×
09.08.2018
218.016.792f

Способ бесконтактной ранней диагностики разгара камеры ракетного двигателя по напряжённости собственного магнитного поля продуктов сгорания

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области аэрокосмической техники, в частности ракетно-космического двигателестроения. Одной из широко распространенных причин отказа жидкостных ракетных двигателей является прогар камеры, начало которого сопряжено с появлением множества заряженных твердых частиц в продуктах сгорания. Технический результат: обеспечение надежного обнаружения начала процесса разрушения камеры сгорания и сопла для предотвращения прогара указанных теплонапряженных элементов проточного тракта ракетного двигателя. Изменения частот колебаний электромагнитных параметров газодинамического движения высокотемпературных продуктов сгорания, протекающих по камере сгорания и соплу, регистрируют высокочувствительным датчиком магнитного поля, восприимчивым к появлению твердых частиц в газовом потоке, предшествующему разрушению, определяют спектральную плотность в спектре мощности реализации этого сигнала, сравнивают с эталонным значением спектральной плотности и в случае превышения определяемого параметра заданного эталонного значения определяют частоту, на которой произошло превышение, сравнивают эту частоту со значениями частот начала прогара для данной камеры и вырабатывают сигнал в систему аварийной защиты двигателя о начале прогара. 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области аэрокосмической техники, в частности ракетно-космического двигателестроения. Одной из широко распространенных причин отказа жидкостных ракетных двигателей является прогар камеры, начало которого сопряжено с появлением множества заряженных твердых частиц в продуктах сгорания.

Из существующего уровня техники известен способ контроля вибрационного горения в камере сгорания газотурбинного двигателя [патент РФ 2618774, F23N 5/24, опубл. 11.05.2017], при котором оптическим методом регистрируется изменение частот электромагнитного излучения от горящей топливовоздушной смеси.

Недостатком аналога является низкая вероятность обнаружения твердых заряженных частиц, появляющихся в потоке продуктов сгорания при начале процесса разрушения, и сложность конструкции специального лючка для установки оптического объектива в стенке камеры ракетного двигателя.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ контроля вибрационного горения в камере сгорания газотурбинного двигателя [патент РФ 2272923, F02C 9/00, опубл. 27.03.2006], который осуществляют путем регистрации изменения частот колебаний параметров газодинамического движения частиц в газе и определения наличия или отсутствия вибрационного горения, при этом регистрацию изменения параметров газодинамического движения производят электростатическими антеннами без контакта с двигателем и его газодинамической струей, фиксируют временную реализацию сигнала колебаний электростатического поля, определяют спектральную плотность в спектре мощности временной реализации этого сигнала, сравнивают с эталонным значением спектральной плотности и, в случае превышения определяемого параметра заданного эталонного значения, определяют частоту, за которой произошло превышение, сравнивают эту частоту со значениями частот вибрационного горения данной камеры сгорания и вырабатывают сигнал в систему контроля двигателя о наличии вибрационного горения.

Недостатками данного технического решения являются повышенные габариты электростатических антенн и трудности их использования применительно к конструкции ракетного двигателя.

Задачей изобретения является ранняя диагностика прогара элементов проточного тракта ракетного двигателя и предотвращение разрушения материальной части при испытаниях на стенде и эксплуатации.

Техническим результатом является обеспечение надежного обнаружения начала процесса разрушения камеры сгорания и сопла для предотвращения прогара указанных теплонапряженных элементов проточного тракта ракетного двигателя.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в способе бесконтактной ранней диагностики разгара камеры сгорания и сопла ракетного двигателя регистрируют изменение частот колебаний электромагнитных параметров газодинамического движения высокотемпературных продуктов сгорания, протекающих по камере сгорания и соплу, регистрацию осуществляют высокочувствительным датчиком магнитного поля, восприимчивым к появлению твердых частиц в газовом потоке, предшествующему разрушению, определяют спектральную плотность в спектре мощности реализации напряженности магнитного поля, сравнивают с эталонным значением спектральной плотности и, в случае превышения определяемого параметра заданного эталонного значения, определяют частоту, на которой произошло превышение, сравнивают эту частоту со значениями частот начала прогара для данной камеры и вырабатывают сигнал в систему аварийной защиты двигателя о начале прогара.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображена структурная схема системы технической диагностики, реализующая способ при испытании жидкостного ракетного двигателя на стенде:

1 - датчик магнитного поля;

2 - модуль кондиционирования;

3 - преобразователь переменного магнитного поля индукционного типа;

4 - сопло;

5 - газогенератор;

6 - турбина;

7 - турбонасосный агрегат.

На фиг. 2 - частотный спектр сигнала магнитного датчика при появлении первых заряженных частиц металла в продуктах сгорания, что предшествует началу интенсивного разгара внутренней стенки камеры ракетного двигателя.

Заявляемый способ бесконтактной ранней диагностики разгара камеры сгорания и сопла ракетного двигателя осуществляют следующим образом.

Изменение частот колебаний параметров газодинамического движения частиц в струе регистрируют датчиками магнитного поля 1, сигнал от которых поступает на модуль кондиционирования 2, предназначенный для согласования с преобразователем переменного магнитного поля индукционного типа 3 и усиления принимаемых сигналов до уровней, достаточных для работы модулей оцифровки и ввода в персональный компьютер. Датчики магнитного поля устанавливаются согласно фиг. 1 на наружной стенке сопла 4 в области критического сечения двигателя или на участках трубопроводов от газогенератора 5 до турбины 6 турбонасосного агрегата 7, проводят статистический анализ зарегистрированных пульсаций напряженности (фиг. 2) собственного магнитного поля продуктов сгорания, содержащих ионы, свободные электроны и заряженные частицы металла, а именно проводят преобразование Фурье временной реализации зарегистрированного сигнала xi и получают амплитудный спектр Fi по формуле

где Fi - амплитудный спектр напряженности магнитного поля, регистрируемой датчиком магнитного поля;

N - количество точек выборки на интервале времени τ=1 с;

xi - значение сигнала напряженности магнитного поля.

Затем определяют спектральную плотность сигнала напряженности магнитного поля Gi в спектре мощности на частоте fi согласно выражению

где Gi - спектральная плотность сигнала напряженности магнитного поля;

fi - частота опроса, задаваемая аппаратно-программным комплексом.

Далее сравнивают спектральную плотность сигнала Gi с заданной эталонной величиной G0. В случае превышения Gi эталонной величины G0 проводится выделение частоты fi, соответствующей частоте начала прогара fпрог.

Применение заявляемого способа бесконтактной ранней диагностики разгара камеры ракетного двигателя по напряженности собственного магнитного поля продуктов сгорания позволит повысить эффективность и надежность системы технической диагностики и аварийной защиты по сравнению с системами, основанными на традиционных методах, повышая тем самым безопасность при испытаниях и летной эксплуатации ракетных двигателей.

Способ бесконтактной ранней диагностики разгара камеры ракетного двигателя по напряженности собственного магнитного поля продуктов сгорания, заключающийся в регистрации изменения частот колебаний параметров газодинамического движения частиц в газе и определении наличия или отсутствия начала прогара, отличающийся тем, что регистрацию изменения частот колебаний параметров газодинамического движения производят высокочувствительным датчиком магнитного поля, восприимчивым к появлению твердых частиц в газовом потоке, предшествующему разрушению, определяют спектральную плотность в спектре мощности временной реализации этого сигнала, сравнивают с эталонным значением спектральной плотности и в случае превышения определяемого параметра заданного эталонного значения определяют частоту, на которой произошло превышение, сравнивают эту частоту со значениями частот начала прогара для данной камеры и вырабатывают сигнал в систему аварийной защиты двигателя о начале прогара.
Способ бесконтактной ранней диагностики разгара камеры ракетного двигателя по напряжённости собственного магнитного поля продуктов сгорания
Способ бесконтактной ранней диагностики разгара камеры ракетного двигателя по напряжённости собственного магнитного поля продуктов сгорания
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 120 items.
25.08.2017
№217.015.bb66

Ракетно-прямоточный двигатель с регулируемым расходом твёрдого топлива

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано в гиперзвуковых (М≥5) крылатых ракетах с ракетно-прямоточными двигателями, предназначенных для полетов на больших высотах. Ракетно-прямоточный двигатель содержит воздухозаборник, газогенератор с зарядом твердого топлива,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615889
Дата охранного документа: 11.04.2017
29.12.2017
№217.015.f0f4

Кантователь (варианты)

Изобретение относится к конструкциям, предназначенным для кантования (поворота) изделий различного назначения, предпочтительнее космических аппаратов. Кантователь содержит основание, две стойки, к которым на оси кантования закреплена грузовая платформа, которая снабжена поворотной планшайбой, и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638997
Дата охранного документа: 19.12.2017
29.12.2017
№217.015.f62d

Способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи в составе автономной системы электропитания искусственного спутника земли

Использование: в области электротехники. Технический результат – более точное определение времени начала балансировки аккумуляторов. Способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи в составе автономной системы электропитания искусственного спутника Земли заключается в контроле...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637815
Дата охранного документа: 07.12.2017
20.01.2018
№218.016.1384

Способ управления автономной системой электроснабжения космического аппарата

Использование: в области электротехники в системах электроснабжения (СЭС) космических аппаратов (КА). Технический результат - обеспечение штатного отключения сеансной нагрузки при нештатной ситуации. Способ управления автономной системой электроснабжения, которая содержит солнечную батарею и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002634473
Дата охранного документа: 31.10.2017
20.01.2018
№218.016.1773

Фильтр

Изобретение предназначено для фильтрования. Фильтр содержит корпус, помещенную внутрь корпуса несущую трубу и рабочие модули, закрепленные поперек несущей трубы. Каждый из рабочих модулей содержит расположенные на удалении друг от друга первый и второй фильтровальные пакеты, каждый из которых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002635802
Дата охранного документа: 16.11.2017
17.02.2018
№218.016.2b00

Способ получения термически стабильного носителя для катализатора сжигания монотоплива

Изобретение относится к области химии и может быть использовано для получения носителей для катализаторов, обладающих высокой площадью поверхности и термостабильностью в условиях сверхвысоких температур, например, в процессах сжигания монотоплива, в том числе "зеленого топлива" на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002642966
Дата охранного документа: 30.01.2018
04.04.2018
№218.016.3663

Способ ориентации космического аппарата в солнечно-земной системе координат

Изобретение относится к управлению ориентацией космических аппаратов (КА), осуществляемой в солнечно-земной системе координат. Способ включает ориентацию первой оси КА на Землю путем разворотов вокруг второй и третьей осей КА с помощью электромеханических исполнительных органов. При отсутствии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002646392
Дата охранного документа: 02.03.2018
10.05.2018
№218.016.4058

Способ разгрузки управляющих двигателей-маховиков космического аппарата

Изобретение относится к управлению относительным движением космического аппарата (КА). Разгрузка управляющих двигателей-маховиков (ДМ) в выбранном канале ориентации осуществляется по двухконтурной схеме. Первый контур реализует необходимую ориентацию КА и накапливает импульс внешнего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002648906
Дата охранного документа: 28.03.2018
29.05.2018
№218.016.5430

Сплав на основе алюминия для противометеоритной защиты

Изобретение относится к деформируемым сплавам на основе алюминия и может быть использовано для защиты космических аппаратов от микрометеоритов и техногенных тел. Сплав на основе алюминия содержит, мас. %: цинк 5,8-11; магний 1,5-3,5; медь 0,1-3; марганец 0,1-0,5; по меньшей мере один элемент...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654224
Дата охранного документа: 17.05.2018
09.06.2018
№218.016.5a5a

Рефлектор

Изобретение относится к производству изделий из композиционных материалов, а именно конструкциям и способам изготовления прецизионных рефлекторов антенн с отражающей поверхностью, образованной не только кривой второго порядка, но и специальным сложным профилем. Задачами настоящего изобретения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002655473
Дата охранного документа: 28.05.2018
Showing 1-10 of 13 items.
10.05.2013
№216.012.3e7b

Ионизационный вакуумметр

Изобретение относится к измерительной технике и, в частности, к ионизационным вакуумметрам, в которых используется магнитный электроразрядный датчик вакуума. Заявленный ионизационный вакуумметр содержит магнитный электроразрядный датчик вакуума и измерительный блок, подключенный кабелем к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481562
Дата охранного документа: 10.05.2013
27.10.2013
№216.012.7ac3

Ионизационный вакуумметр

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к ионизационным вакуумметрам, в которых используется магнитный электроразрядный датчик вакуума. Техническим результатом является повышение безопасности работы с вакуумметром посредством гальванической развязки цепи индикатора и цепи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497089
Дата охранного документа: 27.10.2013
20.10.2014
№216.012.feb6

Устройство контроля аккумуляторной батареи

Изобретение относится к измерительной технике и, в частности, к контролю выходного напряжения и сопротивления изоляции аккумуляторных батарей. Устройство контроля аккумуляторной батареи содержит аккумуляторную батарею, преобразователь постоянного напряжения, выполненный по схеме автогенератора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531062
Дата охранного документа: 20.10.2014
27.08.2015
№216.013.73dc

Датчик вакуума

Изобретение относится к области измерительной и космической техники и может быть использовано для контроля герметичности космических аппаратов. Техническим результатом изобретения является увеличение электрической прочности и вибростойкости конструкции датчика вакуума. Датчик вакуума содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561235
Дата охранного документа: 27.08.2015
25.08.2017
№217.015.9bd2

Способ бесконтактного измерения поверхностного тока и устройство для его осуществления

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению поверхностных токов на цилиндрических и других сложных по форме поверхностях из немагнитных проводящих материалов. Технический результат - повышение уровня полезного сигнала, снимаемого с элемента Холла, и увеличение площади...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610223
Дата охранного документа: 08.02.2017
25.08.2017
№217.015.a20b

Измеритель напряженности электростатического поля

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения напряженности электростатических полей различных заряженных материалов и изделий. Технический результат заключается в увеличении чувствительности измерителя посредством увеличения его помехозащищенности....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002606927
Дата охранного документа: 10.01.2017
17.02.2018
№218.016.2c8d

Измеритель напряженности электростатического поля

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения напряженности электростатического поля при геофизических исследованиях атмосферы и космического пространства. Техническим результатом является повышение надежности работы измерителя и стабилизация точности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002643701
Дата охранного документа: 05.02.2018
10.05.2018
№218.016.397c

Измеритель напряженности электрического поля вибрационного типа

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения напряженности электрического поля различных заряженных материалов и изделий. Технический результат заключаются в увеличении широкополосности измерителя и увеличении чувствительности измерителя при измерении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002647225
Дата охранного документа: 14.03.2018
22.09.2018
№218.016.8959

Датчик герметичности

Изобретение относится к устройствам для контроля герметичности и может быть применено для контроля герметичности объемов, используемых при космических исследованиях. Сущность: датчик содержит расположенные в контролируемом объеме чувствительный элемент (1), источник (4) тока,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002667332
Дата охранного документа: 18.09.2018
26.02.2019
№219.016.c7ec

Датчик вакуума

Использование: для контроля герметичности космических аппаратов. Сущность изобретения заключается в том, что датчик вакуума содержит корпус, коаксиальный цилиндрический анод, дисковые катоды, соединенные центральным стержнем, и магнитную систему, составленную из двух дисковых постоянных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002680672
Дата охранного документа: 25.02.2019
+ добавить свой РИД