УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМОАБЛЯЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ РАДИОПРОЗРАЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ ОКИСЛИТЕЛЬНЫМ ПОТОКОМ ОТ ГАЗОКИСЛОРОДНОЙ ГОРЕЛКИ

Предлагаемая полезная модель относится к области приборостроения и применяется для термоабляционной обработки поверхности радиопрозрачных элементов конструкций ракетно-космической техники (РКТ) окислительным потоком с заданным содержанием кислорода (коэффициентом избытка окислителя) от газокислородной горелки стехиометрического горения. Полезная модель позволяет имитировать последствия воздействия высокотемпературного газового потока на поверхности протяженных со сложной формой внешней поверхности радиопрозрачных элементов конструкций РКТ методом воздействия окислительного потока от газокислородной горелки.
Общеизвестными являются устройства для обработки поверхности изделий, где обрабатываемые изделия фиксируются в держателях различной формы, например, устройство для обработки деталей (RU 2063472 С1, 10.07.1996).
Также известны устройства, в которых изделия подвергаются высокотемпературному воздействию, например, захват для высокотемпературных испытаний образцов (SU 781667 А1, 23.11.1980).
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является устройство для крепления образцов при высокотемпературных испытаниях (SU 1067399 С1, 15.01.1984), в котором для повышения надежности фиксации за счет компенсации температурного расширения используется пружина.
Общим недостатком указанных устройств является сложность изготовления держателей для надежной фиксации обрабатываемого образца произвольного профиля.
Общеизвестно, что изделия сложной формы возможно изготавливать из бетона.
Известно [1], что существует класс жаропрочных бетонов.
2
3
2
3
2
3
2
Известна огнеупорная бетонная смесь (RU 2140407 С1, 27.10.1999), предназначенная для изготовления монолитных футеровок и фасонных изделий и содержащая заполнитель на основе AlO и в качестве связующего - комплекс тонкодисперсных материалов, включающий AlO или смесь AlO и SiO, высокоглиноземистый кальций-алюминатный цемент, дефлокулянт, оксид магния или алюмомагнезиальную шпинель. Ее недостатками являются то, что для изготовления монолитных футеровок и фасонных изделий огнеупорная бетонная смесь после добавления воды требует заливку в формы и уплотнение при вибрации, а извлеченные из формы образцы требуют термообработку при температуре 800-850°С.
Известна огнеупорная бетонная смесь (RU 2331617 С2, 20.08.2008), предназначенная для изготовления футеровок и содержащая андалузитовый заполнитель, реактивный глинозем, высокоглиноземистый цемент, тонкодисперсный кремнезем, триполифосфат натрия и лимонную кислоту. Ее недостатком является то, что рабочий диапазон огнеупорного бетона, полученного из указанной, огнеупорной бетонной смеси не превышает 1600°С.
Известен термостойкий диоксидциркониевый бетон гидратационного твердения, с рабочей температурой до 2500°С [2], использование которого позволяет изготавливать изделия сложной формы, не требующие ни обжига для спекания, ни термообработки.
Задачами, на решение которой направлена полезная модель, являются увеличение рабочей температуры держателей и возможность изготовления держателей по форме радиопрозрачных элементов конструкций ракетно-космической техники с целью их надежной фиксации.
Технический результат обеспечивается за счет использования в конструкции полезной модели держателя и прижимной пластины, изготовленных из термостойкого диоксидциркониевого бетона гидратационного твердения.
Конструкция устройства показана на чертежах фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3.
Устройство для термоабляционной обработки поверхности образцов радиопрозрачных материалов окислительным потоком от газокислородной горелки включает в себя платформу 1, которая может перемещаться по салазкам 2 для обеспечения продольного смещения образца с заданной скоростью с помощью ходового винта 3, вращаемого либо ручным приводом, либо регулируемым электроприводом 4 (фиг. 1). На платформе 1 установлены две штанги 5, по которым осуществляется вертикальное перемещение второй платформы 6, на которой располагается высокотемпературная подставка 7 из диоксидциркониевого бетона гидратационного твердения специального профиля для размещения обрабатываемых образцов 8 материала различной формы. Верхняя часть штанг защищена от воздействия горячего потока чехлами из огнеупорного материала в виде труб 9 (или иного профиля). Фиксация положения платформы 6 по высоте обеспечивается двумя стопорными винтами 10.
Для надежной фиксации обрабатываемых образцов 8 в процессе термообработки в платформе 6 установлены две шпильки 11 из нержавеющей стали для прижатия обрабатываемых образцов сверху с помощью прижимной пластины 12 из диоксидциркониевого бетона гидратационного твердения, прижимаемой к образцу пружинными прижимами 13 (для компенсации температурного расширения материала образцов). Шпильки 11 защищены от воздействия горячего потока огнеупорными чехлами 14, выполняющими еще и функцию опоры для прижимающей пластины 12. Шпильки также являются фиксаторами положения подставки 7.
Для выполнения вертикального перемещения платформы 6 по штангам 5 на платформе 1 размещается третья штанга 15, по которой перемещается опора 16 рычага 17 для этого перемещения. Опора имеет стопорный винт 18 для фиксации ее положения. Стержень-линейка 19 около штанги 5 обеспечивает контроль высоты подъема платформы 6.
При необходимости нижние части конструкции могут защищаться от нагрева асбестом, минеральной ватой и тому подобным. Вся конструкция размещается под зонтом вытяжки.
Такая конструкция обеспечивает защиту огнеупорными материалами всех функциональных элементов конструкции от воздействия горячего потока, возможность наблюдения и фотофиксации изменений состояния образца и возможность выполнения измерения температуры как горячей, так и задней холодной поверхностей образца.
Процесс термоабляционной обработки образца выполняется в следующей последовательности. Устанавливается и закрепляется на подставке 7 обрабатываемый образец 8. Устанавливается рычаг 17 в требуемое положение. Платформа 1 отводится на 20-30 мм в сторону от исходного положения для начала продольного сканирования. Зажигается горелка стехиометрического горения ПКГ-01, выводится на требуемый режим работы. На фиг. 1 стрелкой показано направление греющей струи продуктов сгорания от горелки. Начинается перемещение платформа 1 в продольном направлении с заданной скоростью. После прохождения всей обрабатываемой длины образца производится быстрый подъем платформы 6 с образцом на заданную высоту с помощью рычага 17. Привод перемещения платформы 1 переключается на обратное движение. Осуществляется термообработка второй дорожки на образце. Выполняется переустановка рычага 17 для выполнения второго подъема платформы 6. После прохождения всей обрабатываемой длины образца производится второй подъем платформы 6 на заданную величину и так далее до завершения обработки всей верхней части образца. После этого гасится горелка, после остывания образца до допустимого уровня осуществляется перестановка образца с его поворотом для возможности выполнения термообработки оставшейся необработанной части его поверхности. Процесс повторяется.
Источники.
1. ГОСТ 25192-2012. Бетоны. Классификация и общие технические требования.
2. High-refractory concretes for lining high-temperature units. A study of the high-temperature tensile strength of zirconium dioxide based hydration hardening (water setting) concretes / Bakunov O.V., Borovkova L.B., Melekhina T.A., Pakhomov E.P., Chubarov Yu.I. // Refractories and Industrial Ceramics. 1991. V. 31. №7-8. C. 381-383.