×
10.05.2023
223.018.53ad

Результат интеллектуальной деятельности: Способ калибровки датчика теплового потока

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к средствам теплофизических измерений и может быть использовано для калибровки датчиков теплового потока при наземных испытаниях в установках радиационного нагрева. Предложен способ калибровки датчика теплового потока, содержащий генерирование излучателями лучистого теплового потока, формирование теплового потока на входе световода наложением n-го количества параллельных пучков излучения от n-го количества излучателей, установленных на сферическом сегменте по нормали к его поверхности. Ось симметрии световода совпадает с осью симметрии сферического сегмента, а центр окружности входа световода совпадает с центром сферы сегмента, причем световод выполнен в виде оболочки усеченного конуса с зеркальным внутренним покрытием. Способ включает поочередную установку эталонного и калибруемого датчиков теплового потока на выходе световода, регистрацию выходного сигнала калибруемого и эталонного датчиков и приведение в соответствие сигнала калибруемого датчика и измеренной плотности теплового потока. Технический результат - обеспечение регулирования плотности теплового потока при калибровке датчиков теплового потока и упрощение их калибровки. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к средствам теплофизических измерений и может быть использовано для калибровки датчиков теплового потока при наземных испытаниях в установках радиационного нагрева.

Измерение температуры поверхности изделий и теплового потока играют очень важную роль при проведении наземных теплопрочностных испытаний элементов высокоскоростных летательных аппаратов (ЛА).

В настоящее время задание тепловых режимов при испытаниях керамических элементов ЛА проводится по температуре наружной поверхности. Это наиболее простой из известных способов управления нагревом. Однако, для его реализации применяется контактный метод измерения температуры. Недостатком такого метода применительно к радиационному нагреву керамических элементов ЛА является способ крепления термоэлектрических преобразователей (термопар), ограниченный приклейкой электродов термопар к исследуемой поверхности высокотемпературными клеями. По этой причине погрешность задания тепловых режимов от изделия к изделию при больших темпах нагрева может достигать до 30% и более. Для того, чтобы снизить эту погрешность требуется контролировать величину плотности теплового потока на всем протяжении процесса, имитирующем нагрев изделия в полете, синхронно с измерением температуры испытуемого изделия.

Контроль плотности теплового потока проводят охлаждаемыми датчиками теплового потока (ДТП) с пределом измерения 2500 кВт/м2. В основном это ДТП с поперечным градиентом температуры (схема Гордона). При производстве и эксплуатации этих датчиков требуется их калибровка.

В технике известны способы калибровки датчиков теплового потока, по патентам Российской Федерации № № 1075091, МПК G01K 19/00, публ. 23.02.1984, 1024752, МПК G01K 19/00, публ. 23.06.1983, 1500870, МПК G01K 19/00, публ. 15.08.1989. Недостатком приведенных способов является невозможность воспроизведения тепловых потоков большой плотности (до 2500 кВт/м2), которые характерны для тепловых испытаний элементов высокоскоростных летательных аппаратов.

Известно также техническое решение по патенту Российской Федерации № 2766410, МПК G01K 17/00, публ. 15.034.2022 «Способ лазерной калибровки датчиков теплового потока с имитацией экспериментальной нагрузки». В данном способе моделируют тепловой поток лазерным излучением, которое подвергается преобразованию (изменение формы, размера, угла расширения или сжатия, рассеивания) для обеспечения равномерного теплового потока на поверхность ДТП. Недостатком данного способа является сложность моделирования равномерного теплового потока на поверхности ДТП.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является техническое решение (С.М.Осадчий, Б.Г.Потапов. «Государственный эталон единицы плотности радиационного теплового потока в диапазоне от 5 до 2500 кВт/м2», «Альманах современной метрологии», № 12, 2017 г.). В этом способе авторы применяют эллиптическое зеркало отражателя фокусирует тепловые лучи от дуги газоразрядной лампы высокого давления и формирует тепловой поток высокой интенсивности. Для получения однородного теплового потока используется кварцевый световод, на входе которого фокусируются тепловые лучи. После многократных отражений плотность тепловых лучей выравнивается по сечению световода и на выходе световода тепловой поток обладает высокой степенью однородности. Для калибровки ДТП на выходе световода последовательно устанавливаются эталонный датчик и калибруемый. Напряжение сигнала калибруемого ДТП задается (устанавливается) в соответствии с измеряемой плотностью теплового потока. Недостатки указанного технического решения заключаются в невозможности регулировки плотности теплового потока вследствие применения газоразрядной лампы и сложности используемого электрооборудования.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение регулирования плотности теплового потока при калибровке датчиков теплового потока и упрощение их калибровки.

Указанный технический результат обеспечивается предлагаемым техническим решением.

1. Способ калибровки датчика теплового потока, содержащий генерирование излучателем лучистого теплового потока, формирование теплового потока на входе световода, установку датчика теплового потока на выходе световода, регистрацию выходного сигнала калибруемого и эталонного датчиков и приведение в соответствие сигнала калибруемого датчика и измеренной плотности теплового потока, отличающийся тем, что тепловой поток на входе световода, выполненного в виде оболочки усеченного конуса с зеркальным внутренним покрытием, формируют наложением n-го количества параллельных пучков излучения от n-го количества излучателей, установленных на сферическом сегменте по нормали к его поверхности, при этом ось симметрии световода совпадает с осью симметрии сферического сегмента, а центр окружности входа световода совпадает с центром сферы сегмента.

2. Способ калибровки датчика теплового потока по п.1, отличающийся тем, что в качестве излучателей используют точечные галогенные лампы с параболическими рефлекторами.

3. Способ калибровки датчика теплового потока по п.1, отличающийся тем, что в качестве излучателей используют дуговые лампы.

4. Способ калибровки датчика теплового потока по п.1, отличающийся тем, что световод охлаждают.

5. Способ калибровки датчика теплового потока по п.1, отличающийся тем, что диаметр входа световода dвх не менее , где d - диаметр пучка излучения, - максимальный угол между осью пучка и осью световода.

Способ реализуется следующим образом.

Устанавливают эталонный датчик теплового потока на выходе световода. Задают напряжения питания на излучателях в виде ступенчатой программы, показанной на фигуре 2 и синхронно регистрируют сигнал на его выходе. Отключают подаваемое напряжение на излучатели и снимают эталонный датчик теплового потока.

Устанавливают калибруемый датчик теплового потока на выходе световода. Задают напряжения питания на излучателях в виде ступенчатой программы, показанной на фигуре 2, и синхронно регистрируют сигнал на его выходе. Отключают подаваемое напряжение на излучатели и снимают калибруемый датчик теплового потока.

Сравнивают сигналы эталонного и калибруемого датчиков теплового потока и выстраивают калибровочную кривую калибруемого датчика относительно эталонного датчика.

Плотность теплового потока в предлагаемом способе регулируется за счет изменения напряжения питания излучателей, а также за счет изменения их количества. Это позволяет упростить регулировку плотности теплового потока и калибровку датчика теплового потока.

На фигуре 1 представлен вариант осуществления предлагаемого изобретения, где лучистый тепловой поток формируется направленными излучателями 1, расположенными на сферическом сегменте 2 по его нормали Лучистый тепловой поток от всех излучателей направлен на вход световода 3, который проходя через вход световода в виде оболочки усеченного конуса с зеркальным внутренним покрытием, переотражается и направляется к выходу световода. Многократное отражение лучистого теплового потока внутри световода обеспечивает его однородную плотность на выходе из него. Эталонный и калибруемый датчики 4 устанавливаются поочередно на выходе световода.

Ось симметрии световода совпадает с осью симметрии сферического сегмента 2.

В качестве излучателей можно использовать точечные галогенные лампы с параболическими рефлекторами, а также дуговые лампы. Для исключения перегрева световод может быть выполнен охлаждаемым.

Более эффективная передача теплового потока от излучателей к датчикам теплового потока через вход световода обеспечивается следующими условиями: dвх , где - максимальный (из всех пучков излучения) угол между осью пучка лучистого теплового потока и осью световода, который обеспечивает полное прохождение всех пучков лучистых тепловых потоков излучателей через вход световода, dвх - диаметр входа световода, d - диаметр излучателя.

Использование предлагаемого изобретения обеспечивает регулирование плотности теплового потока при калибровке датчиков теплового потока и упрощает их калибровку.


Способ калибровки датчика теплового потока
Способ калибровки датчика теплового потока
Способ калибровки датчика теплового потока
Способ калибровки датчика теплового потока
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 11-17 of 17 items.
21.04.2023
№223.018.5095

Теплозащитный экран бортовой антенны в головном антенном обтекателе

Изобретение относится к конструкциям радиопрозрачных укрытий пеленгационных антенн летательных аппаратов, входящих в системы «антенна-обтекатель», предназначенных для работы в термонагруженных условиях. Теплозащитный экран бортовой антенны в головном антенном обтекателе содержит радиопрозрачный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002794117
Дата охранного документа: 11.04.2023
12.05.2023
№223.018.5457

Катод рентгеновской трубки

Изобретение относится к рентгеновской технике, в частности к катодам металлокерамических рентгеновских трубок. Технический результат - повышение емкости поглощения геттера, увеличение времени сохраняемости рабочего вакуума в рентгеновской трубке и увеличение рабочего ресурса рентгеновской...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002795517
Дата охранного документа: 04.05.2023
02.06.2023
№223.018.7588

Способ механической обработки внутренней поверхности сложнопрофильных керамических изделий

Изобретение относится к области механической обработки изделий из различных материалов и может быть использовано при обработке сложнопрофильных керамических изделий. Способ включает установку изделия в барабан, закрепление изделия, механическую обработку изделия по управляющей программе и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002765866
Дата охранного документа: 04.02.2022
17.06.2023
№223.018.7de5

Способ изготовления армированной волокнами композиционной структуры

Изобретение относится к способам изготовления высоконагруженных конструкций из полимерных композиционных материалов и может применяться в области авиастроения и космической техники, а также в судостроении и др. Способ изготовления армированной волокнами композиционной структуры, включающий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002787459
Дата охранного документа: 09.01.2023
17.06.2023
№223.018.7e75

Способ получения олигоорганосилоксанов различного строения

Изобретение относится к области синтеза олиогоорганосилоксанов разветвленного, моноциклического и спироциклического строения. Предложен способ получения олигоорганосилоксанов, соответствующих структурной формуле (I), где R=CH; R=CH; n=0-4, как линейного (n=0), так и циклического (n=1) и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002779206
Дата охранного документа: 05.09.2022
17.06.2023
№223.018.7ee4

Пеленгационная система "антенна-обтекатель"

Изобретение относится к антенной технике и используется при изготовлении пеленгационных систем «антенна-обтекатель». Технический результат - уменьшение пеленгационных ошибок системы «антенна-обтекатель» для тонкостенного обтекателя в широком низкочастотном диапазоне частот. Технический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002772249
Дата охранного документа: 18.05.2022
17.06.2023
№223.018.8100

Способ формования заготовок огнеупорных керамических изделий

Изобретение относится к керамической промышленности и может быть использовано при изготовлении огнеупорных керамических изделий Технический результат заключается в повышении качества поверхности заготовок огнеупорных керамических изделий, равноплотности материала по толщине их стенок,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002763647
Дата охранного документа: 30.12.2021
Showing 61-70 of 158 items.
10.05.2018
№218.016.3f30

Способ формования заготовок из кварцевой керамики

Изобретение относится к производству керамических изделий из кварцевой керамики, типа кварцевых тиглей для металлургической промышленности. Предложен способ формования заготовок из кварцевой керамики, включающий приготовление водного шликера кварцевого стекла с плотностью 1,80÷1,91 г/см, его...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002648749
Дата охранного документа: 28.03.2018
10.05.2018
№218.016.40e2

Способ тепловых испытаний керамических оболочек

Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов (ЛА), а именно к воспроизведению тепловых режимов головной части (обтекатель) ракеты в наземных условиях. Способ тепловых испытаний керамических оболочек заключается в том, что керамическая оболочка монтируется...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002649248
Дата охранного документа: 30.03.2018
10.05.2018
№218.016.4131

Способ тепловых испытаний металлических шпангоутов керамических обтекателей

Изобретение относится к технике наземных испытаний элементов летательных аппаратов (ЛА), а именно к воспроизведению тепловых режимов головной части (обтекатель) ракеты в наземных условиях. Предложен способ тепловых испытаний металлических шпангоутов керамических обтекателей, включающий нагрев...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002649245
Дата охранного документа: 30.03.2018
10.05.2018
№218.016.4511

Обтекатель

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и преимущественно может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей высокоскоростных ракет класса «поверхность - поверхность». Обтекатель включает керамическую оболочку, соединенную с переходником эластичным адгезивом,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002650085
Дата охранного документа: 06.04.2018
10.05.2018
№218.016.459f

Способ изготовления футеровки шаровых мельниц для получения водного шликера кварцевого стекла

Изобретение относится к керамической промышленности и может быть использовано при изготовлении футеровки для шаровых мельниц. Способ заключается в том, что приготавливают шликер кварцевого стекла с плотностью 1,86÷1,91 г/см, тониной с остатком на сите 63 мкм 4÷10%, формуют керамическую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002650308
Дата охранного документа: 11.04.2018
10.05.2018
№218.016.47c4

Обтекатель

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и преимущественно может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей высокоскоростных ракет различных классов. Обтекатель включает керамическую оболочку, внутренняя поверхность которой соединена слоем эластичного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002650723
Дата охранного документа: 17.04.2018
10.05.2018
№218.016.4afc

Способ изготовления формообразующего пуансона

Изобретение относится к технологии формования крупногабаритных, сложнопрофильных керамических изделий из водных шликеров. Способ изготовления формообразующего пуансона включает нанесение слоя пластичного материала, например гипса, на металлический каркас, его обработку до заданного профиля и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002651731
Дата охранного документа: 23.04.2018
29.05.2018
№218.016.57a3

Обтекатель

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и преимущественно может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей скоростных ракет класса "воздух-воздух" или "воздух-поверхность". Техническим результатом является повышение температурных и силовых эксплуатационных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654953
Дата охранного документа: 23.05.2018
04.07.2018
№218.016.6a7b

Антенный обтекатель

Изобретение относится к области авиационно-ракетной техники, преимущественно к конструкциям носовых радиопрозрачных обтекателей, являющихся укрытием от аэродинамического воздействия антенных устройств головок самонаведения (АУ ГСН). Антенный обтекатель содержит керамическую оболочку,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002659586
Дата охранного документа: 03.07.2018
14.07.2018
№218.016.713d

Способ удаления кремнийорганического герметика марки виксинт с поверхности перемешивающей фрезы

Изобретение относится к очистке деталей от герметика, в частности к способу очистки перемешивающих фрез от кремнийорганических герметиков холодного отверждения марки ВИКСИНТ. Cпособ удаления кремнийорганического герметика марки ВИКСИНТ с поверхности фрезы после перемешивания его компонентов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002661216
Дата охранного документа: 13.07.2018
+ добавить свой РИД