. Sistemul are avantajul că este autoreglabil, deoarece, la o deplasare mai mare a discului D, interstițiul E se mărește, iar presiunea lichidului scade, astfel că discul tinde să revină în poziția inițială.

Supravegherea funcționării corecte se face prin urmărirea unui reper care indică limitele corecte între care se poate deplasa arborele. Aceste limite nu trebuie depășite, deoarece în caz contrar, discurile intră în contact direct și se uzează prematur. De aici provine

și denumirea de „discuri de uzură”, care se folosește destul de frecvent, dar care nu este adecvată deoarece pompa nu trebuie să funcționeze în acest regim. Rezultă astfel condiția ca presiunea de refulare a pompei să nu scadă sub o anumită valoare, prescrisă de către furnizor

la contractarea pompei.

Dacă în funcționare se constată că presiunea de refulare este sub limita indicată, se va închide vana de refulare până ce se obține valoarea prescrisă. În practică, există mai multe soluții de echilibrare cu ajutorul discului, dar principiul de funcționare este același. Se înțelege că echilibrarea efortului axial cu ajutorul discului se poate aplica numai la pompele destinate să funcționeze în instalații de pompare care utilizează lichide curate, fără impurități mecanice în suspensie. Dacă lichidul conține particule dure, acestea vor provoca uzura rapidă a discurilor prin abraziune.

2.3 FUNCȚIONAREA POMPELOR VOLUMICE

Principiul de funcționare a pompelor volumice se bazează pe variația de volum produsă de un organ al pompei – în contact cu lichidul – ce execută o mișcare periodică. Variația de volum (conform legii Boyle-Mariotte p*V = const.) are loc concomitent cu o variație a presiunii, astfel încât, la o mărire a volumului, în camera de lucru a pompei presiunea scade sub valoarea presiunii atmosferice.

Dacă în acest moment camera de lucru este pusă în comunicație cu conducta care face legătura cu bazinul de aspirație, lichidul din bazin va pătrunde în această cameră, fiind împins de presiunea atmosferică ce se exercită la nivelul său superior. La micșorarea volumului camerei de lucru, presiunea lichidului va crește și, dacă în acest moment se face legătura cu conducta de refulare, lichidul va fi pompat la consumator.

Deci, ca și în cazul pompelor centrifuge, organul de lucru al pompei, denumit în mod uzual „piston”, transmite direct lichidului o cantitate de energie care se manifestă prin deplasarea lui și totodată prin creșterea presiunii acestuia.

Pentru a putea funcționa, camera de lucru a pompei volumice nu trebuie să fie pusă concomitent în comunicație cu conductele de aspirație și refulare. Separarea comunicațiilor se realizează, la construcțiile actuale, cu ajutorul unor soluții care prevăd supape de sens (de aspirație și de refulare), sau prin practicarea unor fante ce sunt acoperite sau descoperite la momentul oportun, chiar de către organul de lucru.

Fig. 2.10 Schema funcțională a pompei cu piston

În figura 2.10 este prezentată schema de funcționare a unei pompe volumice cu piston. Funcționarea are loc astfel: la deplasarea pistonului P spre dreapta, camera din fața pistonului își mărește volumul realizându-se astfel o depresiune care produce deschiderea supapei de aspirație Sa și închiderea supapei de refulare Sr; lichidul din vasul inferior este aspirat în pompă și umple spațiul degajat de piston. După terminarea cursei, pistonul începe să se deplaseze spre stânga, micșorând volumul camerei de lucru. Sub acțiunea presiunii exercitate de piston, lichidul închide supapa de aspirație și deschide supapa de refulare și este astfel evacuat prin orificiul acesteia din urmă, către vasul superior. La următoarea cursă a pistonului, ciclul se repetă realizându-se astfel efectul de pompare.

Pompa cu piston descrisă mai sus face parte din categoria pompelor volumice cu mișcare alternativă. La pompele cu piston cu mișcare alternativă este caracteristic faptul că spațiul de aspirație este separat de cel de refulare nu prin intermediul pistonului ci prin sistemul de distribuție alcătuit din cele două supape de sens. Pompele volumice cu mișcare alternativă sunt actualmente realizate în nenumărate variante constructive, în funcție de scop și destinație, care nu pot fi prezentate în cadrul acestei lucrări, dar pentru familiarizarea cu denumirile și noțiunile specifice corecte se prezintă mai jos principalele caracteristici constructive ale acestor tipuri de pompe, întâlnite mai frecvent în practică.

Astfel pompele al căror piston pompează lichidul numai într-un singur sens al cursei se numesc „pompe cu simplă acțiune”. Cele la care pistonul aspiră și refulează în ambele sensuri ale cursei se numesc „pompe cu dublă acțiune”. Pompele cu un singur cilindru de lucru se numesc „pompe simplex”, cele cu doi cilindri paraleli „pompe duplex” iar cele cu trei cilindri paraleli „pompe triplex”. Pompe cu patru cilindri de lucru „quadruplex”, se

întâlnesc mult mai rar.

Pompele acționate de mașini cu abur, la care pistonul pompei și cel al mașinii cu abur sunt cuplate pe o tijă comună se numesc „pompe cu acțiune directă”.

Pompele volumice ale căror organe de lucru execută mișcări de rotație sunt utilizate în mod frecvent în toate ramurile industriale și în mod special în domeniile unde nu pot fi utilizate pompele centrifuge sau pompele cu piston, respectiv acolo unde se cer debite continue la presiuni relativ înalte, iar lichidele se caracterizează prin viscozități mari.

Principiul de funcționare al acestor pompe este același ca și la pompele cu piston, respectiv se bazează pe variația de volum, dar în acest caz pistonul nu mai execută o mișcare rectilinie alternativă, ci una de rotație. Totodată el nu mai are formă de di sc sau plunger, ci este obținut pe baza unor profile rezultate din calculele de proiectare specifice tipului

constructiv al pompei.

La pompele volumice cu mișcare rotitoare, spațiul de aspirație este separat de cel de refulare chiar prin intermediul pistonului propriu-zis și, din acest motiv, aceste pompe nu mai sunt dotate cu organe de distribuție, care sunt supapele.

Printre construcțiile cele mai cunoscute de astfel de pompe se pot enumera: pompele cu angrenaje, pompe cu rotor excentric(cu palete, cu role, cu segment separator, cu șurub excentric) și încă multe alte construcții speciale.

Pompele cu roți dințate, figura 2.12 sunt de regulă construite dintr-o pereche de roți dințate cilindrice cu dinți drepți, 2 și 3, etanșate periferic de carcasa închisă 1 (cu excepția zonelor de aspiratie si refulare) si lateral prin asa- numitii ochelari cu bucse. Uleiul care intra prin orificiu de aspiratie sub actiunea presiunii atmosferice umple spatiile in crestere create prin iesirea dintilor din angrenare, fiind apoi transportat la periferie rotilor, in golurile 4, spre orificiul de refulare.

Fig. 2.11 Pompa cu roți dintațe

Linia de contact a dinților roților aflați în angrenare permite izolarea celor două zone cu presiuni diferite, prevenind astfel întoarcerea uleiului dinspre zona de refulare spre rezervor.

Oricum, o parte din ulei este transportat înapoi spre zona de aspirație, deoarece spațiile dintre dinți (golurile) sunt cu ceva mai mari decât dinții roților. Numărul de dinți recomandat pentru construcția roților acestor pompe este de 6,8… 12. Pompele cu roți dințate cilindrice cu angrenare exterioară pot asigura în mod uzual volume unitare: Vu = 0,4 … 1200 cm3 și presiuni de până la 200 bari, fiind larg utilizate datorită simplității constructive pentru sisteme de ungere, răcire, mașini-unelte, prese, etc.

Dintre caracteristicile de bază ale pompelor cu roți dințate cu angrenare exterioară pot fi menționate: volumul unitar fix, zgomotul redus, pulsația relativ scăzută debitului, caracteristici bune de aspirație putând fi utilizate pentru fluide cu o gamă largă de viscozități.

Unul din componentele funcționale cu un rol deosebit de important este ochelarul cu bucșe. Construcția acestuia permite descărcarea, prin canale special prevăzute, uleiului sub presiune închis între dinții aflați în angrenare, evitând astfel strivirea acestuia și apariția cavitației. Deasemenea constituie suport pentru bucșele (lagărele) care susțin roțile dințate. Pentru pompele care funcționează la presiuni mari (> 100 bari) este importantă realizarea automată a etanșării laterale a roților dințate.

Fig. 2.12 Secțiune prin pompa cu roți dințate

carcasă

arbore conducător

roată dințată

roată dințată

arbore condus

supapă de presiune

orificiu de refulare

arc și sistemul de canale

dopuri

Pompa cu angrenaj interior

Aceste pompe prezintă, comparativ cu cele cu angrenaje exterioare, avantaje datorate în special angrenării interioare: angrenare mai mare, construcții mai favorabile, datorită dispunerii centrale a axului de antrenare, etanșare mai bună. Variația debitului este deasemenea mai mică, fapt care conduce la o funcționare cu zgomot mai mic. Combinând aceste avantaje cu metodele de compensare se pot obține randamente foarte bune, cât și presiuni de lucru mai mari.

În figura 2.13 este prezentată principial construcția unei pompe cu angrenaj interior. Roțile dințate, pinionul 2 și roata condusă 4, sunt dispuse relativ central în corpul pompei 1, separația dintre zona de aspirație și cea de refulare realizându-se cu ajutorul unui element în formă de semilună 4.

Fig. 2.13 Pompă cu angrenaj interior

Aceste pompe pot fi construite cu volume unitare cuprinse în gama Vµ=0,4…12000 cm³, și presiuni de până la 315 bari.

În figura 2.14 sunt prezentate schematic componentele unei construcții reale de pompă cu angrenaj interior.

Fig. 2.14 Secțiune prin pompă cu angrenaj interior

1 – corpul pompei; 5 – discuri laterale;

1.1, 1.2 – capace frontale; 6 – element de etanșare(virgulă);

2 – roata dințată interior; 7 – camera de aspirație.

4 – lagăre;

Pentru micșorarea forțelor de frecare și forțele din lagărele 4, camera de refulare este redusă la dimensiuni minime posibile. Forțele axiale sunt compesate cu ajutorul discurilor laterale 5, cu care sunt create câmpuri de presiune proporționale cu presiunea de lucru. Pulsația debitului, deci și zgomotul, se poate reduce printr-o dințare corespunzătoare unei evolvente scurtate.

Pompa cu șuruburi

Pompa cu șuruburi respectă același principiu funcțional ca și pompele cu roți dințate, însă cinematica lor este tridimensională. Dintre avantajele lor, se pot menționa debitul aproape uniform și turațiile mari la care pot fi antrenate.

Pompa este compusă din trei șuruburi, cel din mijloc fiind conducător (celelalte conduse), cu raportul de transmisie. Profilul acestora este cicloidal, șurubul conducător având filet pe dreapta, iar cele conduse pe stânga. Cele două canale ale șuruburilor exterioare împreună cu șurubul conducător și carcasa formează un spațiu închis A, care se deplasează dinspre aspirație spre refulare, fără să-și schimbe volumul, sub forma unei piulițe de fluid. În zona de aspirație ieșirea profilului exterior al unui șurub din golul celuilalt va determina creșterea volumului menționat, la refulare producându-se fenomenul invers, în sensul descreșterii volumului.

Fig. 2.15 Pompă cu două sau trei șuruburi. [10]

Pompele cu șuruburi sunt mașini cu volum unitar constant, compacte și silențioase, cu un grad foarte mare de uniformitate a debitului, putând fi antrenate la turații foarte mari. Aceste pompe sunt construite pentru domenii: Vu = 2 … 800 cm3 și presiuni de lucru de până la 200 bari.

În practică pot fi întâlnite variante constructive de pompe cu două, trei sau mai multe șuruburi.

STADIUL ACTUAL AL INSTALAȚIEI DE COMBUSTIBIL A ELICOPTERULUI IAR 316 – B

3.1 DESTINAȚIA INSTALAȚIEI DE COMBUSTIBIL

Rolul instalației de combustibil este de a asigura alimentarea cu combustibil a sistemelor alimentare ale motoarelor, la toate regimurile de funcționare ale acestora, de alimentare cu combustibil  a sistemului de alimentare a instalației de forța auxiliara, precum și de a asigura alimentarea centralizată sub presiune a rezervoarelor aeronavelor. Instalația de combustibil trebuie să confere un debit conform cu necesitățile instantanee ale motorului, fără impurități și în condiții de securitate: evitarea pericolului de aprindere înafara motorului, a vaporilor de apă. Aceasta asigură de asemenea, pornirea motorului atât la sol cât și în zbor.

Construcția sistemului de alimentare cu combustibil trebuie să asigure golirea întregii cantități de combustibil din rezervoare, fără a absorbi aer pe conducte (resturi de combustibil din rezervoare, cât mai mici). Oricare ar fi combustibilul utilizat pentru alimentarea motorului, pentru instalație, prezintă o deosebită importanță atât neutralitatea chimică a acestuia, cât și absența apei și a impurităților mecanice. Prezența apei în combustibil, chiar în cantități foarte mici, mărește proprietățilelui electrocorozive și de asemenea prin înghețare poate înfunda secțiunile mici de trecere, putându-se ajunge la oprirea motorului.

Comenzile sistemului de alimentare cu carburant este ideal să fie cât mai simplificat: să existe o comandă ”deschis” la pornirea motorului și ”închis” la oprirea lui. Din cauza numeroaselor accidente apărute s-a dovedit necesar adăugarea în cabină a comenzilor diferite pentru fiecare rezervor în parte. Când sunt așezate rezervoarele pe aeronavă, înafară de capacitatea necesară, trebuie luată în considerare și deplasarea centrului de greutate datorată consumului de combustibil în zbor.

Indiferent care este combustibilul utilizat pentru alimentarea motorului, pentru instalație contează neutralitatea chimică și absența apei sau a impurităților mecanice. Corpii alcalini din combustibil măresc viteza de coroziune a rezervorului și conductelor de aluminiu, la formarea hidratului de aluminiu ducând la înfundarea filtrelor și a conductelor, depuneri pe elementele pompelor, pistoanelor.

Prezența apei în combustibil grăbește corodarea rezervoarelor și a conductelor, iar în caz de temperaturi foarte joase poate duce la înghețarea combustibilului și oprirea motorului.

Combustibilul ca orice lichid dacă are o suprafață liberă, se evaporă. Evaporarea crește odată cu scăderea presiunii de desupra suprafeței libere și cu creșterea temperaturii. Când în rezervor spațiul de deasupra se saturează cu vapori, evaporarea se oprește și se creează un echilibru relativ între cele două medii. Combustibilul are mai mulți componenți printre care se găsesc și aerul și gazele.

În cazul elicopterelor, datorită limitelor de centraj foarte strânse, se recurge la plasarea rezervorului sau rezervoarelor în regiunea centrală a fuselajului, cu centrul de greutate cât mai aproape de verticala axei rotorului portant. Pentru mărirea distanței de zbor, se recurge la rezervoare suplimentare, plasate fie de o parte și de alta a verticalei rotorului, fie în interiorul fuselajului, dar în aceleași condiții de centraj cu celelalte rezervoare.

3.2 DESCRIEREA INSTALAȚIEI DE COMBUSTIBIL

Instalațiile de combustibil sunt compuse în general din: rezervoare, conducte de combustibil, țevi de drenaj, țevi de supra-plin, filtre, supape, robinete de închidere, de trecere și de golire, pompe auxiliare, decantoare, receptoare nivel combustibil, receptoare presiune combustibil, aparate de control, etc. Interconectarea rezervoarelor trebuie făcută astfel încât la anumite poziții ale aeronavei să nu se inunde un rezervor prin curgerea carburantului de la celelalte către acesta.

Rol: înmagazinează combustibilul necesar funcționării turbomotorului și îl distribuie acestuia în condițiile necesare bunei sale funcționări.

circuitul aparatului;

circuitul G.T.M.

Fig. 3.1 Circuitul de combustibil al aparatului

Accesoriile circuitelor de carburant cuprind:

o micropompă

două bujii – torță

o pompă de combustibil

un regulator de turație

un robinet electric

un port – jiclor, un tub de carburant și un disc de injecție

conducte

Cu excepția port – jiclorului, tubului de carburant și discului de injecție, aceste accesorii sunt montate în exteriorul elicopterului.

Unele dintre ele, pompa de combustibil și regulatorul de turație, sunt antrenate prin comanda accesoriilor, în timp ce funcționarea micropompei și robinetului electric este comandată, direct sau indirect, prin cutia de comandă automată.

Circuitul de carburant cuprinde două circuite independete utilizate:

circuitul pentru demarare

circuitul principal de carburant

Circuitul de combustibil pentru demarare

Circuitul de combustibil pentru demarare intră în funcțiune la pornirea elicopterului și iși încetează funcționarea imediat ce această fază a pornirii a sfârșit. El cuprinde:

o micropompă

un racord cu patru căi și o priză de aer

două bujii – torță

Funcționarea circuitului de demaraj comportă următoarele faze:

Drenarea micropompei (amorsarea)

La cuplarea contactorului „pompă” intră în funcțiune pompa de amorsare (gavaj) din rezervorul de combustibil al elicopterului. Presiunea combustibilului acționează pe fața interioară supapei de injecție (sau supapă de secționare) din micropompă și pe fața inferioară a supapei de drenaj.

Presiunea nu este suficientă pentru a învinge tensiunea aerului și a deschide supapa de secționare, dar este suficientă pentru a deschide supapa de drenaj, permițând scurgerea combustibilului spre exterior, debitul fiind limitat de un jiglor calibrat. Această drenare are ca scop eliminarea aerului din circuitul de drenaj și de a amorsa micropompa.

Fig. 3.2 Circuitul de combustibil pentru demaraj

Micropompă

Record cu patru căi

Priză de aer P2

Două bujii – torță

Injecția combustibilului în camera de ardere

În general, după aproximativ 20 secunde se pune contactul demaror care pune în funcțiune micropompa. Cele două pinioane montate cu joc asigură creșterea presiunii de refulare și dupa 4-5 secunde aceasta, devine suficientă pentru a deschide supapa de injecție.

Combustibilul pătrunde în camera inferioară a micropompei și închide supapa de drenaj, apoi prin racordul cu patru căi este distribuit la cele două blocuri de aprindere, bila racordului închizând trecerea spre priza de presiune . Deschiderea supapei de injecție provoacă deplasarea centrului său rigid și anclanășarea unui miniîntrerupător care alimentează robinetul electric și becul de semnalizare corespunzător de pe tabloul de bord.

Robinetul electric se deschide și combustibilul provenind de la pompa principală de combustibil ( antrenată prin cutia accesoriilor de rotorul motorului) pătrunde către roata de injecție și este pulverizat în camera de ardere. Bobina de aprindere intră în funcțiune odată cu micropompa, deci combustibilul ajuns la blocurile de aprindere este pulverizat și aprins de scânteile bujiilor, iar combustibilul pulverizat de roata de injecție este aprins de flacăra bujiilor – torță. Se produce un așa – numit „acroșaj” sau amorsare a camerei de ardere. Deschiderea completă a robinetului electric provoacă alimentarea unui releu de temporizare care după câteva secunde întrerupe alimentarea electrică a bobinei, a micropompei și a becului de semnalizare.

Ventilarea circuitului

Micropompa este oprită, se continuă demararea motorului până la regimul de relanti. Supapa de injecție se închide sub acțiunea resortului tarat. Presiunea P2 ridică bila racordului cu patru căi (menținută până acum pe scaunul său de contrapresiunea combustibilului refulat de micropompă) și trecerea aerului se face către blocurile de pornire și către micropompă (supapa de drenaj este inchisă). Scopul acestei ventilări este de a împiedica formarea calaminei și colmatarea bujiilor – torță prin carbonizarea combustibilului rezidual.

Circuitul principal de combustibil

Circuitul principal de carburant asigură alimentarea camerei de ardere în faza de demaraj și în timpul funcționării normale a turbomotorului la toate regimurile de functionare.

El implică:

o pompă de carburant

un dispozitiv de demarare

un regulator de turație

un robinet electric

o supapă de demarare

un tub de combustibil și un disc de injecție

Funcționarea circuitului principal de carburant în faza de demarare (figura )

În cursul acestei faze robinetul de debit (1) al pompei de combustibil (9) este închis; pistonul (2) al jiglorului de relanti de la dispozitivul barostatic este poziționat în funcție de presiunea atmosferică. Robinetul electric (3) este închis (sau se va închide dacă este deschis din faza precedentă). Supapa de demarare (4) este și ea închisă.

De îndată ce dinamo demarorul antrenează ansamblul turnant combustibilul debitat de pompă după ce a trecut prin:

jiglorul de relanti al dispozitivului barostatic;

dozatorul (5) regulatorului izodrom – deschis pe „minim” – este oprit de către robinetul electric (încă închis), combustibilul revine la aspirație prin supapa de suprapresiune a pompei(6).

Când presiunea micropompei este suficientă, manocontactorul său provoacă deschiderea robinetului electric. în acest timp bujiile-torță, alimentate cu combustibil de micropompă și cu curent de înaltă tensiune de la bobina de aprindere, aprind combustibilul.

Fig. 3.3 Circuitul principal de combustibil

Imediat după deschiderea robinetului electric, combustibilul este adus prin tubul (7) până la discul de injecție (8) care îl pulverizează în camera de ardere, având loc extinderea flăcării inițiate de bujiile-torță.

Supapa de demaraj – alimentată electric, simultan cu bobina de aprindere este deschisă,, iar surplusul de combustibil care provine de la pompă (în raport cu necesitățile din acest moment ale camerei de ardere), este drenat în exterior.

Câteva secunde după deschiderea robinetului electric alimentarea bobinei, a micropompei și a supapei de demaraj se întrerupe. Turbomotorul împreună cu dinamodemarorul se accelerează. În jurul valorii de 14.000 rot./min. demarorul iese din funcțiune (prin acțiunea manocontactorului său), turația turbomotorului continuă să crească și apoi se stabilizează la valoarea de relanti.

În faza de accelerație, cursul manevrei de accelerație, dozatorul regulatorului izodrom se deschide complet. Atunci când turbomotorul atinge turația regimului nominal, dozatorul regulatorului se poziționează astfel încât sfârșitul deschiderii robinetului de debit să nu aibă nici o influență asupra turației.

La funcționare în regim nominal, când robinetul de debit este complet deschis (prin intermediul manetei de debit) cantitatea de combustibil care poate trece este mai mare decât cea necesară pentru regimul nominal. În aceste condiții dozatorul regulatorului izodrom se poziționează astfel încât turația turbomotorului să fie menținută constantă, indiferent de sarcina aplicată pe rotorul portant.

3.2.1 MICROPOMPA

Micropompa este montată la partea superioară a motorului (figura 3.4). Ea furnizează la punerea în funcțiune a motorului, carburantul necesar funcționării bujiilor.

Este alcătuită dintr-un motor electric (1), o pompă cu angrenaje (2) și o supapă de secționare (3).

Atunci când se comandă punerea în funcțiune și când presiunea combustibilului debitat din pompă atinge o valoare determinată, supapa de secționare se deschide, permițând alimentarea cu carburant a bujiilor. Deschizându-se această supapă provoacă cuplarea unui miniruptor, care comandă deschiderea robinetului electric al circuitului principal de carburant.

Fig 3.4 Micropompă

Punctul său nominal de funcționare pentru aprinderea turbinei este :

Debit 20 l/h

Presiune 4 bari

Tensiune de la 14 la 28 Volți

Intensitate maxima absorbită 9 A la 28 Volți.

3.2.2 BUJIILE – TORȚĂ

Rol: asigură în faza de demaraj pulverizarea și aprinderea combustibilului în camera de ardere.

Sunt montate pe carterul turbinei, alimentarea lor cu combustibil fiind asigurată de micropompă, iar cu curent de înaltă tensiune de către bobina de aprindere. În timpul funcționării normale a turbomotorului (când bujiile nu funcționează) ele sunt parcurse de un curent de aer sub presiune (P2) care le asigură ventilația, evitând ancrasarea lor.

3.2.3 ROBINETUL ELECTRIC CU COMBUSTIBIL

Permite trecerea combustibilului spre discul de injecție numai după ce a avut loc inițierea flăcării în camera de ardere (prin bujii-torță).

Este fixat pe partea dreaptă a turbomotorului, între regulatorul izodrom și racordul de intrare a combustibilului în turbomotor (figura 3.5). Funcționarea sa este comandată în faza de demaraj de către miniruptorul micropompei.

El cuprinde :

– un robinet cu cep;

– un levier acționat electric;

– un semnalizator pentru poziția capului.

Fig 3.5 Robinetul electric

3.2.4 REGULATORUL IZODROM DE TURAȚIE

Rol: asigură o turație nominală constantă indiferent de sarcina aplicată pe rotorul portant:

N = 33.500 ± 200 rot/min = ct.

El este montat la partea inferioară dreapta a turbomotorului, pe carterul accesoriilor, fiind antrenat de lanțul inferior.

În principal el cuprinde :

– organe de reglaj;

– organe de deservire;

– un șurub de reglaj.

3.2.5 PORT – JICLORUL ECHIPAT

Se compune din (figura 3.6):

un port-jiclor (1) echipat cu o bucșă sertizată (2) și un jiclor (3);

un capac (4) cu garniture (5), fixat cu șuruburi pe port-jiclorul (1);

o bucșă (6) cu resort (7) și garniture (8) apăsată pe o garniture specială (9), lipită pe port-garnitură (10) montată în alezajul arborelui conducător al reductorului;

o garniture de etanșare (11) fixate pe fața anterioară a arborelui conducător al reductorului.

Fig. 3.6 Port – jiclor echipat

3.2.6 CONDUCTELE CIRCUITULUI DE COMBUSTIBIL

Alimentarea cu carburant a celor 2 circuite independente ale motorului se realizează de la o conductă comună, situată la partea din față dreapta a motorului, sub mânerul de acces. De la această conductă, pe care se racordează conductele celului, un racord cu trei căi permite alimentarea micropompei circuitului de demarare și alimentarea pompei de carburant a circuitului principal.

Conductele circuitului de demarare:

incep de la racordul cu trei căi (1)

conducta (2) de alimentare a micropompei (3)

conducta (4) de la micropompă la racordul cu patru căi (5)

cunductele (6) de la racordul (5) la bujii (7).

Aerisirea micropompei este asigurată printr-o conductă (8), brangată la racordul de drenare al supapei de pornire. Această conductă este asamblată împreună cu celelalte conducte de drenare sau de aerisire a motorului, într-un fascicul (9) situat sub carterul turbinei.

Fig. 3.7 Conductele circuitului

Conductele circuitului (figura 3.7):

Începând de la racordul cu trei căi (1), acestea sunt:

conducta (2) de alimentare a pompei de carburant;

conducta (4) de la pompa (3) la regulatorul (5);

conducta (6) de la regulatorul (5) la robinetul electric (7);

conducta (8) de la robinetul (7) la intrarea carburantului în motor, spre port-jiclorul tubului de carburant;

conductele (9) și (10) de plecare și de întoarcere a carburantului la dispozitivul de pornire (11);

conducta (12) de la robinetul electric (7) la supapa de pornire (13);

conducta (14) a manocontactorului (15) de întrerupere a demarorului, racordată la conducta (8)

3.2.7 REZERVORUL DE COMBUSTIBIL

Se prezintă în două variante:

Rezervor cubic (tipul vechi) – are formă cubică, o capacitate maxima de 565 litri din care sunt inutilizabili 10 litri. Este montat pe elicopterele din prima generație fabricată în țară.

Rezervor cvadrilobic (tipul nou) – are în forma unui cilindru cu două capace (superior și inferior) ușor rotunjite; capacitate maximă – 575 litri, utilizabili 573 litri.

Rezervorul de combustibil este centrat pe o structură centrală ( în interiorul ,grinzii cu zăbrele,) prin intermediul a doi pioni de centraje; pentru a permite o așezare la nivel a rezervorului (după axa de ruliu) pionul de centrare din stânga este prevăzut cu un sistem de reglare cu șurub. Rezervorul este suspendat pe structura centrală printr-un sistem de chingi și prin patru cabluri; fixarea rezervorului este completată printr-o bieletă, prinsă cu un capăt de partea inferioară a structurii centrale ( în axa aparatului), iar cu celălalt capăt de o ferură legată de virola inferioară a rezervorului.

Rezervorul este echipat cu:

pompă de gavaj (pentru amorsarea circuitului de combustibil);

detectiror de nivel cu transmițător electric;

bușon de umplere;

robinete pentru golire și decantare;

conduct de aerisire;

sesizor pentru nivel minim de combustibil.

În interior rezervorul este prevăzut cu doi pereți despărțitori perpendicular care se încrucișează în centrul acestuia.

Rezervorul poate fi echipat cu un înveliș de protecție contra gloanțelor, blindaj care acoperă partea de jos a rezervorului până la aproximativ jumătate din înălțime.

Fig. 3.8 Rezervor IAR 316-B

3.2.8 FILTRUL DE COMBUSTIBIL

Pe traseul combustibilului de la rezervor la motor (conducta principală), se adaugă filtre pentru curățarea acestuia de impurități mecanice, de particule de rugină, de zgură și de apă (exemple: filtru grosier, filtru decantor). Filtrele pot fi montate înaintea pompei principale (filtre de joasă presiune), cât și după pompă (filtre de înaltă presiune).

Există patru tipuri de filtre: cu site, cu pori, cu fante și de separare. Filtrele cu site sunt făcute din site metalice sau din o țesătură oarecare. În general sunt folosite filtre cu sită la care elementul filtrant este o sită de cupru. Filtrele cu pori sunt executate prin coacerea pulberilor metalice. Cele mai folosite sunt cele din 90-95% cupru și 5-10% cositor. Filtrele de combustibil cu fante sunt alcătuite din o sârmă înfășurată pe o carcasă cu filet prin ale cărui spire trece combustibilul. Se montează de obicei în interiorul injectoarelor.

Givrarea este problema principală în expluatarea filtrelor. Pentru evitarea acestuia se introduce în filtru debit suplimentar, combustibil preîncălzit de la pompă sau radiatorul de ulei, sau se poate introduce alcool.

Filtrul este dispus în partea laterală dreapta a elicopterului, în spatele rezervorului de combustibil și este alcătuit dintr-un corp metalic în interiorului căruia se montează un bloc de elemente filtrante din bronz poros (finețe 10 µm). Filtrul este prevăzut cu o supapă by-pass (pentru cazul colmatării filtrului) ce se deschide când diferența de presiune între amontele și avalul filtrului este de 0,14 hpz, un indicator mecanic (o tijă numită „soldățel) permite să se observe dacă filtrul este colmatat, fără a fi necesară demontarea lui.

Observație- acesta este singurul filtru prevăzut pentru instalația de combustibil și de aceea se impune respectarea cu strictețe a cazului special „colmatare filtru” (în circuitul G.T.M., la dispozitivul barostatic este prevăzută o sită metalică pentru filtrare, dar finețea ei este mult mai mică).

STUDIU DE CAZ: MODELAREA TRIDIMENSIONALĂ A POMPEI DE COMBUSTIBIL A ELICOPTERULUI IAR 316 – B

4.1 POMPA DE COMBUSTIBIL

Am ales să modelez pompa de combustibil din instalația de combustibil a elicopterului IAR 316 – B pentru că este una dintre cele mai complexe piese.

Fig. 4.1 Pompa de combustibil

Se folosește pentru a asigura combustibil sub presiune grupului propulsor. Pentru pornire se folosește o pompa acționată electric plasată dedesuptul rezervorului și pompe acționate de motor pe timpul funcționării.

Pompele din sistemul de alimentare trebuie să aibe un debit cu cel puțin 25% mai mare decât cel cerut de motor în tompul decolării, la turația acestui regim.

Sunt utilizate pompele de tip volumetric (cu angrenaje, cu palete și cu piston) și pompe centrufuge, sau rotative. Acestea din urmă sunt prevăzute cu mijloc propriu de antrenare, de obicei un motor electric. Au turații mari 6000- 7000 rot/min. Folosite ca pompe intermediare, ele sunt montate în interiorul rezervorului sau în imediata lui apropiere. Ca pompe de amorsare se mai pot folosi pompe manuale volumetrice.

Este montată pe grupul exterior al pompei de ulei, arborele său conducător fiind cuplat printr-un manșon canelat la arborele conducător al grupului de pompe.

4.2 MODELAREA COMPUTERIZATĂ

Controlul calculatorului asupra tuturor aspectelor legate de prelucrare și fabricație este un factor important în creșterea fiabilității pieselor în cel mai mic detaliu, cu o modelare perfecționată și vedere tridimensională .

Pentru realizarea acestei modelări, au apărut în timp anumite programe asistate de calculator, aplicații sau mijloace, care pot asista inginerii în domeniul proiectării. La început aceste programe au avut rolul de a înlocui planșetele și utilizate ca instrument de desenare asistate de calculator. Odată cu dezvoltarea nivelului tehnologic, aceste programe la rândul lor au suportat modificări care au dus la ușurarea muncii inginerilor. Astfel, aceste programe au ajuns să asiste inginerii la întreaga muncă de proiectare. Evoluția acestor programe, permit în momentul de față reprezentarea virtuală a orcărui obiect într-o variantă foarte reală, în trei dimensiuni (3D).

Termenul de proiectare 3D este de fapt o reprezentare bidimensională a unui obiect într-o lume virtuală tridimensională.

Această proiectare pe calculator utilizează un ansamblu de ecuații complexe, obiectele proiectate existând doar în memoria calculatorului, obiectele neavnd o formă fizică.

Pentru a crea o adâncime și o imagine vizuală tridimensională, calculatorul folosește efecte de deformare și iluminare a obiectelor.

Proiectele realizate cu ajutorul programelor de modelare tridimensională au la bază modelarea geometriei obiectelor aparținând șcenei de lucru.

Proiectarea începe de la anumite primitive, primitive ce sunt oferite de aplicația utilizată. Prin editarea și deformarea obiectelor se obține ceea ce se urmărește, această editare și deformare poarta numele de modelare.

4.2.1 PLATFORMA DE LUCRU GOOGLE SKETCHUP

Sketchup reprezintă o platformă de lucru CAD ce poate rula în Microsoft Windows, Mac Os X și Linux. Această platformă de lucru este în prezent utilizată de mulți proiectanți și ingineri din întreaga lume.

Sketchup este un program de grafică 3D. El poate fi folosit pentru crearea modelelor 3D, mapare UV, texturare, animație și randare, fiind cunoscut pentru ușurința de folosire.

Inițial programul a fost dezvoltat de firma “Last Software” ca fiind un program 3D pentru toată lumea. În 2006 a fost achiziționat de către Google. Începând cu versiunea 4, Sketchup suportă extensii software prin intermediul limbajului de programare “Ruby”. În 2007, odată cu versiunea 6, a fost introdus un nou modul LayOut creat pentru aranjarea în pagină și prezentări. Acest modul este inclus în pachetul Pro. În 2012 a fost achiziționat de firma “Trimble”.

Această platformă de lucru oferă informații foarte importante de către orice inginer care are nevoie pentru realizarea unei proiectări cât mai exacte. Platforma are o interfață ușor de utilizat, cu un set de instrucțiuni avansate pentru realizarea simulărilor, care oferă informații vitale despre problemele care pot apărea pe timpul utilizării.

Piesele realizate pot fi supuse la simulări pentru mișcare, pentru realizarea fluxului de fluid, pentru vibrații termice, pentru durabilitate și rezistența la impact. Aceste simulări oferă rezultate importante ce ajută inginerii și proiectanții să vadă dacă produsul pe care doresc să îl realizeze este cea mai bună soluție, astfel se pot încerca cu ușurință și alte variante de proiectare care oferă șansa de a reduce cheltuielile.

Avantaje care sunt oferite de platforma de lucru:

Utilizarea pe PC;

Reducerea timpului necesar fabricării prin eliminarea erorilor de proiectare;

Proiectarea pieselor în varianta 3D;

Posibilitatea de a se modifica și de a actualiza modificările în modelul 3D;

Realizarea de asamblări;

Funcții inteligente;

Analiza și simularea elementului finit

4.2.2 PRINCIPALELE FUNCȚII FOLOSITE PENTRU REALIZAREA COMPONENTELOR ÎN GOOGLE SKETCHUP

În figura 4.2 se pot observa cele mai importante elemente din interfața programului sunt: bara de titlu, meniul principal, bara de instrumente, zona pentru desenare, bara de stare și caseta de control al valorilor.

Fig 4.2 Interfața programului și principalele instrumente de editare și de vizualizare

Bara de instrumente apare în partea de sus a interfeței, însă acestea pot fi mutate în oricare din părțile interfeței prin opțiunea Large Tool Set din meniul View – Toolbars.

În general, cea mai folosită unealtă este Line (butonul în formă de creionaș). Sketchup oferă o serie de funcții ajutătoare, ținând cont de poziționarea cursorului față de cele trei axe principale, vizibile prin cele trei culori, albastru – înățimea, verde – lungimea și roșu – lățimea, sau axele x,y și z.

Fig. 4.3 Cele trei axe x,y și z

După cum se poate observa în figura 4.4. Google Sketchup oferă posibilitatea introducerii manuale a dimensiunilor pentru obiectele create ( lungime, înălțime, suprafață, s.a.). Atunci când cunoaștem lungimea și lățimea obiectului respectiv, se pot introduce valorile exacte, cu ajutorul tastaturii.

Fig. 4.4 Verificarea dimensiunilor prin funcția Dimensions

Pentru eficientizarea acțiunilor și reducerea timpului de lucru, este necesară familiarizarea cu scurtăturile aplicației ( combinații de taste). Acestea sunt afișate în meniu, în dreptul fiecărui instrument. De exemplu, pentru mutare – Move avem tasta M (figura 4.5); pentru ștergere – Eraser avem tasta E, pentru Offset – F, etc.

Fig. 4.5 Vizualizarea scurtăturilor pentru fiecare unealtă

Modelarea pompei de combustibil

Pentru a construi pompa de combustibil am ales sa folosesc proiectarea de „jos în sus”. Am creat piesă cu piesă.

Pentru a crea schița am intrat în meniul ”Sketch”. Acesta conține diferite elemente geometrice: linii, cercuri, paralelograme, arce de cerc, elipse, pătrate. Prima schiță creată a fost cercul cel mare din figura de mai jos, ce în realitate este utilizat pentru prinderea în șuruburi a pompei

Se pot crea relații între elementele unei schițe. Se selectează două sau mai multe elemente și se deschide automat un meniu cu posibilele constrângeri ce se pot crea între acele elemente. De exemplu dacă selectez două linii pot alege ca acestea sa fie poziționate: paralele, perpendiculare, să fie egale, coliniare, fixe.

Se pot crea relații și între schițe și obiecte sau schițe și plane, sau obiecte și plane etc. procedând conform explicațiilor din paragraful anterior.

Fig. 4.6 Bara de meniu Sketch

Fig. 4.7 Prima schiță din ansamblul primei piese

După construirea schiței am folosit în meniu comanda „Push-Pull” pentru a realiza un cilindru. Orificiile le-am realizat tot prin desenarea unui cerc dar am folosit comanda „Extruded Cut” pentru înlăturarea materialului din interiorului cercului.

Fig. 4.8 Obținerea orificiilor după comanda „Extrude”

Fig. ..

Fig. …

Fig. ..

Fig. ..

Fig. ..

Fig. …

BIBLIOGRAFIE

***http://www.leonardodavincisinventions.com/inventions-for-flight/leonardo-da-vinci-helicopter/ [data vizualizării: 10 februarie 2015].

***http://www.aviastar.org/helicopters_eng/cornu.php [data vizualizarii: 21 martie 2015].

***http://www.helistart.com/helicopters/Louis_Breguet_and_Rene_Dorand/Helicopter [data vizualizarii: 18 martie 2015].

***http://www.flugzeuginfo.net/acimages/kaman_htk1_davidlednicer.jpg [data vizualizării: 4 ianuarie 2015].

***http://www.bacauexpres.ro/wp-content/uploads/2012/12/elicopter_smurd.jpg [data vizualizarii: 18 martie 2015].

***http://www.military-today.com/helicopters/kamov_ka50_hokum.htm [data vizualizării: 10 decembrie 2014].

***http://www.military-today.com/helicopters/ch_47_chinook.htm [data vizualizarii: 19 martie 2015].

***http://www.edcoatescollection.com/ac6/SNCASE%2520SE3000.html [data vizualizării: 4 ianuarie 2015].

***http://www.garden4us.com/picsrtnq/k-1200-k-max-synchropter [data vizualizării: 12 februarie 2015].

***http://fluidsistem.ro/parteneri/ALLWEILER.html [data vizualizarii: 10 aprilie 2015].

*** IAR S.A, IAR 330 Puma.(2004) – Manual de instruire. Volumul II.[.pdf]

*** IAR S.A, IAR 316 B.(1986) – Manual de exploatare a elicopterului IAR 316 B.

*** SA 316 B – Alouette III. Volume I. Aerospațiale.

Adrian Postelnicu, Gheorghe Deliu, Răzvan Udroiu (2001), Teoria, performanțe și construcția elicopterelor, Cluj.

Augustin Petre (1999), Proiectarea structurilor de aeronave și astronave, București.

Igor J Karassik & Ray Cartor, “Centrifugal pumps”, Tata McGraw Hill Book company-2nd Edition, 1960.

Langton, Roy și Clark, Chuck. (2009). Aircraft Fuel Systems. John Wiley and Sons, Ltd. Aerospace Series.

Lazăr, Ionel. (1983). Calculul, Construcția și exploatarea instalațiilor de combustibil ale aeronavelor militare. Partea întîi. Academia Militară. București.

Lazăr, Ionel. (1985). Calculul, construcția și exploatarea instalațiilor de combustibil ale aeronavelor militare. Partea a doua. Academia Militară. București.

Vlășceanu, N. (1983) – Elicoptere-Caracteristici și Performanțe.Academia Militară, București.