×
10.09.2015
216.013.7604

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ЭРД И СТЕНД ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области электроракетных двигателей и стендов для их испытаний. В способе испытания электроракетных двигателей в вакуумной камере, основанном на том, что истекающее рабочее тело затормаживают на защитной мишени, согласно изобретению, энергию истекающего рабочего тела в виде ионизирующего излучения высокотемпературной плазмы преобразуют в электрическую энергию, которую выводят за пределы вакуумной камеры для полезного использования. Способ осуществляется с помощью стенда, содержащего вакуумную камеру, системы питания и управления, защитную мишень, согласно изобретению, на защитной мишени или вместо нее установлен фотоэлектрический и/или термоэлектрический преобразователь, вырабатывающий электродвижущую силу. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности зашиты внутренних стенок и оборудования вакуумной камеры от воздействия ионизирующего излучения высокотемпературной плазмы, снижение расхода охладителя мишени, используемого во время испытаний, повышение надежности работы испытательного стенда для испытаний ЭРД. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области электроракетных двигателей (ЭРД) и стендов для их испытаний.

Особенностью функционирования ЭРД является их эксплуатация в условиях глубокого вакуума, не выше 1·10-4 мм рт.ст. При наземной отработке ЭРД используются вакуумные камеры. Плазма на выходе из ЭРД высокими тепловыми потоками ионизирующего излучения воздействует на внутренние стенки и оборудование вакуумной камеры. Для защиты последних при длительных испытаниях ЭРД необходимо использовать экраны или мишени, которые поглощают или преобразуют энергию ионизирующего излучения для вывода за пределы вакуумной камеры.

Известен стенд для испытания электроракетных двигателей, состоящий из вакуумной камеры, системы вакуумирования, покрытой графитом охлаждаемой мишени, криогенных панелей (бандажей) (см. доклад, представленный на 30-ой Международной Конференции по электроракетным двигателям во Флоренции, Италия, с 17 по 20 сентября, 2007 г. M. Saverdi, M. Signori, L. Milaneschi, U. Cesari, L. Biagioni Alta SpA, via A. Gherardesca, «The IV10 space simulator for high power electric propulsion testing: performance improvements and operation status»).

Недостатком известного стенда является большой расход криогенного охладителя для обеспечения проведения испытаний ЭРД, высокая стоимость проведения испытаний.

Известен стенд для испытания электроракетного двигателя на йоде, состоящий из вакуумной камеры, системы вакуумирования, подвижного в продольном направлении кронштейна с установленным на нем электроракетным двигателем и системы торможения и конденсации истекающей из двигателя струи плазмы, включающий мишень и криопанель, снабженные системой подачи криоагента, мишень и криопанель дополнительно снабжены нагревателями и герметично связаны друг с другом, причем криопанель со стороны, обращенной к двигателю, снабжена люком, имеющим дистанционный привод и открытым при работе двигателя, а при закрытии - образующим герметичный отсек, при этом люк имеет герметично прикрепленный к его внутренней поверхности эластичный мешок, соединенный с баллоном, содержащим инертный газ, например аргон, причем герметичный отсек, образованный криопанелью, мишенью и люком, через разъемное соединение герметично связан с емкостью для утилизации йода, снабженной системой охлаждения и нагревателем (см. патент РФ №2412373, МПК F04H 1/00, по заявке №2008137447/06 от 18.09.2008 г.).

Недостатком известного стенда является использование дополнительной камеры для улавливания частиц йода, использование большого количества охладителя для ионной мишени и криопанелей, необходимость периодической очистки вакуумной камеры от частиц йода.

Известен способ и стенд для ресурсных испытаний ионных двигателей, работающих на ксеноне, состоящий из основной и вспомогательной камер, разделенных клапаном. Двигатель устанавливается на подвижном кронштейне. Большая часть истекающей из двигателя плазменной струи тормозится и частично адсорбируется на ионной мишени, выполненной в виде алюминиевого диска, на котором смонтированы титановые пластины, образующие ячейки, подобно коробке для яиц. Ионная мишень охлаждается основным холодильником. Отраженная от ионной мишени часть истекающей из двигателя струи плазмы адсорбируется цилиндрическими криопанелями, охлаждаемыми криогенераторами до температур (50-100) К (см. статью Y Hayakawa, K. Miyazaki, S. Kitamura and H. Yoshida, Y. Yamamoto, K. Akai. Endurance test of 35-cm Xenon ion thruster. AIAA 2000-3530.36 th AIAA/ASME/SAE/ASEE Join Propulsion Conference and Exhibik. 16-19 Juiy 2000/Huntsville, Alabama - прототип).

Недостатком известного стенда является большой расход охладителя ионной мишени, недостаточная эффективность зашиты стенок и оборудования вакуумной камеры, высокая стоимость проведения длительных испытаний двигателя. Причем затраты резко возрастают с увеличением мощности испытываемого двигателя.

Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является:

- повышение эффективности зашиты внутренних стенок и оборудования вакуумной камеры от воздействия ионизирующего излучения высокотемпературной плазмы;

- снижение расхода охладителя мишени, используемого во время испытаний ЭРД;

- повышение надежности работы испытательного стенда для испытаний ЭРД.

Данная техническая задача решается тем, что при известном способе испытания электроракетных двигателей в вакуумной камере, основанном на том, что истекающее рабочее тело затормаживают на защитной мишени, согласно изобретению, энергию истекающего рабочего тела в виде ионизирующего излучения высокотемпературной плазмы преобразуют в электрическую энергию, которую выводят за пределы вакуумной камеры для полезного использования.

Способ осуществляется с помощью стенда, содержащего вакуумную камеру, системы питания и управления, защитную мишень, согласно изобретению, на защитной мишени или вместо нее установлен фотоэлектрический и/или термоэлектрический преобразователь, вырабатывающий электродвижущую силу.

Указанная совокупность признаков проявляет новые свойства, заключающиеся в том, что благодаря ей появляется возможность повысить эффективность зашиты внутренних стенок и оборудования вакуумной камеры от воздействия ионизирующего излучения высокотемпературной плазмы, работы испытательного стенда, а также снизить расход охладителя мишени, используемого во время испытаний ЭРД.

Принципиальная схема стенда для испытания ЭРД показана на фиг. 1 - где:

1 - электроракетный двигатель (ЭРД);

2 - вакуумная камера;

3 - система откачки;

4 - крионасос;

5 - система подачи рабочего тела;

6 - источники питания;

7 - защитная охлаждаемая мишень;

8 - система подачи охладителя;

9 - фотоэлектрические преобразователи;

10 - термоэлектрические преобразователи;

11 - контроллер;

12 - аккумулятор;

13 - нагрузочное устройство.

Стенд для испытаний электроракетного двигателя состоит из ЭРД 1, вакуумной камеры 2, системы откачки 3, крионасоса 4, системы подачи рабочего тела 5, источников питания 6, защитной охлаждаемой мишени 7, системы подачи охладителя 8, фотоэлектрических преобразователей 9, термоэлектрических преобразователей 10, контроллера 11, аккумулятора 12 и нагрузочного устройства 13.

Работа стенда осуществляется следующим образом. ЭРД 1 монтируется в вакуумную камеру 2. С помощью системы откачки 3 и крионасоса 4 создается давление в вакуумной камере 2 порядка 1·10-7÷1·10-5 мм рт.ст. В дальнейшем по системе 5 в ЭРД подается рабочее тело, а от источников питания 6 - напряжение. В охлаждаемую мишень 7, расположенную в вакуумной камере 2, по системе 8 подается охладитель. Охлаждаемая мишень 7 предназначена для защиты внутренних стенок и оборудования вакуумной камеры 2 от воздействия образовавшегося в ходе работы ЭРД 1 ионизирующего излучения высокотемпературной плазмы. С целью снижения расхода охладителя и использования энергии высокотемпературной плазмы, образующейся в ходе работы ЭРД 1 и поступающей на охлаждаемую мишень 7, на нее установлены фотоэлектрические преобразователи 9 и термоэлектрические преобразователи 10, которые в свою очередь вырабатывают ЭДС.

Электрический ток от фотоэлектрических преобразователей 9 и термоэлектрических преобразователей 10 через контроллер 11 поступает на аккумулятор 12, от которого запитывается нагрузочное устройство 13. В качестве нагрузочного устройства 13 может выступать, например, как вспомогательное стендовое оборудование, так и источники питания 6 ЭРД1.

Таким образом, благодаря использованию изобретения за счет преобразования ионизирующего излучения высокотемпературной плазмы в электрическую энергию с отводом ее из вакуумной камеры повышается эффективность зашиты внутренних стенок и оборудования вакуумной камеры, снижается расход охладителя, используемого во время испытаний, и повышается надежность работы испытательного стенда.


СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ЭРД И СТЕНД ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 91-92 из 92.
19.06.2019
№219.017.87ee

Жидкостный ракетный двигатель (варианты)

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано при создании жидкостных ракетных двигателей (ЖРД), работающих по безгенераторной схеме. В жидкостный ракетный двигатель, содержащий камеру, турбонасосный агрегат подачи компонентов топлива (горючего и окислителя) в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002301352
Дата охранного документа: 20.06.2007
13.07.2019
№219.017.b3f8

Жидкостный ракетный двигатель

Изобретение относится к области жидкостных ракетных двигателей. Жидкостный ракетный двигатель, содержащий камеру сгорания, газогенератор, турбину, насос горючего, насос окислителя, трубопроводы горючего и окислителя, сообщающие выходы из насосов с газогенератором и камерой сгорания, пусковой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002406857
Дата охранного документа: 20.12.2010
Показаны записи 91-99 из 99.
03.08.2019
№219.017.bc2b

Способ температурной коррекции мембранного счетчика газа с вращательным клапаном газораспределения и устройство для его реализации

Изобретение относится к способу температурной коррекции измерения объема газа в объемных мембранных счетчиках с вращательным клапаном газораспределения. Способ температурной коррекции показаний объемного мембранного счетчика газа с вращательным клапаном газораспределения включает изменение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002696362
Дата охранного документа: 01.08.2019
10.10.2019
№219.017.d40f

Углеродная теплораспределяющая плита для изготовления потолочных и настенных систем нагрева и кондиционирования

Изобретение относится к области получения низкоплотных прочных материалов на основе терморасширенного графита (ТРГ), которые могут использоваться в качестве распределителей тепла, в т.ч. в системах потолочного и стенового отопления и кондиционирования. Углеродная теплораспределяющая плита для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002702431
Дата охранного документа: 08.10.2019
15.11.2019
№219.017.e2e3

Графитовая фольга, листовой материал на ее основе, уплотнение и способ получения

Изобретение относится к области технологии углеграфитовых материалов. Для получения графитовой фольги с улучшенными характеристиками герметичности сначала получают интеркалированный графит, который затем нагревают в режиме термоудара с получением полупродукта, содержащего терморасширенный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002706103
Дата охранного документа: 13.11.2019
27.01.2020
№220.017.fa54

Устройство для забора остеоаутотрансплантата из крыла подвздошной кости

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для оперативного лечения больных с полостными формами хроническим остеомиелита длинных костей, а также для замещения остаточных полостей после онкологических операций на костях. Устройство для забора остеоаутотрансплантата из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002712086
Дата охранного документа: 24.01.2020
20.04.2023
№223.018.4ee1

Расходомер газа

Изобретение относится к измерительной технике, и может быть использовано для измерения расхода газа в нефтегазодобывающей и в других отраслях промышленности. Расходомер газа содержит вставку с сужающим устройством, выполненную в виде плоского фланца с наружным диаметром, равным или больше...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002793071
Дата охранного документа: 28.03.2023
19.05.2023
№223.018.64e7

Бустерный турбонасосный агрегат жрд (варианты)

Изобретение относится к области ракетостроения и может быть использовано в жидкостных ракетных двигателях (ЖРД), преимущественно кислородно-метановых и кислородно-водородных. Бустерный турбонасосный агрегат ЖРД, содержащий насос, турбину, подшипник турбины, подшипник насоса, разделительную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002730566
Дата охранного документа: 24.08.2020
16.06.2023
№223.018.7a4e

Лопаточный насос

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано в том числе в насосах авиационных и жидкостных ракетных двигателей. Лопаточный насос содержит корпус (1), подвод (2), рабочее колесо (4) с покрывным диском (7), бесконтактное уплотнение (8), расположенное на покрывном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002731552
Дата охранного документа: 04.09.2020
16.06.2023
№223.018.7b96

Криогенный жидкостный ракетный двигатель комбинированной схемы (варианты)

Изобретение относится к области ракетостроения и может быть использовано в жидкостных ракетных двигателях (ЖРД) и энергоустановках различного назначения. Криогенный жидкостный ракетный двигатель комбинированной схемы содержит камеру с головкой и трактом охлаждения, турбонасосный агрегат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002755848
Дата охранного документа: 22.09.2021
17.06.2023
№223.018.8020

Способ изготовления пули

Изобретение относится к производству вооружения и может быть использовано при изготовлении снарядов, в частности пуль из вольфрамового сплава. Из вольфрамового сплава на заготовке нарезают две кольцевые канавки, на поверхность канавок наносят гальваническое никелевое покрытие. Из медного прутка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002760119
Дата охранного документа: 22.11.2021
+ добавить свой РИД