ПРИБОР ПОСТОЯННОГО ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ГОРЕНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

Полезная модель относится к области учебных и наглядных пособий по теории ракетных двигателей и может быть использовано в учебном процессе ВУЗов.
Известна бомба для измерения скорости горения топлива, состоящая из корпуса бомбы, топливного прутка, держателя прутка, электрического контакта, проволоки зажигания, проволочек, штуцера для подачи азота (Орлов Б.В., Мазинг Г.Ю. Термодинамические и баллистические основы проектирования ракетных двигателей на твердом топливе. Москва: Машиностроение, 1964 г., стр. 353).
Наиболее близким по технической сущности решением является прибор постоянного давления для измерения скорости горения твердого топлива, состоящий из бомбы постоянного давления, электрической спирали воспламенения образца твердого топлива, проволоки, перегорающей при прохождении фронта горения, впускного клапана, выпускного клапана, редуктора в трубопроводе от баллонной батареи (Шишков А.А., Панин С.Д., Румянцев Б.В. Рабочие процессы в ракетных двигателях твердого топлива. Справочник. Москва: Машиностроение, 1989 г. стр. 49).
Недостатком прототипа является невозможность наблюдения демонстрируемого режима работы двигателя твердого топлива и невозможность точного определения его характеристик.
Задачей полезной модели является расширение наглядных возможностей при изучении процессов, протекающих внутри двигателя твердого топлива за счет визуализации, а также повышение достоверности исследования за счет реализации процессов в нейтральной среде.
Техническим результатом является возможность визуального экспериментального исследования процессов горения твердого топлива с определением уточненной скорости горения.
Сущность полезной модели заключается в том, что в приборе постоянного давления для измерения скорости горения твердого топлива, состоящим из бомбы постоянного давления, электрической спирали воспламенения образца твердого топлива, проволоки, перегорающей при прохождении фронта горения, впускного клапана, выпускного клапана, редуктора в трубопроводе от баллонной батареи, прибор снабжен ресивером с азотом, который через манометр и дополнительный клапан связан с бомбой, в стенке корпуса которой выполнено прямоугольное отверстие-окно, между выпускным клапаном и бомбой установлен манометр.
Новизна заключаются в том, что прибор снабжен ресивером с азотом, который через манометр и дополнительный клапан связан с бомбой, в стенке корпуса которой выполнено прямоугольное отверстие-окно, между выпускным клапаном и бомбой установлен манометр.
Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области и смежных областях позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявленном устройстве.
На фиг. 1 изображен общий вид прибора, на фиг 2 - контактный запальный столик.
Прибор постоянного давления для измерения скорости горения твердого топлива состоит из контактного запального столика 1, стоек 2, связанных внизу диэлектрическим дном 3, а вверху заканчивающихся выводными контактами 4. Выводы контактов 4 соединены со штепсельным разъемом 5. Дно 3 столика 1 имеет отверстие для держателя 6 образца топлива 7. Образцы топлива 7 имеют форму квадратных столбиков, боковые поверхности которых покрыты бронирующим составом. К стойкам 2 подключены: в верхней части электрическая спираль (не показана) воспламенения образца твердого топлива 7, а в средней и нижней частях - проволоки 8, перегорающие при прохождении фронта горения. Средняя проволока 8 предназначена для включения, а нижняя проволока 8 для выключения электросекундомера (не показан). Контактный запальный столик 1 фиксируется в корпусе бомбы 9 накидной гайкой 10, герметичность обеспечивается резиновыми манжетами 11. В корпусе бомбы 9 выполнено прямоугольное отверстие - окно 12 для визуального наблюдения процесса горения.
Бомба 9 представляет собой толстостенный цилиндр, рассчитанный на давление до 20 МПа, емкостью 0,8 л.
Внутренний объем бомбы 9 связан газовой связью через впускной клапан 13, редуктор 14 с баллонной батареей 15, состоящей из воздушных баллонов емкостью 100 л, через дополнительный клапан 16 и манометр 17 с ресивером 18 с азотом, а через манометр 19 и выпускной клапан 20 с атмосферой. Баллонная батарея 15 обеспечивает постоянство давления между бомбой 9 и баллонной батареей 15, объем которой в 100 раз превышает объем бомбы 9.
Устройство работает следующим образом.
Устанавливают проволоки 8 в средней и нижней частях образца твердого топлива 7 и соединяют их со стойками 2 контактного столика 1 по определенной схеме. В верхней части помещают электрическую спираль накаливания, соединенную также со стойками 2 контактного столика 1. Устанавливают контактный столик в бомбе 9 и поджимают накидной гайкой 10. С помощью штепсельного разъема запальный контактный столик 1 подсоединяют к электрической схеме пульта управления (не показан).
Закрывают выпускной клапан 20. Открывают впускной клапан 13 и выравнивают давление в системе баллонная батарея 15 - бомба 9 с помощью редуктора 14 и по манометру 17 контролируют давление в этой системе. Открывают дополнительный клапан 16 и создают в системе баллонная батарея 15 - бомба 9 избыточное давление, величина которого задается и контролируется по манометру 17 от ресивера 18 с азотом.
Если давление в системе больше заданного, то необходимо стравить азот в атмосферу при помощи выпускного клапана 20 до заданного давления. Закрывают дополнительный клапан 16. Подают электрическое питание на электрическую спираль накаливания до момента воспламенения образца твердого топлива 7. Процесс воспламенения и горения образца твердого топлива 7 визуально контролируют в прямоугольное отверстие - окно 12. По электросекундомеру замеряют время горения, т.к. расстояние между проволочками 8 включения и отключения его равно 60 мм.
Изменяя давление наддува азота, строится график изменения скорости горения твердого топлива в зависимости от давления в бомбе 9.
Предлагаемый прибор постоянного давления существенно расширяет наглядные возможности при изучении процессов, протекающих внутри твердотопливных зарядов, обеспечивает наглядность и возможность наблюдать и экспериментально исследовать законы скорости горения твердого топлива в зависимости от давления в камере.