Устройство для определения параметров горения материалов в невесомости

 

Использование: противопожарная техника летательных аппаратов, в частности исследование предельной для горения материалов скорости газового потока с целью построения систем пожарной безопасности в замкнутых объемах. Сущность изобретения: устройство содержит камеру горения, последовательно соединенную с фильтром механических примесей и теплообменником, регулятор расхода потока, блок формирования потока в камере горения, сорбирующие фильтры. На входе камеры горения установлен дополнительный фильтр механических примесей, отделяющий камеру горения от окружающей среды, а на выходе - сорбирующие фильтры, при этом блок формирования потока соединен с выходом сорбирующих фильтров через регулятор расхода потока. 1 ил.

Изобретение относится к области противопожарной техники летательных аппаратов и может быть использовано в космической технике, в частности для исследования предельной для горения скорости газового потока с целью построения систем пожарной безопасности в замкнутых объемах.

Известно устройство для изучения процессов горения, состоящее из двух модулей: модуля камеры для сжигания образца и съемочного модуля [1] . В процессе полета "Шаттла" в каждой камере должен быть сожжен только один образец и камера для сжигания образца не должна открываться. Для сбора данных и управления экспериментом должен использоваться микрокомпьютер.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является создаваемая в США установка для определения параметров горения и распространения пламени в условиях низкой гравитации с конвективными потоками малой скорости, содержащая камеру горения, выполненную в виде заменяемой испытательной секции по горению и распространению пламени, блок формирования потока в камере горения, выполненный в виде вентилятора, нагнетающего газовую смесь, фильтр механических примесей, теплообменник, выполненный в виде тепловыделяющих спиралей, систему контроля подаваемой в камеру газовой среды, включающую в себя подсистему предварительной очистки/хранения и подсистему газового состава, подсистему измерения скорости потока и управления и подсистему введения/возвращения горючего образца [2] .

Однако устройство по проведению эксперимента в условиях отсутствия гравитации имеет следующие недостатки: большие габаритно-массовые характеристики, необходимость создания и поддержания определенного газового состава в камере горения, что требует использования специализированного газоанализатора или масс-спектрометра, а также подсистемы пополнения газа (баллоны с газовыми смесями), необходимость утилизации отходов продуктов горения: газы, выходящие из камеры горения отсасываются и медленно сжимаются в емкости высокого давления (т. е. дополнительно необходимы компрессор и цилиндр для хранения отработанного газа).

Цель изобретения - упрощение конструкции и улучшение габаритно-массовых характеристик.

Схема предлагаемого устройства показана на чертеже.

Устройство содержит камеру 1 горения, на входе в которую установлены фильтр механических примесей в виде сетки 2 и крышка 3 с возможностью экстренного закрытия камеры горения. В средней части камеры горения размещен исследуемый образец 4, закрепленный на держателе 5. Для удаления механических примесей, образующихся в процессе горения образца, установлен фильтр в виде сетки 6. На боковой поверхности камеры горения размещено смотpовое окно 7 из прозрачного материала. Внутри камеры горения на выходе из нее расположен теплообменник 8 с фильтром 9 механических примесей. Выход теплообменника соединен с блоком сорбирующих фильтров 10 через воздуховод 11. После блока сорбирующих фильтров установлен блок 12 формирования потока в виде агрегата всасывания окружающей среды. Регулирование скорости газового потока или его изменение внутри камеры горения производится с помощью блока 13 с оттарированной щелью 14, встроенного в воздуховод 15, соединяющий сорбирующие фильтры с входом агрегата всасывания окружающей среды. Для контроля газового состава окружающей среды жилого отсека космического пилотируемого аппарата используется бортовая система 16 контроля газового состава, температуры и давления. Перед исследуемым образцом внутри камеры горения установлено зажигающее устройство в виде электрической спирали 17, закрепленной на держателе 18.

Устройство работает следующим образом.

Окружающая газовая среда - атмосфера жилого отсека с содержанием кислорода до 40% - засасывается агрегатом 12 всасывания окружающей среды в камеру 1 горения. Исследуемый образец 4 закреплен с помощью держателя 5 вдоль продольной оси камеры 1 горения. Зажигание исследуемого образца 4 производится при наибольшей скорости газового потока с помощью электрической спирали 17. Для выявления и фиксации наименьшей скорости газового потока, при которой происходит затухание образца, скорость потока регулируется блоком 13, имеющим оттарированную щель, соответствующую определенной скорости газового потока внутри камеры в зоне горения образца. Газовый поток, имеющий повышенную температуру в результате горения образца, охлаждается в теплообменнике 8 до температуры окружающей среды. Для очистки газовой смеси от продуктов горения в качестве сорбирующих фильтров используются две пары последовательно соединенных противогазовых коробок марки "М" и "БКФ" ГОСТ 12.4.122-83. Коробка марки "М" предназначена для защиты от окиси углерода в присутствии органических паров, кислых газов, аммиака, мышьяковистого и фосфористого водорода, коробка марки "БКФ" (с аэрозольным фильтром) - на кислые газы и пары, пары органических веществ, аммиака мышьяковистого и фосфористого водорода, пыли, дымы и тумана. Первым фильтрующим элементом на выходе из камеры горения является противогазовая коробка марки "БКФ". Очищенный от вредных веществ, образующихся в результате реакции горения, газовый поток выбрасывается в атмосферу жилого отсека. Восполнение кислорода и контроль газовой среды в жилом отсеке и соответственно поступающей в камеру горения производится системой обеспечения газового состава объекта. (56) 1. NASA Technical Memorandum 101963 "Тhe solid Surface caubustion Space Shuttle experiment hardware description and ground - based test results" (Экспериментальная установка для КА "Спейс Шаттл" по исследованию поверхностного горения изделий из твердых материалов и результаты наземных исследований) Reno, Nevada, Ganuary 8-12, 1989.

2. NASA CR-182114 W. W. Youngblood "Spacecraft fire-safety experiments for Space Station. Technology development mission" (Эксперименты по пожарной безопасности космических аппаратов для космической станции. Технологический полет). Wyle Laboratories, Huntsville, Alabama, 1988. Технический перевод N 19/90, инв. номер подлинника 17834.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ГОРЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ В НЕВЕСОМОСТИ, содержащее камеру горения, последовательно соединенную с фильтром механических примесей и теплообменником, регулятор расхода потока, а также блок формирования потока в камере горения, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и улучшения габаритно-массовых характеристик, на входе камеры горения установлен дополнительный фильтр механических примесей, отделяющий камеру горения от окружающей среды, на выходе камеры горения после теплообменника установлены сорбирующие фильтры, при этом блок формирования потока соединен с выходом сорбирующих фильтров через регулятор расхода потока.

РИСУНКИ

Рисунок 1