АЭРОГАЗОДИНАМИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА АДИАБАТИЧЕСКОГО СЖАТИЯ Советский патент 2014 года по МПК G01M9/00 

Предлагаемое изобретение относится к установкам адиабатического сжатия, применяемым в экспериментальной газодинамике и для исследования вопросов термодинамики и химической кинетики.

Известна конструкция установки адиабатического сжатия, в которой сжатый в стволе поршнем рабочий газ запирается в форкамере при помощи обратного клапана и используется для термофизических исследований или исследований кинетики химических реакций. При работе в газодинамическом варианте сжатый газ из форкамеры через сопло истекает в рабочую часть.

Установки адиабатического сжатия предназначены для исследований при высоких параметрах рабочего газа (Р_о=1000÷3000 атм) Т_о=600÷3000 K). Причем различные комбинации параметров можно получить лишь в определенной области.

Однако для решения целого ряда задач необходимо иметь иную совокупность параметров, например, при заданных значениях температуры иметь газ с более широким диапазоном давлений (50÷3000 атм) и наоборот. При этом необходимо иметь достаточную продолжительность эксперимента. Существующая установка адиабатического сжатия не может обеспечить выполнения этих требований. Широкое независимое варьирование параметров невозможно, т.к. и давление, и температура рабочего газа, зависят, в первом приближении, от степени его сжатия и с изменением этого параметра изменяются одновременно. Также при работе с большими (2000÷3000 K) температурами не может быть обеспечено относительно низкое (50÷1000 атм) давление, т.к. оно возрастает пропорционально увеличению температуры, получаемой при помощи экзотермических реакций в рабочем газе. Кроме того, продолжительность эксперимента при давлении газа в форкамере 50÷500 атм очень мала.

Целью настоящего изобретения является создание установки с расширенным диапазоном рабочих параметров и увеличенной продолжительностью эксперимента.

Эта цель достигается тем, что к форкамере, в которой обычными способами получаются высокие давления и температура, присоединяется вторая форкамера, связанная с первой дросселем с регулируемой площадью проходного сечения. Во второй форкамере дросселированием обеспечивается необходимая совокупность параметров газа, который затем истекает через сопло или испытуемую модель в рабочую часть. Это позволяет расширить диапазон рабочих параметров (давление 50÷3000 атм), получать необходимое сочетание давления и температуры и существенно увеличить продолжительность эксперимента (при низких давлениях до 10 раз) и тем самым расширить круг приводимых на установках адиабатического сжатия исследований.

Испытание опытного образца было проведено на установке У-7М. Оно позволило получить новый комплекс параметров рабочего газа и провести эксперименты по исследованию характеристик моделей соплового блока первой ступени ракеты (тяжелого носителя).

Пример осуществления изобретения показан на чертеже. Предлагаемая установка адиабатического сжатия состоит из баллона (1), поршня (2), ствола (3) и форкамеры высокого давления с обратным клапаном (4). К последней через дроссель с регулируемой площадью проходного сечения (5) присоединена вторая форкамера (6), связанная с моделью или соплом (7), входящими в рабочую часть (8).

Высокие параметры рабочего газа получаются сжатием его в стволе (3) поршнем (2), движущимся под действием разности давлений в баллоне (1) и стволе (3). Сжатый газ запирается обратным клапаном в форкамере высокого давления (4) и через дроссель (5), проходное сечение которого может по необходимости меняться для обеспечения нужной степени дросселирования, попадает во вторую форкамеру (6). При этом его давление понижается до необходимого значения, температура же газа меняется незначительно. Из второй форкамеры (6) рабочий газ истекает через сопло или испытуемую модель (7) в рабочую часть (8).

Установка относится к экспериментальной аэродинамике и может быть использована для исследования вопросов термодинамики и химической кинетики. Установка состоит из баллона, ствола, поршня, форкамеры и рабочей части. Дополнительно содержит вторую форкамеру. Первая и вторая форкамеры связаны дросселем с регулируемой площадью проходного сечения. Технический результат - расширение диапазона рабочих параметров и возможность увеличения продолжительности эксперимента. 1 ил.

Аэродинамическая установка адиабатического сжатия, состоящая из баллона, ствола, поршня, форкамеры и рабочей части, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих параметров установки и увеличения продолжительности эксперимента, за форкамерой высокого давления установлена вторая форкамера, связанная с первой дросселем с регулируемой площадью проходного сечения.