Исследование и расчет РДТТ. Ч. 1. Исследование и расчет автономного горения воспламенителя (120

Для надежного воспламенения при температуре –50 С давление pвmax необходимо выбирать из условия

pвmax (1,1...1,2) pвсп 50 С,

где рвсп –50 С — давление вспышки основного заряда при температуре окружающей среды –50 С.

Массу навески воспламенителя определим как

mв вeвS0в 1 e m ,

m

где eв — толщина горящего свода зерна воспламенителя.

Принятая модель процесса теплопередачи содержит очевидные неточности. Они могут быть до некоторой степени скомпен-

сированы при выборе параметра т, который следует рассматри-

вать как коэффициент согласования.

При наличии экспериментальных данных коэффициенты т и

т позволяют получить достаточно надежную зависимость для выбора необходимого количества воспламенителя, так как формула для определения массы выведена теоретически.

Для определения начальной площади поверхности горения воспламенителя целесообразно учитывать размеры зерен, представленные ниже:

Установлено, что только 43 % массы воспламенителя из дымного пороха расходуется на образование газообразных продуктов сгорания, а остальные 57 % массы — на образование твердых частиц. Так как газоприход в общем виде можно определить по форму-

31

ле mв Sвuв в, можно принять, что только в результате горения

43 % полной поверхности зерен образуются газообразные продукты, а при горении остальных 57 % — твердые частицы. Следовательно, можно перейти к понятию эффективной поверхности, кото-

рая определяет газоприход Sв0эф 0,43Sв0.

Параметры «усредненного» зерна и навески в 1 г дымного пороха приведены в табл. 3.

*КЗДП — крупнозернистый дымный порох.

**ДРП — дымный ружейный порох.

32

герметизация резьбовых соединений осуществляется медными прокладками 2, 6, 9. В резьбовые радиальные отверстия заднего днища устанавливают датчики для измерения температуры и давления в камере сгорания.

Рис. 15. Стендовый двигатель:

1 — переднее днище; 2, 6, 9 — прокладки; 3 — корпус; 4 — бронировка; 5 — имитатор заряда ТТ; 7 — воспламенитель; 8 — заднее днище; 10 — сопловой блок

При исследовании горения воспламенителя и подборе массы его навески вместо заряда ТТ в камеру двигателя устанавливают деревянный имитатор 5 размерами, аналогичными размерам заряда ТТ. Исследование влияния свободного объема камеры сгорания на давление при горении воспламенителя проводят, используя деревянные имитаторы, имеющие размеры, которые обеспечивают изменение начального свободного объема камеры сгорания на ±30 %.

В качестве воспламенителя 7 используют дымный порох, помещенный в полотняный мешочек. Зажжение пороха осуществляют с помощью электровоспламенителя провода, который выводят через сопловое отверстие и подключают к блоку инициирования.

Электровоспламенитель (рис. 16) состоит из корпуса 2, в котором смонтированы подводящие провода 1 с мостиком накаливания 3 внутри инициирующего заряда 4 и основного заряда 5.

Стендовый двигатель устанавливают на стапель, состоящий из рамы 3, к которой на упругих элементах 2 прикреплен двигатель 5 (рис. 17). Стапель крепится неподвижно к силовому элементу стенда.

34

Рис. 16. Электровоспламенитель:

1 — подводящие провода; 2 — корпус; 3 — мостик накаливания; 4 — инициирующий заряд; 5 — основной заряд

Рис. 17. Схема установки для эксперимента по исследованию процесса воспламенения:

1 — датчик силы; 2 — упругие элементы; 3 — рама; 4 — датчик давления; 5 — двигатель; 6 — сопловой блок; 7 — датчик температуры; 8 — пульт управления; 9, 12, 13 — усилители; 10 — персональный компьютер; 11 — регистратор

4.2. Информационное обеспечение эксперимента

Исследования процесса функционирования воспламенителя проводят в соответствии со схемой установки для эксперимента (см. рис. 17). При этом измеряют давление и температуру газов, образовавшихся при его сгорании. Для измерения давления ис-

35

пользуют тензометрический датчик ЛХ-412 и потенциометрический датчик МД.

Тензометрический датчик ЛХ-412 (рис. 18) предназначен для измерения быстроменяющихся давлений до 60,0 МПа в частотном диапазоне 0…1500 Гц. Он используется в комплекте со штатной тензостанцией ЛХ-7000 или с иным усилителем постоянного тока.

Рис. 18. Тензометрический датчик ЛХ-412:

1 — кабель; 2 — хвостовик; 3 — корпус; 4 — втулка; 5 — чувствительный элемент; 6 — защитный колпачок

Потенциометрический датчик МД-Т (рис. 19) имеет номиналы измеряемых давлений до 15,0 МПа, их частотный диапазон 0…100 Гц. Датчик запитывается от источника постоянного тока напряжением до 12 В, для его использования не требуется усилительной аппаратуры.

Тарировку каналов измерения давления проводят, используя грузопоршневой манометр МП-600.

Измерение температуры осуществляют с помощью датчика (рис. 20), состоящего из термопары 1, смонтированной в корпусе 2. В зависимости от ожидаемой максимальной температуры ис-

пользуют хромель-копелевые (до 800 С), хромель-алюмелевые (до 1300 С) и вольфрам-рениевые (до 2500 С) термопары. В ка-

честве усилителя сигнала применяют усилители постоянного тока. Тарировку каналов температуры осуществляют, используя мост постоянного тока или градуировочную таблицу.

В качестве регистратора применяют внешнее аналого-циф- ровое устройство, имеющее 32 однополюсных или 16 дифференциальных аналоговых входов, максимальный диапазон входного напряжения ±10 В, разрешение 12 бит, максимальную час-

36

тоту дискретизации 500 кГц. Устройство совместимо с персональным компьютером типа IBM PC/AT.

Рис. 19. Потенциометрический датчик МД-Т:

1 — корпус; 2 — шток; 3 — скоба; 4 — ось; 5 — вилка; 6, 17 — прокладки; 7 — экран; 8 — втулка; 9 — пружина; 10 — катушка; 11 — кронштейн; 12 — плоская пружина; 13 — кожух; 14 — стойка; 15 — потенциометр; 16 — щеткодержатель; 18 — крышка; 19 — упор; 20 — кольцо; 21 — мембрана; 22 — демпфер; 23 — статический штуцер

Рис. 20. Датчик для измерения температуры:

1 — термопара; 2 — корпус; 3 — изоляционные втулки; 4, 6 — уплотнительные втулки; 5 — резиновое уплотнение; 7 — пробка; 8 — провода

37

4.3.Порядок выполнения работы

1.Используя исходные данные (рис. 21, 22), провести расчет

давления рвсп, которое должен обеспечить воспламенитель для надежного зажигания основного заряда ТТ:

Рис. 21. Чертеж стендового двигателя

38

Рис. 22. Чертеж заряда ТТ

2. Провести расчет массы навески воспламенителя для трех значений свободного объема W0, показателя дегрессивности m и толщины свода зерна ев и построить следующие зависимости: давление — время (рв = рв(t)); давление — свободный объем (рв = рв(W0)); давление — показатель дегрессивности (рв = рв(m)); давление — толщина горящего свода зерна воспламенителя (рв = рв(ев)); масса воспламенителя — толщина свода зерна воспламенителя

(тв = тв(ев)).

3.Подготовить экспериментальную установку и систему измерения к испытаниям.

4.Провести тарировку каналов измерения давления и температуры.

5.Для различных условий заряжания провести огневые испытания. Результаты занести в протокол.

6.Сравнить теоретические и экспериментальные значения па-

раметров на основании построенных графиков функций рв = рв(t) и Тв = Тв(t) при различном свободном объеме W0.

7.Оформить отчет по лабораторной работе и подготовиться к

еезащите.

Вотчете необходимо представить схему экспериментальной установки, полученные зависимости и провести сравнительный анализ теоретических и экспериментальных результатов.

Взаключение необходимо сделать выводы по работе.

39