СИСТЕМА ДЛЯ ОДНОСТРУЙНОЙ И МНОГОСТРУЙНОЙ 3D-ПЕЧАТИ ТВЕРДОТОПЛИВНОГО ЗАРЯДА (ТТЗ) СМЕСЕВЫМ ТВЕРДЫМ ТОПЛИВОМ (СТТ) ДЛЯ ТВЕРДОТОПЛИВНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ (РДТТ)
SYSTEM FOR SINGLE-JET AND MULTI-JET 3D PRINTING OF SOLID PROPELLANT CHARGE (TTZ) WITH COMPOSITE SOLID PROPELLANT (STT) FOR A SOLID-PROPELLANT ROCKET ENGINE (SRE)

Область техники:
[0001] Изобретение относится к области вычислительной техники для одноструйной и многоструйной 3D-печати твердотопливного заряда (ТТЗ) смесевым твердым топливом (СТТ) для твердотопливного ракетного двигателя (РДТТ) с использованием искусственного интеллекта и машинного зрения.
Уровень техники:
[0002] В настоящее время известны некоторые системы 3D-печати ТТЗ из СТТ для РДТТ. Одним из примеров таких систем является система аддитивного производства топливного элемента из термопласта-алюминия и нанокомпозита, описанная в US 2017/0073280 A1. Известная система предусматривает смешивание первого компонента, подходящего в качестве гибридного ракетного топлива, и второго энергетического и пирофорного металлического компонента нанометрового размера в соответствии с заданным соотношением компонентов смеси для образования третьего компонента. Третий компонент, служащий в качестве исходного материала, используется в устройстве для аддитивного производства. Предусматривается эксплуатация устройства для аддитивного производства с использованием исходного компонента для изготовления топливного элемента, содержащего множество сплавленных уложенных друг на друга слоев затвердевшего материала топливного элемента, причем каждый слой из множества слоев содержит множество связанных и концентрических, по существу, круглых кольцевых шариков с разными радиусами и определение центрального отверстия для сгорания.
[0003] Однако известному решению присущи недостатки. В числе недостатков известного решения имеется низкий уровень точности печати, безопасности процесса одноструйной и многоструйной 3D-печати твердотопливного заряда (ТТЗ) смесевым твердым топливом (СТТ) для твердотопливного ракетного двигателя (РДТТ). Низкий уровень точности печати в известном решении обусловлен отсутствием машинного зрения и машинного обучения, которые обеспечивают прогнозирование и считывание текущих параметров процесса печати СТТ с их последующей корректировкой, что исключает возможность, например, возникновения проушин и натеков в ТТЗ. А низкий уровень безопасности обусловлен отсутствием многоступенчатого контроля температуры, влажности и других параметров на протяжении всей производственной цепочки и корректировки работы всей системы с учетом изменяющихся свойств ТТЗ из СТТ.
Раскрытие изобретения:
[0004] Задачей изобретения является устранение указанных выше недостатков.
[0005] Техническим результатом при этом является возможность создания цифрового двойника ТТЗ, повышение точности печати и безопасности процесса одноструйной и многоструйной 3D-печати твердотопливного заряда (ТТЗ) смесевым твердым топливом (СТТ) для твердотопливного ракетного двигателя (РДТТ), обусловленное машинным зрением и машинным обучением, и одновременным контролем параметров СТТ и ТТЗ на протяжении всей производственной цепочки и корректировки работы всей системы с учетом изменяющихся свойств ТТЗ из СТТ, а также наличием ОКТ-сканера, позволяющего создавать топографическую модель ТТЗ из СТТ, что позволяет создать топографическую модель ТТЗ и использовать её в дальнейшем в качестве цифрового двойника ТТЗ.
[0006] Для достижения технического результата предложена система для одноструйной и многоструйной 3D-печати твердотопливного заряда (ТТЗ) смесевым твердым топливом (СТТ) для твердотопливного ракетного двигателя (РДТТ), содержащая: а) вычислительное устройство, выполненное с возможностью приема, по меньшей мере, от двух видеокамер цифровых видеоданных и цифровых изображений, анализа цифровых видеоданных и цифровых изображений посредством машинного зрения и искусственного интеллекта, где в результате анализа посредством машинного зрения вычислительное устройство выявляет несоответствия параметров физической 3D-модели ТТЗ параметрам заданной математической 3D-модели ТТЗ, формирует данные, которые содержат инструкции по корректировке упомянутых несоответствий, передает сформированные данные контроллеру шкафа управления и одновременно загружает упомянутые данные в систему машинного обучения для обучения алгоритма машинного обучения, при этом алгоритм машинного обучения используется для прогнозирования параметров физической 3D-модели ТТЗ в соответствии с работой устройства для одноструйной и многоструйной 3D-печати СТТ для РДТТ, генерирования управляющих инструкций для корректировки работы устройства для одноструйной и многоструйной 3D-печати СТТ для РДТТ и передачи сгенерированных инструкций контроллеру шкафа управления; б) шкаф управления, содержащий: контроллер шкафа управления, выполненный с возможностью приема инструкций и данных от вычислительного устройства, датчика температуры устройства реологии, датчика температуры тракта, датчика давления тракта, датчика температуры устройства экструзии, датчика температуры устройства печати, газоанализатора, датчика влажности, датчика атмосферного давления, датчиков пламени, обработки упомянутых инструкций и данных, генерирования управляющих инструкций в соответствии с обработанными инструкциями и данными и выполненный с возможностью передачи управляющих инструкций и данных нагревателю устройства реологии, нагревателю тракта, нагревателю устройства экструзии, источнику ультрафиолетового излучения, нагревателю подложки, вентилятору, по меньшей мере, двум видеокамерам, вытеснительной системе, устройству терморегулирования и противопожарному клапану; интерфейсы соединения с шиной приема и передачи данных, выполненные с возможностью приема и передачи данных и инструкций между контроллером шкафа управления и датчиком температуры устройства реологии, датчиком температуры тракта, датчиком давления тракта, датчиком температуры устройства экструзии, датчиком температуры устройства печати, газоанализатором, датчиком влажности, датчиком атмосферного давления, датчиками пламени, нагревателем устройства реологии, нагревателем тракта, нагревателем устройства экструзии, источником ультрафиолетового излучения, нагревателем подложки, вентилятором, по меньшей мере, двумя видеокамерами, вытеснительной системой, устройством терморегулирования и противопожарным клапаном; в) устройство для одноструйной и многоструйной 3D-печати СТТ для РДТТ, выполненное с возможностью одноструйной и многоструйной 3D-печати СТТ для РДТТ в ответ на данные и инструкции, полученные от шкафа управления, и содержащее взрывостойкий корпус, в котором содержатся: устройство реологии, выполненное с возможностью изменения реологических свойств СТТ и содержащее: нагреватель устройства реологии, выполненный с возможностью нагрева СТТ для изменения его реологических свойств, где нагревание выполняется в соответствии с управляющими инструкциями, полученными от контроллера шкафа управления; датчик температуры устройства реологии, выполненный с возможностью измерения температуры в устройстве реологии, и передачи данных о температуре контроллеру шкафа управления; тракт, соединенный посредством термоизоляционных герметических контактов с устройством реологии и устройством экструзии, выполненный с возможностью подачи СТТ с измененными реологическими свойствами в устройство экструзии и содержащий: нагреватель тракта, выполненный с возможностью поддержания температуры СТТ с измененными реологическими свойствами, заданной нагревателем устройства реологии, где нагревание выполняется в соответствии с управляющими инструкциями, полученными от контроллера шкафа управления; датчик температуры тракта, выполненный с возможностью измерения температуры в тракте, и передачи данных о температуре контроллеру шкафа управления; датчик давления тракта, выполненный с возможностью измерения давления в тракте, и передачи данных о давлении контроллеру шкафа управления; устройство экструзии, выполненное с возможностью выполнения экструзии СТТ с измененными реологическими свойствами на устройство печати и содержащее: нагреватель устройства экструзии, выполненный с возможностью поддержания температуры СТТ с измененными реологическими свойствами, заданной нагревателем тракта, где нагревание выполняется в соответствии с управляющими инструкциями, полученными от контроллера шкафа управления; датчик температуры устройства экструзии, выполненный с возможностью измерения температуры в устройстве экструзии, и передачи данных о температуре контроллеру шкафа управления; источник ультрафиолетового излучения, выполненный с возможностью генерирования необходимого притока ультрафиолетового света на СТТ с измененными реологическими свойствами для его отвердевания, в результате чего формируется твердотопливный заряд (ТТЗ), где упомянутое генерирование ультрафиолетового света происходит в соответствии с управляющими инструкциями, полученными от контроллера шкафа управления; устройство печати, выполненное с возможностью формирования ТТЗ заданной формы посредством наложения устройством экструзии заданного количества слоев СТТ с измененными реологическими свойствами, и содержащее: подложку, выполненную с возможностью приема СТТ с измененными реологическими свойствами от устройства экструзии; нагреватель подложки, выполненный с возможностью поддержания температуры ТТЗ в соответствии с управляющими инструкциями, полученными от контроллера шкафа управления; датчик температуры устройства печати, выполненный с возможностью измерения температуры ТТЗ на подложке, и передачи данных о температуре контроллеру шкафа управления; устройство контроля технологического процесса, выполненное с возможностью контроля одноструйной и многоструйной 3D-печати СТТ для РДТТ и содержащее: газоанализатор, выполненный с возможностью определения качественных и количественных параметров состава смесей газов в пределах взрывостойкого корпуса устройства для одноструйной и многоструйной 3D-печати СТТ для РДТТ; вентилятор, выполненный с возможностью выведения тепловых потоков из устройства для одноструйной и многоструйной 3D-печати СТТ для РДТТ для поддержания заданной температуры в соответствии с управляющими инструкциями, полученными от контроллера шкафа управления; датчик влажности, выполненный с возможностью измерения уровня влажности в пределах взрывостойкого корпуса устройства для одноструйной и многоструйной 3D-печати СТТ для РДТТ; датчик атмосферного давления, выполненный с возможностью измерения атмосферного давления в пределах взрывостойкого корпуса устройства для одноструйной и многоструйной 3D-печати СТТ для РДТТ; по меньшей мере, две видеокамеры, выполненные с возможностью формирования цифровых видеоданных и цифровых изображений внутри устройства для одноструйной и многоструйной 3D-печати СТТ для РДТТ и передачи сформированных видеоданных и изображений вычислительному устройству, где управление упомянутыми видеокамерами выполняется в соответствии с управляющими инструкциями, полученными от контроллера шкафа управления; устройство автоматического пожаротушения, выполненное с возможностью пожаротушения в случае возникновения пожара и содержащее: датчики пламени, выполненные с возможностью автоматического обнаружения воспламенения в пределах устройства для одноструйной и многоструйной 3D-печати СТТ для РДТТ и передачи данных, сигнализирующих об обнаруженном воспламенении, контрольно-пусковому устройству и контроллеру шкафа управления; огнетушащую емкость с огнетушащим веществом, выполненную с возможностью автоматического распыления огнетушащего вещества в ответ на управляющие инструкции, полученные от контрольно-пускового устройства; контрольно-пусковое устройство, выполненное с возможностью приема от датчиков пламени данных, сигнализирующих об обнаруженном воспламенении, и автоматического генерирования с последующей передачей огнетушащей емкости управляющих инструкций, побуждающих огнетушащую емкость выполнять распыление огнетушащего вещества в пределах устройства для одноструйной и многоструйной 3D-печати СТТ для РДТТ; и г) питатель, выполненный с возможностью подачи СТТ в устройство реологии и содержащий: устройство терморегулирования, выполненное с возможностью терморегуляции в пределах питателя для поддержания заданной температуры СТТ в соответствии с управляющими инструкциями, полученными от контроллера шкафа управления; противопожарный клапан, выполненный с возможностью приема управляющих инструкций от контроллера шкафа управления, и, в ответ на принятые инструкции, блокирования тракта подачи СТТ в устройство реологии.
[0007] Дополнительно питатель содержит устройство контроля качества, выполненное с возможностью контроля качества СТТ, принятого от внешних устройств.
[0008] Дополнительно в качестве параметров используется, по меньшей мере, один из следующих параметров: геометрия ТТЗ, реологические свойства СТТ или ТТЗ, деформация ТТЗ и/или их комбинации.
[0009] Дополнительно шкаф управления содержит блок питания, выполненный с возможностью электропитания контроллера шкафа управления, всех элементов устройства для одноструйной и многоструйной 3D-печати СТТ для РДТТ, вытеснительной системы и питателя.
[0010] Дополнительно по меньшей мере две видеокамеры приводятся в движение посредством приводов видеокамер, где управление упомянутыми приводами выполняется в соответствии с управляющими инструкциями, полученными от контроллера шкафа управления посредством интерфейсов соединения с шиной приема и передачи данных, и приводы видеокамер обеспечивают их поворот для обеспечения обзора 360°.
[0011] Дополнительно питатель содержит накопитель, выполненный с возможностью приема СТТ от внешних устройств и его хранения с последующей подачей в устройство реологии посредством устройства подачи СТТ и тракта подачи СТТ.
[0012] Дополнительно устройство контроля технологического процесса содержит по меньшей мере два источника света, закрепленные на упомянутых видеокамерах и выполненные с возможностью освещения внутреннего пространства устройства для одноструйной и многоструйной 3D-печати СТТ для РДТТ для обеспечения формирования видеоданных и изображений посредством упомянутых видеокамер, где управление упомянутыми источниками света выполняется в соответствии с управляющими инструкциями, полученными от контроллера шкафа управления.
[0013] Дополнительно устройство реологии содержит бункер загрузки, выполненный с возможностью приема СТТ от питателя и подачи СТТ с измененными реологическими свойствами в тракт.
[0014] Дополнительно устройство реологии содержит привод устройства реологии, выполненный с возможностью приведения в движение бункер загрузки в соответствии с управляющими инструкциями, принятыми от контроллера шкафа управления посредством интерфейсов соединения с шиной приема и передачи данных.
[0015] Дополнительно устройство реологии содержит пресс, выполненный с возможностью выдавливания СТТ с измененными реологическими свойствами из устройства реологии в тракт в соответствии с управляющими инструкциями, принятыми от контроллера шкафа управления посредством интерфейсов соединения с шиной приема и передачи данных.
[0016] Дополнительно устройство экструзии содержит экструдер, содержащий шнек и сопло, выполненный с возможностью выполнения экструзии на подложку устройства печати в соответствии с управляющими инструкциями, полученными от контроллера шкафа управления посредством интерфейсов соединения с шиной приема и передачи данных.
[0017] Дополнительно устройство экструзии содержит привод устройства экструзии, выполненный с возможностью приведения в движение шнека и устройства экструзии в соответствии с управляющими инструкциями, полученными от контроллера шкафа управления посредством интерфейсов соединения с шиной приема и передачи данных.
[0018] Дополнительно устройство печати содержит датчик веса устройства печати, выполненный с возможностью измерения веса ТТЗ на подложке, и передачи данных контроллеру шкафа управления посредством интерфейсов соединения с шиной приема и передачи данных.
[0019] Дополнительно тракт содержит термоизоляционный гибкий шланг, выполненный с возможностью подачи СТТ с измененными реологическими свойствами в устройство экструзии.
[0020] Дополнительно устройство печати содержит привод подложки, выполненный с возможностью перемещения подложки в заданных координатах и вращения подложки для формирования ТТЗ заданной формы в соответствии с управляющими инструкциями, полученными от контроллера шкафа управления посредством интерфейсов соединения с шиной приема и передачи данных.
[0021] Дополнительно устройство контроля технологического процесса содержит спектрометр, выполненный с возможностью регистрации флуоресценции ТТЗ после воздействия на ТТЗ ультрафиолетового излучения и передачи данных о зарегистрированной флуоресценции ТТЗ контроллеру шкафа управления посредством интерфейсов соединения с шиной приема и передачи данных.
[0022] Дополнительно система содержит вытеснительную систему, выполненную с возможностью обеспечения давления в пределах тракта для очищения тракта от СТТ с измененными реологическими свойствами, где обеспечение давления выполняется в соответствии с управляющими инструкциями, полученными от контроллера шкафа управления посредством интерфейсов соединения с шиной приема и передачи данных.
[0023] Дополнительно устройство для одноструйной и многоструйной 3D-печати СТТ для РДТТ содержит устройство сканирования, выполненное с возможностью послойного сканирования ТТЗ в процессе печати в режиме реального времени и передачи данных вычислительному устройству в соответствии с произведенным сканированием, где сканирование выполняется в соответствии с управляющими инструкциями, полученными от контроллера шкафа управления посредством интерфейсов соединения с шиной приема и передачи данных.
[0024] Дополнительно устройство сканирования содержит рентгенографический сканер (X-Ray сканер) и сканер оптической когерентной томографии (ОКТ-сканер), где X-Ray сканер выполняет дефектоскопию в рентгеновском диапазоне, а ОКТ-сканер строит топографическую карту каждого напечатанного слоя ТТЗ, что позволяет создать топографическую модель ТТЗ и использовать её в дальнейшем в качестве цифрового двойника ТТЗ.
[0025] Очевидно, что как предыдущее общее описание, так и последующее подробное описание даны лишь для примера и пояснения и не являются ограничениями данного изобретения.
Краткое описание чертежей:
[0026] Фиг. 1 – схематичное изображение системы для одноструйной и многоструйной 3D-печати твердотопливного заряда (ТТЗ) смесевым твердым топливом (СТТ) для твердотопливного ракетного двигателя (РДТТ).
Осуществление изобретения:
[0027] Использование в данном решении термина «машинное зрение», предназначено для того, чтобы ссылаться на связанный с компьютером объект, либо аппаратные средства, программно-аппаратные средства, сочетание аппаратных средств и программного обеспечения, программное обеспечение либо программное обеспечение в ходе исполнения. Например, в качестве машинного зрения могут быть использованы технологии получения изображений объектов реального мира, их обработки, и использования полученных данных для решения разного рода прикладных задач без участия (полного или частичного) человека. В качестве программно-аппаратных средств могут быть использованы, в качестве примера, одна или несколько цифровых, или аналоговых камер (черно-белые или цветные) с подходящей оптикой для получения изображений, программное обеспечение для изготовления изображений для обработки (для аналоговых камер это оцифровщик изображений), процессор (современный ПК c многоядерным процессором или встроенный процессор, например — ЦСП), программное обеспечение машинного зрения, которое предоставляет инструменты для разработки отдельных приложений программного обеспечения, оборудование ввода-вывода или каналы связи для доклада о полученных результатах, умная камера: одно устройство, которое включает в себя все вышеперечисленные пункты, источники света (светодиоды, люминесцентные и галогенные лампы и т. д.), приложения программного обеспечения для обработки изображений и обнаружения соответствующих свойств, датчики для синхронизации частей обнаружения (часто оптический или магнитный датчик) для захвата и обработки изображений.
[0028] Использование в данном решении термина «искусственный интеллект» предназначено для того, чтобы ссылаться на связанный с компьютером объект, либо аппаратные средства, программно-аппаратные средства, сочетание аппаратных средств и программного обеспечения, программное обеспечение либо программное обеспечение в ходе исполнения. Например, в качестве искусственного интеллекта могут быть использованы такие системы (программно-аппаратные комплексы), как Deep Blue, Watson, MYCIN, 20Q.
[0029] Схематическое изображение заявленной системы 100 для одноструйной и многоструйной 3D-печати твердотопливного заряда (ТТЗ) смесевым твердым топливом (СТТ) для твердотопливного ракетного двигателя (РДТТ), в соответствии с воплощением настоящего решения показано на фиг. 1. Система 100 содержит вычислительное устройство 101, шкаф управления 102, устройство 103 для одноструйной и многоструйной 3D-печати СТТ для РДТТ и питатель 104. Альтернативно, система 100 может дополнительно содержать вытеснительную систему 105, выполненную с возможностью обеспечения давления в пределах тракта для очищения тракта от СТТ с измененными реологическими свойствами, где обеспечение давления выполняется в соответствии с управляющими инструкциями, полученными от контроллера шкафа управления посредством интерфейсов соединения с шиной приема и передачи данных.
[0030] Вычислительное устройство 101 выполнено с возможностью приема, по меньшей мере, от двух видеокамер 142 цифровых видеоданных и цифровых изображений, анализа цифровых видеоданных и цифровых изображений посредством машинного зрения и искусственного интеллекта. В результате упомянутого анализа посредством машинного зрения вычислительное устройство 101 выявляет несоответствия параметров физической 3D-модели ТТЗ параметрам заданной математической 3D-модели ТТЗ, формирует данные, которые содержат инструкции по корректировке упомянутых несоответствий, передает сформированные данные контроллеру 106 шкафа управления и одновременно загружает упомянутые данные в систему машинного обучения для обучения алгоритма машинного обучения. Алгоритм машинного обучения используется для прогнозирования параметров физической 3D-модели ТТЗ в соответствии с работой устройства 103 для одноструйной и многоструйной 3D-печати СТТ для РДТТ, генерирования управляющих инструкций для корректировки работы устройства 103 для одноструйной и многоструйной 3D-печати СТТ для РДТТ и передачи сгенерированных инструкций контроллеру 106 шкафа управления. В качестве алгоритмов машинного обучения могут быть использованы, например, алгоритмы следующих моделей и методов: модель логистической регрессии, метод k-ближайших соседей, модель «Авторегрессия проинтегрированного скользящего среднего с учетом внешнего фактора» (ARIMAX), метод опорных векторов (SVM), и т.д.
[0031] Шкаф управления 102 обеспечивает управление всеми элементами устройства 103 для одноструйной и многоструйной 3D-печати СТТ для РДТТ, питателя 104 и вытеснительной системой 105 в ответ на данные, полученные от устройства 103, питателя 104 и вычислительного устройства 101. Шкаф управления 102 содержит контроллер 106 шкафа управления и интерфейсы 107 соединения с шиной приема и передачи данных. В качестве альтернативы шкаф управления может содержать блок питания 108, выполненный с возможностью электропитания контроллера 106 шкафа управления, всех элементов устройства 103 для одноструйной и многоструйной 3D-печати СТТ для РДТТ, вытеснительной системы 105 и питателя 104.
[0032] Контроллер 106 шкафа управления выполнен с возможностью приема инструкций и данных от вычислительного устройства 101, датчика 119 температуры устройства реологии, датчика 125 температуры тракта, датчика 126 давления тракта, датчика 129 температуры устройства экструзии, датчика 135 температуры устройства печати, газоанализатора 138, датчика 140 влажности, датчика 141 атмосферного давления, датчиков 146 пламени, обработки упомянутых инструкций и данных, генерирования управляющих инструкций в соответствии с обработанными инструкциями и данными и выполненный с возможностью передачи управляющих инструкций и данных нагревателю 118 устройства реологии, нагревателю 124 тракта, нагревателю 128 устройства экструзии, источнику 130 ультрафиолетового излучения, нагревателю 134 подложки, вентилятору 139, по меньшей мере, двум видеокамерам 142, вытеснительной системе 105, устройству 149 терморегулирования и противопожарному клапану 150.
[0033] Интерфейсы 107 соединения с шиной приема и передачи данных выполнены с возможностью приема и передачи данных и инструкций между контроллером 106 шкафа управления и датчиком 119 температуры устройства реологии, датчиком 125 температуры тракта, датчиком 126 давления тракта, датчиком 129 температуры устройства экструзии, датчиком 135 температуры устройства печати, газоанализатором 138, датчиком 140 влажности, датчиком 141 атмосферного давления, датчиками 146 пламени, нагревателем 118 устройства реологии, нагревателем 124 тракта, нагревателем 128 устройства экструзии, источником 130 ультрафиолетового излучения, нагревателем 134 подложки, вентилятором 139, по меньшей мере, двумя видеокамерами 142, вытеснительной системой 105, устройством терморегулирования 149 и противопожарным клапаном 150. В контексте настоящего решения, шина приема и передачи данных располагается внутри устройства 103 для одноструйной и многоструйной 3D-печати СТТ для РДТТ и обеспечивает прием и передачу данных между всеми элементами устройства 103.
[0034] Устройство 103 для одноструйной и многоструйной 3D-печати СТТ для РДТТ выполнено с возможностью одноструйной и многоструйной 3D-печати СТТ для РДТТ в ответ на данные и инструкции, полученные от шкафа 102 управления (контроллера 106 шкафа управления) и содержит взрывостойкий корпус (не показан на фиг.). Упомянутый корпус состоит из взрывостойкого материала, и может содержать люк с бронестеклом, легко сбрасываемую крышу и световую колонну. Во взрывостойком корпусе содержатся: устройство 109 реологии, тракт 110, устройство 111 экструзии, устройство 112 печати, устройство 113 контроля технологического процесса и устройство 114 автоматического пожаротушения. В качестве альтернативы, устройство 103 для одноструйной и многоструйной 3D-печати СТТ для РДТТ может содержать устройство 115 сканирования, выполненное с возможностью послойного сканирования ТТЗ в процессе печати в режиме реального времени и передачи данных вычислительному устройству 101 в соответствии с произведенным сканированием. Сканирование в данном случае выполняется в соответствии с управляющими инструкциями, полученными от контроллера 106 шкафа управления посредством интерфейсов 107 соединения с шиной приема и передачи данных. Альтернативно, устройство 115 сканирования может содержать рентгенографический сканер 116 (X-Ray сканер) и сканер 117 оптической когерентной томографии (ОКТ-сканер). X-Ray сканер 116 выполняет дефектоскопию в рентгеновском диапазоне, а ОКТ-сканер 117 строит топографическую карту каждого напечатанного слоя ТТЗ, , что позволяет создать топографическую модель ТТЗ и использовать её в дальнейшем в качестве цифрового двойника ТТЗ.
[0035] Устройство 109 реологии выполнено с возможностью изменения реологических свойств СТТ и содержит: нагреватель 118 устройства реологии и датчик 119 температуры устройства реологии. Нагреватель 118 устройства реологии выполнен с возможностью нагрева СТТ для изменения его реологических свойств. Нагревание выполняется в соответствии с управляющими инструкциями, полученными от контроллера 106 шкафа управления. Датчик 119 температуры устройства реологии выполнен с возможностью измерения температуры в устройстве 109 реологии, и передачи данных о температуре контроллеру 106 шкафа управления. Альтернативно, устройство 109 реологии может дополнительно содержать бункер 120 загрузки, выполненный с возможностью приема СТТ от питателя и подачи СТТ с измененными реологическими свойствами в тракт. Также, в качестве альтернативы, устройство 109 реологии может дополнительно содержать привод 121 устройства реологии, выполненный с возможностью приведения в движение бункер 120 загрузки в соответствии с управляющими инструкциями, принятыми от контроллера 106 шкафа управления посредством интерфейсов 107 соединения с шиной приема и передачи данных. Также, в качестве альтернативы, устройство 109 реологии может дополнительно содержать пресс 122, выполненный с возможностью выдавливания СТТ с измененными реологическими свойствами из устройства 109 реологии в тракт 110 в соответствии с управляющими инструкциями, принятыми от контроллера 106 шкафа управления посредством интерфейсов 107 соединения с шиной приема и передачи данных. Также, в качестве альтернативы, устройство 109 реологии может дополнительно содержать датчик 123 веса устройства реологии, выполненный с возможностью измерения веса ТТЗ в устройстве 109 реологии, и передачи данных контроллеру 106 шкафа управления посредством интерфейсов 107 соединения с шиной приема и передачи данных.
[0036] Тракт 110 соединен посредством термоизоляционных герметических контактов с устройством 109 реологии и устройством 111 экструзии, и выполнен с возможностью подачи СТТ с измененными реологическими свойствами в устройство 111 экструзии. Тракт 110 содержит нагреватель 124 тракта, датчик 125 температуры тракта и датчик 126 давления тракта. Нагреватель тракта 124 выполнен с возможностью поддержания температуры СТТ с измененными реологическими свойствами, заданной нагревателем 118 устройства реологии. Нагревание выполняется в соответствии с управляющими инструкциями, полученными от контроллера 106 шкафа управления посредством интерфейсов 107 соединения с шиной приема и передачи данных. Датчик 125 температуры тракта выполнен с возможностью измерения температуры в тракте 110, и передачи данных о температуре контроллеру 106 шкафа управления посредством интерфейсов 107 соединения с шиной приема и передачи данных. Датчик 126 давления тракта выполнен с возможностью измерения давления в тракте 110, и передачи данных о температуре контроллеру 106 шкафа управления посредством интерфейсов 107 соединения с шиной приема и передачи данных. Альтернативно, тракт 110 может дополнительно содержать термоизоляционный гибкий шланг 127, выполненный с возможностью подачи СТТ с измененными реологическими свойствами в устройство 111 экструзии.
[0037] Устройство 111 экструзии выполнено с возможностью выполнения экструзии СТТ с измененными реологическими свойствами на устройство 112 печати и содержит: нагреватель 128 устройства экструзии, датчик 129 температуры устройства экструзии и источник 130 ультрафиолетового излучения. Нагреватель 128 устройства экструзии выполнен с возможностью поддержания температуры СТТ с измененными реологическими свойствами, заданной нагревателем 124 тракта. Нагревание выполняется в соответствии с управляющими инструкциями, полученными от контроллера 106 шкафа управления посредством интерфейсов 107 соединения с шиной приема и передачи данных. Датчик 129 температуры устройства экструзии выполнен с возможностью измерения температуры в устройстве 11 экструзии, и передачи данных о температуре контроллеру 106 шкафа управления. Источник 130 ультрафиолетового излучения выполнен с возможностью генерирования необходимого притока ультрафиолетового света на СТТ с измененными реологическими свойствами для его отвердевания, в результате чего формируется твердотопливный заряд (ТТЗ). Упомянутое генерирование ультрафиолетового света происходит в соответствии с управляющими инструкциями, полученными от контроллера 106 шкафа управления посредством интерфейсов 107 соединения с шиной приема и передачи данных. Альтернативно, устройство 111 экструзии может дополнительно содержать экструдер 131, содержащий шнек (не показан на фиг.) и сопло (не показано на фиг.). Экструдер 131 выполнен с возможностью выполнения экструзии на подложку 134 в соответствии с управляющими инструкциями, полученными от контроллера 106 шкафа управления посредством интерфейсов 107 соединения с шиной приема и передачи данных. Альтернативно, устройство 111 экструзии может дополнительно содержать привод 132 устройства экструзии, выполненный с возможностью приведения в движение шнека и устройства 111 экструзии в соответствии с управляющими инструкциями, полученными от контроллера 106 шкафа управления посредством интерфейсов 107 соединения с шиной приема и передачи данных.
[0038] Устройство 112 печати выполнено с возможностью формирования ТТЗ заданной формы посредством наложения устройством 111 экструзии заданного количества слоев СТТ с измененными реологическими свойствами, и содержит: подложку 133, нагреватель 134 подложки и датчик 135 температуры устройства печати. Подложка 133 выполнена с возможностью приема СТТ с измененными реологическими свойствами от устройства 111 экструзии. Нагреватель подложки 134 выполнен с возможностью поддержания температуры ТТЗ в соответствии с управляющими инструкциями, полученными от контроллера 106 шкафа управления посредством интерфейсов 107 соединения с шиной приема и передачи данных. Датчик 135 температуры устройства печати выполнен с возможностью измерения температуры ТТЗ на подложке 134, и передачи данных о температуре контроллеру 106 шкафа управления посредством интерфейсов 107 соединения с шиной приема и передачи данных. В качестве альтернативы, устройство 112 печати может содержать датчик 136 веса устройства печати, выполненный с возможностью измерения веса ТТЗ на подложке 134, и передачи данных контроллеру 106 шкафа управления посредством интерфейсов 107 соединения с шиной приема и передачи данных. Также в качестве альтернативы, устройство 112 печати может дополнительно содержать привод 137 подложки, выполненный с возможностью перемещения в заданных координатах и вращения подложки 134 для формирования ТТЗ заданной формы в соответствии с управляющими инструкциями, полученными от контроллера 106 шкафа управления посредством интерфейсов 107 соединения с шиной приема и передачи данных.
[0039] Устройство 113 контроля технологического процесса выполнено с возможностью контроля одноструйной и многоструйной 3D-печати СТТ для РДТТ и содержит: газоанализатор 138, вентилятор 139, датчик 140 влажности, датчик 141 атмосферного давления, и, по меньшей мере, две видеокамеры 142. Газоанализатор 138 выполнен с возможностью определения качественного или количественного состава смесей газов в пределах взрывостойкого корпуса устройства 103 для одноструйной и многоструйной 3D-печати СТТ для РДТТ. Вентилятор 139 выполнен с возможностью выведения тепловых потоков из устройства 103 для одноструйной и многоструйной 3D-печати СТТ для РДТТ для поддержания заданной температуры в соответствии с управляющими инструкциями, полученными от контроллера 106 шкафа управления посредством интерфейсов 107 соединения с шиной приема и передачи данных. Датчик 140 влажности выполнен с возможностью измерения уровня влажности в пределах взрывостойкого корпуса устройства 103 для одноструйной и многоструйной 3D-печати СТТ для РДТТ. Датчик 141 атмосферного давления выполнен с возможностью измерения атмосферного давления в пределах взрывостойкого корпуса устройства 103 для одноструйной и многоструйной 3D-печати СТТ для РДТТ. По меньшей мере, две видеокамеры 142 выполнены с возможностью формирования цифровых видеоданных и цифровых изображений внутри устройства 103 для одноструйной и многоструйной 3D-печати СТТ для РДТТ и передачи сформированных видеоданных и изображений вычислительному устройству 101. Управление упомянутыми видеокамерами 142 выполняется в соответствии с управляющими инструкциями, полученными от контроллера 106 шкафа управления посредством интерфейсов 107 соединения с шиной приема и передачи данных. В качестве альтернативы, устройство 113 контроля технологического процесса может дополнительно содержать, по меньшей мере, два источника света 143, закрепленные на упомянутых видеокамерах 142 и выполненные с возможностью освещения внутреннего пространства устройства 103 для одноструйной и многоструйной 3D-печати СТТ для РДТТ для обеспечения формирования видеоданных и изображений посредством упомянутых видеокамер 142. Управление упомянутыми источниками света 143 выполняется в соответствии с управляющими инструкциями, полученными от контроллера 106 шкафа управления посредством интерфейсов 107 соединения с шиной приема и передачи данных. Альтернативно, устройство 113 контроля технологического процесса может дополнительно содержать спектрометр 144, выполненный с возможностью регистрации флуоресценции ТТЗ после воздействия на ТТЗ ультрафиолетового излучения и передачи данных о зарегистрированной флуоресценции ТТЗ контроллеру 106 шкафа управления посредством интерфейсов 107 соединения с шиной приема и передачи данных. Также в качестве альтернативы, по меньшей мере, две видеокамеры 142 могут приводиться в движение посредством приводов 145 видеокамер. Управление упомянутыми приводами 145 выполняется в соответствии с управляющими инструкциями, полученными от контроллера 106 шкафа управления посредством интерфейсов 107 соединения с шиной приема и передачи данных, а сами приводы 145 видеокамер обеспечивают поворот видеокамер 142 для обеспечения обзора 360°.
[0040] Устройство 114 автоматического пожаротушения выполнено с возможностью пожаротушения в случае возникновения пожара и содержит: датчики 146 пламени, огнетушащую емкость 147 с огнетушащим веществом и контрольно-пусковое устройство 148. Датчики 146 пламени выполнены с возможностью автоматического обнаружения воспламенения в пределах устройства 103 для одноструйной и многоструйной 3D-печати СТТ для РДТТ и передачи данных, сигнализирующих об обнаруженном воспламенении, контрольно-пусковому устройству 148 и контроллеру 106 шкафа управления. Огнетушащая емкость 147 с огнетушащим веществом выполнена с возможностью автоматического распыления огнетушащего вещества в ответ на управляющие инструкции, полученные от контрольно-пускового устройства 148. Контрольно-пусковое устройство 148 выполнено с возможностью приема от датчиков 146 пламени данных, сигнализирующих об обнаруженном воспламенении, и автоматического генерирования с последующей передачей огнетушащей емкости 147 управляющих инструкций, побуждающих огнетушащую емкость 147 выполнять распыление огнетушащего вещества в пределах устройства 103 для одноструйной и многоструйной 3D-печати СТТ для РДТТ.
[0041] Питатель 104 выполнен с возможностью подачи СТТ в устройство 109 реологии и содержит: устройство 149 терморегулирования и противопожарный клапан 150. Устройство 149 терморегулирования выполнено с возможностью терморегуляции в пределах питателя 104 для поддержания заданной температуры СТТ в соответствии с управляющими инструкциями, полученными от контроллера 106 шкафа управления. Противопожарный клапан 150 выполнен с возможностью приема управляющих инструкций от контроллера 106 шкафа управления, и, в ответ на принятые инструкции, блокирования тракта подачи СТТ в устройство 109 реологии. Питатель может дополнительно содержать устройство 151 контроля качества, выполненное с возможностью контроля качества СТТ, принятого от внешних устройств. Устройство 151 контроля качества может быть выполнено в виде анализатора состава СТТ на предмет компонентов, входящих в состав СТТ, в виде анализатора свойств СТТ и т.д. Питатель может дополнительно содержать накопитель 152, выполненный с возможностью приема СТТ от внешних устройств и его хранения с последующей подачей в устройство 109 реологии посредством устройства 153 подачи СТТ и тракта (не показан на фиг.) подачи СТТ.
[0042] Хотя данное изобретение было показано и описано со ссылкой на определенные варианты его осуществления, специалистам в данной области техники будет понятно, что различные изменения и модификации могут быть сделаны в нем, не покидая фактический объем изобретения.
[0043] То, что описано выше, включает в себя примеры одного или более вариантов осуществления. Конечно, невозможно описать каждое вероятное сочетание компонентов или технологий в целях описания вышеозначенных вариантов осуществления, но специалисты в данной области техники могут признать, что многие дополнительные сочетания и перестановки различных вариантов осуществления допустимы. Следовательно, описанные варианты осуществления имеют намерение охватывать все подобные преобразования, модификации и разновидности, которые попадают под сущность и объем прилагаемой формулы изобретения.