способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива
Классы МПК: | G01N33/22 топлива, взрывчатых веществ F42B35/00 Испытание или проверка боеприпасов |
Автор(ы): | Талалаев А.П., Колесников В.И., Амарантов Г.Н., Колач П.К., Баранов Г.Н., Пичкалёв Ж.А., Поляков Б.С., Одинцов Ю.Т. |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно- исследовательский институт полимерных материалов" |
Приоритеты: |
подача заявки:
2002-02-26 публикация патента:
27.11.2003 |
Изобретение относится к ракетной технике, в частности к ракетным двигателям твердого топлива, и может найти применение при испытаниях скрепленных зарядов ракетных в системах различных классов. Сущность способа испытаний скрепленных зарядов ракетных двигателей твердого топлива заключается в том, что заряд термостатируют при максимальных отрицательных и положительных температурах его эксплуатации и проводят последующую проверку работоспособности огневыми стендовыми испытаниями. При этом перед огневыми стендовыми испытаниями на заряд воздействуют форсированными температурными нагрузками, значения которых определяют по определенному соотношению. Техническим результатом изобретения является увеличение достоверности результатов испытаний, проводимых в подтверждение сроков сохраняемости скрепленных зарядов. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
Способ испытаний скрепленных зарядов ракетных двигателей твердого топлива, включающийся термостатирование заряда при максимальных отрицательных и положительных температурах его эксплуатации и последующую проверку работоспособности огневыми стендовыми испытаниями, отличающийся тем, что перед огневыми стендовыми испытаниями на заряд воздействуют форсированными температурными нагрузками, значения которых определяют по следующему соотношению:![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217746/2217746-6t.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217028/949.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217028/949.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217523/964.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217028/949.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217028/949.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217028/949.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217523/964.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217033/945.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217028/949.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217028/949.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217033/945.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217033/945.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области ракетной техники, в частности к РДТТ со скрепленными зарядами, и может найти применение в системах различного класса. Срок сохраняемости является одним из основных требований технического задания на разработку зарядов. Как правило, срок сохраняемости зарядов значительно превышает сроки отработки зарядов, поэтому для подтверждения сохраняемости зарядов в течении всего периода эксплуатации используются различные методы ускоренных испытаний. Обычно это метод ускоренных климатических испытаний (УКИ), основанный на достижении предельного изменения физико-механических характеристик (ФМХ) топлива за счет физико-химического старения в форсированных условиях. Например, методика прогнозирования гарантийных сроков хранения авиационных РДТТ, описанная в журнале Э.И. Новости машиностроения, 1985 г., 9, серия "Наука и техника", предусматривает проведение работ в три этапа. При этом кроме форсированного старения методика предусматривает разрушение заряда. Недостатками данного метода является невоспроизводимость реальных условий эксплуатации заряда, длительный период испытаний и большие экономические затраты. Наиболее близким к заявляемому изобретению является метод прогнозирования накопленных повреждений в заряде РДТТ для определения гарантийных сроков хранения, принятый авторами за прототип. Он включает ускоренное испытание по старению твердого топлива в заряде в условиях повышенных температур и позволяет прогнозировать сохраняемость заряда только из одного типа топлива (РЖ АРД, 1999 г., 11.34.99). Кроме того, напряженно-деформированное состояние (НДС) заряда в условиях испытаний по данному способу и в естественных климатических условиях эксплуатации не одинаково. Различие заключается в том, что старение заряда производиться при повышенных температурах и в этих условиях НДС заряда характеризуется сжатием, а в естественных условиях - растяжением. При этом уровень напряжений, возникающих в заряде в естественных условиях, значительно превышает уровень напряжений в условиях испытаний по данному способу. При старении заряда, производимом при повышенных температурах, в нем могут происходить физико-химические процессы, не свойственные процессам, происходящим при его эксплуатации. В естественных условиях в топливе заряда преобладающими являются процессы структурирования, в процессе старения при повышенных температурах в конечном итоге преобладающими становятся процессы деструкции топлива, что приводит к разрушению зарядов в процессе их старения. Проведенными авторами исследованиями установлена температурно-временная граница полной деструкции топлива (фиг.1). На графике представлены режимы УКИ зарядов в координатах температура - время старения. Определялись эти режимы по энергии активации для процесса физико-химического старения топлива, характеризуемого структурированием. Но на ряду с процессами структурирования в зарядах шли и процессы деструкции, которые в конечном итоге приводили к разрушению указанных на фиг.1 зарядах. Из данного графика следует, что процессы деструкции в топливе перестают быть преобладающими при температурах ниже 50oС. Время старения при температуре 50oС, необходимое для подтверждения срока сохраняемости, значительно возрастает и составляет 2-3 года. Это при ограниченных сроках отработки зарядов практически невозможно осуществить. Технической задачей предлагаемого изобретения является устранение перечисленных недостатков данного способа и в первую очередь увеличение достоверности результатов испытаний, проводимых в подтверждение сроков сохраняемости. Технический результат достигается за счет того, что при испытаниях скрепленных зарядов ракетных двигателей твердого топлива их термостатируют при максимальных отрицательных и положительных температурах эксплуатации зарядов и после этого проверяют работоспособность огневыми стендовыми испытаниями. При этом перед огневыми стендовыми испытаниями на заряд воздействуют форсированными температурными нагрузками, значения которых определяют по следующему соотношению:![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217746/2217746-2t.gif)
где TД - температура термостатирования заряда;
TР - равновесная температура заряда;
K-1ε =
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217028/949.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217523/964.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217028/949.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217028/949.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217028/949.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217523/964.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217033/945.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217746/2217746-3t.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217028/949.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217033/945.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217033/945.gif)
где
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217523/964.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217523/964.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217523/964.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217523/964.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217037/969.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217037/969.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217037/969.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217037/969.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217037/969.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217037/969.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217037/969.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217037/969.gif)
На графике (фиг.2) процесс накопления напряжений при эксплуатации представлен линией ОАВ. При подтверждении сроков сохраняемости заряда вырабатывается накопленная усталость (
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217037/969.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217037/969.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217037/969.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217037/969.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217037/969.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217037/969.gif)
Условием эквивалентности испытаний по подтверждению срока сохраняемости является равенство:
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217037/969.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217037/969.gif)
Выработка
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217037/969.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217523/964.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217037/969.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217037/969.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217037/969.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217037/969.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217037/969.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217037/969.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217746/2217746-4t.gif)
где Хкр, Хд - критическое значение определяющей механической характеристики топлива (прочность или предельное удлинение) испытуемого заряда и действующая нагрузка (напряжение или деформация) соответственно;
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217033/945.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217033/945.gif)
Kx = X
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217523/964.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217523/964.gif)
Если ОСИ проводить в стандартных условиях без форсирования нагрузки, то вырабатывается накопленная усталость
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217037/969.gif)
![способ испытаний скреплённых зарядов ракетных двигателей твёрдого топлива, патент № 2217746](/images/patents/251/2217037/969.gif)
Класс G01N33/22 топлива, взрывчатых веществ
Класс F42B35/00 Испытание или проверка боеприпасов