RU191353U1 - Устройство для климатических испытаний - Google Patents
Устройство для климатических испытаний Download PDFInfo
- Publication number
- RU191353U1 RU191353U1 RU2019109226U RU2019109226U RU191353U1 RU 191353 U1 RU191353 U1 RU 191353U1 RU 2019109226 U RU2019109226 U RU 2019109226U RU 2019109226 U RU2019109226 U RU 2019109226U RU 191353 U1 RU191353 U1 RU 191353U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- refrigerating chamber
- refrigeration unit
- hangar
- air
- chamber
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F7/00—Ventilation
- F24F7/04—Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation
- F24F7/06—Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation with forced air circulation, e.g. by fan positioning of a ventilator in or against a conduit
- F24F7/08—Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation with forced air circulation, e.g. by fan positioning of a ventilator in or against a conduit with separate ducts for supplied and exhausted air with provisions for reversal of the input and output systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B45/00—Arrangements for charging or discharging refrigerant
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M15/00—Testing of engines
- G01M15/02—Details or accessories of testing apparatus
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/56—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating moisture content
- G01N25/58—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating moisture content by measuring changes of properties of the material due to heat, cold or expansion
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Pathology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области климатических испытаний крупногабаритных натурных конструкций авиационной, транспортной и другой техники, работающей в условиях низких температур окружающей среды, в частности, техники арктического базирования.Предлагается устройство для климатических испытаний, содержащее холодильную камеру, холодильную установку и систему подачи хладоносителя, холодильная камера выполнена в виде ангара с гибкой оболочкой, в том числе в виде надувной, система подачи хладоносителя выполнена в виде размещенного на уровне пола холодильной камеры трубопровода с форсунками подачи хладоносителя с проходными сечениями, обеспечивающими ламинарный режим истечения, а в верхней части холодильной камеры размещены клапаны для выпуска теплого воздуха. Холодильная установка выполнена в виде низкотемпературного безмашинного азотно-воздушного хладогенератора.Техническим результатом является замена дорогостоящих капитальных климатических камер легкими быстровозводимыми надувными ограждающими устройствами, мобильность установки, дающая возможность проводить испытания в любом удобном месте, универсальность устройства для испытания техники любых размеров и назначения в температурных условиях арктического уровня с возможностью запуска двигателей, прокрутки механизмов и проверки на функционирование и морозостойкость испытываемых агрегатов и систем, а также экономия жидкого азота, являющегося основным расходным ресурсом.
Description
Полезная модель относится к области климатических испытаний крупногабаритных натурных конструкций авиационной, транспортной и другой техники, работающей в условиях низких температур окружающей среды, в частности, техники арктического базирования.
Для таких испытаний существуют устройства для климатических испытаний, представляющие климатические камеры достаточно крупных размеров (ФГУП «ЦАГИ», ФКП «НИИ ГЕОДЕЗИЯ»), способные воспроизводить температурные условия, соответствующие арктическим, но они изначально не предназначались для испытаний крупной натурной техники. Создание новых климатических камер под указанную технику требует больших затрат времени и средств на проектирование и строительство крупных капитальных сооружений и оснащение их мощными стационарными холодильными системами.
Больших затрат ресурсов и времени можно избежать, если заменить идею климатических испытаний в капитальных камерах воспроизведением нужных параметров среды, окружающей объект испытаний, в легком ограждающем устройстве, локализующем испытываемую конструкцию от окружающей атмосферы. Это может быть надувной ангар, установленный над объектом испытаний на открытой площадке и снабженный мобильными низкотемпературными средствами охлаждения воздуха внутри ангара. Известны надувные холодильные камеры, оснащенные холодильными установками и используемые в качестве хранилищ сельхозпродукции. (См. сайт компании «Holodilnik-servis» http://holodilnikservice.ru/naduvnye-holodilnye-hranilishha/).
Они представляют собой надувной ангар, оснащенный системой охлаждения в виде компрессорно-конденсаторных холодильных агрегатов мощностью до десятков киловатт, в зависимости от объема камеры. Температура охлаждения внутри ангара, как правило, в пределах от нуля до -40°С в зависимости от назначения. Они снабжены системой подачи хладоносителя в виде вентиляторных блоков обдува, обеспечивающих циркуляцию воздуха через испарители холодильной установки во внутренний объем камеры. Недостатком этих установок для проведения климатических испытаний техники арктического базирования является неглубокий уровень охлаждения среды внутри ангара, присущий холодильным машинам компрессорно-конденсаторного типа, работающим на стандартных хладагентах (-40°С), что, впрочем, вполне отвечает их технологическому назначению при использовании их в качестве хранилищ. Для воспроизведения температур арктического уровня более пригодны низкотемпературные безмашинные азотно-воздушные хладогенераторы, представляющие собой теплообменные аппараты контактного типа, охлаждающие сжатый воздух, подаваемый в цилиндрический корпус аппарата, испарением жидкого азота, впрыскиваемого в поток. Температура газообразной азотно-воздушной смеси на выходе из аппарата зависит от расхода азота, испарившегося в потоке, может достигать в пределе -180°С и легко регулируется изменением расходов компонентов. Поэтому предлагаемые аппараты наиболее подходят для создания в климатической камере температурных условий арктического уровня (-75°С).
Известны стационарные климатические камеры, предназначенные для испытаний авиационной техники при низкой температуре арктического уровня.
Так, устройство для климатических испытаний с холодильной климатической камерой КК-800 000, находящееся в эксплуатации в ФГУП «ЦАГИ» и принятое за прототип, имеет габариты 25×10×8 м, ее корпус выполнен на металлическом каркасе, облицован теплоизолирующими сэндвич-панелями толщиной 100 мм и оснащен тремя мощными энергетическими блоками, содержащими компрессорную холодильную установку, вентиляторную систему подачи хладоносителя в камеру и обеспечивающую охлаждение среды и испытываемых объектов внутри камеры (См. приложение). Для примера - балансовая стоимость только этих блоков - 36 млн. руб. Камера размещена в испытательном зале площадью около 1000 кв.м. (См. проект КК000.000.00.СБ ООО «Технострой» для ЦАГИ). Однако и эта камера по своим геометрическим и энергетическим параметрам не рассчитана на испытания крупногабаритной техники длиной до 20 м и массой 50 т.
Основными ее недостатками являются:
- недостаточная универсальность с геометрической точки зрения для размещения крупногабаритной техники различного назначения и конфигурации (вертолеты, транспортная техника, военная техника),
- проблемы отвода выхлопных газов из замкнутых капитальных помещений при проверке запуска двигателей в холодной среде,
- высокая стоимость возведения новых камер, отвечающих требованиям универсальности.
Техническим результатом является замена дорогостоящих капитальных климатических камер легкими, быстровозводимыми надувными ограждающими устройствами, мобильность установки, дающая возможность проводить испытания в любом удобном месте, универсальность устройства для испытания техники любых размеров и назначения в температурных условиях арктического уровня с возможностью запуска двигателей, прокрутки механизмов и проверки на функционирование и морозостойкость испытываемых агрегатов и систем, а также экономия жидкого азота, являющегося основным расходным ресурсом.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для климатических испытаний, содержащем холодильную камеру, холодильную установку и систему подачи хладоносителя, холодильная камера выполнена в виде ангара с гибкой оболочкой, в том числе в виде надувной, система подачи хладоносителя выполнена в виде размещенного на уровне пола холодильной камеры трубопровода с форсунками подачи хладоносителя с проходными сечениями, обеспечивающими ламинарный режим истечения, а в верхней части холодильной камеры размещены клапаны для выпуска теплого воздуха. Холодильная установка выполнена в виде низкотемпературного безмашинного азотно-воздушного хладогенератора.
Создание мобильной климатической камеры на базе надувного ангара, установленного на открытой площадке, позволяет устранить перечисленные выше недостатки и без больших затрат провести все необходимые испытания крупногабаритной техники перечисленного назначения на одной установке.
На фигуре изображена схема устройства для климатических испытаний техники, содержащая следующие основные элементы:
Холодильную камеру 1, выполненную в виде ангара с надувной оболочкой, устанавливаемую на открытой площадке, холодильную установку (хладогенератор) 2 снаружи, систему подачи хладоносителя (блок обдува) 3, выполненную в виде в виде размещенного на уровне пола холодильной камеры трубопровода, перфорированного круглыми отверстиями (форсунками) 4, проходные сечения которых обеспечивают ламинарное истечение холодного воздуха в камеру при числе Рейнольдса Re≤1200. В верхней части холодильной камеры размещены клапаны 5 для выпуска теплого воздуха из камеры при заполнении ее холодным воздухом, открытие и закрытие клапана осуществляется с земли фалом 6. Холодильная установка 2 выполнена в виде низкотемпературного безмашинного азотно-воздушного хладогенератора.
Устройство работает следующим образом:
Через ворота в торцевой части ангара объект испытаний устанавливают в ангаре и закрывают их. Далее включают подачу сжатого воздуха и жидкого азота в хладогенератор 2. Регулирующим вентилем на входе в хладогенератор устанавливают расход жидкого азота, обеспечивающий температуру хладоносителя на 5 градусов ниже заданной программой испытаний. Происходит процесс натекания холодного воздуха снизу через форсунки 4 блока обдува 3 в ламинарном режиме без перемешивания с теплым воздухом, ангар 1 постепенно заполняется хладоносителем снизу вверх и вытесняет теплый воздух через клапаны 5 на своде ангара. Температура по высоте отслеживается термопарами, размещенными по вертикальной оси симметрии ангара. При заполнении внутреннего объема холодным хладоносителем наддув останавливают, закрывают клапаны 5 и выдерживают объект испытаний при заданной температуре в соответствии с программой испытаний, периодически добавляя хладоноситель для поддержания заданной температуры.
Одной из основных составляющих, обеспечивающих реализацию технического результата, является использование безмашинных хладогенераторов, представляющих собой пустой цилиндрический корпус, не имеющий никаких механизмов и движущихся частей и для своей работы не нуждающихся в каких-либо внешних источниках энергии. Необходимые параметры хладоносителя достигаются путем регулирования расходов воздуха и азота. Подача хладоносителя внутрь ангара производится через блоки обдува - перфорированные трубки с соответствующим поперечным сечением и проходным сечением перфорации (форсунок). Подача хладоносителя внутрь ангара повышает давление в нем и требует стравливания лишнего, частично охлажденного воздуха в атмосферу в процессе его (воздуха) охлаждения. Это вызывает потерю хладоресурса и нерациональный перерасход жидкого азота. Более рациональным было бы убрать теплый воздух из ангара и заменить его холодным хладоносителем заданной температуры без стравливания частично охлажденного воздуха в атмосферу. Реализация этого процесса и позволяет экономить жидкий азот в процессе испытаний. Удаление теплого воздуха и замена его холодным производится следующим образом:
Холодный тяжелый хладоноситель, истекая в ламинарном режиме на пол ангара, постепенно заполняет ангар снизу-вверх без перемешивания с теплым воздухом и вытесняет его через клапаны наружу до полной замены теплого воздуха холодным. Далее процесс останавливают, клапаны закрывают и выдерживают испытываемый объект при заданной температуре. Периодически, по мере подогрева воздуха в ангаре добавляют новые порции хладоносителя. Расчет показывает, что расход жидкого азота с использованием описанной процедуры заполнения снижается вдвое, а это основной расходуемый ресурс в таких испытаниях.
Основным преимуществом замены компрессорно-конденсаторных холодильных агрегатов, используемых в стационарных климатических камерах безмашинными хладогенераторами, является их мобильность, простая конструкция, невысокая стоимость и легкое получение арктического уровня температуры (до -75°С и ниже, при необходимости). Отказ от создания капитальных климатических камер и замена их надувными ангарами сокращает капитальные затраты на испытания и позволяет легко испытать арктическую технику на функционирование, с запуском, например, газо-турбинных двигателей в ангаре и отводе выхлопа на открытую площадку. Существенное сокращение эксплуатационных расходов достигается за счет экономии жидкого азота при использовании предложенной процедуры заполнения ангара холодным хладоносителем.
Claims (2)
1. Устройство для климатических испытаний, содержащее холодильную камеру, холодильную установку и систему подачи хладоносителя, отличающееся тем, что холодильная камера выполнена в виде ангара с гибкой оболочкой, в том числе в виде надувной, система подачи хладоносителя выполнена в виде размещенного на уровне пола холодильной камеры трубопровода с форсунками подачи хладоносителя с проходными сечениями, обеспечивающими ламинарный режим истечения, а в верхней части холодильной камеры размещены клапаны для выпуска теплого воздуха.
2. Устройство для климатических испытаний п. 1, отличающееся тем, что холодильная установка выполнена в виде низкотемпературного безмашинного азотно-воздушного хладогенератора.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019109226U RU191353U1 (ru) | 2019-03-29 | 2019-03-29 | Устройство для климатических испытаний |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019109226U RU191353U1 (ru) | 2019-03-29 | 2019-03-29 | Устройство для климатических испытаний |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU191353U1 true RU191353U1 (ru) | 2019-08-02 |
Family
ID=67586128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019109226U RU191353U1 (ru) | 2019-03-29 | 2019-03-29 | Устройство для климатических испытаний |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU191353U1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU201069U1 (ru) * | 2020-05-27 | 2020-11-25 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Устройство для климатических испытаний |
| CN114048697A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-02-15 | 中国飞机强度研究所 | 一种飞机试验气流组织设计方法 |
| RU2802350C1 (ru) * | 2023-02-03 | 2023-08-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ) | Климатическая камера для испытаний крупногабаритных изделий |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1439364A1 (ru) * | 1986-08-12 | 1988-11-23 | Государственный Всесоюзный Институт По Проектированию Холодильников, Фабрик Мороженного, Заводов Сухого И Водяного Льда И Жидкой Углекислоты | Холодильна камера дл ледовых испытаний судов |
| RU2207536C2 (ru) * | 2001-04-05 | 2003-06-27 | КФХ Сташевского И.И. | Климатическая камера и.и. сташевского для испытания машин |
| US20080141794A1 (en) * | 2006-12-13 | 2008-06-19 | Espec Corp. | Environmental test apparatus |
| RU2347149C2 (ru) * | 2003-09-10 | 2009-02-20 | Эаринспейс Б.В. | Способ и устройство вентиляции и воздушного обеззараживания путем перемешивания с приточным и вытяжным потоками, настилающимися за счет эффекта коанды |
| EP2309247B1 (en) * | 2008-07-22 | 2014-06-11 | Espec Corp. | Environment testing apparatus capable of controlling condensation amount, and control method therefor |
-
2019
- 2019-03-29 RU RU2019109226U patent/RU191353U1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1439364A1 (ru) * | 1986-08-12 | 1988-11-23 | Государственный Всесоюзный Институт По Проектированию Холодильников, Фабрик Мороженного, Заводов Сухого И Водяного Льда И Жидкой Углекислоты | Холодильна камера дл ледовых испытаний судов |
| RU2207536C2 (ru) * | 2001-04-05 | 2003-06-27 | КФХ Сташевского И.И. | Климатическая камера и.и. сташевского для испытания машин |
| RU2347149C2 (ru) * | 2003-09-10 | 2009-02-20 | Эаринспейс Б.В. | Способ и устройство вентиляции и воздушного обеззараживания путем перемешивания с приточным и вытяжным потоками, настилающимися за счет эффекта коанды |
| US20080141794A1 (en) * | 2006-12-13 | 2008-06-19 | Espec Corp. | Environmental test apparatus |
| EP2309247B1 (en) * | 2008-07-22 | 2014-06-11 | Espec Corp. | Environment testing apparatus capable of controlling condensation amount, and control method therefor |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU201069U1 (ru) * | 2020-05-27 | 2020-11-25 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Устройство для климатических испытаний |
| CN114048697A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-02-15 | 中国飞机强度研究所 | 一种飞机试验气流组织设计方法 |
| CN114048697B (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-15 | 中国飞机强度研究所 | 一种飞机试验气流组织设计方法 |
| RU2802350C1 (ru) * | 2023-02-03 | 2023-08-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ) | Климатическая камера для испытаний крупногабаритных изделий |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU191353U1 (ru) | Устройство для климатических испытаний | |
| CN103318427B (zh) | 一种空间环境模拟试验系统 | |
| JP6985101B2 (ja) | 試験室 | |
| CN102765488B (zh) | 载人航天器常压热试验系统及方法 | |
| CN104850153A (zh) | 一种平流层飞艇电子设备舱温度控制系统及控制方法 | |
| US20200392869A1 (en) | Forced air convection apparatus and method for cooling a turbomachine | |
| CN105445046A (zh) | 一种用于管路结构环境模拟的制冷及增压系统 | |
| CN204008175U (zh) | 一种用于管路结构环境模拟的制冷及增压系统 | |
| CN109100389A (zh) | 一种高低温环境舱露点控制系统 | |
| Hollister et al. | A large millikelvin platform at Fermilab for quantum computing applications | |
| Manzagol et al. | Simulation and developments for large pellet formation and acceleration for shattered pellet injection of the ITER DMS | |
| CN104071327B (zh) | 平流层飞艇并联式温度控制系统及控制方法 | |
| CN103557568A (zh) | 一种lng动力船的空调系统 | |
| WO2019037708A1 (zh) | 移动式易清洗节能制冷设备 | |
| CN109668924B (zh) | 淹没式气体液化深冷实验装置及其实验方法 | |
| CN111122100A (zh) | 一种应急能源系统低温测试方法及系统 | |
| CN104502392B (zh) | 一种两相流体回路冻结失效试验方法 | |
| RU201069U1 (ru) | Устройство для климатических испытаний | |
| CN103879557A (zh) | 用于降低飞机燃油箱可燃性的制冷系统及其制冷方法 | |
| SE2250475A1 (en) | Hybrid cryogenic process | |
| CN104654497A (zh) | 一种用于封闭空间内的热湿处理装置 | |
| Cai et al. | Modeling and calculation of open carbon dioxide refrigeration system | |
| Jones et al. | Sorption cooler technology development at JPL | |
| CN221881135U (zh) | 一种低温储罐底部保冷装置 | |
| Wu et al. | Experimental demonstration of a 10 K sorption cryocooler stage |