Установка для определения окислительной стойкости углерод-углеродного композиционного материала

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при создании деталей из углерод-углеродного композиционного материала (УУКМ), работающих в условиях воздействия высокотемпературной окислительной среды на поверхности деталей ракетной техники. Установка для определения окислительной стойкости углерод-углеродного композиционного материала, в том числе с защитным покрытием, включающая камеру из огнеупорного материала для размещения образца испытуемого материала и сопло для подачи газового потока в камеру, выполненное в передней стенке установки, снабжена набором съемных передних стенок различной толщины, в которых сопло расположено под разными углами к продольной оси камеры установки, при этом камера установки размещена в металлическом корпусе с теплозащитным кожухом, причем, теплозащитный кожух и камера выполнены разъемными. Изобретение обеспечивает имитацию воздействия высокотемпературного газового потока на детали ракетной техники в условиях, приближенных к реальным, и определение окислительной стойкости УУКМ при воздействии высокотемпературного газового потока под разными углами и на различном расстоянии. 6 ил.

 

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при создании деталей из углерод-углеродного композиционного материала (УУКМ), работающих в условиях воздействия высокотемпературной окислительной среды на поверхности деталей ракетной техники.

Известна установка для определения окислительной стойкости УУКМ, предназначенного для изготовления насадков к соплам жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) (см. Материалы 26-й международной конференции «Композиционные материалы в промышленности», 29.05-02.06.2006, г. Ялта).

В данной установке трубчатый цилиндрический образец испытывают воздействием высокотемпературной окислительной газовой средой на внутреннюю поверхность образца (с помощью плазмотрона) с последующим измерением уноса УУКМ.

Недостаток данной установки заключается в том, что результаты испытания, полученные на трубчатом цилиндрическом образце, нельзя однозначно переносить на полноразмерную деталь.

Известна установка для определения окислительной стойкости УУКМ, используемого в сопловом насадке жидкостного ракетного двигателя (патент РФ №2347933).

В данной установке образец проходит испытание воздействием высокотемпературной окислительной газовой среды, определяется унос композиционного материала и покрытия. Образец, вырезанный в виде пластины из технологического припуска насадка, помещают в камеру из огнеупорного материала и испытывают таким образом, что с одной стороны пластину обдувают вдоль ее поверхности высокотемпературным газовым потоком до достижения в ней температуры, реализуемой в штатных условиях работы насадка, а с другой стороны пластину обдувают окислительной средой, например воздухом или смесью кислорода с инертным газом в требуемой пропорции.

Недостатками данной установки для определения окислительной стойкости УУКМ являются:

- отсутствие возможности задавать направление высокотемпературного газового потока в испытательной установке,

- отсутствие внешнего металлического корпуса и теплозащитного кожуха, что приводит к потерям тепла и неравномерному нагреву.

Технической задачей изобретения является создание установки, позволяющей повысить достоверность определения окислительной стойкости УУКМ, в том числе с защитным покрытием, используемых для изготовления деталей ракетной техники.

Технический результат достигается тем, что установка для определения окислительной стойкости углерод-углеродного композиционного материала, в том числе с защитным покрытием, включающая камеру из огнеупорного материала для размещения образца испытуемого материала и сопло для подачи газового потока в камеру, выполненное в передней стенке установки, снабжена набором съемных передних стенок различной толщины, в которых сопло расположено под разными углами к продольной оси камеры установки, при этом камера установки размещена в металлическом корпусе с теплозащитным кожухом, причем, теплозащитный кожух и камера выполнены разъемными.

Образец испытывают воздействием высокотемпературной окислительной газовой среды с определением уноса композиционного материала и покрытия. Конструкция установки позволяет задавать направление газового потока при помощи сопла, выполненного под различными углами к продольной оси установки и различной геометрической формы в съемных (сменных) передних стенках, и имитировать локальный унос при воздействии газового потока в определенную точку образца.

Установка позволяет имитировать воздействие высокотемпературного газового потока на детали ракетной техники (например, обтекатели, наконечники, газовые рули) в условиях, приближенных к реальным, и определять окислительную стойкость УУКМ при воздействии высокотемпературного газового потока под разными углами и на различном расстоянии.

Преимуществом данной установки является также размещение огнеупорной камеры в металлическом корпусе с теплозащитным кожухом. Причем теплозащитный кожух и огнеупорная камера имеют разъемную конструкцию (состоят из двух частей), что позволяет легко устанавливать камеру в установку и образец - в камеру, а также предотвращать потери тепла и неравномерный нагрев.

Конструкция установки представлена на чертежах.

На фиг.1 представлена установка для определения окислительной стойкости углерод-углеродного композиционного материала.

На фиг.2 представлен вид А фиг.1.

На фиг.3-6 представлены варианты расположения сопел и горелок в съемной (сменной) передней стенке установки: на фиг.3 - вариант «а», на фиг.4 - вариант «б», на фиг.5 - вариант «г», на фиг.6 - вариант «д».

Внутри внешнего металлического корпуса 1, состоящего из крышки 2 и основания 3, располагается разъемный теплозащитный кожух 4, состоящий из двух частей: нижней 5 и верхней 6. В теплозащитном кожухе располагается камера 7, изготовленная из огнеупорного материала, при этом камера также выполнена разъемной и разделена на две части 8 и 9, для удобства установки камеры в установку и образца в камеру.

Установка снабжена набором съемных передних стенок 10 различной толщины. В каждой из стенок 10 выполнено сопло 11 под разными углами к продольной оси установки.

В соответствии с требуемыми условиями испытания, могут быть установлены стенки различной толщины для изменения расстояния воздействия газового потока, с соплами, обеспечивающими разный угол воздействия на образец газового потока, подаваемого с помощью газовой горелки 12.

На обратной стороне установки располагается стенка 13 с отверстием 14 для выхода потока газов. В верхней части установки выполнены отверстия 15 в крышке 2, кожухе 4 и камере 7, через которые подают окислительную среду (воздух или смесь кислорода с инертным газом в требуемой пропорции либо только инертный газ). В отверстиях 15 установлены термообразователи 16 для контроля температуры поверхности образца 17, который в виде пластины помещают в камеру 7.

Установка работает следующим образом.

В камеру 7 помещают образец 17. Устанавливают сменную стенку 10 необходимой толщины с соплом конусной формы 11, выполненным под определенным необходимым углом к продольной оси установки. Для имитации воздействия на различном расстоянии высокотемпературного газового потока на детали ракетной техники (например, обтекатели, наконечники, газовые рули) в условиях, приближенных к реальным, в камеру 7 на нижнюю поверхность образца 17 через сопло 11 с помощью газовой горелки 12 подают поток горячего газа.

Для определения окислительной стойкости углерод-углеродного композиционного материала, в том числе с защитным покрытием, используемого в ракетной технике, через отверстия 15 на верхнюю поверхность образца 17 подают окислительную среду (воздух или смесь кислорода с инертным газом в требуемой пропорции либо только инертный газ).

Выход потока газов осуществляется через отверстие 14 в стенке 13 на обратной стороне установки.

С помощью установленных в отверстиях 15 термообразователей 16 осуществляется контроль температуры поверхности образца 17.

Таким образом, реализуются различные условия работы УУКМ или защитного покрытия, при которых одну сторону обдувает высокотемпературный газовый поток, а другую - окислительная или инертная среда. После проведения испытания на установке определяют характер и величину уноса композиционного материала и (или) защитного покрытия.

Установка для определения окислительной стойкости углерод-углеродного композиционного материала, в том числе с защитным покрытием, включающая камеру из огнеупорного материала для размещения образца испытуемого материала и сопло для подачи газового потока в камеру, выполненное в передней стенке установки, отличающаяся тем, что установка снабжена набором съемных передних стенок различной толщины, в которых сопло расположено под разными углами к продольной оси камеры установки, при этом камера установки размещена в металлическом корпусе с теплозащитным кожухом, причем теплозащитный кожух и камера выполнены разъемными.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике, связанной с испытанием сопл, и может быть использовано при проведении модельных испытаний. Устройство содержит подводящий трубопровод, соединенный с ресивером, выполненным с возможностью разъемного соединения с испытываемым соплом в двух взаимно перпендикулярных плоскостях посредством съемных фланцевых накладок и с возможностью опирания измерительными средствами на корпус ресивера, в котором подводящий трубопровод снабжен упругой вставкой.

Изобретение может быть использовано для определения общего технического состояния их смазочной системы. Перед определением общего технического состояния смазочной системы двигателя внутреннего сгорания, очищают масляный фильтр.

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано для оценки массы Ма свежего воздуха, поступающего внутрь камеры сгорания цилиндра двигателя.

Изобретение относится к энергомашиностроению и представляет собой способ диагностики флаттера лопаток рабочего колеса в составе осевой турбомашины на заданном рабочем режиме.

Изобретение относится к авиации, в частности к способу определения настроечного значения температуры газа для выключения охлаждения турбины при испытаниях и эксплуатации газотурбинного двигателя.

Изобретение может быть использовано для определения замеров параметров отработавших газов (ОГ) ДВС. Способ заключается в отборе газов в пробоотборник и последующем анализе материала пробы.

Изобретение относится к испытательной технике и, в частности, к испытаниям камер сгорания и газогенераторов жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) с целью оценки высокочастотной устойчивости процесса горения.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ диагностирования газораспределительного механизма карбюраторного двигателя внутреннего сгорания заключается в измерении углового перемещения коленчатого вала двигателя от момента открытия впускного клапана первого опорного цилиндра до момента положения вала, соответствующего верхней мертвой точке поршня опорного цилиндра.

Универсальная безмоторная установка может быть использована для определения параметров рабочего процесса ДВС и испытания кривошипно-шатунного механизма (КШМ), а также оценки механических потерь.

Изобретение относится к контролю технического состояния сложных энергетических объектов, например авиационных газотурбинных двигателей (ГТД), и может быть использовано для диагностики ГТД в процессе их эксплуатации в реальном времени, при техническом обслуживании и/или после ремонта.

Изобретение относится к технике, связанной с испытанием сопл, и может быть использовано при проведении модельных испытаний. Устройство содержит подводящий трубопровод, соединенный с ресивером, выполненным с возможностью разъемного соединения с испытываемым соплом в двух взаимно перпендикулярных плоскостях посредством съемных фланцевых накладок и с возможностью опирания измерительными средствами на корпус ресивера, в котором подводящий трубопровод снабжен упругой вставкой.

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано в газогидравлических магистралях жидкостных ракетных двигателей. В способе установки геометрической оси камер жидкостного ракетного двигателя в номинальном положении, основанном на исключении влияния технологических отклонений при изготовлении агрегатов, деталей и сборочных единиц, а также усадки материала в сварных швах стыков газовых магистралей между турбонасосным агрегатом и головками камер на угловое отклонение геометрических осей камер от номинального положения, согласно изобретению измерение фактических параметров замыкающего компенсирующего устройства, его изготовление, подгонка и сварка выполняются на заключительной стадии сборки магистралей после выполнения всех сварных швов стыкуемых агрегатов деталей и сборочных единиц.

Изобретение относится к испытательной технике и, в частности, к испытаниям камер сгорания и газогенераторов жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) с целью оценки высокочастотной устойчивости процесса горения.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при разработке оборудования для огневых стендовых испытаний высотных ракетных двигателей на твердом топливе.

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к стендовому оборудованию, применяемому при огневых стендовых испытаниях ракетных двигателей с имитацией высотных условий.

Экспериментальный ракетный двигатель твердого топлива содержит корпус из композитного материала с передним и сопловым днищами, соединенными между собой посредством цилиндрического участка, скрепленный с корпусом заряд твердого топлива и утопленное сопло.

При определении скорости горения твердого ракетного топлива производят монтаж и сжигание стержневого образца с запальным проводником в камере сгорания, имеющей систему регистрации давления.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для измерения зазора между раструбом и арматурой сопла ракетного двигателя, имеющих конический или криволинейный профиль сопрягаемых через клеевой состав поверхностей.

При определении скорости горения твердого ракетного топлива монтируют и сжигают стержневой образец твердого ракетного топлива с запальным проводником в камере сгорания, имеющей систему регистрации давления, а также вентили подачи и сброса давления.

Изобретение относится к ракетно-космической технике. Способ моделирования процесса газификации остатков жидкого компонента ракетного топлива в баках отделяющихся частей ступени ракет-носителей, основанном на введении в экспериментальную установку теплоносителя, обеспечении условий взаимодействия в зоне контакта теплоносителя с поверхностью жидкого газифицируемого компонента ракетного топлива, проведении измерений температуры, давления в различных точках экспериментальной установки, при этом перед подачей теплоносителя осуществляют понижение давления в экспериментальной установке до 0,01 МПа через электропневмоклапан.

Группа изобретений относится к ракетно-космической технике и может быть использована при проведении физического моделирования процессов газификации остатков жидкого топлива в баках отделяющихся частей (ОЧ) ступени ракет-носителей (РН) в условиях малой гравитации с использованием экспериментальных модельных установок в земных условиях, а также и при натурных пусках РН с системами газификации. Способ моделирования процесса газификации остатков жидкого компонента ракетного топлива (КРТ) в баках ОЧ ступени РН, основанном на введении в экспериментальную установку теплоносителя (ТН) с заданными параметрами, обеспечении заданных условий взаимодействия в зоне контакта ТН с поверхностью жидкого газифицируемого КРТ, проведении измерений температуры, давления в различных точках ЭУ, при этом проводят дополнительные измерения скорости потока ТН в различных точках ЭУ, влажности газа на выходе из ЭУ, и рассчитывают на основе проведенных измерений значения суммарной теплоты, поступившей в объем ЭУ в течение всего эксперимента. Изобретение обеспечивает повышение достоверности результатов экспериментальных исследований, снижение затраты на проведение экспериментов при обнаружении недостоверных измерений или неисправности оборудования путем прекращения эксперимента и повышение надежность измерений. 2 н. и 3 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при создании деталей из углерод-углеродного композиционного материала, работающих в условиях воздействия высокотемпературной окислительной среды на поверхности деталей ракетной техники. Установка для определения окислительной стойкости углерод-углеродного композиционного материала, в том числе с защитным покрытием, включающая камеру из огнеупорного материала для размещения образца испытуемого материала и сопло для подачи газового потока в камеру, выполненное в передней стенке установки, снабжена набором съемных передних стенок различной толщины, в которых сопло расположено под разными углами к продольной оси камеры установки, при этом камера установки размещена в металлическом корпусе с теплозащитным кожухом, причем, теплозащитный кожух и камера выполнены разъемными. Изобретение обеспечивает имитацию воздействия высокотемпературного газового потока на детали ракетной техники в условиях, приближенных к реальным, и определение окислительной стойкости УУКМ при воздействии высокотемпературного газового потока под разными углами и на различном расстоянии. 6 ил.

Наверх