устройство для определения пульсаций давления, действующих на изделие, при воздействии струей реактивного двигателя (варианты)
Классы МПК: | G01L9/00 Измерение постоянного или медленно меняющегося давления газообразных и жидких веществ или сыпучих материалов с помощью электрических или магнитных элементов, чувствительных к механическому давлению; передача и индикация перемещений элементов, чувствительных к механическому воздействию, используемых для измерения давления с помощью электрических или магнитных средств G01L23/24 для измерения давления во впускных и выхлопных трубах двигателей внутреннего сгорания |
Автор(ы): | Белошицкий А.В., Болотин В.А., Дементьев В.К., Дядькин А.А., Рыбак С.П., Серафимов В.П. |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-06-09 публикация патента:
20.06.2001 |
Изобретение относится к экспериментальной газодинамике, а именно к устройствам определения пульсаций давления, действующих на элементы конструкции, подвергающиеся воздействию высокотемпературной струи с быстроменяющимися в процессе этого воздействия газодинамическими и температурными характеристиками. Предложенное изобретение может быть использовано в ракетной и авиационной технике при создании летательных аппаратов различного назначения, в атомной промышленности, теплоэнергетике и др. отраслях при измерении пульсаций давления, действующих на оборудование промышленных объектов. В устройство для определения пульсаций давления, действующих на изделие, при воздействии струей реактивного двигателя, содержащее чувствительный элемент, каналы забора массы газа струи реактивного двигателя, дополнительно введена демпфирующая емкость, сообщенная отверстиями с каналами забора массы газа, в которой размещен вкладыш с зазором в виде лабиринтного канала, сообщенного с чувствительным элементом, причем вкладыш выполнен из материала с высоким коэффициентом удельной теплопроводности или из пористого материала. Кроме того, в демпфирующей емкости перед чувствительным элементом устройства установлена защитная сетка. Техническим результатом изобретения является: повышение точности измерений за счет исключения пульсаций давления от струи охлаждающей жидкости, упрощение конструкции устройства за счет исключения системы охлаждения жидкостью, расширение эксплуатационных возможностей устройства за счет уменьшения температуры исследуемого объекта массы газа. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 4 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
Формула изобретения
1. Устройство для определения пульсаций давления, действующих на изделие, при воздействии струей реактивного двигателя, содержащее чувствительный элемент, каналы забора массы газа струи реактивного двигателя с приемными отверстиями, отличающееся тем, что в него введена демпфирующая емкость, сообщенная отверстиями с каналами забора массы газа, в которой размещен вкладыш с зазором в виде лабиринтного канала, сообщенного с чувствительным элементом, причем вкладыш выполнен из материала с высоким коэффициентом удельной теплопроводности. 2. Устройство для определения пульсаций давления, действующих на изделие, при воздействии струей реактивного двигателя, содержащее чувствительный элемент, каналы забора массы газа струи реактивного двигателя, отличающееся тем, что в него введена демпфирующая емкость, в которой размещен вкладыш, выполненный из пористого материала. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что в демпфирующей емкости перед чувствительным элементом установлена защитная сетка.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к экспериментальной газодинамике, а именно к разработке устройства определения пульсаций давления, действующих на элементы конструкции, подвергающиеся воздействию высокотемпературной струи с быстроменяющимися в процессе этого воздействия газодинамическими и температурными характеристиками. Предложенное изобретение может быть использовано в ракетной и авиационной технике при создании летательных аппаратов (ЛА) различного назначения: ракет-носителей (РН), самолетов с вертикальным взлетом и посадкой и других ЛА для измерения пульсаций давления от воздействия нестационарной струи реактивного двигателя (РД) на элементы конструкции ЛА, стартового оборудования и других элементов конструкции. Изобретение может быть также использовано в других отраслях техники, например в атомной промышленности, теплоэнергетике и других отраслях при измерении пульсаций давления, действующих на оборудование промышленных объектов. Известен датчик давления для определения пульсаций давления, действующих на изделие, например вентилятор, обтекаемый потоком воздуха, содержащий чувствительный элемент, приемное отверстие, сообщенное каналом с чувствительным элементом датчика [1]. Недостаток этого технического решения - его ограниченные эксплуатационные возможности, обусловленные применением датчика в условиях обтекания изделия только набегающим потоком воздуха при низких тепловых потоках. Известны датчики для измерения пульсаций давления на изделии, например на стенке камеры сгорания различного типа РД, выполненного с аблирующими стенками, с регенеративным охлаждением или неохлаждаемой стенкой [2]. Для этих датчиков разработан ряд конструктивных элементов для предохранения датчиков от перегрева при воздействии высокотемпературной струей РД: предохранительные мембраны с протоками жидкости между ними, система подвода охлаждающего агента в камеру, аблирующие покрытия и т.д., что приводит к сложности их конструкции из-за наличия в их составе системы охлаждения чувствительного элемента и конструктивных элементов для защиты при непосредственном воздействии струи. Техническое решение ([2] , рис. 9.71) принято авторами за прототип. Устройство для определения пульсаций давления, действующих на изделие, при воздействии струей реактивного двигателя, содержит чувствительный элемент, каналы забора массы газа струи реактивного двигателя с приемными отверстиями. Его недостатки - также сложность конструкции. К тому же понижается точность измерения, обусловленная влиянием пульсаций давления в тракте охлаждения, искажающих искомые пульсации давления, действующие на изделие. Задачей изобретения является повышение точности определения пульсаций давления в энергонесущем диапазоне частот колебаний давления, генерируемых струей РД, при одновременном упрощении конструкции устройства. Задача решается за счет того, что в предложенное устройство для определения пульсаций давления, действующих на изделие, при воздействии струей реактивного двигателя, содержащее чувствительный элемент, каналы забора массы газа струи реактивного двигателя, дополнительно введена демпфирующая емкость, сообщенная отверстиями с каналами забора массы газа, в которой размещен вкладыш с зазором в виде лабиринтного канала, сообщенного с чувствительным элементом, причем вкладыш выполнен из материала с высоким коэффициентом удельной теплопроводности. Задача решается также за счет того, что предложенное устройство для определения пульсаций давления, действующих на изделие, при воздействии струей реактивного двигателя, содержащее чувствительный элемент, каналы забора массы газа струи реактивного двигателя, дополнительно введена демпфирующая емкость, в которой размещен вкладыш, выполненный из пористого материала. Кроме того, в демпфирующей емкости перед чувствительным элементом устройств установлена защитная сетка. Техническим результатом изобретения является:- повышение точности измерений за счет исключения пульсаций давления от струи охлаждающей жидкости;
- упрощение конструкции устройства за счет исключения системы охлаждения жидкостью;
- расширение эксплуатационных возможностей устройства за счет уменьшения температуры исследуемого объема массы газа. Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 приведена конструкция предложенного устройства с демпфирующей емкостью с лабиринтным каналом (вариант 1), где:
1 - чувствительный элемент;
2 - каналы забора массы газа;
3 - приемные отверстия;
4 - демпфирующая емкость;
5 - отверстия газовой связи;
6 - лабиринтный канал;
7 - вкладыш;
9 - защитная сетка. На фиг. 2 приведена конструкция предложенного устройства с демпфирующей емкостью, заполненной материалом пористой структуры (вариант 2), где:
1 - чувствительный элемент;
2 - каналы забора массы газа;
3 - приемные отверстия;
4 - демпфирующая емкость;
5 - отверстия газовой связи;
8 - вкладыш, выполненный из пористого материала;
9 - защитная сетка. На фиг. 3 приведена расчетная оценка относительного 1/3-октавного спектра (разность между уровнями спектра в 1/3-октавных полосах частот L1/3 и суммарным уровнем Lсум) пульсаций давления, генерируемых струей РД на поверхности стартового сооружения, позволяющая определить энергонесущий диапазон частот исследуемых пульсаций давления. На фиг. 4 приведена экспериментально определенная амплитудно-частотная характеристика (АЧХ)
![устройство для определения пульсаций давления, действующих на изделие, при воздействии струей реактивного двигателя (варианты), патент № 2169353](/images/patents/302/2169060/916.gif)
1. Акустика турбулентных потоков, М.: Изд-во "Наука", 1983 г., стр. 190. 2. Неустойчивость горения в ЖРД, М.: Изд-во "Мир", 1975 г., стр. 649-654. 3. Вт 2.832.516 То. Преобразователь давления ДХС-516. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.
Класс G01L9/00 Измерение постоянного или медленно меняющегося давления газообразных и жидких веществ или сыпучих материалов с помощью электрических или магнитных элементов, чувствительных к механическому давлению; передача и индикация перемещений элементов, чувствительных к механическому воздействию, используемых для измерения давления с помощью электрических или магнитных средств
Класс G01L23/24 для измерения давления во впускных и выхлопных трубах двигателей внутреннего сгорания