Способ определения равновесной температуры заряда смесевого ракетного твердого топлива

 

Изобретение относится к области изготовления заряда ракетного двигателя из смесевого ракетного твердого топлива. Предложен способ определения равновесной температуры заряда смесевого ракетного твердого топлива, в котором при измерении характеристик заряда при тепловом нагружении измеряют деформацию корпуса ракетного двигателя в среднем сечений до заполнения смесевым ракетным твердым топливом, по полученным данным определяют коэффициент изменения давления в замкнутом объеме корпуса при изменении температуры заряда на 1С, формуют заряд, определяют среднеобъемную температуру заряда после формования, как среднюю величину температур, фиксируемых через 30-60 мин формования, измеряют давление в корпусе ракетного двигателя в конце формования, определяют величину изменения давления в корпусе ракетного двигателя вследствие усадки топлива в процессе полимеризации и по полученным данным вычисляют равновесную температуру заряда. Изобретение направлено на повышение точности определения равновесной температуры заряда смесевого ракетного твердого топлива. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области изготовления заряда ракетного двигателя (РД) из смесевого ракетного твердого топлива (СРТТ), а конкретно к способу определения равновесной температуры заряда, скрепленного с корпусом РД, и может быть использовано при разработке технологических процессов изготовления таких зарядов.

Равновесная температура заряда представляет собой такую среднеобъемную температуру заряда, при которой объемные изменения топлива и корпуса РД, возникшие вследствие создания давления в корпусе в конце формования, разности коэффициентов теплового расширения топлива и корпуса, а также за счет усадки топлива в процессе полимеризации, равны между собой.

Анализом отечественной и зарубежной патентной литературы установлено, что известен способ определения равновесной температуры заряда СРТТ, скрепленного с корпусом РД, описанный в книге "Ракетные двигатели", авторы М.Баррер, А.Жомот. Б.Ф.Вебек. Ж.Ванденкерхове. - М., 1962, с.287-290 основанный на измерении характеристик заряда при тепловом нагружении, в частности основанный на определении термических напряжений, возникающих при охлаждении и хранении заряда.

Этот способ, используемый в качестве прототипа, имеет следующие недостатки: 1) способ имеет недостаточно высокую точность, обусловленную определением равновесной температуры (температуры, при которой термические напряжения в заряде отсутствуют) на основе справочных данных: модуля упругости, коэффициентов Пуассона и линейного термического расширения топлива и корпуса РД; 2) определение равновесной температуры по режимам охлаждения не позволяет вести процесс охлаждения заряда с контролем полноты раскрепления топливного блока от элементов технологической оснастки, поскольку параметры охлаждения заряда, скрепленного с корпусом РД, обеспечивающие надежное раскрепление топливного блока от элементов технологической оснастки, назначаются с учетом равновесной температуры.

Технической задачей предполагаемого изобретения является разработка способа определения равновесной температуры заряда CPTT, скрепленного с корпусом РД, обеспечивающего повышение точности определения данного параметра за счет использования в способе результатов замера деформации корпуса и режимов формования заряда.

Техническая задача решена в способе определения равновесной температуры заряда смесевого ракетного твердого топлива, в котором при измерении характеристик заряда при тепловом нагружении измеряют деформацию корпуса ракетного двигателя в среднем сечении до заполнения смесевым ракетным твердым топливом, по полученным данным определяют коэффициент изменения давления в замкнутом объеме корпуса при изменении температуры заряда на 1С, формуют заряд по заданному температурно-временному режиму, определяют среднеобъемную температуру заряда после формования, как среднюю величину температур, фиксируемых через 30-60 минут формования, измеряют давление в корпусе ракетного двигателя в конце формования, определяют величину изменения давления в корпусе ракетного двигателя вследствие усадки топлива в процессе полимеризации и по полученным данным вычисляют равновесную температуру заряда по формуле

где Т_р - равновесная температура заряда, С, Т_ф - среднеобъемная температура заряда после формования, Р_к - давление в корпусе ракетного двигателя в конце формования, кгс/см², - величина изменения давления в корпусе ракетного двигателя вследствие усадки топлива в процессе полимеризации, кгс/см², р/т - коэффициент изменения давления в замкнутом объеме корпуса при изменении температуры заряда на 1С.

В предлагаемом способе среднеобъемную температуру заряда определяют по показанию преобразователя температуры путем сложения температур, фиксируемых через каждые 30-60 мин времени формования и деления полученной суммы на количество измерений.

Давление в корпусе РД в конце формования Р_к определяют по показанию преобразователя давления, установленного в технологической крышке пресс-формы.

Величина изменения давления в корпусе РД вследствие усадки топлива при полимеризации для каждой конкретной рецептуры топлива определяют опытным путем. Она колеблется в пределах 0,5-2,5 кгс/см².

Коэффициент р/т определяют исходя из величины деформации корпуса, замеренной для среднего сечения до формования заряда. При этом используют заранее построенную графическую зависимость р/т от величины деформации корпуса РД (см. чертеж).

На представленном чертеже деформация определена при давлении в корпусе 50 кгс/см² для среднего сечения корпуса.

Примеры конкретного исполнения предлагаемого способа приведены в таблице. Работы проводились при изготовлении заряда, скрепленного с корпусом РД. Температура формования _ф = 40-45С, давление в корпусе РД после заполнения Р_к = 8-12 кгс/см².

Из данных таблицы видно, что удалось выбрать такие параметры предлагаемого способа (см. варианты I-IV. VI-VIII), которые обеспечивают определение равновесной температуры заряда с требуемой точностью по режимам формования.

Расширение интервала замера температуры формования до 65 мин (вариант V) приводит к сокращению количества замеров и тем самым к росту погрешности метода до 3,0%.

Сокращение интервала замера температуры формования до 25 мин (вариант II) является нецелесообразным, так как при этом увеличивается количество замеров и повышается трудоемкость расчетов.

Предлагаемый способ определения равновесной температуры заряда СРТТ позволил во всем диапазоне изменения параметров формования определить равновесную температуру зарядов с погрешностью не более 2,0%.

Способ прошел испытание на Пермском заводе им. С.М.Кирова с положительным результатом.

Формула изобретения

Способ определения равновесной температуры заряда смесевого ракетного твердого топлива, скрепленного с корпусом ракетного двигателя, включающий измерение характеристик заряда при тепловом нагружении, отличающийся тем, что при измерении характеристик заряда при тепловом нагружении измеряют деформацию корпуса ракетного двигателя в среднем сечении до заполнения смесевым ракетным твердым топливом, по полученным данным определяют коэффициент изменения давления в замкнутом объеме корпуса при изменении температуры заряда на 1С, формуют заряд, определяют среднеобъемную температуру заряда после формования, как среднюю величину температур, фиксируемых через 30-60 мин формования, измеряют давление в корпусе ракетного двигателя в конце формования, определяют величину изменения давления в корпусе ракетного двигателя вследствие усадки топлива в процессе полимеризации и по полученным данным вычисляют равновесную температуру заряда по формуле

где Т_р - равновесная температура заряда, С; Т_ф - среднеобъемная температура заряда после формования, С; Р_к - давление в корпусе ракетного двигателя в конце формования, кгс/см²; - величина изменения давления в корпусе ракетного двигателя вследствие усадки топлива в процессе полимеризации, кгс/см²; р/т - коэффициент изменения давления в замкнутом объеме корпуса при изменении температуры заряда на 1С.

РИСУНКИ

Рисунок 1