Устройство для отработки и исследований тепловых и гидродинамических процессов в условиях малых и переменных массовых сил в криогенной жидкости

 

Область применения: в технике физического эксперимента, для исследования тепловых и гидродинамических процессов, происходящих в условиях малой и переменной силы тяжести, преимущественно на двухфазной криогенной жидкости. Сущность изобретения: непроницаемый стакан помещают в криогенную емкость с последующим размещением в нем сильфонного обьема для подачи однофазной жидкости к испытуемому объекту. Все объемы - емкость , стакан, сильфон - оснащены дренажно-заправочными средствами, а также электрореостатом с контактом,перемещающимся по нему, системами управления и контроля с обратной связью. Устройство повышает вероятность подачи однофазной жидкости в исследуемый объем, точность выдачи количества жидкости, а также упрощает технологию эксперимента, снижая затраты на него. 2 з.п. ф-яы, 2 ил. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) i:4ФЭ 9а3 lk g.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4891403/26 (22) 15 10.90 (46) 07.07.93. Бюл, 1Ф 25 (71) Головное конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Энергия" (72) В.И.Антюхов, Г.Б,Тибилов, В.И.Паневин и В,П.Фирсов (56) Полухин Д.А. и др. Отработка пневмогидросистем двигательных установок ракетносителей и космических аппаратов с ЖРД. — M.: Машиностроение, 1987, с. 23. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТРАБОТКИ И ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕПЛОВЫХ И ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В УСЛОВИЯХ

МАЛЫХ И ПЕРЕМЕННЫХ МАССОВЫХ

СИЛ В КРИОГЕННОЙ ЖИДКОСТИ (57) Область применения: в технике физического эксперимента, для исследования тепИзобретение относится к технике физического эксперимента и предназначено для исследования тепловых и газодинамических процессов, происходящих в условиях малой силы тяжести, преимущественно на двухфазной криогенной жидкости.

Цель изобретения — устранение укаэанных недостатков, а именно обеспечение гарантированной подачи однофазной жидкости в течение эксперимента с требуемыми теплофизическими и расходными параметрами в исследуемый объект и упрощения технологии проведения эксперимента.

Схема устройства представлена нв фиг.

1; на фиг.2 — узел I íà фиг, 1.

„„Я3 „„1825931 А1 (я)з F 17 С 3/00, G 01 N 33/00 ловых и гидродинамических процессов, происходящих в условиях малой и переменной силы тяжести, преимущественно на двухфазной криогенной жидкости. Сущность изобретения: непроницаемый стакан помещают в криогенную емкость с последующим размещением в нем сильфонного объема для подачи однофазной жидкости к испытуемому объекту. Все объемы — емкость, стакан, сильфон — оснащены дренажно-заправочными средствами, а также электрореостатом с контактом, перемещающимся по нему, системами управления и контроля с обратной связью. Устройство повышает вероятность подачи однофазной жидкости в исследуемый объем, точность выдачи количества жидкости, а также упрощает технологию эксперимента, снижая затраты на него. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство содержит криогенную емкость 1, внутрь которой помещен стакан 2, в котором расположен сильфон 3. Верхняя часть сильфона заужена и представляет собой тупиковый трубопровод, на котором установлен скользящий контакт 4 для замыкания цепи реостата 5. flo изменению сопротивления определяется ход сильфона

3 и расход жидкости к исследуемому объекTv. BHYTpb сильфона 3 Установлена труба 6, . свободный конец которой находится в тупиковом трубопроводе. Труба 6 сообщена через нижнее основание сильфона 3 и стакана 2 с системой дренажа из сильфона 7, 8.

Полость сильфона 3 соединена с полостью емкости 1 системой заправки 9, 10, проходящей через нижнее основание сильфона 3.

В зазор между стаканом 2 и сильфонам 3 выведена система подачи и дренажа 11, 12, 13, К емкости 1 подведены системы заправки и слива 14, 15 и 9, 10, 8, а также 5 дренажа 16. 17. Из нижнего основания системы сильфона 3 выведен клапан 18 и трубопровод с разъемам 19 для обеспечения подачи жидкосги к исследуемому oRекту. В трубопроводе установлен датчик

78M fl6pGT 2Î.

Устройство работает следующим образом.

Через систему заправки 14, 15 емкость

1 захолаживается и заполняется криоген- "5 ной жидкостью, Давление ве,мкости 1 устаH88llvI838TcA систGMGA дренажа 16, 17.

Затем через систему заправки сильфона 9, 10 в него поступает жидкость, а газ и прогретая жидкость дренируется с помощью 20 трубки 6 через дренаж 7, 8. Затем в зазоре между сильфоном и стаканом 2 устанавливается на необходимом уровне система подачи и дренажа 11, 12, 13. При наступле- нии невесомости открывают клапан 18 и пад 25 действием избыточного давления в полости

2 — 3 жидкость выдавливается из сильфана

3 и через открытый клапан 18 и трубопровод l9 поступает в исследуемый объект. При этом расход жидкости регулируется путем 30 включения реостата в управляющую систе- му наддува и дренажа 11, 12, 13 полости 2-3.

После завершения режима невесомости давление в 2-3 сбрасывается через 12 и через трубопровод 10 и клапан 9 сильфон за- 35 палняется новой порцией жидкости и установка готова к новому эксперименту.

В системе подачи и дренажа 11, 12, 13 рабочего тела в зазор между стаканом 2 и сильфоном 3 может использоваться в каче- 40 стве рабочего тела газ, который подается извне через клапан 13 по магистрали 11 и дренируется через клапан 12.

Система подачи и дренажа рабочего тела может в качестве рабочего тела исполь- 45 зовать также криогенную жидкость, которая подается по мере необходимости из емкости 1 через клапан 23, магистраль 24 и дренируется через клапан 25. При этом в устройство вводятся дополнительно нагре- 50 ватель 21 вдоль стенки стакана 2 и теплаизоляция 22.

В этом случае устройство функционирует следующим образом. Через клапан 23 в полость между сильфоном 3 и стаканом 2 55 поступает криогенная жидкость. После закрытия всех клапанов в этой полости включается нагреватель 21. Тепло, подводимое от нагревателя„испаряет жидкость и повышает давление в этом объеме. Далев все операции повторяются так же, как изложено выше.

В устройстве управление системами и клапанами, а также регистрация тепловых и расходных характеристик осуществляется автоматизированной системой регистрации и управления.

Гарантированная подача однофазнай жидкости достигается тем. что сильфон полностью заполнен криогенной жидкостью еще в условиях нормальной силы тяжести, он находится в окружении криогенной жидкости, чта обеспечивает постоянство температуры всей конструкции, где находится предназначенная для эксперимента жидкость, и отсечены все внешние теплапритоки к, ней. Расход жидкости из сильфана ва время эксперимента регистрируется с большой точностью перемещения контакта, закрепленного на тупиковом трубопроводе вдоль реостата, при этом различная степень заполнения сильфона соответствует различному сопротивлению в цепи. Все эти усовершенствования существенно увеличивают надежность подачи заданных параметров жидкости при эксперименте, а также сокращают время подготовки к эксперименту,тем самым повышая технологичность подготовки эксперимента — позволяет увеличить число экспериментов за полет летающей лаборатории и тем самым снизить удельные затраты на эксперименты.

Применение устройства позволяет обеспечить гарантированную подачу жидко,сти с требуемыми теплофизическими параметрами, повысить точность расхода жидкости в испытуемый объект, а также упростить технологию проведения эксперимента. Существенно снизить затраты на проведение экспериментов подобного ро да

Формула изобретения

1. Устройство для отработки и исследований тепловых и гидродинамических процессов в условиях малых и переменных массовых сил в криогенной жидкости, содержащее криогенную емкость, сильфон, трубопроводы наддува, дренажа и заправки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения гарантированной подачи однофазной жидкости в течение эксперимента с требуемыми теплафизическими и расходными параметрами в исследуемый объект и упрощения технологии проведения эксперимента, оно снабжено реостатом, непроницаемым стаканом, расположенным в нижней части криогенной емкости, сильфан расположен внутри стакана С зазором относительно eto стенок, верхняя часть

i825931

ЛюроЖкг

fE

11

К игследуеиому юдьРА 77

6Ыf сильфона выполнена в виде тупикового трубопровода и имеет скользящий контакт, установленный снаружи и взаимодействующий с расположенным вдоль стакана реостатом, сильфон снабжен внутренней трубкой, один конец которой открыт и установлен внутри тупикового трубопровода с зазором, а другой конец закреплен на нижней стенке стакана и сообщен с трубопровсдом дренажа, трубопровод заправки и дренажа подключен к пространству между сильфоном и стаканом, при этом емкость имеет размещенный в ней трубопровод подачи в объект с разделительным клапаном и датчиком температуры.

2. Устройство пр и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что трубопровод подачи снабжен газовыми клапанами и емкостью со сжатым газом, 3. Устройство по и, 1, о т л и ч à ю ще ес л тем, что трубопровод заправки и дренажа имеет клапаны и дополнительно подклю10 чен к криогенной емкости, при этом устройство снабжено нагревателем, расположенным вдоль верхней части стенки стакана, и стакан теплоиэолирован снаружи.

1825931

PerÃ

Составитель B.Àíòeõîâ

Техред M.Ìoðãåíòçë Корректор М.Петрова

Редактор С.Кулакова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2312 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5