×
20.04.2015
216.013.42df

Результат интеллектуальной деятельности: НАГРЕВАТЕЛЬ ДЛЯ СТЕНДА ИСПЫТАНИЙ НА ПРОЧНОСТЬ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Область использования: стендовые испытания на прочность конструкций летательных аппаратов (ЛА), например обтекателей на внешнее давление при неравномерном нагреве. Сущность: нагреватель для стенда испытаний на прочность при неравномерном нагреве содержит гибкие поверхностные нагревательные элементы (НЭ) переменного сечения из токопроводящего материала и теплоизолирующую оболочку. Поверхностные нагревательные элементы натягиваются вдоль объекта испытаний (ОИ) устройствами натяжения. Между поверхностными НЭ и ОИ имеется зазор. Зазор обеспечивается установкой на поверхности НЭ точечных упоров. В зазоре установлен коллектор подачи газа для обеспечения охлаждения ОИ в определенные моменты времени. НЭ имеют участки разной ширины с выполненными на них вырезами. Величина зазора и площадь поперечного сечения НЭ подбираются для каждого участка ОИ в зависимости от условий теплообмена и определяются расчетно-опытным путем. НЭ соединены параллельно и объединены в группы, соответствующие верхней, нижней и боковым наружным поверхностям ОИ. Каждая группа подсоединена к своему источнику электропитания. Таким образом достигается большее приближение условий испытаний ЛА к натурным за счет возможности воспроизведения по времени и температуре неоднократных нагревов и охлаждений различных участков поверхности ОИ за одно испытание. 1 ил.
Основные результаты: Нагреватель для стенда испытаний на прочность, содержащий гибкие поверхностные нагревательные элементы переменного сечения из токопроводящего материала, токоподводящие шины и теплоизолирующую оболочку, отличающийся тем, что между нагревательными элементами и объектом испытаний имеется зазор, обеспечиваемый точечными упорами и устройствами натяжения, соединенными с выполненными подвижными токоподводящими шинами, в зазоре установлены коллекторы подачи охлаждающего газа, нагревательные элементы соединены между собой параллельно и объединены в группы с независимым управлением, нагревательные элементы имеют участки разной ширины с вырезами, а величины зазора и площади поперечного сечения нагревательных элементов определяются расчетно-опытным путем.

В качестве нагревателей для теплопрочностных испытаний натурных конструкций летательных аппаратов (ЛА) наиболее широкое распространение получили радиационные нагреватели с кварцевыми трубчатыми лампами, обеспечивающие широкий диапазон температур и темпов нагрева [Баранов А.Н. Теплопрочностные испытания летательных аппаратов // Труды ЦАГИ, 1999, вып. 2638, с.78÷82]. Максимальная температура нагрева крупногабаритного объекта испытаний (ОИ) таким нагревателем составляет 1300÷1400 K, что уже недостаточно для современных скоростных ЛА. При прочностных испытаниях на внешнее давление нагреватель вместе с ОИ находится в ограниченном пространстве камеры высокого давления. На лампы осаждаются продукты деструкции ОИ и теплоизоляции камеры и нагревателя. Колбы ламп теряют прозрачность, сами поглощают тепло и разрушаются.

Известен высокотемпературный нагреватель, описанный в «Способе теплового нагружения обтекателей ракет из неметаллических материалов» [патент RU №2456568, дата публикации 20.02.12], поверхностный нагревательный элемент (НЭ) которого непосредственно контактирует с наружной поверхностью ОИ. Заданное распределение температуры по высоте ОИ обеспечивается за счет разной толщины электропроводящих секторов нагревательного элемента, соединенных последовательно. На нагреватель с внешней стороны надета теплоизолирующая оболочка. Такая конструкция нагревателя не позволяет осуществлять быстрое охлаждение ОИ, что характерно для современных маневренных ЛА. Непосредственный контакт поверхностного нагревательного элемента с носовой частью испытываемого обтекателя, где должна быть обеспечена самая высокая температура, значительно затрудняет ее достижение. Как следует из самой формулы заявки, толщина нагревателя примерно обратно пропорциональна квадрату радиуса оболочки обтекателя. В носовой части радиус значительно уменьшается. Несмотря на увеличение удельного теплового потока в этой зоне, толщина нагревательного элемента увеличивается в несколько раз. В условиях больших темпов нагрева и охлаждения скажется инерционность утолщенного участка нагревателя. Еще больше увеличивает инерционность расположенная рядом массивная токоподводящая шина. Изменение сечения поверхностного нагревательного элемента за счет изменения его толщины - достаточно трудно реализуемая задача. Последовательное соединение всех зон нагревателя в одну цепочку не позволяет воспроизводить несинхронный нагрев разных участков ОИ. Это нижняя, верхняя и боковые поверхности ЛА, которые греются несинхронно.

Целью изобретения является максимальное приближение условий испытаний ЛА к натурным за счет возможности воспроизведения по времени и температуре неоднократных нагревов и охлаждений различных участков поверхности ОИ за одно испытание.

Это достигается тем, что между поверхностным нагревательным элементом и ОИ имеется зазор, в который на участках траекторного снижения температуры из коллектора подается охлаждающий газ. Величина зазора обеспечивается закрепленными на поверхности НЭ точечными упорами и устройствами натяжения НЭ, соединенными с выполненными подвижными токоподводящими шинами.

Зазор позволяет выполнить НЭ длиннее ОИ и выдвинуть вперед от носовой части и таким образом увеличить возможность его нагрева до заданной температуры.

Необходимое изменение площади поперечного сечения НЭ достигается подбором величины зазора, что позволяет изменять ширину НЭ, а не только толщину, а также вырезами в местах, где необходимо уменьшить площадь поперечного сечения. Величина зазора и площадь поперечного сечения поверхностного НЭ подбираются для каждого участка ОИ в зависимости от условий теплообмена и определяются расчетно-опытным путем.

Изготовление нагревателя из нескольких поверхностных НЭ позволяет соединять их параллельно и объединять в группы, соответствующие верхней, нижней и боковым наружным поверхностям ОИ. Каждая группа подсоединяется к своему источнику электропитания.

Это позволяет воспроизводить по времени и температуре неоднократные нагревы и охлаждения различных участков поверхности ОИ за одно испытание.

На чертеже представлена схема нагревателя. Нагреватель содержит несколько поверхностных НЭ 1, расположенных вокруг ОИ 2 с зазором 3, величина которого обеспечивается точечными упорами 4 и устройствами натяжения 5. ОИ закреплен на имитаторе смежного отсека 6. Вся сборка установлена на днище 7 компрессионной камеры. Нижние концы поверхностных НЭ подсоединены к минусовым токоподводящим шинам 8, 9, 10 и 11, объединяющим НЭ в группы для независимого нагрева верхней, нижней и боковых поверхностей ЛА. Минусовые токоподводящие шины выполнены подвижными. К ним подсоединены устройства натяжения НЭ. Верхние концы НЭ подсоединены к неподвижной общей плюсовой токоподводящей шине 12. В нижней части зазора установлены четыре коллектора 13 подачи газа для обеспечения охлаждения ОИ в определенные моменты времени и в определенной зоне боковой поверхности ОИ. Вокруг поверхностных НЭ надета теплоизолирующая оболочка 14. По длине НЭ в местах, где необходимо уменьшить площадь поперечного сечения, располагаются вырезы 15. Все элементы нагревателя закреплены на каркасе (на схеме не показан).

Нагреватель работает следующим образом.

При пропускании электрического тока через поверхностный НЭ происходит его резистивный разогрев. Участки с меньшей площадью поперечного сечения имеют большее электрическое сопротивление. На них выделяется большее количество тепла. За счет заранее подобранного распределения площадей поперечного сечения по длине НЭ путем выбора ширины участков и расположением вырезов и с учетом величины зазора подбирают необходимые тепловыделения и распределение температуры по длине участка поверхности ОИ, нагреваемого данным НЭ. Такой подбор идет для каждого НЭ. Нагреватель в целом проектируется под конкретный ОИ.

В процессе испытания для обеспечения заданной временной зависимости температуры ОИ регулируется напряжение электропитания каждой группы НЭ и подача газа для охлаждения соответствующей зоны ОИ. Контроль ведется по показаниям датчиков температуры (термопарам), установленным на поверхности ОИ.

В процессе нагрева и охлаждения НЭ меняют свою длину, а при нагружении ОИ нагрузками последний может деформироваться. Устройства натяжения НЭ постоянно поддерживают заданную величину зазора между ними и ОИ.

Нагреватель обеспечивает независимый нагрев или охлаждение любой из сторон ОИ, что характерно для современных маневренных ЛА, и одновременно позволяет проводить нагружение внешним давлением.

Нагреватель для стенда испытаний на прочность, содержащий гибкие поверхностные нагревательные элементы переменного сечения из токопроводящего материала, токоподводящие шины и теплоизолирующую оболочку, отличающийся тем, что между нагревательными элементами и объектом испытаний имеется зазор, обеспечиваемый точечными упорами и устройствами натяжения, соединенными с выполненными подвижными токоподводящими шинами, в зазоре установлены коллекторы подачи охлаждающего газа, нагревательные элементы соединены между собой параллельно и объединены в группы с независимым управлением, нагревательные элементы имеют участки разной ширины с вырезами, а величины зазора и площади поперечного сечения нагревательных элементов определяются расчетно-опытным путем.
НАГРЕВАТЕЛЬ ДЛЯ СТЕНДА ИСПЫТАНИЙ НА ПРОЧНОСТЬ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 11-20 из 91.
20.06.2013
№216.012.4bf3

Двухступенчатая баллистическая многоразовая транспортная космическая система

Изобретение относится к космической технике. Двухступенчатая баллистическая многоразовая транспортная космическая система содержит ракетные ступени с баками горючего и баками окислителя - кислорода, маршевые двигательные установки и двигательные установки стабилизации и ориентации. Первая...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485025
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.06.2013
№216.012.5184

Крылатая ракета

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано в конструкции крылатой ракеты. Крылатая ракета размещена в пусковом контейнере. Ракета содержит маршевую ступень с приборным отсеком и разгонную двигательную установку. Приборный отсек через отсечной пневмоклапан соединен с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486461
Дата охранного документа: 27.06.2013
27.06.2013
№216.012.51a8

Установка для испытаний теплозащиты летательного аппарата

Изобретение относится к области тепловых испытаний и может быть использовано для испытаний теплозащиты летательных аппаратов (ЛА) для определения ее теплофизических свойств и работоспособности. Заявленное устройство содержит тепловакуумную камеру с помещенным в нее измерительным модулем, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486497
Дата охранного документа: 27.06.2013
27.07.2013
№216.012.5a71

Бесплатформенный орбитальный гирокомпас с произвольной курсовой ориентацией космического аппарата

Изобретение относится к области авиационно-космического приборостроения и может быть использовано при создании бесплатформенного орбитального гирокомпаса (БОГК) с произвольной курсовой ориентацией космического аппарата (КА) на около круговой орбите. Технический результат - повышение точности....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488774
Дата охранного документа: 27.07.2013
27.09.2013
№216.012.6ed0

Способ формирования космического корабля и космический корабль

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для формирования космического корабля (КК) модульного типа. КК содержит базовый блок, бортовую двигательную установку, стыковочный модуль со стыковочными агрегатами, замками крепления и отделения, выдвижными балками с узлами...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494019
Дата охранного документа: 27.09.2013
27.09.2013
№216.012.6ed2

Расфиксатор

Изобретение относится к космической технике (КТ) и может быть использовано для расчековки элементов КТ. Расфиксатор содержит перфорированный теплопроводящий цилиндрический корпус, крышку, линейно перемещаемый подвижный элемент в виде подпружиненного поршня, стопор из двух термопластичных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494021
Дата охранного документа: 27.09.2013
27.09.2013
№216.012.700b

Пусковая установка для ракет многопоясного опирания

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при конструировании транспортно-пусковых контейнеров (ТПК) для ракет с многопоясным опиранием. ТПК содержит направляющую цилиндрическую поверхность и раструб (воронкообразное расширение) в передней части направляющей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494334
Дата охранного документа: 27.09.2013
10.11.2013
№216.012.7d2a

Система мягкой посадки многоразовой ракетной ступени

Изобретение относится к ракетно-космической технике. Система мягкой посадки многоразовой ракетной ступени содержит ракетные двигатели, посадочные опоры и подсистему вертикализации ступени после ее посадки. Подсистема вертикализации выполнена в виде не менее трех пенетраторов, внутри корпуса...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497715
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.11.2013
№216.012.7d33

Топливный бак летательного аппарата

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к топливным бакам летательных аппаратов. В расходном отсеке топливного бака установлено подпружиненное капиллярное заборное устройство, с проницаемыми стенками из мелкоячеистых сеток, внутренняя полость которого соединена через сильфон...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497724
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.11.2013
№216.012.7d37

Способ ориентации космического аппарата в путевой системе координат с приводом поворота аппаратуры наблюдения наземных объектов и устройство для его осуществления

Изобретения относятся к управлению угловым движением космических аппаратов (КА) и, в частности, к гироскопическим системам ориентации КА, снабженным аппаратурой наблюдения (АН) наземных объектов, на околокруговой орбите. При работе таких КА требуется исключение бокового сдвига изображения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497728
Дата охранного документа: 10.11.2013
Показаны записи 11-20 из 87.
20.06.2013
№216.012.4bf3

Двухступенчатая баллистическая многоразовая транспортная космическая система

Изобретение относится к космической технике. Двухступенчатая баллистическая многоразовая транспортная космическая система содержит ракетные ступени с баками горючего и баками окислителя - кислорода, маршевые двигательные установки и двигательные установки стабилизации и ориентации. Первая...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485025
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.06.2013
№216.012.5184

Крылатая ракета

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано в конструкции крылатой ракеты. Крылатая ракета размещена в пусковом контейнере. Ракета содержит маршевую ступень с приборным отсеком и разгонную двигательную установку. Приборный отсек через отсечной пневмоклапан соединен с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486461
Дата охранного документа: 27.06.2013
27.06.2013
№216.012.51a8

Установка для испытаний теплозащиты летательного аппарата

Изобретение относится к области тепловых испытаний и может быть использовано для испытаний теплозащиты летательных аппаратов (ЛА) для определения ее теплофизических свойств и работоспособности. Заявленное устройство содержит тепловакуумную камеру с помещенным в нее измерительным модулем, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486497
Дата охранного документа: 27.06.2013
27.07.2013
№216.012.5a71

Бесплатформенный орбитальный гирокомпас с произвольной курсовой ориентацией космического аппарата

Изобретение относится к области авиационно-космического приборостроения и может быть использовано при создании бесплатформенного орбитального гирокомпаса (БОГК) с произвольной курсовой ориентацией космического аппарата (КА) на около круговой орбите. Технический результат - повышение точности....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488774
Дата охранного документа: 27.07.2013
27.09.2013
№216.012.6ed0

Способ формирования космического корабля и космический корабль

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для формирования космического корабля (КК) модульного типа. КК содержит базовый блок, бортовую двигательную установку, стыковочный модуль со стыковочными агрегатами, замками крепления и отделения, выдвижными балками с узлами...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494019
Дата охранного документа: 27.09.2013
27.09.2013
№216.012.6ed2

Расфиксатор

Изобретение относится к космической технике (КТ) и может быть использовано для расчековки элементов КТ. Расфиксатор содержит перфорированный теплопроводящий цилиндрический корпус, крышку, линейно перемещаемый подвижный элемент в виде подпружиненного поршня, стопор из двух термопластичных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494021
Дата охранного документа: 27.09.2013
27.09.2013
№216.012.700b

Пусковая установка для ракет многопоясного опирания

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при конструировании транспортно-пусковых контейнеров (ТПК) для ракет с многопоясным опиранием. ТПК содержит направляющую цилиндрическую поверхность и раструб (воронкообразное расширение) в передней части направляющей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494334
Дата охранного документа: 27.09.2013
10.11.2013
№216.012.7d2a

Система мягкой посадки многоразовой ракетной ступени

Изобретение относится к ракетно-космической технике. Система мягкой посадки многоразовой ракетной ступени содержит ракетные двигатели, посадочные опоры и подсистему вертикализации ступени после ее посадки. Подсистема вертикализации выполнена в виде не менее трех пенетраторов, внутри корпуса...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497715
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.11.2013
№216.012.7d33

Топливный бак летательного аппарата

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к топливным бакам летательных аппаратов. В расходном отсеке топливного бака установлено подпружиненное капиллярное заборное устройство, с проницаемыми стенками из мелкоячеистых сеток, внутренняя полость которого соединена через сильфон...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497724
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.11.2013
№216.012.7d37

Способ ориентации космического аппарата в путевой системе координат с приводом поворота аппаратуры наблюдения наземных объектов и устройство для его осуществления

Изобретения относятся к управлению угловым движением космических аппаратов (КА) и, в частности, к гироскопическим системам ориентации КА, снабженным аппаратурой наблюдения (АН) наземных объектов, на околокруговой орбите. При работе таких КА требуется исключение бокового сдвига изображения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497728
Дата охранного документа: 10.11.2013
+ добавить свой РИД