Мобильный программно-аппаратный комплекс для испытания порохов и баллиститных твёрдых ракетных топлив

Изобретение относится к мобильным комплексам для испытания порохов и твердых ракетных топлив. Мобильный программно-аппаратный комплекс (МПАК) для испытания порохов и баллиститных твёрдых ракетных топлив включает оборудование для определения химической и тепловой стойкости, баллистических характеристик и влажности порохов, рабочее место оператора и необходимое для проведения испытаний вспомогательное оборудование. МПАК выполнен на едином цифровом кластере, а оборудование размещено в отсеках двух мобильных платформ, установленных на автомобилях повышенной проходимости. Отсек одной из платформ, где снимаются баллистические характеристики, оборудован бронекапсулой и имеет герметичный тамбур. МПАК предназначен для определения эксплуатационной пригодности порохов и баллиститных твердых ракетных топлив на этапах их жизненного цикла с использованием методов экспресс-анализа физико-химических, энергетических и баллистических характеристик, оценки их безопасности и соответствия требованиям технической документации при хранении, эксплуатации в составе боеприпасов и утилизации. Изобретение снижает разброс показателей, повышает мобильность, обеспечивает автономность, снижает затраты на обеспечение мобильности и безопасности функционирования, минимизирует воздействия на экологию. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к мобильным комплексам для испытания порохов и твердых ракетных топлив и предназначено для определения эксплуатационной пригодности порохов и баллиститных твердых ракетных топлив на этапах их жизненного цикла с использованием методов экспресс-анализа физико-химических, энергетических и баллистических характеристик, оценки их безопасности и соответствия требованиям технической документации при хранении, эксплуатации в составе боеприпасов и утилизации.

Уровень техники

В настоящее время имеются проблемы, связанные, прежде всего, с невозможностью проведения испытаний порохов, ракетных топлив в удаленных арсеналах, открытых складах хранения из-за отсутствия в них стационарного оборудования для проведения испытаний в необходимом количестве. В процессе хранения порохов и баллиститных твердых ракетных топлив из-за тепловых воздействий происходит их старение, которое приводит к изменениям химических, физико-механических и энергетических характеристик. Изменения могут достигать таких значений, что будет невозможно использование составов по основному назначению. Кроме того, физико-химические процессы, происходящие при старении, могут приводить к возгоранию или взрыву. Поэтому оперативный контроль за состоянием хранения порохов и ракетных топлив крайне важен для обеспечения возможности использования их для боевого применения и безопасного хранения на складах.

Большое количество военных округов, обширная география нашей страны, наличие различных климатических зон и техническое состояние имеющегося испытательного оборудования являются серьезной проблемой для решения задач контроля состояния порохов и ракетных топлив.

Отечественными и зарубежными учеными разработаны методики и приборное обеспечение для исследования отдельных вопросов, возникающих при хранении порохов и твердых ракетных топлив.

Известен измерительно-вычислительный комплекс для контроля характеристик нитроцеллюлозных порохов (Патент на полезную модель RU 149594 U1, МПК G01N 33/22, оп. 2015), предназначенный для определения влажности порохов и зависящих от влажности их характеристик после длительного хранения в условно герметичных сосудах. Однако, влажность не является важной характеристикой, определяющей эксплуатационную пригодность порохов.

Известен взятый за прототип мобильный комплекс контейнерного типа для проведения лабораторных испытаний порохов (Патент на изобретение RU 2691680, МПК В60Р 3/00, G01N 33/22, оп. 2019), включающий размещенное в трех контейнерах оборудование для определения химической и тепловой стойкости, баллистических характеристик и влажности порохов, рабочее место оператора, а также необходимое для проведения испытаний вспомогательное оборудование. При этом контейнер для баллистических испытаний размещен за обваловкой для обеспечения безопасности. В контейнерах используется следующее оборудование: измерительно-вычислительный комплекс «Вулкан», титратор по методу Фишера кулонометрический MettlerToledo, титратор по методу Фишера волюмометрический MettlerToledo V20, комплекс теплофизических исследований «Тепло», измерительно-вычислительный комплекс «Поляна», а также вспомогательное оборудование: аналитические весы OhausAdventurerPro (AV) 264С, ножницы рычажные, столы лабораторные, эксикатор, шкафы вытяжные, водяная баня, сушильный шкаф SNOL 58/350, шкаф для хранения лабораторной посуды, шкаф металлический для хранения образцов пороха, металлическая емкость для отходов порохов, сплит-система, вентиляция, шкаф для одежды, тумба, письменный стол, расходная кладовая. Для решения задачи мобильности контейнеры со всем оборудованием перевозят на автомобилях.

Известный мобильный комплекс - прототип, имеет ряд недостатков. Проводимые с его использованием испытания не позволяют сделать полное заключение о пригодности порохов и твердых ракетных топлив, так как в комплексе не предусмотрено определение одной из основных характеристик, влияющих на сохранность составов при длительном хранении - содержание стабилизатора химической стойкости. При решении задачи мобильности необходимо использовать три автомобиля для транспортировки контейнеров, а для размещения на грунте контейнеров, снимаемых с транспортных платформ, необходим кран. Кроме того, необходим трактор, создающий обваловку одного из контейнеров для обеспечения безопасности функционирования комплекса. Это увеличивает состав персонала комплекса и влечет значительное увеличение стоимости как самого комплекса, так и стоимости его эксплуатации. Кроме того, комплекс не может эксплуатироваться автономно. Необходимо наличие на объекте систем жизнеобеспечения, электроснабжения и связи. Увеличена погрешность измеряемых показателей, так как настройку измерительных узлов приборов, в т.ч. весов, необходимо проводить вручную. В прототипе отсутствует единый алгоритм обработки экспериментальных данных, которые по этой причине не могут без проблем согласованы с уже имеющимися результатами и данными других исследователей.

Раскрытие сущности изобретения

Технический результат от использования патентуемого технического решения заключается в расширении числа решаемых задач, в повышении мобильности, обеспечении автономности, снижении затрат на обеспечение мобильности и безопасности функционирования, снижении погрешности измеряемых показателей, минимизации воздействия на экологию, возможности наряду с порохами анализировать твердые ракетные топлива необходимые для возможного получения заключения о эксплуатационной пригодности состава, а также сокращение времени получения результата за счет возможности одновременного выполнения нескольких видов испытаний.

Указанный технический результат достигается предлагаемым к патентованию мобильным программно-аппаратным комплексом (МПАК) для испытания порохов и баллиститных твердых ракетных топлив, включающим размещенное оборудование для определения химической и тепловой стойкости, баллистических характеристик и влажности порохов, рабочее место оператора, а также необходимое для проведения испытаний вспомогательное имущество, при этом, согласно изобретению он выполнен на едином цифровом кластере с возможностью регистрации, обработки, накопления и сравнения данных, для оценки эксплуатационной пригодности порохов и баллиститных твердых ракетных топлив со стабилизаторами химической стойкости, при этом МПАК установлен на двух автомобилях повышенной проходимости, оборудование размещено в герметичных отсеках двух мобильных платформ, высокоточные весы установлены на гироскопических стабилизирующихся платформах, отсек одной из платформ, где снимаются баллистические характеристики, оборудован бронекапсулой и имеет герметичный тамбур.

В мобильном комплексе предусмотрена установка спектофотометра и газового хроматографа для определения количества стабилизатора химической стойкости.

В мобильном комплексе предусмотрено отключение стационарного электропитания и автоматический переход на работу от буксируемого электрогенератора, кроме этого МПАК выполнен с дополнительной звукоизоляцией и системой климатического контроля.

Автомобили комплекса имеют усиленные рамы, дополнительную защиту топливных баков и топливопроводов, электропроводку, выполненную в искро-пожаробезопасном исполнении, смонтированные дополнительные боковые металлические ящики для установки в них скрубберов, предназначенных для очистки отработанных воздуха и воды, для минимизации воздействия на окружающую среду.

В мобильном комплексе предусмотрено автоматическое аварийное отключение электропитания и автоматическая система аварийного пожаротушения в бронекапсуле и лабораторных шкафах, оборудованных вытяжной вентиляцией.

Бронекапсула позволяет защитить оператора от воздействия поражающих факторов при нештатных ситуациях.

Рабочее место оператора оборудовано ЭВМ с программным обеспечением, в котором регистрируются, учитываются и обрабатываются все результаты испытаний, формирующим базу данных. На основе наработанной статистики и имеющихся критериев пригодности проводится оценка полученных результатов.

Изобретение поясняется чертежами и примером конкретного исполнения изобретения (фиг. 1, фиг. 2).

Краткое содержание чертежей

На фиг. 1 показана платформа №1, на которой размещено оборудование для определения химической и тепловой стойкости порохов и твердых ракетных топлив, определения баллистических характеристик и тепловых эффектов термического разложения;

на фиг. 2 - платформа №2, на которой размещено оборудование для определения массовой доли влаги и содержание стабилизатора химической стойкости.

На чертежах имеются следующие цифровые обозначения:

1 - сушильный шкаф;

2 - эксикатор;

3 - высокоточные весы;

4 - измерительно-вычислительный комплекс по определению баллистических характеристик порохов и твердых ракетных топлив;

5 - измерительно-вычислительный комплекс для определения термической (химической) и тепловой стабильности порохов и твердых ракетных топлив, находящийся в двух вытяжных шкафах;

6 - измерительно-вычислительный комплекс для исследования тепловых эффектов термического разложения;

7 - шкаф для хранения образцов и проб;

8 - стол-мойка;

9 - рабочий стол оператора с ЭВМ;

10 - шкаф вытяжной;

11 - усиленный стол с гироскопической платформой, для высокоточных весов;

12 - термостат;

13 - спектрофотометр;

14 - выдвижной рабочий стол;

15 - ножницы рычажные;

16 - плита нагревательная;

17 - водяная баня;

18 - хроматограф;

19 - баллон с гелием для хроматографа;

20 - шкаф для одежды;

21 - стол лабораторный;

22 - стеллажные полки;

23 - титратор кулонометрический;

24 - титратор волюмометрический;

Осуществление изобретения

Мобильный программно-аппаратный комплекс (МПАК) для испытания порохов и баллиститных твердых ракетных топлив (фиг.1, фиг. 2) представляет собой установленные на двух автомобилях, повышенной проходимости, отвечающие всем техническим требованиям по работе с взрывчатыми материалами, две платформы с герметичными отсеками, где размещено оборудование для определения химической и тепловой стойкости, баллистических характеристик и влажности порохов, рабочее место оператора, а также необходимое для проведения испытаний вспомогательное оборудование. В состав МПАК входит также буксируемый электрогенератор, что позволяет комплексу функционировать без привязки к стационарным электросетям и продолжать работу при отключении систем стационарного электропитания.

В первом автомобиле установлена мобильная платформа с двумя герметичными отсеками, причем один отсек оборудован бронекапсулой, в которой размещено оборудование для проведения взрывопожароопасных работ с использованием измерительно-вычислительного комплекса «Поляна», что обеспечивает безопасность проведения испытаний. В герметичном отсеке размещены: эксикатор, с крышкой, с фарфоровым поддоном, и пластиковой ручкой, бортик основания 200 мм, установка для определения кинетики термического разложения порохов, твердых ракетных топлив с использованием измерительно-вычислительного комплекса «Вулкан», а так же оборудование для исследования тепловых эффектов термического разложения порохов и твердых ракетных топлив «Тепло».

Во втором автомобиле установлена мобильная герметичная платформа с отсеком и тамбуром. В отсеке размещены: спектрофотометр СФ-104, определяющий массовою долю стабилизатора химической стойкости (дифениламина), газовый хроматограф «Кристалл 2000М» для определения массовой доли стабилизатора химической стойкости (центр элита), титратор кулонометрический МКС-710S и титратор волюмометрического MKV-710S по методу Фишера, определяющие массовую долю влаги, плита нагревательная ПЛ-01, сушильный шкаф ШС-40-02, водяная баня LOIP LB-162 (ЛАБ-ТБ-6/24), электронные весы высокой точности, установленные на усиленном столе, термостат В 28 Classic.Line, ножницы рычажные STALEX HS-6.

В исследованиях используются электронные весы высокой точности «Госметр ВЛ-224В-С», установленные на гироскопическом стабилизаторе качки МС2Х, что обеспечивает автоматическую настройку весов перед их применением, что значительно сокращает трудоемкость работ. Гиростабилизация позволяет в автоматическом режиме за короткий промежуток времени приводить оборудование в рабочее состояние не зависимо от рельефа окружающей местности.

Также размещены стеллажные полки, предназначенные для размещения оборудования при транспортировке.

Габаритные размеры платформ выбираются исходя из условия размещения на них всего необходимого оборудования, для указанного в заявке оборудования длина и ширина платформ составляет 6700 см и 2500 см. соответственно.

Комплекс выполнен на едином цифровом кластере, что позволяет получать и обрабатывать данные испытаний в одном формате. Мобильные платформы соединены между собой высокоскоростным каналом связи.

1. Мобильный программно-аппаратный комплекс (МПАК) для испытания порохов и баллиститных твёрдых ракетных топлив, включающий размещённое оборудование для определения химической и тепловой стойкости, баллистических характеристик и влажности порохов, рабочее место оператора, а также необходимое для проведения испытаний вспомогательное имущество, отличающийся тем, что он выполнен на едином цифровом кластере с возможностью регистрации, обработки, накопления и сравнения данных для оценки эксплуатационной пригодности порохов и баллиститных твёрдых ракетных топлив со стабилизаторами химической стойкости, при этом МПАК установлен на двух автомобилях повышенной проходимости, оборудование размещено в герметичных отсеках двух мобильных платформ, высокоточные весы установлены на гироскопических стабилизирующихся платформах, отсек одной из платформ, где снимаются баллистические характеристики, оборудован бронекапсулой и имеет герметичный тамбур, а для определения количества стабилизатора химической стойкости предусмотрена установка спектофотометра и газового хроматографа.

2. Мобильный комплекс по п. 1, в котором предусмотрен при отключении стационарного электропитания автоматический переход на работу от буксируемого электрогенератора, кроме этого, МПАК выполнен с дополнительной звукоизоляцией и системой климатического контроля.

3. Мобильный комплекс по п. 1, в котором автомобили имеют усиленные рамы, дополнительную защиту топливных баков и топливопроводов, электропроводку, выполненную в искро-пожаробезопасном исполнении, смонтированные дополнительные боковые металлические ящики для установки в них скрубберов, предназначенных для очистки отработанных воздуха и воды, для минимизации воздействия на окружающую среду.

4. Мобильный комплекс по п. 1, в котором предусмотрено автоматическое аварийное отключение электропитания и автоматическая система аварийного пожаротушения в бронекапсуле и лабораторных шкафах, оборудованных вытяжной вентиляцией.