×
29.12.2017
217.015.fc2e

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛО- И МАССООБМЕНА С ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ ЭЛЕМЕНТА КОНСТРУКЦИИ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к ракетно-космической технике. Способ моделирования процесса тепло- и массообмена элемента конструкции летательного аппарата (ЭКЛА) с окружающей средой в условиях снижения абсолютного давления основан на введении в экспериментальную модельную установку (ЭМУ) потока газа, обеспечении условий взаимодействия потока газа в зоне контакта с ЭКЛА, измерении температуры, давления, скорости. К ЭКЛА подают дополнительное количество теплоты путем сжигания пиротехнической смеси, закрепленной на ЭКЛА. Параметры потока газа, давление и состав газа в ЭМУ выбирают в соответствии с параметрами атмосферы на текущей высоте при движении ЭКЛА. Дополнительное количество теплоты подают путем нагрева ЭКЛА тепловым эквивалентом пиротехнической смеси, например электронагревателем. В зону нагрева ЭКЛА дополнительно подают энергию в виде акустического, лазерного воздействия, параметры которых определяют из условия повышения эффективности нагрева ЭКЛА. Устройство для реализации способа включает в свой состав экспериментальный стенд, в виде замкнутого объема для создания пониженного абсолютного давления, ЭМУ, содержащую систему фиксации ЭКЛА, датчики температуры, давления, входной и выходной патрубки, газоанализатор для определения процентного содержания газов на входе и выходе. В состав ЭМУ дополнительно введены пиротехническая смесь с системой зажигания, скоростная видеокамера, система подготовки потока газа, система поворота ЭКЛА с закрепленным источником подвода теплоты относительно направления потока газа, акустический, лазерный излучатели, электрический нагреватель. Изобретение позволяет расширить границы моделирования процесса тепло- и массообмена элемента конструкции ЭКЛА с окружающей средой в условиях снижения абсолютного давления. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано при проведении физического моделирования процессов тепло- и массообмена при нагреве элемента конструкции летательного аппарата (ЭКЛА) на основе подачи теплоты с использованием различных механизмов ее передачи, например, конвективный теплообмен с использованием теплоносителя (ТН) в виде горячих газов, кондуктивный теплообмен, например, с помощью пиротехнических составов (ПС), электрических нагревателей, лучевой теплообмен, например, лазерное или акустическое воздействие и т.д. с осуществлением условий, реализующихся при движении ЭКЛА на атмосферном участке траектории (давление, набегающий аэродинамический поток, состав атмосферы).

Известен способ моделирования процесса тепло- и массообмена, с окружающей средой, например, при газификации топлива и устройство, его реализующее, которые описаны на стр. 163-174 в кн. 1 «Снижение техногенного воздействия ракетных средств выведения на жидких токсичных компонентах ракетного топлива на окружающую среду» (Монография) под ред. В.И. Трушлякова, Омск: Изд-во ОмГТУ, 2004. 220 с. Однако этот способ преимущественно ориентирован на работу с высококипящими и токсичными компонентами топлива типа несимметричный диметилгидразин, азотная кислота, азотный тетраксид.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является Способ моделирования процесса газификации остатков жидкого компонента ракетного топлива в условиях пониженного давления и устройство для его реализации по патенту РФ МПК F02K 9/96 №2493414, основанный на введении в экспериментальную модельную установку (ЭМУ) ТН, обеспечении условий взаимодействия в зоне контакта ТН с поверхностью жидкого компонента ракетного топлива, проведении измерений температуры, давления в различных точках ЭМУ, перед подачей ТН осуществляют понижение давления в ЭМУ до 0,01 МПа через дренажный электропневмоклапан (ДЭПК), а в качестве газа наддува используют гелий с параметрами избыточного давления до 0,3 МПа со сбросом до 0,01 МПа абсолютного, в качестве ТН используют азот, массовый секундный расход которого равен производительности вакуумного насоса, а процентное содержание газифицированных продуктов определяют исключением из показаний газоанализатора состава ТН и газа наддува.

К недостаткам способа по прототипу относятся трудности его адаптации при проведении исследований различных процессов тепло- и массообмена ЭКЛА с окружающей средой при пониженном давлении, т.к. по прототипу рассматривается только конвективный механизм тепло- и массообмена (воздействие потока горячего газа в виде ТН) при наличии модельной жидкости, располагаемой на элементе поверхности ЭМУ.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является расширение границы применимости известного способа для исследования различных механизмов процесса тепло- и массообмена ЭКЛА с окружающей средой при его движении в различных диапазонах высот и скоростей.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе по моделированию процесса тепло- и массообмена с окружающей средой, основанном на введении в ЭМУ потока газа, обеспечения условий взаимодействия потока газа в зоне контакта с ЭКЛА, измерению температуры, давления, скорости, вводят следующие действия:

а) подают дополнительное количество теплоты путем сжигания ПС, закрепленной на ЭКЛА, а параметры потока газа (скорость, состав газов, температуру, направление обдува ЭКЛА), давление и состав газа в экспериментальной модельной установке выбирают в соответствии с параметрами атмосферы на текущей высоте при движении ЭКЛА;

б) обеспечивают начальную температуру ЭКЛА, соответствующую фактической температуре ЭКЛА на исследуемой высоте (до 300°С), например, электронагревателем;

в) в зону нагрева ЭКЛА дополнительно подают энергию в виде акустического и лазерного воздействий, параметры которых (амплитуду, частоту) определяют из условия повышения эффективности нагрева ЭКЛА.

Устройство для реализации способа, включающее в свой состав экспериментальную установку в виде замкнутого объема для создания пониженного абсолютного давления, ЭМУ, содержащую систему фиксации ЭКЛА, датчики температуры, давления, входной и выходной патрубки, газоанализатор для определения процентного содержания газов на входе и выходе, дополнительно введены:

а) электрический подогреватель ЭКЛА;

б) система поворота ЭКЛА, относительно потока газа, с закрепленной ПС и системой зажигания;

в) система подготовки потока газа;

г) акустический и лазерный излучатели;

д) скоростная видеокамера.

Реализация предлагаемого решения.

Параметры газового потока, соответствующего исследуемой высоте (химический состав, плотность, температура, скорость натекания, направление), обеспечиваются соответствующей системой подготовки газового потока.

Электрический подогреватель имитирует начальный нагрев (или уменьшение температуры) ЭКЛА, который он получает при движении в окружающей среде на текущей высоте, на которой исследуются параметры системы ЭКЛА + ПС + воздействие атмосферы. Например, начальная температура на старте соответствует температуре окружающей среде, в процессе активного участка траектории выведения различные ЭКЛА могут нагреваться до 300°С и выше, после отделения от ракеты-носителя, в зависимости от параметров движения в атмосфере эта температура, например, для створок головного обтекателя снижается из-за их «порхающего» характера полета.

Подача дополнительной энергии в виде оптического (лазерного) или акустического/ультразвукового (в различной форме, например, путем использования газоструйного воздействия или непосредственного ультразвукового воздействия на ЭКЛА), а также их совместного воздействия приводит к изменению коэффициентов теплопроводности, скорости горения и т.д., что и является одним из предметов исследования.

Сущность предлагаемого способа и устройства для его реализации поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена пневматическая схема ЭМУ для моделирования процесса тепло- и массообмена ЭКЛА с окружающей средой.

1. ЭМУ 1 с находящейся на подложке ЭКЛА 2, фиксированной на системе поворота 3 относительно потока газа, имеющей электрический подогреватель 4 с закрепленной ПС 5 и системой зажигания, соединена через гермоввод 6 с системой подготовки потока газа 7, акустическим излучателем 8, сопловым подводом газа 9 и лазерным излучателем 10. Температуру нагрева ЭКЛА 2 контролируют датчиком 11.

2. Система подготовки потока газа 7 подготавливает газовый поток с заданными физико-химическими характеристиками. Газы из газовых баллонов 12-14 (12 - газовый баллон с газообразным азотом, 13 - газовый баллон с газообразным кислородом, 14 - газовый баллон с газообразным аргоном) подаются в коллектор 15 для смешивания в соответствующей концентрации для каждой высоты, путем открытия вентилей 16-18 и электропневмоклапанов 19-21. Давление и массовый расход газов, поступающих из баллонов 12-14, задаются редукторами 22-24 и клапанами 25-27. Полученный газовый поток нагревают теплоэлектронагревателем 28 до заданной температуры и подают через гермоввод 6 в ЭМУ 1.

3. Газовый поток воздействует на ЭКЛА 2 и ПС 5, при этом фиксируются параметры датчиком 11 и регистрируются скоростной видеокамерой 29. Газ из ЭМУ 1 утилизируется через предохранительный клапан 30 и газоанализатор 31. Параметры газа в ЭМУ 1 контролируются датчиками давления и температуры 32.

4. С помощью вакуумного насоса 33 создают давление Рвк в вакуумной камере 34 в диапазоне (1,0-0,01) атм, контролируемое датчиками 35. Величина исходного давления Рвк варьируется в соответствии с программой экспериментов.

Эффект предлагаемого способа и устройства для его осуществления заключается в возможности проведения физического моделирования процессов тепло- и массообмена при нагреве ЭКЛА, движущегося на атмосферном участке траектории, на основе подачи теплоты с использованием различных механизмов ее передачи: конвективный теплообмен с использованием ТН в виде горячих газов, кондуктивный теплообмен с использованием ПС, лучевой теплообмен с использованием лазерного или акустического/ультразвукового, а также их совместного воздействия.


СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛО- И МАССООБМЕНА С ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ ЭЛЕМЕНТА КОНСТРУКЦИИ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 71-80 of 132 items.
04.04.2018
№218.016.2eb4

Гибридная машина с тронковым поршнем

Изобретение относится к области энергетических машин и касается гибридных поршневых машин объемного действия, используемых в качестве насос-компрессоров, к которым предъявляются жесткие требования по массогабаритным характеристикам, экономичности и большому диапазону давлений нагнетания. Машина...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644424
Дата охранного документа: 12.02.2018
04.04.2018
№218.016.2f01

Позиционный гидропривод

Гидропривод предназначен для осуществления линейного перемещения рабочего органа в устройствах управления транспортными и технологическими машинами с дискретными позициями. Гидропривод содержит гидроцилиндр, разделенный перегородкой на два рабочих объема, в каждом из которых размещен поршень со...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644427
Дата охранного документа: 12.02.2018
04.04.2018
№218.016.2f7f

Способ диагностики повреждения короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение чувствительности защиты. Способ диагностики повреждения короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя основан на контроле электродвижущей силы на выводах обмотки статора в режиме выбега и формировании сигнала о...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644576
Дата охранного документа: 13.02.2018
04.04.2018
№218.016.2f91

Способ настройки компенсации емкостных токов замыкания на землю в электрических сетях

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение точности настройки на любой заданный режим компенсации при любых высокочастотных помехах и искажениях. Согласно способу для определения параметров контура нулевой последовательности сети используется свободная...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644582
Дата охранного документа: 13.02.2018
10.05.2018
№218.016.3942

Поршневая гибридная энергетическая машина объемного действия с уравновешенным приводом

Изобретение относится к поршневым энергетическим машинам объемного действия и может быть использовано при создании безвибрационных компрессоров, насосов, двигателей внутреннего сгорания, а также гибридных машин - насос-компрессоров и мотор - насос-компрессоров. Машина состоит из корпуса 1, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002647011
Дата охранного документа: 13.03.2018
10.05.2018
№218.016.3a98

Ультразвуковой волновод-шуруп для аппарата илизарова

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к средствам для хирургического лечения открытых переломов длинных трубчатых костей. Ультразвуковой волновод-шуруп для аппарата Илизарова выполнен в виде стержня, включающего рабочую часть, цилиндрический резьбовой участок и резьбовой участок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002647614
Дата охранного документа: 16.03.2018
10.05.2018
№218.016.3bbc

Способ определения места повреждения воздушных линий в распределительных сетях

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для оперативного определения места однофазного замыкания на землю в распределительных сетях с изолированной или компенсированной нейтралью. Технический результат – расширение функциональных возможностей на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002647536
Дата охранного документа: 16.03.2018
10.05.2018
№218.016.3c10

Частотно-фазовый компаратор

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в качестве логического элемента сравнения частот следования и формирования фазового рассогласования импульсов задающего генератора и датчика обратной связи в системах автоматического управления, построенных на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002647678
Дата охранного документа: 16.03.2018
10.05.2018
№218.016.3d25

Ротационная гибридная машина объемного действия

Изобретение относится к гибридным машинам объемного действия. Машина содержит цилиндр (1), ротор (5) с двумя пластинами (7), делящими цилиндр (1) на две полости - компрессорную (9) с всасывающим окном (11) и нагнетательным клапаном (12) и насосную (10) с всасывающим клапаном (13) и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002648139
Дата охранного документа: 22.03.2018
10.05.2018
№218.016.4208

Способ фазирования вращающегося вала электродвигателя и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в высокоточных электроприводах сканирующих систем. Технический результат заключается в повышении надежности работы электропривода в режиме фазирования. В способ фазирования вращающегося вала электродвигателя в устройство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002649307
Дата охранного документа: 02.04.2018
Showing 71-80 of 95 items.
04.04.2018
№218.016.2eb4

Гибридная машина с тронковым поршнем

Изобретение относится к области энергетических машин и касается гибридных поршневых машин объемного действия, используемых в качестве насос-компрессоров, к которым предъявляются жесткие требования по массогабаритным характеристикам, экономичности и большому диапазону давлений нагнетания. Машина...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644424
Дата охранного документа: 12.02.2018
04.04.2018
№218.016.2f01

Позиционный гидропривод

Гидропривод предназначен для осуществления линейного перемещения рабочего органа в устройствах управления транспортными и технологическими машинами с дискретными позициями. Гидропривод содержит гидроцилиндр, разделенный перегородкой на два рабочих объема, в каждом из которых размещен поршень со...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644427
Дата охранного документа: 12.02.2018
04.04.2018
№218.016.2f7f

Способ диагностики повреждения короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение чувствительности защиты. Способ диагностики повреждения короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя основан на контроле электродвижущей силы на выводах обмотки статора в режиме выбега и формировании сигнала о...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644576
Дата охранного документа: 13.02.2018
04.04.2018
№218.016.2f91

Способ настройки компенсации емкостных токов замыкания на землю в электрических сетях

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение точности настройки на любой заданный режим компенсации при любых высокочастотных помехах и искажениях. Согласно способу для определения параметров контура нулевой последовательности сети используется свободная...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644582
Дата охранного документа: 13.02.2018
10.05.2018
№218.016.4b5b

Способ моделирования процесса газификации остатков жидкого компонента ракетного топлива в баках отработавшей ступени ракеты-носителя и устройство для его реализации

Изобретение относится к ракетно-космической технике. Способ и устройство моделирования процесса газификации остатков жидкого компонента ракетного топлива в баках отработавшей ступени (ОС) ракеты-носителя, основанный на введении в экспериментальную модельную установку (ЭМУ) теплоносителя (ТН),...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002651645
Дата охранного документа: 23.04.2018
29.05.2018
№218.016.55b6

Способ газификации невырабатываемых остатков жидкого кислорода и керосина в баках ступени ракеты-носителя и устройство для его реализации

Группа изобретений относится к ракетно-космической технике. Способ газификации невырабатываемых остатков жидкого кислорода и керосина в баках ступени ракеты-носителя после выключения маршевого жидкостного ракетного двигателя основан на подаче теплоты в баки с остатками компонентов топлива в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654235
Дата охранного документа: 17.05.2018
12.07.2018
№218.016.6fbf

Способ газификации остатков жидкого компонента топлива в баке отработавшей ступени ракеты-носителя и устройство для его реализации

Группа изобретений относится к ракетно-космической технике. Способ газификации остатков жидкого компонента топлива (КТ) в баке отработавшей ступени ракеты-носителя (РН) основан на подаче горячих газов (теплоносителя) в топливный бак и сбросе продуктов газификации (ПГ) по достижении заданного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002661047
Дата охранного документа: 11.07.2018
21.11.2018
№218.016.9f18

Способ минимизации зон отчуждения отделяемых частей ракеты-носителя

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано для сокращения районов падения отделяющихся частей ступеней ракет-носителей. Технический результат - снижение площадей зон отчуждения из-за отделяемых частей за счет обеспечения их полного сгорания на атмосферном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002672683
Дата охранного документа: 19.11.2018
29.12.2018
№218.016.ad23

Способ очистки орбит от объектов космического мусора

Изобретение относится к методам и средствам очистки орбит от космического мусора, главным образом отработанных ступеней (ОС) ракет-носителей. Способ включает выведение в область очистки космического аппарата-буксира (КАБ) (1) и автономного стыковочного модуля (АСМ) (2) на тросе (4). АСМ (2)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002676368
Дата охранного документа: 28.12.2018
24.01.2019
№219.016.b338

Способ моделирования процесса тепло- и массообмена при испарении жидкости и устройство для его реализации

Группа изобретений относится к ракетно-космической технике и может быть использована при проведении экспериментальных исследований при физическом моделировании процессов испарения остатков жидкого топлива в баках отделяющихся частей ступеней ракет-носителей. Раскрыт способ моделирования...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002677868
Дата охранного документа: 22.01.2019
+ добавить свой РИД