×
16.08.2019
219.017.c07f

Способ теплопрочностных испытаний керамических обтекателей

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов (ЛА), а именно к способам воспроизведения аэродинамического теплового воздействия на головную часть (обтекатель) ракеты в наземных условиях. Способ теплопрочностных испытаний керамических обтекателей включает радиационный нагрев, силовое нагружение и видеосъемку наружной поверхности керамической оболочки обтекателя, в местах концентраторов напряжений наносится порошкообразное покрытие со степенью черноты, резко отличающейся от степени черноты материала поверхности конструкции, причем порошкообразное покрытие наносится без связующего. Техническим результатом заявленного изобретения является повышение информативности при определении запаса прочности керамических обтекателей в процессе теплопрочностных испытаний. 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов (ЛА), а именно к способам воспроизведения аэродинамического теплового воздействия на головную часть (обтекатель) ракеты в наземных условиях.

В настоящее время воспроизведение аэродинамического нагрева осуществляется в различных установках: аэродинамических трубах, баллистических установках, плазменных установках, стендах на основе сжигания топлива (прямоточных реактивных двигателях, которые отработали свой ресурс), стендах радиационного нагрева [Баранов А.Н., Белозеров Л.Г., Ильин Ю.С., Кутьинов В.Ф. Статические испытания на прочность сверхзвуковых самолетов. - М.: Машиностроение. - 1974. - 344 с; Материалы и покрытия в экстремальных условиях. Взгляд в будущее: В 3 т. - Т. 3. Экспериментальные исследования/ Ю.В. Полежаев, С.В. Резник, А.Н. Баранов и др., Под ред. Ю.В. Полежаева и С.В. Резника. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 264 с: ил.]. Испытание натурных конструкций в таких установках требует огромных материальных затрат, поэтому широкого распространения в практике наземных испытаний эти установки не получили.

Наиболее широкое распространение в практике наземных теплопрочностных испытаний керамических обтекателей получили стенды радиационного нагрева, так как они просты в эксплуатации, позволяют достаточно легко изменять конфигурацию нагревателя в зависимости от геометрии конструкции. В таких стендах проходила наземная отработка большинства керамических обтекателей СССР и Российской Федерации.

Решения привели к совершенствованию методов и средств теплопрочностных испытаний керамических обтекателей в установках радиационного нагрева, однако их внедрение привело к частичному повышению информативности при определении запаса прочности с применением видеосъемки, когда происходит разрушение конструкции. Например, если материал внешней поверхности обтекателя одного цвета с цветом покрытия, то на экране монитора трудно различаются образования мелких трещин во времени, что затрудняет принятие оперативных решений в процессе испытаний. Кроме того, при покадровом анализе разрушения керамической конструкции затруднительно определить координаты начала разрушения.

Наиболее близким по технической сущности является способ задания тепловых режимов керамических обтекателей ракет (патент РФ №2451971, МПК G05D 23/19, B64G 7/00, G01N 17/00, опубл. 27.05.2012), в котором технический результат достигается за счет задания тепловых режимов керамических обтекателей ракет при радиационном нагреве путем автоматического регулирования температуры по конечному числу точек и изменения оптических свойств остальной части нагреваемой поверхности обтекателя за счет нанесения на наружную поверхность обтекателя покрытия, состоящего из двух высокотемпературных порошков: хром III окиси (Cr2O3) и диоксида алюминия (Al2O3).

Способ дает возможность повысить точность задания температурного поля на наружной поверхности обтекателя при тепловых испытаниях, однако в процессе определения запаса прочности на видеосъемке цвет покрытия может совпадать с цветом материала испытуемого изделия, что затрудняет проявление картины разрушения. Кроме того, покрытие для выравнивания степени черноты поверхности может содержать связующие материалы, что упрочняет связь покрытия с поверхностью обтекателя, ограничивает возможность определения места начала разрушения, например при распоре керамической оболочки в нескольких местах.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение информативности при определении запаса прочности керамических обтекателей в процессе теплопрочностных испытаний.

Технический результат достигается тем, что предложен способ теплопрочностных испытаний керамических обтекателей, включающий радиационный нагрев, силовое нагружение и видеосъемку наружной поверхности керамической оболочки обтекателя, отличающийся тем, что в местах концентраторов напряжений наносится порошкообразное покрытие со степенью черноты резко отличающейся от степени черноты материала поверхности конструкции, причем порошкообразное покрытие наносится без связующего.

На частицу порошкообразного покрытия в исходном состоянии действуют следующие силы: сила тяжести Р, электрическая сила Fэ, если керамическая оболочка наэлектризована и сила трения покоя Fтр. В процессе разрушения керамической оболочки на частицу, вблизи границы образования трещины, действует еще динамическая сила F, которая возникает в процессе образования трещин.

Соотношение этих сил описано системой уравнений:

где m - масса частицы;

g - ускорение свободного падения;

k - коэффициент трения;

w - ускорение частицы на границе распространения трещины.

При F>0 частицы порошкообразного покрытия выбрасываются с поверхности изделия, тем самым проявляется цвет материала оболочки (см. чертеж).

Месту начала разрушения соответствует максимум плотности потенциальной энергии:

где Е - модуль упругости материала керамической оболочки;

ε - относительная деформация в месте начала разрушения (до начала разрушения), тогда максимум ускорения w-частицы будет в начале разрушения, причем, чем ближе частица будет к границе начала разрушения, тем больше будет ускорение.

Нанесение на наружную поверхность обтекателя порошкообразного покрытия цветом, резко отличающимся от цвета материала изделия, позволяет проявить картину разрушения изделия на экране монитора в процессе испытаний.

На чертеже представлен кадр видеозаписи в момент разрушения изделия. В местах появления трещин (1), образовавшихся при разрушении оболочки изделия, происходит осыпание покрытия, что указывает на их наличие и расположение. При появлении трещин, например при распоре, оператор может успеть остановить процесс нагружения, что позволит избежать разрушение изделия и оснастки испытательного стенда. Если процесс происходит взрывообразно, то нанесенное покрытие позволяет при по кадровом анализе оценить картину разрушения во времени, что дает возможность быстрее выяснить причину разрушения.

Экспериментальные исследования с разными порошкообразными покрытиями показали, что при испытаниях керамических элементов летательных аппаратов лучше всего использовать покрытия на основе диоксида хрома для светлых материалов, а для материалов темных цветов покрытия из диоксида алюминия (Al2O3) или окиси кремния (SiO2).

Предлагаемое изобретение повышает процесс выявления трещин при проведении испытаний на мониторе. При покадровом анализе процесса разрушения, улучшается видимость картины распространения трещин. Тем самым создаются условия для более точного определения места начала разрушения.

Способ теплопрочностных испытаний керамических обтекателей, включающий радиационный нагрев, силовое нагружение и видеосъемку наружной поверхности керамической оболочки обтекателя, отличающийся тем, что в местах концентраторов напряжений наносится порошкообразное покрытие со степенью черноты, резко отличающейся от степени черноты материала поверхности конструкции, причем порошкообразное покрытие наносится без связующего.
Способ теплопрочностных испытаний керамических обтекателей
Способ теплопрочностных испытаний керамических обтекателей
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 136 items.
10.10.2015
№216.013.80e9

Быстроразъемное соединение отсеков корпуса летательного аппарата

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники, в частности к конструкциям герметичных разъемных соединений отсеков корпуса летательных аппаратов и, в особенности, к конструкциям герметичного соединения обтекателя с отсеком корпуса летательного аппарата. Быстроразъемное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564598
Дата охранного документа: 10.10.2015
10.10.2015
№216.013.824b

Способ изготовления трехслойной панели из композиционного материала

Изобретение относится к способам изготовления трехслойных панелей из композиционного материала и может быть использовано для получения панелей авиационной и космической техники, например для изготовления корпусных деталей фюзеляжа самолета. При формировании первой обшивки трехслойной панели по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564952
Дата охранного документа: 10.10.2015
20.10.2015
№216.013.853c

Способ изготовления сотового заполнителя

Изобретение относится к способу изготовления сотового заполнителя из стеклоткани и может быть использовано в ракето-, самолето- и судостроении, строительной, мебельной и упаковочной промышленности при изготовлении трехслойных конструкций сложной кривизны. Способ включает нанесение клеевых полос...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565711
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.12.2015
№216.013.9b89

Способ тепловых испытаний обтекателей ракет из неметаллических материалов

Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов (ЛА) и может быть использовано для проектирования аэродинамического теплового воздействия на головную часть (обтекатель) ракеты в наземных условиях. Предлагаемый способ воспроизведения аэродинамического нагрева...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571442
Дата охранного документа: 20.12.2015
27.02.2016
№216.014.bf1e

Способ получения полидисперсного порошка карбида бора

Изобретение относится к производству неорганических соединений, конкретно к карботермическому способу получения полидисперсных порошков карбида бора, предназначенных для получения на их основе абразивных порошков для шлифования и ударопрочной керамики. Способ включает смешивание борной кислоты...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002576041
Дата охранного документа: 27.02.2016
10.05.2016
№216.015.3bbc

Способ теплового нагружения обтекателей ракет из неметаллических материалов

Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов (ЛА), а именно к способам воспроизведения аэродинамического теплового воздействия на головную часть (обтекатель) ракеты в наземных условиях. Сущность: осуществляют воспроизведение аэродинамического силового и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583353
Дата охранного документа: 10.05.2016
20.05.2016
№216.015.3f07

Способ контроля узла соединения керамического обтекателя

Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов (ЛА). Сущность: осуществляют силовое нагружение на сдвиг и измерение деформаций соединения. Силовое нагружение прилагают вдоль оси симметрии обтекателя через пуансон с упругой прокладкой, наружная поверхность...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002584439
Дата охранного документа: 20.05.2016
13.01.2017
№217.015.6b5c

Устройство для измерения толщины стенки детали типа оболочка вращения

Изобретение относится к области машиностроения и приборостроения, а именно к устройствам для измерения толщины стенок пустотелых деталей вида оболочек вращения. Устройство для измерения толщины стенки детали типа оболочка вращения содержит основание с направляющими, на котором размещены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002592725
Дата охранного документа: 27.07.2016
13.01.2017
№217.015.6c04

Клиновое соединение

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для соединения полых трубчатых деталей и узлов конструкций ракет, эксплуатируемых в условиях воздействия высоких температур и вибраций, и направлено на повышение надежности соединения деталей и снижение трудоемкости...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002592767
Дата охранного документа: 27.07.2016
13.01.2017
№217.015.70c9

Способ получения высокотермостойкого радиопрозрачного материала (изделия) на основе фосфатного связующего и кварцевой ткани

Изобретение относится к области получения высокотермостойких радиопрозрачных материалов. Технический результат изобретения заключается в защите стеклоткани от термодеструкции, обеспечении диэлектрических и прочностных характеристик материала в режимах одностороннего нагрева до 1200°C при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596619
Дата охранного документа: 10.09.2016
Showing 1-10 of 36 items.
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
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
27.05.2014
№216.012.cb38

Способ теплового нагружения обтекателей ракет из неметаллических материалов

Изобретение относится к способам воспроизведения аэродинамического теплового воздействия на обтекатель ракеты в наземных условиях и может быть использовано при наземных испытаниях элементов летательных аппаратов. Заявленный способ включает нагрев наружной поверхности обтекателя за счет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002517790
Дата охранного документа: 27.05.2014
20.10.2014
№216.012.feac

Способ тепловых испытаний керамических обтекателей ракет

Изобретение относится к области тепловых испытаний и может быть использовано при наземных испытаниях элементов летательных аппаратов. Способ тепловых испытаний керамических обтекателей ракет включает нагрев и контроль температуры обтекателя в зоне узла соединения керамической оболочки со...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531052
Дата охранного документа: 20.10.2014
20.12.2015
№216.013.9b89

Способ тепловых испытаний обтекателей ракет из неметаллических материалов

Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов (ЛА) и может быть использовано для проектирования аэродинамического теплового воздействия на головную часть (обтекатель) ракеты в наземных условиях. Предлагаемый способ воспроизведения аэродинамического нагрева...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571442
Дата охранного документа: 20.12.2015
10.04.2016
№216.015.2f88

Способ испытания обтекателей из хрупких материалов

Изобретение относится к испытанию керамических обтекателей летательных аппаратов на разрушение. Способ включает создание избыточного давления во внутренней полости обтекателя. Предварительно на наружной поверхности обтекателя монтируют упругий перфорированный прозрачный чехол, на внутреннюю...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580265
Дата охранного документа: 10.04.2016
20.05.2016
№216.015.3f07

Способ контроля узла соединения керамического обтекателя

Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов (ЛА). Сущность: осуществляют силовое нагружение на сдвиг и измерение деформаций соединения. Силовое нагружение прилагают вдоль оси симметрии обтекателя через пуансон с упругой прокладкой, наружная поверхность...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002584439
Дата охранного документа: 20.05.2016
13.01.2017
№217.015.7941

Способ тепловых испытаний обтекателей ракет из неметаллических материалов

Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов и может быть использовано при наземных испытаниях элементов летательных аппаратов. Заявленный способ включает зонный нагрев наружной поверхности изделия за счет контакта с нагревателем. Распределение температуры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002599460
Дата охранного документа: 10.10.2016
25.08.2017
№217.015.a04f

Способ закрепления датчика измерения перемещения и деформации на объекте

Изобретение относится к измерению деформаций и может быть использовано при испытаниях изделий из хрупких материалов, например керамических обтекателей. Сущность: датчик измерения перемещения и деформации крепится жестким клеем на сухой поверхности односторонней липкой ленты с жесткой основой,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002606517
Дата охранного документа: 10.01.2017
26.08.2017
№217.015.d9ec

Способ контроля тонкостенных стеклопластиковых оболочек

Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов и может быть использовано в процессе контроля тонкостенных стеклопластиковых оболочек. Способ включает создание перепада давления по стенке оболочки и одновременную регистрацию нормальных перемещений поверхности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623662
Дата охранного документа: 28.06.2017
+ добавить свой РИД