Тезисы докладов XXVIII научно-технической конференции ПГТУ по результат

температурных профилей компонентов в баках ЛА, что становится тру­ доемкой задачей. Поэтому разработана ЭВМ-программа выбора оптималь ной схемы системы питания с учетом тепловых нагрузок на баковые отсеки ЛАчг

УДК 536.24

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО СОСТОЯНИЯ КОМПОНЕНТОВ В НАТУРНЫХ БАКАХ ЛА

Н.Л.Бачев, Н.Ю.Бачева

При хранении летательного аппарата (ЛА) в заправленном состо­ янии, а также при полете его на активном участке траектории в ба­ ковые отсеки поступает тепловой поток, являющийся причиной возник­ новения конвективных токов в жидком компоненте. В результате под свободной поверхностью компонента образуется прогретая область. Это явление получило название термического расслоения, которое иг­ рает важную роль при проектировании и эксплуатации системы пита­ ния КРДУ.

В практических ситуациях приходится иметь дело с такими зна­ чениями режимных параметров (числа Грасгофа и Релея), которым со­ ответствует турбулентный режим конвекции. В данной работе числен­ ным решением нестационарных уравнений тепловой конвекции в пере­ менных ’’скорость, давление, температура” методом контрольного объе­ ма определяются поля течения и температуры в режиме турбулентной конвекции без привлечения дополнительной эмпирической информации.

Расчетная область разбивается на некоторое число контрольных объемов. Уравнения тепловой конвекции интегрируются по каждому контрольному объему и интервалу времени. Полученные дискретные аналоги выражают законы сохранения массы, энергии и импульса на любой группе контрольных объемов, т.е. во всей расчетной области. Поэтому даже решение на грубой сетке удовлетворяет точным интег­ ральным балансам.

Описанный алгоритм реализован в ЭЕМ-программе расчета течения и теплопереноса в баках ЛА. Получены численные результаты, хорошо согласующиеся с экспериментальными данными.

ТВЕРДОТОПЛИВНЫЙ ИСТОЧНИК СЕЙСМОСИШАЛОВ ДЛЯ ГЛУБОКИХ СКВАЖИН И АКВАТОРИЙ

В.В.Якимов, О.П.Матюнин

Применение пневматических источников для работ на больших глубинах до 10 км затруднительно из-за потребности в громоздких компрессорах для обеспечения высоких давлений. Известен твердо­ топливный источник (а.с. № 276308 (СССР) от 13.07.87 г.), кото­ рый работает на парогазовой смеси при Т = 1000 °К, поступающей из твердотопливного газогенератора. Газогенератор разделен порш­ нем, с вмонтированными в него форсунками, на две полости. В од­ ной находится вода, в другой - твердотопливный заряд. Под дейст­ вием давления газа жидкость (вода) впрыскивается с помощью фор­ сунок в полость горения заряда, где испаряется, и образующийся парогаз поступает в источник под высоким давлением. Недостаток этого источника - низкая эффективность работ на больших глуби­ нах, когда требуются дискретные сигналы через определенные про­ межутки времени. Этот же газогенератор работает в режиме полно­ го выгорания топлива.

Предлагаемый в данной работе источник позволяет последова­ тельное включение по наперед заданному закону. Газогенератор со­ стоит из параллельно или последовательно расположенных секций, изолированных друг от друга. Включение каждой из них осуществля­ ется от своего пирозапала по команде с земли или надводного средства. Наличие электромагнитного клапана позволяет работать источнику в режиме накопления одиночными сигналами в виде гид­ равлического удара струи перегретого парогаза. Наличие в источ­ нике датчиков давления и температуры позволяет контролировать работу источника. Энергия сейсмосигнала определяется временем цикла ( X = 0,001 с), расходом парогаза и скоростью истечения парогаза.

Проведенное экспериментально-теоретическое исследование поз­ воляет обоснованно выбирать проектные параметры П1Т. Разработаны рекомендации по его конструкции.

УДЕС 629.7.036.5

НЕСТАЦИОНАРНЫЕ ПРОЦЕССЫ В РЕГУЛИРУЕМОМ РДГТ С ТЕПЛОВЫМ НОЖОМ

В.И.Петренко, В.Л.Попов

Регулируемый РДТТ с тепловым ножом (ТН) является системой с ярко выраженными нестационарными процессами. Наиболее существен­ ными из них являются следующие:

1.Взаимодействие ТН с поверхностью горения твердого топлива как в режиме катализа, так и в режиме активного "врезания" в топ­ ливо. Эффективность взаимодействия определяет глубину регулирова­ ния тяги (расхода).

2.Прогрев телескопического гидропривода ТН со стороны кана­ ла заряда. Прогрев влияет на стойкость материальной части и вяз­ кость масла в системе регулирования газоприхода.

3.Частотное взаимодействие ТН с поверхностью заряда, вызван­ ное динамикой работы гидропривода и алгоритмом системы управления. Качество процесса определяет точность стабилизации внутрикамерного давления на квазистационарных участках работы и на картину распре­ деления колебаний в гидравлической системе.

4.Взаимодействие ТН с поверхностью горения при переходе дви­ гателя с режима на режим. Это взаимодействие определяет длитель­ ность переходных процессов.

Рассмотрена физическая картина перечисленных эффектов, постро­ ены адекватные математические модели, проведены параметрические ис­ следования и физические эксперименты на модельных установках и

опытных образцах. Показано, что нестационарными процессами .в РДГТ с ТН можно эффективно управлять доступными техническими средствами.

СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ КРУПНОГАБАРИТНЫХ РДТТ

С.Г.Ярушин

Утилизация крупногабаритных РДТТ является сложной инженерной операцией. Известные методы извлечения твердого топлива экологи­ чески вредны, а в раде случаев технически небезопасны.

Как правило, утилизация сводится к выжиганию топлива из кор­ пуса при снятой сопловой крышке. При этом все продукты сгорания (ПС) (а это десятки тонн) попадают в атмосферу, а органопластиковый корпус утилизации, т.е. полезному использованию, не подлежит.

Предложен новый метод утилизации, позволяющий:

-предотвратить выброс вредных ПС в атмосферу;

-использовать корпус по новому назначению без потери конст­ рукционной прочности;

-использовать повторно или переработать извлеченные части

топлива; - управлять процессом утилизации (например, приостанавливать

режим вырезки, производить контроль и т.д.).

Суть метода сводится к созданию условий только для принуди­ тельного горения топлива, т.е. горения под действием внешнего ис­ точника энергии. Технически это сводится к следующему.

РДТТ в вертикальном положении и снятой сопловой крышкой по­ гружается в бассейн на глубину 8-10 м от уровня воды. К поверхно­ сти горения заряда подводится газовая горелка (или система горе­ лок). Горение твердого топлива будет происходить только в зоне под горелкой. При отводе горелки от поверхности или отключении подачи газа, благодаря отрицательному балансу тепла, горение пре­

кращается.

Из-за малого газоприхода вредные ПС будут почти полностью поглощаться, реагировать с водой, что предотвратит их выброс в атмосферу. Одновременно для нейтрализации получающегося раство­ ра вводятся необходимые компоненты. Очевидно, что и корпус РДТТ при таком процессе не подвергнется нагреву, а следовательно, со­ хранит свою прочность.

УДК 678.063:51.001.57

ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕМПЕРАТУРНО-ВРЕМЕННЫХ ПАРАМЕТРОВ ФОРМОВАНИЯ РЕЗИНОПЛАСТИКОВЫХ АМОРТИЗАТОРОВ

В.С.Нечаев, В.В.Севастьянов

Обоснована физическая схема й разработана математическая мо­ дель расчета процесса неизотермической вулканизации многослойных резинопластиковых амортизаторов различных форм (плоских, цилинд­ рических, сферических). Численная методика расчета реализована в виде Фортран-программы на персональном компьютере.

По разработанной методике анализировались различные законо­ мерности неизотермической вулканизации 21-слойноЙ конструкции резинопластикового плоского амортизатора. При этом оценивалось влияние теплофизических свойств композиционных материалов (углеборостекла и органопластиков), толщин слоев (они менялись в пре­ делах I...2 мм), а также темпов нагрева на особенности вулканиза­ ции эластомеров в исследованной конструкции.

Анализ завершенности процесса вулканизации эластомеров про­

сравнивались коэффициенты торцевых и центральных слоев эластоме­ ров). На основе такого анализа установлены оптимальные темпера­ турно-временные параметры формования многослойный амортизаторов с различными вариантами применения в них композиционных матери­ алов.

Так, для конструкции с толщиной слоев тарелЭЙ в 2 мм выход на режим нагрева от 100 до 150 °С необходимо вес'ГИ со скоростями

0,28...0,2/ К/мин, что соответствует Г gux = 3...4 ч в зави­ симости от типа ПКМ в тарелях. Скорость 0,28 К/мйН соответствует углепластикам, а скорость 0,2 К/мин - органоплас^Икам. Скорости нагрева для конструкций с другими ПКМ будут промЭЛдгточными между этими значениями. Минимальное время выдержки ^g при t =

= 150 °С составляет в этих случаях 3...5 мин. Реальные значения tg можно увеличить с учетом возможных разбросов в свойствах изучаемых материалов.

Реализация таких параметров в технологической практике поз­ воляет свести к минимуму значения коэффициентов перевулканизации (К — * I), т.е. проводить процесс нагрева и вулканизации конструк­ ций практически в изотермических условиях, что способствует повы­ шению долговечности эластомерной конструкции.

УДК 621.I.016 + 536.2

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ УГЛЕРОДНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С ГАЗОВЫМИ ПОТОКАМИ

В.С.Нечаев, В.В.Севастьянов

При применении углеродных композиционных материалов (тради­ ционных углепластиков и утлерод-утлеродных композиций) в двигате­ лях летательных аппаратов в качестве теплозащитных и эрозионно­ стойких материалов актуальными являются вопросы взаимодействия их с химически активными двухфазньми газовыми потоками.

По современным представлениям определяющее влияние на высо­ котемпературное разрушение этих материалов оказывает химическая

димых от углеродной поверхности реагентов, выведены математичес­ кие соотношения для расчета скоростей окисления рассматриваемых материалов, более точно учитывающие происходящие физико-химичес­ кие процессы, чем известные в литературе зависимости. С использо­ ванием их и приведены все расчеты.

В поворотной части газохода существенно также влияние К-фазы газового потока. С использованием существующих в литературе зави­ симостей оценен дополнительный (по сравнению с химической эрозией) вклад в суммарный унос массы от действия К-фазы. Полученные

расчетные результаты сравниваются с экспериментальными дан­ ными.

Расчет температурного поля, также необходимого при анализе исследуемых процессов, проводился по численной методике, осно­ ванной на решении уравнения теплопроводности методом прогонки; при составлении разностных уравнений в разработанной методике использован интегральный метод. В методике тепловых расчетов за­ программирована обобщенная математическая модель решения уравне­ ния теплопроводности, позволяющая рассчитывать температурные по­ ля многослойных стенок различных форм (плоских, цилиндрических, сферических) и при реализации любого из существующих граничных условий нагрева.

УДК 662.23.002.8

РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО УТИЛИЗАЦИИ ТВЕРДЫХ РАКЕТНЫХ ТОПЛИВ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИХ ПРОДУКТОВ

ВРАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЯХ НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА

В.В.Севастьянов,В.С.Нечаев,0.П.Матюнин, В.В.Якимов, К.В.Црохоренко

Из многочисленных методов утилизации для практической реали­ зации были выбраны методы, основанные на возможном растворении исследуемых топлив в некоторых растворителях.

Основным растворителем был выбран ацетон. Обоснование этого растворителя было проведено с помощью теории растворения Гильде­ бранда - Скетчарда.

В процессе дальнейших исследований были обоснованы основные положения растворения БТТ в условиях статического и динамического воздействия растворителя, на основе которых была спроектирована и изготовлена экспериментальная установка для изучения динамичес­ ких процессов растворения твердотопливных шашек БТТ. Получены экспериментальные данные по растворению реальных твердотопливных шашек, подтверждающие работоспособность установки.

С учетом предложенного метода растворения был разработан ди­ рективный технологический процесс утилизации зарядов БТТ вспомо­ гательных ДУ. Процесс предусматривает безопасное гидродинамичес­

кое разрушение различных элементов газогенератора (заглушек, мем­ бран и т.д.) и растворение твердотопливного заряда в корпусе га­ зогенератора ацетоном с последующим испарением растворителя из раствора и выпариванием полученного мелкодисперсного порошка ЕГТ. Полученный таким образом порошок ЕГТ может использоваться как энергетическое сырье, а также и как исходный продукт для дальней­ шей переработки. Освободившиеся корпуса газогенераторов могут ис­ пользоваться для создания стационарных противопожарных установок небольших помещений.

Был исследован один из вариантов использования полученного порошка ЕГТ как исходного материала для дальнейшей переработки с помощью метода денитрации. Проведенные лабораторные исследования позволили установить компоненты и основные параметры денитрационного раствора. Обедненный азотом после денитрации продукт ЕГТ может быть использован в дальнейшем как полимерйкй продукт в про­ изводстве нитроэмалей, красок, мастик, а также термопластов типа целлулоида, этрола, которые широко используются для получения пленок, галантерейных изделий, детских игрушек и т.д.

УДК 620.7.036.54 (075.8)

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ УТИЛИЗИРУЕМЫХ РАКЕТНЫХ ДН1ГАТЕЛЕЙ В НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ

К.В.Прохоренко, В.В.Севастьянов, С.В.Якимов

Известно, что проблемы конверсии оборонной промышленности по­ ставили перед разработчиками ракетной техники задачи по использо­ ванию отработанных и снимаемых с вооружения ракетных двигателей в новом (мирном) качестве.

Для анализа возможности использования корпусов первой, вто­ рой и третьей ступени МБР в качестве различных объектов народного хозяйства были выбраны проекты водонапорных башен*

Проведенные проектно-исследовательские работы показали техни­ ческую и экономическую целесообразность использования корпусов ра­ кетных двигателей для емкостей водонапорных башен системы Рожновского. Они применяются для систем водоснабжения малых объектов (фермы и т.д.), мобильны в строительстве, имеют относительно невы­ сокую цену.