устройство для отработки и исследований тепловых и гидродинамических процессов в условиях малых и переменных массовых сил

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ И ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕПЛОВЫХ И ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В УСЛОВИЯХ МАЛЫХ И ПЕРЕМЕННЫХ МАССОВЫХ СИЛ, содержащее емкость с системами наддува и дренажа, расходную магистраль и разделительный клапан, а также датчики расхода, сплошности и температуры, отличающееся тем, что разделительный клапан установлен в емкости на входе в расходную магистраль и размещен внутри непроницаемого со стороны боковых стенок и открытого с одного торца стакана, датчики также размещены внутри стакана, причем датчик расхода размещен у открытого торца, а датчики сплошности и температуры - на входе в разделительный клапан у закрытого торца, при этом система дренажа подсоединена к емкости в зазоре между стенками емкости и стакана.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике физического и технического эксперимента и предназначено для исследований тепловых и гидродинамических процессов, происходящих в условиях малой и переменной массовой силы, преимущественно в криогенных трактах и агрегатах.

Известно устройство, которое включает в себя криогенную емкость, расходный клапан и расходомер. Недостатками данного устройства являются малая точность в определении расхода и структуры потока при нестационарных тепловых процессах.

Целью изобретения является устранение отмеченных недостатков, а именно повышение точности, достоверности, надежности, технологичности и экономичности экспериментов, проводимых на данном устройстве.

Поставленная цель достигается тем, что внутри емкости устанавливается стакан, непроницаемый со стороны боковых стенок, в который помещается расходный клапан, на входе в стакан устанавливаются датчики расхода, сплошности и температуры, причем между стенкой емкости и стаканом имеется зазор, в нижней части которого установлена система дренажа.

Схема устройства представлена на чертеже.

Устройство содержит криогенную емкость 1, внутри которой установлен стакан 2. Между стенками емкости 1 и боковой стенкой стакана 3 установлен расходомер 3. У входа в расходную магистраль 4 внутри стакана размещены датчики сплошности 5 и температуры 6. Внутри стакана 2 у входа в расходную магистраль подачи к объекту испытаний установлен расходный клапан 7. В нижней части зазора между стенкой емкости 1 и стакана 2 установлена система дренажа 8, 9 к емкости 1 подведены системы заправки 10, 14 наддува и дренажа 11, 12, 13.

Устройство работает следующим образом. Через систему заправки 10, 14 емкость 1 захолаживается и заполняется жидкостью. Давление в емкости 1 устанавливается системой наддува и дренажа 11, 12, 13. В течение всего времени подготовки к эксперименту жидкость дренируется через систему дренажа 8,9. При наступлении невесомости открывается расходные клапан 7, и жидкость, проходя по датчику расхода 3, сплошности 5 и температуры 6, направляется в расходную магистраль 4. При этом в емкости 1 поддерживается постоянное давление с помощью системы наддува и дренажа 11, 12, 13. Затем емкость 1 дозаправляется жидкостью через систему заправки 9, 10. В емкости устанавливается необходимое давление с помощью системы наддува и дренажа 11, 12, 13 и эксперимент повторяется. Управление различными устройствами, системами и клапанами, а также регистрация тепловых и гидродинамических характеристик осуществляется на автоматизированной системе регистрации и управления.

Применение предложенного устройства позволяет получить положительный эффект, а именно повысить точность, достоверность и экономичность экспериментов. Точность и достоверность результатов достигается тем, что поскольку расходомер, датчик сплошности и температуры и расходный клапан находятся внутри емкости и захоложены, они обеспечивают однофазность потока не вносят искажений в его структуру и, кроме того, в условиях термостабильности датчиковая аппаратура работает точнее. Таким образом, измеряется реальный, неискаженный ни температурой жидкости ни ее перемещениями во время изменения силы тяжести, жидкость ограничена стаканом, поток на входе в исследуемый объект, что позволяет исключить влияние на исследуемый поток начальных и входных факторов и тем самым точнее производить измерения и исследования самого потока в исследуемом объекте. Кроме того, устройство позволяет точнее оценить и процессы происходящие с жидкостью и газом в самой емкости. Для улучшения термостабильности средств измерений, расположенных в стакане, а также самого стакана и исключения подкипания жидкости в окрестности системы подачи жидкости к объекту, стакан постоянно омывается холодной жидкостью, которая затем дренируется.

Все указанные мероприятия позволяют повысить надежность и достоверность проведенного на устройстве эксперимента, а постоянная готовность устройства к эксперименту увеличивает технологичность эксперимента. Это снижает количество экспериментов и затраты, которые особенно велики за счет создания таких специфических условий как невесомость.

(56) Полухин Д. А. , Орешенко В. М. , Морозов В. А. Отработка пневмогидросистем двигательных установок ракет - носителей и космических аппаратов с ЭРД, М. : Машиностроение, 1987, с. 234, рис. 6.7.