Установка для определения скорости горения твёрдого топлива

Изобретение относится к измерительной технике: устройству приборов, предназначенных для определения скорости горения твердых топлив (ТТ), используемых в аппаратах для глубоководных систем, ствольных системах различного назначения и др., работающих при высоких давлениях (от двадцати до сотен мегапаскалей). Установка для определения скорости горения ТТ содержит корпус, заполненный на 90% водой, несколько пристыкованных к нему радиально установленных в горизонтальной плоскости камер сгорания. В каждой из них размещен контрольный образец в виде бесканальной шашки, снабженной со стороны запала форсажными канальными шашками и установленной на корпусе сменной сопловой втулкой с расходным отверстием. При этом корпус выполнен составным из крышки и стакана, который, а также все камеры сгорания, исполнены из двух цилиндров путем автоскрепления. Одна из установленных в камерах сгорания измерительных вставок выполнена с упорным буртиком уменьшенной толщины, равной 0,6d, где d - толщина буртика остальных измерительных вставок, предохраняя установку от разрушения в аварийном случае. В корпус установлены фильтры грубой и тонкой очистки продуктов сгорания ТТ, оснащенные металлическими сетками. Изобретение позволяет повысить прочность основных узлов, долговечность, безопасность при эксплуатации установки и повысить точность измерения скорости горения ТТ при высоком постоянном давлении. 1 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике: к устройствам, предназначенным для определения скорости горения твердого топлива.

Актуальность данной задачи обусловлена необходимостью измерения скорости горения образцов твердого топлива (далее именуемые - образцы ТТ), применяемых для изделий различного назначения: твердотопливных аппаратов для глубоководных систем, пороховых аккумуляторов давления, нефтеносных глубоких скважин, различных ствольных систем, работающих при высоких давлениях.

Известна установка для определения скорости горения ТТ по патенту РФ №2406864 от 27.12.2010 авторов Милехина Ю.М., Кондакова М.А., Гусева С.А., Кононова В.Б., Завьялова А.Т., Калашникова В.И. Она содержит внешний источник давления газов, камеру сгорания, датчик давления и затвор. Образец ТТ включает бронированный запальный образец с укрепленным на одном его торце запальным проводником и пристыкованные к противоположному торцу несколько последовательно установленных контрольных образцов, которые сгорают поочередно при относительно низких давлениях. К торцу запального образца со стороны запального проводника прикреплен внутрикамерный источник давления газов в форме небронированного образца ТТ, который не может быть применен для значительного повышения давления вследствие недостаточного газоприхода и горящего свода, не превышающего свод горения запального образца.

Основным недостатком этой установки является следующее. При последовательном сжигании каждого контрольного образца ТТ весьма сложно создать высокий уровень давления без применения внешнего источника давления газов, применение которого сопряжено еще с повышенной опасностью при эксплуатации.

Известна также установка для определения скорости горения по патенту на изобретение №2626033 РФ опубл. 21.07.2017 г. Бюл. №21. При подаче электропитания через запальную вставку с помощью воспламенителя происходит зажигание небронированных форсажных шашек (с относительно малым горящим сводом) и контрольных бесканальных образцов ТТ (с относительно большим сводом), размещенных в нескольких одинаковых камерах сгорания. Горение всех топливных образцов происходит одновременно вследствие наличия газовой связи между камерами. Особенностью указанной установки является то, что постоянство высокого давления должно обеспечиваться применением воды, помещенной в полость корпуса (при образовании высокотемпературных продуктов сгорания ТТ смесевого типа, содержащих определенное количество конденсированных частиц в виде оксидов металлов, соляной кислоты и др.) во время измерения скорости горения, вследствие чего расходное отверстие сопловой втулки может сохранять (или изменять) свои размеры. Применение нескольких бесканальных контрольных образцов, забронированных эластичными трубками, надетыми с натягом, и форсажных канальных шашек позволяет создать высокое давление без использования внешнего источника давления газа.

Установка по указанному выше патенту принята за прототип.

К недостаткам установки-прототипа относятся следующие:

- неудобство эксплуатации, а также низкая производительность из-за сборки-разборки установки, особенно при многократных испытаниях, вследствие значительного веса (массы) ее узлов;

- увеличение площади расходного отверстия сопловой втулки из-за разгара при истечении двухфазных высокотемпературных продуктов сгорания ТТ, что приводит к снижению уровня постоянного высокого давления и повышению погрешности определения скорости горения;

- в аварийном случае при нерасчетном повышении максимального давления возникает вероятность разрушения установки, что приводит к значительным финансовым (и ) затратам на изготовление нового комплекта.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение прочности основных узлов и производительности установки, снижение погрешности измерения скорости горения ТТ при высоком постоянном давлении, повышение безопасности и экономичности при эксплуатации.

Технический результат достигается тем, что установка для определения скорости горения твердого топлива, содержащая корпус, заполненный на 90% водой, несколько пристыкованных к корпусу радиально установленных в горизонтальной плоскости камер сгорания с размещенным в каждой контрольным образцом в виде бесканальной шашки, снабженной со стороны запала форсажными канальными шашками, и установленную на корпусе сменную сопловую втулку с расходным отверстием, при этом корпус выполнен составным из крышки и стакана, который, а также все камеры сгорания, исполнены из двух цилиндров путем автоскрепления. При этом одна из установленных в камерах сгорания измерительных вставок выполнена с упорным буртиком уменьшенной толщины, равной около 0,6d, где d - толщина буртика остальных измерительных вставок. В корпус установлен фильтр грубой очистки, выполненный в форме центральной стальной трубы с перфорированным заглушенным концом на длине где - длина перфорированной части, LT - длина трубы-фильтра, покрытой металлической сеткой, а также фильтр тонкой очистки, размещенный перед сопловой втулкой и выполненный из многослойной металлической сетки.

Предлагаемое изобретение поясняется рисунком: Фиг. - общий вид установки. На приведенной фигуре показано устройство установки для определения скорости горения твердого топлива и ее особенности, где 1 - стакан; 2 - крышка; 3 - воспламенитель; 4 - вставка запальная; 5 - форсажные канальные шашки; 6 - камера сгорания; 7 - образец контрольный; 8 - сигнализатор; 9 - вставка предохранительная; 10 - втулка дополнительная; 11 - фильтр-I; 12 - сетка; 13 - фильтр-II; 14 - пробка; 15 - сопловая втулка; 16 - вставка измерительная.

Основными рабочими узлами установки являются корпус и несколько камер сгорания. Поскольку камеры сгорания 6 и корпус являются наиболее тепло- и баронапряженными узлами, то они выполнены из двух цилиндрических деталей каждый путем автоскрепления, а корпус, кроме того, представлен составным из стакана 1 и крышки 2.

Автоскрепление является одним из известных приемов увеличения прочности материала сосудов высокого давления. (Циклис Д.С. Техника физико-химических исследований при высоких и сверхвысоких давлениях, М., «Химия», 1976, стр. 63-65).

В составной корпус (по центру) помещен фильтр-I поз.11 для грубой очистки продуктов сгорания топлива, который представляет собой цилиндрическую стальную трубу с заглушенным нижним концом.

В нижней части трубы фильтра выполнена перфорация в виде отверстий, которые снаружи закрыты металлической сеткой 12. Перфорация размещена на длине 0,2LT, где LT - длина трубы.

Для уменьшения разгара расходного отверстия сопловой втулки 15 перед ней дополнительно установлен фильтр-II тонкой очистки 13 в виде нескольких слоев металлической сетки.

С целью предотвращения разрушения установки при превышении максимально допустимого давления одна из установленных в камерах сгорания измерительных вставок 9 (которую можно назвать предохранительной) выполнена с упорным буртиком уменьшенной толщины, равной около 0,6d, где d - толщина буртика остальных измерительных вставок 16, и дополнена втулкой 10 толщиной, равной 0,4d, чтобы компенсировать уменьшение толщины упорного буртика и обеспечить одинаковую сборку камер сгорания. В итоге одна из камер сгорания, содержащая измерительную вставку с уменьшенной толщиной упорного буртика, выполняет одновременно роль предохранительного узла, обеспечивающего сохранность установки в аварийном случае.

Установка работает следующим образом. Для создания высокого давления (от двадцати до нескольких сотен мегапаскалей) с помощью воспламенителя 3, поданным электропитанием через запальную вставку (запал) 4, производится зажигание канальных форсажных шашек 5 и контрольных бесканальных образцов 7, размещенных в камерах сгорания 6.

Образовавшиеся при совместном горении образцов высокотемпературные двухфазные продукты сгорания металлизированных твердых топлив, содержащие наряду с газообразными продуктами определенное количество конденсированных частиц в виде оксидов металлов и соляной кислоты, по камерам 6 и крышке 2, поступают в перфорированную стальную трубу фильтра 11. часть агломерированных конденсированных частиц (смесь оксидов металлов с углеродными частицами) задерживается в перфорированной трубе с помощью металлической сетки 12. Затем остальные частицы задерживаются многослойной металлической сеткой фильтра тонкой очистки 13. Газообразные продукты сгорания ТТ и пары воды истекают через расходное отверстие сопловой втулки 15, установленной на стакане 1 корпуса.

При достижении фронтом горения контрольного образца 7 сигнализатора 8 происходит сгорание его, световой импульс по световоду измерительной вставки 16 фиксируется через фото датчик регистрирующей аппаратурой в форме автономного четкого пика для каждого контрольного образца ТТ, по которому осуществляется измерение времени (и скорости) горения при заданном высоком давлении.

После окончания горения этих образцов, истечения продуктов сгорания и паров воды из установки происходит снижение высокого давления до атмосферного.

В результате такого выхода продуктов сгорания твердотопливных образцов совместно с парами воды снижается разгар расходного отверстия сопловой втулки 15, установленной на корпусе, тем самым обеспечивается достаточное постоянство высокого давления и поддержание необходимой точности измерения скорости горения твердого топлива.

В аварийном случае при нерасчетном превышении максимального давления происходит срезание упорного буртика толщиной 0,6d предохранительной вставки 9, которая выбрасывается из установки и за счет значительного увеличения площади расходного отверстия обеспечивается снижение давления до атмосферного уровня. Разрушения установки не происходит.

Таким образом выполнение корпуса (в виде стакана и крышки) и всех камер сгорания составными из двух цилиндров путем автоскрепления (в каждом случае), введение предохранительной вставки за счет усовершенствования одной из установленных в камерах сгорания измерительных вставок, снабжение фильтрами грубой и тонкой очистки позволили повысить прочность основных узлов (со снижением веса), долговечность, безопасность, экономичность при эксплуатации установки и повысить точность измерения скорости горения ТТ при высоком постоянном давлении.

Испытания предлагаемой установки в условиях опытного полузаводского производства АО «НИИПМ» подтвердили ее эффективность.

Установка для определения скорости горения твердого топлива, содержащая корпус, заполненный на 90% водой, несколько пристыкованных к корпусу радиально установленных в горизонтальной плоскости камер сгорания с размещенным в каждой контрольным образцом в виде бесканальной шашки, снабженной со стороны запала форсажными канальными шашками, и установленную на корпусе сменную сопловую втулку с расходным отверстием, отличающаяся тем, что корпус выполнен составным из крышки и стакана, который, а также все камеры сгорания, исполнены из двух цилиндров путем автоскрепления, одна из установленных в камерах сгорания измерительных вставок выполнена с упорным буртиком уменьшенной толщины, равной около 0,6d, где d - толщина буртика остальных измерительных вставок, а в корпус установлен фильтр грубой очистки, выполненный в форме центральной стальной трубы с перфорированным заглушенным концом на длине lп=0,2LT, где lп - длина перфорированной части, LT - длина трубы-фильтра, покрытой металлической сеткой, и фильтр тонкой очистки, размещенный перед сопловой втулкой и выполненный из многослойной металлической сетки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к стендам для испытания (обкатки) и диагностики двигателей внутреннего сгорания, мобильной авиационной техники малой мощности.

Группа изобретений относится к области очистки отработавших газов. Техническим результатом является надежность работы устройства очистки отработавших газов.

Изобретение относится к области диагностирования технического состояния авиационных газотурбинных двигателей с учетом конкретных условий эксплуатации. Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленного способа, является более полное использование потенциальных возможностей основных деталей двигателя по ресурсу за счет применения усовершенствованного механизма подсчета накопленной поврежденности.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при контроле системы охлаждения турбинных лопаток газотурбинных двигателей. Заявлен способ контроля системы охлаждения лопаток турбины газотурбинного двигателя, характеризующийся тем, что устанавливают лопатку турбины в приспособлении, осуществляют продувку каналов охлаждения лопатки турбины рабочей средой, применяют в качестве рабочей среды воздух, оценивают бесконтактным методом систему охлаждения лопатки турбины и контролируют скорость выхода воздуха из каналов охлаждения лопаток турбины.

Изобретение может быть использовано в системах управления для двигателей внутреннего сгорания. Предлагаются способы для обнаружения дисбаланса топливно-воздушной смеси, характерного для некоторого цилиндра двигателя.

Стенд для испытания герметизирующей заглушки углового сопла включает основание, емкость пневмодавления, электропневмоклапан, дроссельную шайбу, переходник для монтажа испытуемой заглушки, имитатор раструба сопла, системы измерения и видеонаблюдения.

Изобретение относится к приборостроению, в частности к определению технического состояния двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с дополнительным оборудованием путем измерения ускорений разгона и выбега, часового расхода топлива, заданных гармоник ускорения разгона в эксплуатационных условиях.

Описан способ диагностики неисправностей во время испытания турбинной установки в системе испытания турбин, причем турбинная установка содержит множество компонентов турбины и турбинных датчиков, а система испытания турбин содержит множество испытательных датчиков.

Измерительная гребенка (10, 30) для измерения температуры, и/или давления, и/или химического состава газов, проходящих в проточном тракте (1) газотурбинного двигателя, при этом указанный проточный тракт (1) проходит вокруг оси (2) газотурбинного двигателя.

Представлен способ измерения количества твердых частиц в отработавших газах. Датчик твердых частиц расположен ниже по потоку относительно дизельного фильтра твердых частиц в выпускной системе.

Стенд для испытания герметизирующей заглушки углового сопла включает основание, емкость пневмодавления, электропневмоклапан, дроссельную шайбу, переходник для монтажа испытуемой заглушки, имитатор раструба сопла, системы измерения и видеонаблюдения.

Изобретение относится к испытаниям жидкостных ракетных двигателей малой тяги. Устройство состоит из упругой балки с двумя силоизмерительными датчиками (весоизмерительным и задающим), на которой крепится испытуемое изделие и измерительный датчик, узла подвеса, силозадающего устройства сильфонного типа, смонтированных в едином корпусе.

Изобретение относится к испытаниям жидкостных ракетных двигателей малой тяги. Устройство для измерения массы жидких компонентов топлива при работе ракетного двигателя малой тяги в режиме одиночных включений и в импульсных режимах, состоящее из электропневмоклапана, градуированных стеклянных трубок различного диаметра, при этом каждая трубка соединена с общим коллектором с помощью электропневмоклапанов и отсечного электропневмоклапана, согласно изобретению между полостью наддува устройства и выходным коллектором установлен датчик перепада давлений с возможностью измерения перепада давлений до и после пуска двигателя при достижении стабилизации показаний датчика и передачи сигнала в компьютерную систему измерения, обработки и отображения информации, а трубки содержат компоненты топлива, их количество, диаметр и длина обеспечивают работу двигателя от минимального единичного включения двигателя до режима с максимальным числом и длительностью импульсов при работе двигателя в импульсном режиме.

Изобретение относится к способам определения остатков жидкости в топливном баке и может быть использовано при экспериментальной отработке систем питания объектов ракетно-космической отрасли, в которых используют диафрагменные топливные баки малой емкости.

Изобретение относится к области испытаний ракетных двигателей малой тяги. Устройство для высотных испытаний ракетных двигателей выполнено с кормовым диффузором для обеспечения безотрывного течения продуктов сгорания в сопле ракетного двигателя при испытаниях и включает две вакуумные камеры и две вакуумные задвижки.

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано для экспериментальной отработки жидкостных ракетных двигательных установок, в частности, с целью имитации высотных условий при их создании и модернизации.

Способ экспериментального определения параметров запуска двигателя при стендовых испытаниях, основанный на проведении испытания и регистрации диаграммы тяги изделия двухмостовым силоизмерительным датчиком.

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для контроля диаметра критического сечения регулируемого сопла при производстве авиационных или ракетных реактивных двигателей.

Изобретение относится к области ракетной и измерительной техники и может быть использовано при огневых стендовых испытаниях ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ).

Изобретение относится к общей области аэронавтики, в частности оно относится к контролю ракетного двигателя. Способ содержит: этап (Е10) получения измерения контролируемого параметра, измеряемого датчиком и соответствующего рабочей точке двигателя, причем эту рабочую точку определяют по меньшей мере по одному параметру регулирования двигателя; этап (Е20) оценки значения контролируемого параметра для этой рабочей точки на основании регулируемого значения или фильтрованного заданного значения указанного по меньшей мере одного параметра регулирования двигателя, определяющего рабочую точку; этап (Е40) сравнения ошибки между измерением контролируемого параметра и его оценкой относительно по меньшей мере одного порога, определенного на основании погрешности на указанной ошибке, оцененной для рабочей точки; и этап (Е60) передачи уведомления в случае перехода указанного по меньшей мере одного порога.

Изобретение относится к измерительной технике: устройству приборов, предназначенных для определения скорости горения твердых топлив, используемых в аппаратах для глубоководных систем, ствольных системах различного назначения и др., работающих при высоких давлениях. Установка для определения скорости горения ТТ содержит корпус, заполненный на 90 водой, несколько пристыкованных к нему радиально установленных в горизонтальной плоскости камер сгорания. В каждой из них размещен контрольный образец в виде бесканальной шашки, снабженной со стороны запала форсажными канальными шашками и установленной на корпусе сменной сопловой втулкой с расходным отверстием. При этом корпус выполнен составным из крышки и стакана, который, а также все камеры сгорания, исполнены из двух цилиндров путем автоскрепления. Одна из установленных в камерах сгорания измерительных вставок выполнена с упорным буртиком уменьшенной толщины, равной 0,6d, где d - толщина буртика остальных измерительных вставок, предохраняя установку от разрушения в аварийном случае. В корпус установлены фильтры грубой и тонкой очистки продуктов сгорания ТТ, оснащенные металлическими сетками. Изобретение позволяет повысить прочность основных узлов, долговечность, безопасность при эксплуатации установки и повысить точность измерения скорости горения ТТ при высоком постоянном давлении. 1 ил.

Наверх