×
19.01.2018
218.016.09f5

Способ тепловых испытаний обтекателей ракет из неметаллических материалов

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к испытательной технике. Способ тепловых испытаний обтекателей ракет из неметаллических материалов включает нагрев наружной поверхности обтекателя за счет пропускания электрического тока через нагреватели, расположенные к наружной поверхности обтекателя с зазором, и измерение температуры. В качестве нагревателей используют кварцевые галогенные или газоразрядные лампы, нагреватели расположены с зазором к рефлекторам, установленным на несущей стенке. Рефлекторы выполнены полыми с перфорацией, их поверхность эквидистантна поверхности обтекателя. Зоны нагрева составляют единое целое и являются составной частью тракта удаления газов. В пространство между рефлекторами и поверхностью обтекателя подают газовую смесь в направлении от вершины к торцу обтекателя и со стороны зон нагрева в направлении нормали к поверхности обтекателя. Техническим результатом изобретения является повышение точности задания температурного поля при наземных испытаниях обтекателей из неметаллических материалов и снижение выделения вредных веществ в рабочее пространство. 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к испытательной технике, преимущественно к технике проведения тепловых испытаний обтекателей ракет из неметаллических материалов при радиационном нагреве.

В технике известен способ задания тепловых режимов при испытаниях ракетных обтекателей путем регулирования теплового потока, падающего на поверхность конструкции (Баранов А.Н., Белозеров Л.Г., Ильин Ю.С., Кутьинов В.Ф. Статические испытания на прочность сверхзвуковых самолетов. - М.: Машиностроение. - 1974. - 344 с.). В этом способе точность задания температурного поля ограничена размерами инфракрасных нагревателей.

При наборе зон для нагрева обтекателей сложной формы наблюдаются скачки температуры на границах зон. Кроме того, на открытых участках нагревателей (особенно снизу) наблюдается недогрев наружной поверхности испытуемого обтекателя.

Известен способ задания тепловых режимов, реализуемый с помощью «Устройства для регулирования температуры» по а.с. СССР 999029, МКИ4 G05D 23/19, опубл. в 1983 г. Устройство для регулирования температуры, содержащее датчик и задатчик температуры, подключенные к входам элемента сравнения, к выходу которого подключен усилитель, выходом связанный с первым входом сумматора, и последовательно соединенные усилитель, диод и эмиттерный повторитель, выходом соединенный со вторым входом сумматора, к выходу которого подключен исполнительный механизм, причем к точке соединения диода и эмиттерного повторителя подключены параллельно соединенные интегрирующий конденсатор и разрядный резистор; другие выводы которых заземлены, введен блок управления, а разрядный резистор выполнен регулируемым, при этом блок управления включен между выходом элемента сравнения и управляющим входом регулируемого разрядного резистора, причем блок управления может быть выполнен в виде усилителя.

При использовании указанного устройства регулирования температурных режимов температура обтекателя задается в одной точке заданной зоны, при этом точность задания реального температурного профиля зависит от геометрических размеров нагревателей - кварцевых галогенных или газоразрядных ламп. Кроме того, при воспроизведении температурного поля в установках радиационного нагрева наблюдается перегрев на участках с отрицательным темпом нагрева обтекателей из неметаллических материалов, например из керамики.

Для повышения точности при таком способе задания температуры требуется уменьшение геометрических размеров зон нагрева. При этом увеличивается количество зон и, как следствие, усложняется оборудование. Для повышения точности задания температурного поля при радиационном нагреве также могут применяться покрытия с изменяемой степенью черноты, например как в способе по патенту (Способ задания тепловых режимов керамических обтекателей ракет: пат. №2451971 Российская Федерация, МПК7 G05D 23/19, B64G 7/00, G01N 17/00, опубл. 27.05.2012). Указанный способ задания тепловых режимов керамических обтекателей ракет при инфракрасном нагреве путем автоматического регулирования температуры по конечному числу точек и изменения оптических свойств на остальной части нагреваемой поверхности, отличающийся тем, что на наружную поверхность обтекателя наносят покрытие, состоящее из двух компонентов, степень черноты одного из которых более чем в два раза превышает степень черноты другого и составляет от 0,8 до 0,9, а температуру для каждой зоны нагрева при постоянной плотности теплового потока задают расчетным путем. Недостатком этого способа является то, что он не может быть использован для тепловых испытаний обтекателей из композиционных материалов, так как происходит сильное газовыделение, что в свою очередь приводит к неконтролируемому нарушению прозрачности передающего пространства между нагревателями и обтекателем, а нанесенное покрытие, при этом, отслаивается с поверхности обтекателя. Тем самым возрастает погрешность задания температурного поля на поверхности испытуемого обтекателя. Кроме того, вредные вещества могут выделяться в рабочее пространство, где находится обслуживающий персонал, что значительно ухудшает условия труда и может привести к нарушению требований техники безопасности.

Наиболее близким по технической сущности является способ теплового нагружения обтекателей ракет из неметаллических материалов по патенту (Пат. 2517790 Российская Федерация, МПК7 G05M 9/04, G01N 25/72, опубл. 27.05.2014). Указанный способ теплового нагружения обтекателей ракет из неметаллических материалов, включающий нагрев наружной поверхности обтекателя за счет пропускания электрического тока через эквидистантный этой поверхности нагреватель в виде токопроводящей тонкостенной оболочки переменной толщины по высоте, контактирующей с ограничителем из теплоизоляционного материала также эквидистантным наружной поверхности обтекателя и измерение температуры, отличающийся тем, что токопроводящая тонкостенная оболочка расположена к наружной поверхности обтекателя с зазором, в который нагнетают инертный газ под давлением, а ограничитель из теплоизоляционного материала выполнен пористым, причем толщину токопроводящей оболочки по высоте определяют расчетным способом. Таким образом, обеспечивается минимальная погрешность задания распределения плотности теплового потока на поверхности обтекателей из материала, который не подвержен деструкции при повышении температуры, однако в остальном, такой способ задания тепловых режимов имеет все описанные выше недостатки.

Целью заявленного изобретения - повышение точности задания температурного поля на поверхности стеклопластиковых обтекателей и снижение выделения вредных веществ в рабочее пространство, где находится обслуживающий персонал, при наземных тепловых испытаниях в многозонных установках радиационного нагрева.

Эта цель достигается тем, что предложен способ тепловых испытаний обтекателей ракет из неметаллических материалов, включающий нагрев наружной поверхности обтекателя за счет пропускания электрического тока через нагреватели, расположенные к наружной поверхности обтекателя с зазором, и измерение температуры, отличающийся тем, что в качестве нагревателей используют кварцевые галогенные или газоразрядные лампы, нагреватели расположены с зазором к рефлекторам, установленным на несущей стенке, образуя зоны нагрева, причем рефлекторы выполнены полыми с перфорацией, а их поверхность эквидистантна поверхности обтекателя, зоны нагрева составляют единое целое и являются составной частью тракта удаления газов, в пространство между рефлекторами и поверхностью обтекателя подают газовую смесь в направлении от вершины к торцу обтекателя и со стороны зон нагрева в направлении нормали к поверхности обтекателя, причем скорость подачи газовой смеси в продольном направлении регулируется от нуля до требуемой, а скорость подачи газовой смеси в направлении нормали к поверхности обтекателя регулируется по каждой зоне нагрева по температуре колб ламп.

Авторы установили, что подача газовой смеси в пространство между рефлекторами и поверхностью обтекателя в направлении от вершины к торцу обтекателя и со стороны зон нагрева в направлении нормали к поверхности обтекателя (в продольном и поперечном направлениях) с требуемой скоростью обеспечит продув этого пространства и создаст условия, при которых коэффициент прозрачности не будет зависеть от выделяемых газов из обтекателя при нагреве, таким образом, обеспечит повышение точности задания температурного поля на поверхности обтекателя.

На фиг. 1 представлена схема взаимодействия частицы А (выделяемая из обтекателя 1 при нагреве) с продольным и поперечным газовыми потоками в пространстве между нагревателями 2 одной из зон нагрева, состоящей также из перфорированного рефлектора 3 с внутренней полостью 4 и несущей стенки 5. На фиг. 1 скорость газового потока в продольном направлении обозначена как V1, в поперечном направлении как V2, а собственная скорость частицы А при выходе из обтекателя как V3 (экспериментально установлено, что скорость частицы А варьирует в диапазоне 0,1-0,2 м/с).

На фиг. 2 представлен схематический разрез установки, выполненной по заявленному техническому решению, где цифрами 1 и 2 обозначены входной и выходной воздуховоды, в которых смонтированы нагнетающий и отсасывающий вентиляторы 9 и 10, а зоны нагрева, состоящие из несущих стенок 3, полых перфорированных рефлекторов 4 и нагревателей 5, например кварцевых галогенных ламп, являются составной частью системы продува испытуемого обтекателя 6, установленного на монтажном столе 7, который монтируется на силовом полу 8. Цифрой 9 на фиг. 2 обозначены отверстия в рефлекторах зон нагрева, через которые подается газ в поперечном направлении, по нормали к поверхности обтекателя, а индексами P16 обозначены отверстия для подачи газа в сами зоны нагрева.

Условия, при которых коэффициент прозрачности пространства не будет зависеть от выделяемых газов из обтекателя при нагреве можно выразить системой уравнений:

где Н - высота обтекателя, м, причем максимальное значение H=1,5 м;

t - время прохождения частицы А от носка обтекателя до его основания, с;

δ - расстояние той же частицы А от поверхности обтекателя в момент времени t у основания обтекателя, м;

d - расстояние от наружной поверхности обтекателя до колб кварцевых ламп, м, причем, минимальное расстояние равно 0,1 м

При отсутствии поперечного газового потока скорость продольного газового потока должна удовлетворять следующему условию:

Подставляя численные значения Н, d и V3 (для реальных стеклопластиковых обтекателей) в (4) находим, что скорость продольного газового потока должна изменяется в диапазоне от 15 до 30 м/с.

При наличии поперечного газового потока формула (4) принимает вид:

Из (5) видно, что включение поперечного газового потока через рефлекторы зон нагрева дает возможность уменьшить продольную скорость V1.

Кроме того, поперечный газовый поток, подаваемый через рефлекторы, позволяет стабилизировать температуру колб ламп, что существенно повышает надежность тепловых испытаний при задании температурных режимов выше 1000°С.

Источники информации

1. Баранов А.Н., Белозеров Л.Г., Ильин Ю.С., Кутьинов В.Ф. Статические испытания на прочность сверхзвуковых самолетов. - М.: Машиностроение. - 1974. - 344 с, аналог.

2. Авторское свидетельство №999029 СССР, МКИ4 G05D 23/19, опубл. 1983, аналог.

3. Патент №2451971 Российская Федерация, МПК7 G05D 23/19, B64G 7/00, G01N 17/00, опубл. 27.05.2012, аналог.

4. Патент №2517790 Российская Федерация, МПК7 G05M 9/04, G01N 25/72, опубл. 27.05.2014, прототип.

Способ тепловых испытаний обтекателей ракет из неметаллических материалов, включающий нагрев наружной поверхности обтекателя за счет пропускания электрического тока через нагреватели, расположенные к наружной поверхности обтекателя с зазором, и измерение температуры, отличающийся тем, что в качестве нагревателей используют кварцевые галогенные или газоразрядные лампы, нагреватели расположены с зазором к рефлекторам, установленным на несущей стенке, образуя зоны нагрева, причем рефлекторы выполнены полыми с перфорацией, а их поверхность эквидистантна поверхности обтекателя, зоны нагрева составляют единое целое и являются составной частью тракта удаления газов, в пространство между рефлекторами и поверхностью обтекателя подают газовую смесь в направлении от вершины к торцу обтекателя и со стороны зон нагрева в направлении нормали к поверхности обтекателя, причем скорость подачи газовой смеси в продольном направлении регулируется от нуля до требуемой, а скорость подачи газовой смеси в направлении нормали к поверхности обтекателя регулируется по каждой зоне нагрева по температуре колб ламп.
Способ тепловых испытаний обтекателей ракет из неметаллических материалов
Способ тепловых испытаний обтекателей ракет из неметаллических материалов
Способ тепловых испытаний обтекателей ракет из неметаллических материалов
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 166 items.
27.01.2013
№216.012.2140

Антенный обтекатель

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей скоростных ракет из пористой керамики. Технический результат заключается в упрощении конструкции и технологии изготовления антенного обтекателя из пористой керамики....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474013
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.24d6

Антенный обтекатель

Заявленное изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и преимущественно может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей скоростных ракет из керамики. Техническим результатом настоящего изобретения является улучшение радиотехнических характеристик керамических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474932
Дата охранного документа: 10.02.2013
27.09.2013
№216.012.70b5

Антенный обтекатель

Изобретение относится к области создания конструкций антенных обтекателей высокоскоростных ракет с оболочками из жаростойких керамических материалов. Технический результат - обеспечение работоспособности антенного обтекателя для условий одновременного удовлетворения воздействию превалирующих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494504
Дата охранного документа: 27.09.2013
10.11.2013
№216.012.7d6e

Теплозащитное покрытие

Изобретение относится к области авиационно-космической техники, главным образом к производству теплозащитных покрытий, которые могут быть использованы для нанесения на внешнюю или внутреннюю поверхность оболочек из нитрида кремния головных антенных обтекателей ракет. Теплозащитное покрытие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497783
Дата охранного документа: 10.11.2013
27.11.2013
№216.012.8649

Антенный обтекатель

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и может использоваться преимущественно в конструкциях высокоскоростных ракет различных классов. Технический результат - увеличение длительности эксплуатационного режима за счет сохранения прочности соединения металл-керамика при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500055
Дата охранного документа: 27.11.2013
10.12.2013
№216.012.89f8

Способ определения коэффициента теплопроводности частично прозрачных материалов

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для определения коэффициента теплопроводности частично прозрачных керамических и стеклообразных материалов с учетом их прозрачности. Способ включает нестационарный нагрев поверхности образца в виде пластины радиационными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501002
Дата охранного документа: 10.12.2013
10.03.2014
№216.012.a959

Способ получения кварцевой керамики с повышенной излучательной способностью

Изобретение относится к производству керамических изделий радиотехнического назначения, работающих в условиях воздействия высокотемпературных газовых потоков. Техническим результатом изобретения является снижение водопоглощения и повышение прочности и коэффициента черноты изделий. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509068
Дата охранного документа: 10.03.2014
20.03.2014
№216.012.ad36

Способ получения керамического коннектора для соединения оптических волокон

Изобретение относится к керамическим коннекторам. Согласно способу смешивают порошок диоксида циркония с временной технологической связкой. Производят инжекционное формование со стержнем из материала на основе флюорокарбона, который удалятся вместе с временной технологической связкой при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510057
Дата охранного документа: 20.03.2014
20.04.2014
№216.012.b8f0

Способ получения высокоплотного водного шликера на основе кварцевого стекла

Изобретение относится к керамической промышленности и может быть использовано при изготовлении изделий из кварцевой керамики методом водного шликерного литья в пористые формы. Предложен способ получения высокоплотного водного шликера на основе кварцевого стекла путем его помола в шаровой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513072
Дата охранного документа: 20.04.2014
20.04.2014
№216.012.ba2d

Способ изготовления антенного обтекателя из стеклокерамики литийалюмосиликатного состава

Изобретение относится к производству керамических изделий радиотехнического назначения типа керамической оболочки головного антенного обтекателя скоростных зенитных и авиационных ракет. Техническим результатом изобретения является упрощение технологии изготовления и снижение температуры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513389
Дата охранного документа: 20.04.2014
Showing 1-10 of 186 items.
27.01.2013
№216.012.2140

Антенный обтекатель

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей скоростных ракет из пористой керамики. Технический результат заключается в упрощении конструкции и технологии изготовления антенного обтекателя из пористой керамики....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474013
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.24d6

Антенный обтекатель

Заявленное изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и преимущественно может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей скоростных ракет из керамики. Техническим результатом настоящего изобретения является улучшение радиотехнических характеристик керамических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474932
Дата охранного документа: 10.02.2013
27.09.2013
№216.012.70b5

Антенный обтекатель

Изобретение относится к области создания конструкций антенных обтекателей высокоскоростных ракет с оболочками из жаростойких керамических материалов. Технический результат - обеспечение работоспособности антенного обтекателя для условий одновременного удовлетворения воздействию превалирующих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494504
Дата охранного документа: 27.09.2013
10.11.2013
№216.012.7d6e

Теплозащитное покрытие

Изобретение относится к области авиационно-космической техники, главным образом к производству теплозащитных покрытий, которые могут быть использованы для нанесения на внешнюю или внутреннюю поверхность оболочек из нитрида кремния головных антенных обтекателей ракет. Теплозащитное покрытие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497783
Дата охранного документа: 10.11.2013
27.11.2013
№216.012.8649

Антенный обтекатель

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и может использоваться преимущественно в конструкциях высокоскоростных ракет различных классов. Технический результат - увеличение длительности эксплуатационного режима за счет сохранения прочности соединения металл-керамика при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500055
Дата охранного документа: 27.11.2013
10.12.2013
№216.012.89f8

Способ определения коэффициента теплопроводности частично прозрачных материалов

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для определения коэффициента теплопроводности частично прозрачных керамических и стеклообразных материалов с учетом их прозрачности. Способ включает нестационарный нагрев поверхности образца в виде пластины радиационными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501002
Дата охранного документа: 10.12.2013
10.03.2014
№216.012.a959

Способ получения кварцевой керамики с повышенной излучательной способностью

Изобретение относится к производству керамических изделий радиотехнического назначения, работающих в условиях воздействия высокотемпературных газовых потоков. Техническим результатом изобретения является снижение водопоглощения и повышение прочности и коэффициента черноты изделий. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509068
Дата охранного документа: 10.03.2014
20.04.2014
№216.012.b8f0

Способ получения высокоплотного водного шликера на основе кварцевого стекла

Изобретение относится к керамической промышленности и может быть использовано при изготовлении изделий из кварцевой керамики методом водного шликерного литья в пористые формы. Предложен способ получения высокоплотного водного шликера на основе кварцевого стекла путем его помола в шаровой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513072
Дата охранного документа: 20.04.2014
20.04.2014
№216.012.ba2d

Способ изготовления антенного обтекателя из стеклокерамики литийалюмосиликатного состава

Изобретение относится к производству керамических изделий радиотехнического назначения типа керамической оболочки головного антенного обтекателя скоростных зенитных и авиационных ракет. Техническим результатом изобретения является упрощение технологии изготовления и снижение температуры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513389
Дата охранного документа: 20.04.2014
20.05.2014
№216.012.c33a

Способ изготовления изделий из кварцевой керамики

Изобретение относится к производству керамических изделий радиотехнического назначения из кварцевой керамики. Технический результат изобретения - повышение прочности и снижение пористости изделий из кварцевой керамики при сохранении других характеристик на высоком уровне. Предложен способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515737
Дата охранного документа: 20.05.2014
+ добавить свой РИД