RU2494394C2 - Method of determining unit pulse of solid fuel - Google Patents

Method of determining unit pulse of solid fuel Download PDF

Info

Publication number
RU2494394C2
RU2494394C2 RU2011153474/15A RU2011153474A RU2494394C2 RU 2494394 C2 RU2494394 C2 RU 2494394C2 RU 2011153474/15 A RU2011153474/15 A RU 2011153474/15A RU 2011153474 A RU2011153474 A RU 2011153474A RU 2494394 C2 RU2494394 C2 RU 2494394C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sample
fuel
solid fuel
pressure
combustion
Prior art date
Application number
RU2011153474/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011153474A (en
Inventor
Владимир Афанасьевич Архипов
Владимир Егорович Зарко
Александр Борисович Кискин
Александр Геннадьевич Коротких
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ)
Учреждение Российской академии наук Институт химической кинетики и горения Сибирского отделения РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ), Учреждение Российской академии наук Институт химической кинетики и горения Сибирского отделения РАН filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ)
Priority to RU2011153474/15A priority Critical patent/RU2494394C2/en
Publication of RU2011153474A publication Critical patent/RU2011153474A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2494394C2 publication Critical patent/RU2494394C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: method involves measuring the reaction force of gasification products when burning a sample of solid fuel, armoured on the side surface, wherein the reaction force and time for complete combustion of the sample of solid fuel placed in a constant volume explosion apparatus are measured, at pressure in the range of (0.5-1.5)MPa, generated by an inert gas, e.g. nitrogen or argon, wherein the volume of the explosion apparatus and the mass of the sample are in a given ratio, and the value of the unit pulse of is determined using a calculation formula.
EFFECT: enabling determination of a unit pulse using small fuel samples in laboratory conditions without using large stand equipment and explosion-proof boxes.
2 dwg

Description

Изобретение относится к области ракетной техники, в частности к способам измерения характеристик твердых топлив для ракетных двигателей. Изобретение может быть использовано для определения единичного (удельного) импульса новых композиций твердых топлив.The invention relates to the field of rocket technology, in particular to methods for measuring the characteristics of solid fuels for rocket engines. The invention can be used to determine a single (specific) impulse of new solid fuel compositions.

Единичный импульс J1 является основной энергетической характеристикой топлива. По определению, единичный импульс - это отношение тяги двигателя к секундному массовому расходу продуктов сгорания. Величина единичного импульса определяется зависимостью [1]:A single impulse J 1 is the main energy characteristic of the fuel. By definition, a single impulse is the ratio of engine thrust to second mass flow of combustion products. The value of a single impulse is determined by the dependence [1]:

J 1 = u a + S a ( p a p н ) G , ( 1 )

Figure 00000001
J one = u a + S a ( p a - p n ) G , ( one )
Figure 00000001

где ua, pa - скорость истечения и давление продуктов сгорания в выходном сечении сопла площадью Sa;where u a , p a is the flow rate and pressure of the combustion products in the output section of the nozzle with an area of S a ;

pн - давление окружающей среды (наружное давление);p n - environmental pressure (external pressure);

G - массовый секундный расход продуктов сгорания.G - mass second consumption of combustion products.

Для "расчетного" сопла (pa=pн) из (1) следуетFor the "calculated" nozzle (p a = p n ) from (1) it follows

J 1 = u a = 2 k R T к k 1 ( 1 p a p к ) k 1 k , ( 2 )

Figure 00000002
J one = u a = 2 k R T to k - one ( one - p a p to ) k - one k , ( 2 )
Figure 00000002

где R=cp-cυ, k=cp/cυ - газовая постоянная и показатель адиабаты продуктов сгорания;where R = c p -c υ , k = c p / c υ is the gas constant and the adiabatic exponent of the combustion products;

cp, cυ - изобарическая и изохорическая теплоемкости продуктов сгорания;c p , c υ - isobaric and isochoric heat capacity of the combustion products;

pк - давление в камере сгорания ракетного двигателя;p to - pressure in the combustion chamber of a rocket engine;

Tк - температура продуктов сгорания в камере двигателя (температура торможения), равная температуре горения топлива (Tк=Tg).T to - the temperature of the combustion products in the engine chamber (braking temperature) equal to the combustion temperature of the fuel (T to = T g ).

Известен расчетно-теоретический метод определения термодинамического единичного импульса с использованием уравнений (1, 2) и расчета Tg, cp, cυ, R, k по методике [1] с использованием, например, алгоритма "Астра-4" [2]. Под термодинамическим значением J1 понимается значение единичного импульса при полном отсутствии потерь и условии завершения химических превращений. Для реализации этого способа необходимо знать компонентный состав твердого топлива или его эквивалентную химическую формулу [1], которые в ряде случаев неизвестны для новых твердотопливных композиций.A known theoretical calculation method for determining the thermodynamic unit impulse using equations (1, 2) and calculation of T g , c p , c υ , R, k according to the method [1] using, for example, the Astra-4 algorithm [2] . The thermodynamic value of J 1 is understood as the value of a single impulse in the complete absence of losses and the condition for the completion of chemical transformations. To implement this method, it is necessary to know the component composition of solid fuel or its equivalent chemical formula [1], which in some cases are unknown for new solid fuel compositions.

Известен способ определения единичного импульса, основанный на измерении диаграмм тяги P(t) и давления pк(t) в камере сгорания модельного ракетного двигателя при сжигании исследуемого образца топлива. При этом величина J1 находится по отношению полного импульса тяги за время τ работы двигателя к массе израсходованного за это время топлива [1]:A known method of determining a single impulse based on measuring the thrust diagrams P (t) and pressure p k (t) in the combustion chamber of a model rocket engine when burning a test fuel sample. The value of J 1 is the ratio of the total thrust impulse during the time τ of the engine to the mass of fuel consumed during this time [1]:

J 1 = 0 τ P ( t ) d t 0 τ G ( t ) d t ,

Figure 00000003
J one = 0 τ P ( t ) d t 0 τ G ( t ) d t ,
Figure 00000003

где G(t) - массовый секундный расход продуктов сгорания, определяемый по измеренной зависимости pк(t) из уравненияwhere G (t) is the mass second consumption of combustion products, determined by the measured dependence of p to (t) from the equation

G ( t ) = φ p к ( t ) S к p R T к k ( 2 k + 1 ) k + 1 2 ( k 1 ) ,

Figure 00000004
G ( t ) = φ p to ( t ) S to p R T to k ( 2 k + one ) k + one 2 ( k - one ) ,
Figure 00000004

где φ, Sкp - коэффициент расхода и площадь критического сечения сопла.where φ, S кp - flow coefficient and the critical section area of the nozzle.

Известен также способ измерения единичного импульса при помощи баллистического маятника, являющегося "абсолютным" прибором [3-5]. Импульс силы, действующей на маятник при сжигании топлива в двигателе, пропорционален длине хорды отклонения центра масс маятника (считая от положения равновесия).There is also a method of measuring a single impulse using a ballistic pendulum, which is an "absolute" device [3-5]. The momentum of the force acting on the pendulum when burning fuel in the engine is proportional to the length of the chord of deviation of the center of mass of the pendulum (counting from the equilibrium position).

Для измерения единичного импульса в [3] предложен "импульсомер-вертушка", который представляет собой равноплечую балку, с малым трением вращающуюся вокруг вертикальной оси. На одном конце балки установлен модельный ракетный двигатель, а на другом - инертный груз эквивалентной массы. При известном моменте инерции системы величина импульса реактивной силы определяется по измеренной угловой скорости вращения балки.To measure a single pulse in [3], a “pulse meter-counter” was proposed, which is an equal-arm beam with small friction rotating around a vertical axis. A model rocket engine is installed at one end of the beam, and an inert load of equivalent mass is at the other. With a known moment of inertia of the system, the magnitude of the reactive force impulse is determined by the measured angular velocity of rotation of the beam.

Наиболее близким по технической сущности является способ, предложенный в [6]. Этот способ основан на измерении реактивной силы F оттекающих от поверхности горения топлива продуктов газификации. Величина F связана с энергетическими характеристиками топлива (в частности, с его массовой скоростью горения).The closest in technical essence is the method proposed in [6]. This method is based on measuring the reactive force F flowing from the surface of the fuel combustion gasification products. The value of F is associated with the energy characteristics of the fuel (in particular, with its mass burning rate).

Недостатками данных способов является необходимость использования модельных двигателей с зарядом твердого топлива не менее (0.2÷0.5) кг и специального стендового оборудования, размещенного во взрывозащитных боксах.The disadvantages of these methods is the need to use model engines with a charge of solid fuel of at least (0.2 ÷ 0.5) kg and special bench equipment located in explosion-proof boxes.

Техническим результатом настоящего изобретения является разработка способа определения единичного импульса твердого топлива в широком диапазоне давлений, основанного на непосредственном измерении комплекса его термодинамических характеристик при сжигании в лабораторных условиях образцов топлива массой (0.5÷10) г.The technical result of the present invention is the development of a method for determining a single momentum of solid fuel in a wide pressure range, based on direct measurement of the complex of its thermodynamic characteristics when laboratory samples of fuel are burned weighing (0.5 ÷ 10) g.

Технический результат изобретения достигается тем, что разработан способ определения единичного импульса твердого топлива, включающий измерение реактивной силы продуктов газификации при сжигании образца твердого топлива, бронированного по боковой поверхности, и времени его полного сгорания в бомбе постоянного объема при давлении в диапазоне (0.5÷15) МПа, создаваемом инертным газом, например, азотом или аргоном.The technical result of the invention is achieved by the fact that a method for determining a single pulse of solid fuel is developed, which includes measuring the reactive strength of gasification products when burning a sample of solid fuel, armored on the side surface, and the time of its complete combustion in a constant volume bomb at a pressure in the range (0.5 ÷ 15) MPa generated by an inert gas, such as nitrogen or argon.

Объем бомбы V определяют из соотношенияThe volume of the bomb V is determined from the ratio

V 100 R 0 T н m m M p min , ( 3 )

Figure 00000005
V one hundred R 0 T n m m M p min , ( 3 )
Figure 00000005

а величину единичного импульса определяют по формулеand the value of a single impulse is determined by the formula

J 1 = τ ρ m h m F p к S m 2 k k 1 ( 1 p н p к ) k 1 k , ( 4 )

Figure 00000006
J one = τ ρ m h m F p to S m 2 k k - one ( one - p n p to ) k - one k , ( four )
Figure 00000006

гдеWhere

R0=8.31441 Дж/(моль·К) - универсальная газовая постоянная;R 0 = 8.31441 J / (mol · K) is the universal gas constant;

Tн - температура окружающей среды;T n - ambient temperature;

mm, ρm, hm, Sm - масса, плотность, высота и площадь торцевой поверхности горения образца топлива;m m , ρ m , h m , S m - mass, density, height and end surface area of the combustion of the fuel sample;

М - молекулярная масса инертного газа;M is the molecular mass of an inert gas;

pmin - минимальное давление из исследуемого диапазона;p min is the minimum pressure from the studied range;

τ - время сгорания образца;τ is the combustion time of the sample;

F - реактивная сила оттекающих продуктов сгорания;F is the reactive force of the effluent combustion products;

pк - давление в бомбе постоянного объема.p to - pressure in a constant volume bomb.

Полученный положительный эффект изобретения достигается тем, что при сжигании образцов небольшого размера массой (0.5÷10) г в бомбе постоянного объема при заданном давлении pк измеряется реактивная сила оттекающих от торцевой поверхности горящего образца продуктов газификации [6, 7]. В соответствии с третьим законом Ньютона, эта сила равнаThe obtained positive effect of the invention is achieved by the fact that when burning small-sized samples weighing (0.5 ÷ 10) g in a constant volume bomb at a given pressure p k , the reactive force of gasification products flowing from the end surface of the burning sample is measured [6, 7]. According to Newton’s third law, this force is

F = ρ к u 2 S m , ( 5 )

Figure 00000007
F = ρ to u 2 S m , ( 5 )
Figure 00000007

где ρk, u - плотность и скорость отекания продуктов газификации.where ρ k , u is the density and swelling rate of gasification products.

Из закона сохранения массы следуетFrom the law of conservation of mass follows

ρ m u m = ρ к u , ( 6 )

Figure 00000008
ρ m u m = ρ to u , ( 6 )
Figure 00000008

где um - линейная скорость горения топлива.where u m is the linear burning rate of the fuel.

Из (5) и (6) и уравнения состояния для идеального газаFrom (5) and (6) and the equation of state for an ideal gas

p к = ρ к R T g ( 7 )

Figure 00000009
p to = ρ to R T g ( 7 )
Figure 00000009

можно получить выражение для реактивной силы в видеyou can get an expression for reactive force in the form

F = ( ρ m u m ) 2 p к R T g S m , ( 8 )

Figure 00000010
F = ( ρ m u m ) 2 p to R T g S m , ( 8 )
Figure 00000010

где R - газовая постоянная продуктов сгорания.where R is the gas constant of the combustion products.

Из уравнения (8) можно определить комплекс (RTg) - "силу пороха" [1], который входит в уравнение для расчета единичного импульса (2):From equation (8), it is possible to determine the complex (RT g ) - the "power of the powder" [1], which is included in the equation for calculating a single impulse (2):

R T g = F p к S m ( ρ m u m ) 2 . ( 9 )

Figure 00000011
R T g = F p to S m ( ρ m u m ) 2 . ( 9 )
Figure 00000011

Все входящие в (9) величины непосредственно измеряют в эксперименте (F, pк, Sm, ρm). Линейная скорость горения также определяется экспериментально по времени сгорания τ образца заданной высоты hm All values included in (9) are directly measured in the experiment (F, p k , S m , ρ m ). The linear burning rate is also determined experimentally from the combustion time τ of the sample of a given height h m

u m = h m / τ . ( 10 )

Figure 00000012
u m = h m / τ . ( 10 )
Figure 00000012

Подставляя (9), (10) в (2) получим формулу для определения J1 (4).Substituting (9), (10) into (2), we obtain the formula for determining J 1 (4).

Значение показателя адиабаты k берется из термодинамического расчета или выбирается его среднее значение для близких по составу топлив. Эта величина слабо изменяется при широкой вариации исходного состава топлива.The value of the adiabatic exponent k is taken from a thermodynamic calculation or its average value is selected for fuels with a similar composition. This value changes only slightly with a wide variation in the initial fuel composition.

Выбор диапазона давлений pk=(0.5÷15) МПа, для которого проводят определение единичного импульса топлива, соответствует реальным условиям использования топлива в двигателях [1, 3].The choice of the pressure range p k = (0.5 ÷ 15) MPa, for which a single impulse of fuel is determined, corresponds to the actual conditions for the use of fuel in engines [1, 3].

Объем бомбы, в которой проводят сжигание образца твердого топлива, выбирают из условия pk=const. Увеличение давления в бомбе постоянного объема за счет газоприхода от сгорания образца топлива должно быть незначительным. Используя уравнение состояния (7) и полагая, что прирост давления не превышает 1%, можно получить соотношение для определения требуемого объема бомбы (3).The volume of the bomb in which the solid fuel sample is burned is selected from the condition p k = const. The increase in pressure in the constant volume bomb due to the gas intake from the combustion of the fuel sample should be negligible. Using the equation of state (7) and assuming that the pressure increase does not exceed 1%, we can obtain the ratio for determining the required volume of the bomb (3).

Сущность изобретения поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:

Фиг.1 - схема экспериментальной установки для определения единичного импульса твердого топлива.Figure 1 - diagram of an experimental setup for determining a single pulse of solid fuel.

Фиг.2 - экспериментальные (точки) и расчетные (сплошная линия) значения единичного импульса в зависимости от давления.Figure 2 - experimental (points) and calculated (solid line) values of a single pulse depending on pressure.

Схема экспериментальной лабораторной установки приведена на Фиг.1 Цилиндрический образец исследуемого твердого топлива 1, забронированный по боковой поверхности 2 с помощью кварцевого (или углеродного) стакана, размещен в бомбе постоянного объема 3. На основании 4 бомбы 3 жестко закреплен емкостной датчик 5 для измерения реактивной силы оттекающих от горящей торцевой поверхности образца 1 продуктов сгорания. Электрический сигнал от датчика реактивной силы 5 через электронный преобразователь сигнала датчика в напряжение 6 и аналогово-цифровой преобразователь напряжения в цифровой код 7 поступает на регистрирующий компьютер 8. Перед проведением эксперимента бомба 3 заполняется инертным газом (азотом) из батареи баллонов 9 до заданного давления, которое регистрируется образцовым манометром 10. Выпуск продуктов сгорания образца после проведения эксперимента осуществляется через вентиль 11.A diagram of the experimental laboratory setup is shown in Fig. 1 A cylindrical sample of the solid fuel 1 being studied, booked along the side surface 2 with a quartz (or carbon) beaker, placed in a constant volume bomb 3. On the basis of 4 bombs 3, a capacitive sensor 5 for measuring reactive forces flowing from the burning end surface of the sample 1 combustion products. The electrical signal from the reactive force sensor 5 through the electronic sensor signal to voltage converter 6 and the analog-to-digital voltage converter to digital code 7 is supplied to the recording computer 8. Before the experiment, the bomb 3 is filled with inert gas (nitrogen) from the battery of cylinders 9 to a predetermined pressure, which is recorded by an exemplary pressure gauge 10. The release of the combustion products of the sample after the experiment is carried out through the valve 11.

Перед проведением эксперимента образец взвешивают на аналитических весах с погрешностью ±0.01 г и измеряют его высоту hm и диаметр dm. По этим данным рассчитывают плотность топлива рот и площадь торцевой поверхности Sm. При заданном давлении pk образец воспламеняется с помощью нагретой спирали и в процессе его горения измеряют реактивную силу F с помощью датчика 5 и время сгорания образца τ по диаграммам давления pk(t), измеренным с помощью тензометрического датчика давления типа ЛХ-412 (спираль и датчик давления на схеме не показаны).Before the experiment, the sample is weighed on an analytical balance with an accuracy of ± 0.01 g and its height h m and diameter d m are measured. According to these data, the density of the fuel mouth and the surface area of the surface S m At a given pressure p k, the sample is ignited using a heated spiral and during its combustion the reactive force F is measured using a sensor 5 and the combustion time of the sample τ according to pressure diagrams p k (t) measured using a strain gauge pressure sensor type LH-412 (spiral and the pressure sensor in the diagram is not shown).

Измерение единичного импульса проведено для модельной композиции смесевого твердого топлива, содержащего 81 мас.% мелкодисперсного перхлората аммония, 14 мас.% горючего-связующего марки НТРВ, 1.5 мас.% нанопорошка алюминия марки ALEX [7], 1.5 мас.% Fe2O3 и 2 мас.% технологических добавок. Исследовали образцы топлива диаметром dm=10 мм и высотой hm=20 мм, масса каждого образца (без бронировки) составляла 2.5 г, плотность топлива ρm=1.60 г/см3.A single pulse was measured for the model composition of a mixed solid fuel containing 81 wt.% Finely divided ammonium perchlorate, 14 wt.% Fuel-binding agent NTRV, 1.5 wt.% ALEX aluminum nanopowder [7], 1.5 wt.% Fe 2 O 3 and 2 wt.% technological additives. We studied fuel samples with a diameter of d m = 10 mm and a height of h m = 20 mm, the mass of each sample (without reservation) was 2.5 g, and the density of the fuel was ρ m = 1.60 g / cm 3 .

Результаты определения единичного импульса для трех значений pk, осредненные по пяти дублирующим опытам, представлены на Фиг.2. Здесь же приведены результаты термодинамического расчета J1 по программе "Астра-4" (сплошная линия).The results of determining a single impulse for three values of p k averaged over five duplicate experiments are presented in Figure 2. Here are the results of thermodynamic calculation of J 1 using the Astra-4 program (solid line).

Анализ полученных данных показывает, что расчетные значения J1 на (10÷15)% превышают измеренные. Это связано, по-видимому, с тем, что расчетные данные соответствуют полностью завершенным химическим реакциям. При проведении эксперимента время реагирования газофазных продуктов в бронирующей трубке ограничено, что является более близким приближением к условиям горения топлива в камере сгорания ракетного двигателя, чем в термодинамических расчетах.The analysis of the obtained data shows that the calculated values of J 1 are (10 ÷ 15)% higher than the measured ones. This is apparently due to the fact that the calculated data correspond to completely completed chemical reactions. During the experiment, the response time of gas-phase products in the armor tube is limited, which is closer to the conditions of fuel combustion in the combustion chamber of a rocket engine than in thermodynamic calculations.

Таким образом, экспериментально показано, что при реализации заявляемого способа достигнутый положительный эффект заключается в следующем.Thus, it is experimentally shown that when implementing the proposed method, the achieved positive effect is as follows.

1. Способ позволяет определять единичный импульс топлив, содержащих новые компоненты с неизученными свойствами. Для таких составов полный термодинамический расчет не обеспечивает приемлемой точности. Кроме того, при реализации заявляемого способа реакции в газовой фазе происходят в течение конечного промежутка времени (в отличие от термодинамического расчета), который соответствует времени пребывания газообразных продуктов сгорания топлива в двигателе.1. The method allows to determine a single momentum of fuels containing new components with unexplored properties. For such compositions, a complete thermodynamic calculation does not provide acceptable accuracy. In addition, when implementing the proposed method, reactions in the gas phase occur during a finite period of time (as opposed to thermodynamic calculation), which corresponds to the residence time of the gaseous products of fuel combustion in the engine.

2. Определение единичного импульса проводится в условиях лабораторных испытаний с использованием минимальной массы образца топлива (0.5÷10 г), что особенно важно при исследовании компонентов топлива, имеющихся в ограниченном количестве (новые синтезированные вещества).2. The determination of a single impulse is carried out in laboratory tests using the minimum mass of the fuel sample (0.5 ÷ 10 g), which is especially important when studying the components of the fuel available in a limited amount (new synthesized substances).

3. В отличие от известных способов экспериментального измерения J1, данный способ не требует дорогостоящего громоздкого оборудования и специальных взрывозащитных стендов для испытания модельных ракетных двигателей массой (0.2÷0.5) кг и более.3. Unlike the known methods of experimental measurement of J 1 , this method does not require expensive bulky equipment and special explosion-proof stands for testing model rocket engines weighing (0.2 ÷ 0.5) kg or more.

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

1. Соркин Р.Е. Газотермодинамика ракетных двигателей на твердом топливе. - М.: Наука, 1967. - 368 с.1. Sorkin R.E. Gas thermodynamics of solid propellant rocket engines. - M .: Nauka, 1967 .-- 368 p.

2. Синярев Г.Б., Ватолин Н.А., Трусов Б.Г., Мисеев Г.К. Применение ЭВМ для термодинамических расчетов металлургических процессов. - М.: Наука, 1982. - 263 с.2. Sinyarev G.B., Vatolin N.A., Trusov B.G., Miseev G.K. The use of computers for thermodynamic calculations of metallurgical processes. - M .: Nauka, 1982.- 263 p.

3. Зельдович Я.Б., Ривин М.А., Франк-Каменецкий Д.А. Импульс реактивной силы пороховых ракет. - М.: Оборонгиз, 1963. - 191 с.3. Zeldovich Ya. B., Rivin M.A., Frank-Kamenetsky D.A. Impulse of reactive power of powder rockets. - M .: Oborongiz, 1963 .-- 191 p.

4. Рогулин В.В., Гергель В.Г., Лях Ю.А., Оглих В.В. О методах определения полного импульса тяги РДТТ специального назначения импульсного типа // Космическая техника. Ракетное вооружение: Сборник научно-технических статей. - Днепропетровск: ГП "КБ "Южное", 2009, Вып.2. - С.80-91.4. Rogulin V.V., Gergel V.G., Lyakh Yu.A., Oglih V.V. On methods for determining the total impulse of thrust of a solid propellant rocket engine of a special purpose of a pulsed type // Space technology. Missile Weapons: Collection of scientific and technical articles. - Dnepropetrovsk: State Enterprise "Design Bureau" Yuzhnoye ", 2009, Issue 2. - S.80-91.

5. Бескровный И.Б., Рогулин В.В., Микуляк М.В., Лях Ю.А., Льняной В.Н. Выбор стендовых устройств для испытаний импульсных РДТТ // Космическая техника. Ракетное вооружение: Сборник научно-технических статей. - Днепропетровск: ГП "КБ "Южное", 2010. - С.63-70.5. Beskrovnyi IB, Rogulin VV, Mikulyak MV, Lyakh Yu.A., Flaxen V.N. The choice of bench devices for testing pulsed solid propellant rocket motors // Space technology. Missile Weapons: Collection of scientific and technical articles. - Dnepropetrovsk: SE "Design Bureau" South ", 2010. - S.63-70.

6. Симоненко В.Н., Зарко В.Е. Реактивная сила продуктов сгорания как мера нестационарной скорости горения пороха // Физика горения и взрыва. 1981. Т.17, №3. - С.129-132.6. Simonenko V.N., Zarko V.E. Reactive force of combustion products as a measure of the unsteady burning speed of gunpowder // Combustion and Explosion Physics. 1981. T. 17, No. 3. - S.129-132.

7. Архипов В.А., Бондарчук С.С., Коротких А.Г., Лернер М.И. Технология получения и дисперсные характеристики нанопорошков алюминия // Горный журнал. Спец. выпуск. Цветные металлы. 2006, №4. - С.58-64.7. Arkhipov V.A., Bondarchuk S.S., Korotkikh A.G., Lerner M.I. The technology of production and dispersed characteristics of aluminum nanopowders // Mountain Journal. Specialist. release. Non-ferrous metals. 2006, No. 4. - S. 58-64.

Claims (1)

Способ определения единичного импульса твердого топлива, включающий измерение реактивной силы продуктов газификации при сжигании образца твердого топлива, бронированного по боковой поверхности, отличающийся тем, что измеряют реактивную силу и время полного сгорания образца твердого топлива, помещенного в бомбу постоянного объема, при давлении в диапазоне (0,5÷15)МПа, создаваемом инертным газом, например азотом или аргоном, причем объем бомбы и масса образца находятся в соотношении
V 100 R 0 T н m m M p min ,
Figure 00000013

а величину единичного импульса определяют по формуле
J 1 = τ ρ m h m F p к S m 2 k k 1 ( 1 p н p к ) k 1 k ,
Figure 00000014

где V - объем бомбы;
R0=8,31441 Дж/(моль·К) - универсальная газовая постоянная;
Тн - температура окружающей среды;
mm, ρm, hm, Sm - масса, плотность, высота и площадь торцевой поверхности горения образца топлива;
М - молекулярная масса инертного газа;
pmin - минимальное давление из исследуемого диапазона;
J1 - единичный импульс твердого топлива;
τ - время сгорания образца;
F- реактивная сила оттекающих продуктов сгорания;
pк - давление в бомбе постоянного объема;
k - показатель адиабаты продуктов сгорания топлива;
рн - наружное (атмосферное) давление.
A method for determining a single pulse of solid fuel, including measuring the reactive strength of gasification products when burning a sample of solid fuel armored on the side surface, characterized in that the reactive force and time of complete combustion of a sample of solid fuel placed in a constant volume bomb are measured at a pressure in the range ( 0.5 ÷ 15) MPa created by an inert gas, such as nitrogen or argon, and the volume of the bomb and the mass of the sample are in the ratio
V one hundred R 0 T n m m M p min ,
Figure 00000013

and the value of a single impulse is determined by the formula
J one = τ ρ m h m F p to S m 2 k k - one ( one - p n p to ) k - one k ,
Figure 00000014

where V is the volume of the bomb;
R 0 = 8.31441 J / (mol · K) is the universal gas constant;
T n - ambient temperature;
m m , ρ m , h m , S m - mass, density, height and end surface area of the combustion of the fuel sample;
M is the molecular mass of an inert gas;
p min is the minimum pressure from the studied range;
J 1 - a single pulse of solid fuel;
τ is the combustion time of the sample;
F - reactive force of effluent combustion products;
p to - pressure in a constant volume bomb;
k is the adiabatic exponent of the fuel combustion products;
p n - external (atmospheric) pressure.
RU2011153474/15A 2011-12-26 2011-12-26 Method of determining unit pulse of solid fuel RU2494394C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011153474/15A RU2494394C2 (en) 2011-12-26 2011-12-26 Method of determining unit pulse of solid fuel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011153474/15A RU2494394C2 (en) 2011-12-26 2011-12-26 Method of determining unit pulse of solid fuel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011153474A RU2011153474A (en) 2013-07-10
RU2494394C2 true RU2494394C2 (en) 2013-09-27

Family

ID=48787263

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011153474/15A RU2494394C2 (en) 2011-12-26 2011-12-26 Method of determining unit pulse of solid fuel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2494394C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2566289C1 (en) * 2014-11-05 2015-10-20 Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Алтай" (АО "ФНПЦ "Алтай") Method to detect single pulse of solid fuel and device for its realisation
RU2607199C1 (en) * 2015-06-23 2017-01-10 Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Алтай" Method of solid fuel unit pulse determining
CN111550823A (en) * 2020-04-20 2020-08-18 西安交通大学 Ignition device for spraying constant-volume combustion bomb

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3266394A (en) * 1962-11-21 1966-08-16 Zeiss Ikon Ag Photographic camera with labeling means using band shaped transparent character carriers
RU2200243C2 (en) * 2001-01-11 2003-03-10 Петровский Игорь Яковлевич Solid-propellant rocket engine
RU2273759C2 (en) * 2003-12-16 2006-04-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Московский институт теплотехники" Bench test set for tests of solid-propellant charges of multi-regime rocket engine

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3266394A (en) * 1962-11-21 1966-08-16 Zeiss Ikon Ag Photographic camera with labeling means using band shaped transparent character carriers
RU2200243C2 (en) * 2001-01-11 2003-03-10 Петровский Игорь Яковлевич Solid-propellant rocket engine
RU2273759C2 (en) * 2003-12-16 2006-04-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Московский институт теплотехники" Bench test set for tests of solid-propellant charges of multi-regime rocket engine

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ОРЛОВ Б.В. и др. Термодинамические и баллистические основы проектирования ракетных двигателей на твердом топливе. - М.: Машиностроение, 1968, с.119. *
СИМОНЕНКО В.Н. и др. Физика горения и взрыва. 1981, т.17, No.3, с.129-132. *
СИМОНЕНКО В.Н. и др. Физика горения и взрыва. 1981, т.17, №3, с.129-132. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2566289C1 (en) * 2014-11-05 2015-10-20 Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Алтай" (АО "ФНПЦ "Алтай") Method to detect single pulse of solid fuel and device for its realisation
RU2607199C1 (en) * 2015-06-23 2017-01-10 Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Алтай" Method of solid fuel unit pulse determining
CN111550823A (en) * 2020-04-20 2020-08-18 西安交通大学 Ignition device for spraying constant-volume combustion bomb
CN111550823B (en) * 2020-04-20 2021-12-28 西安交通大学 Ignition device for spraying constant-volume combustion bomb

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011153474A (en) 2013-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mader Numerical modeling of explosives and propellants
Yaman et al. Experimental investigation of the factors affecting the burning rate of solid rocket propellants
Peuker et al. Particle size and gas environment effects on blast and overpressure enhancement in aluminized explosives
Arkhipov et al. Laboratory method for measurement of the specific impulse of solid propellants
Kuhl et al. Combustion effects in confined explosions
RU2494394C2 (en) Method of determining unit pulse of solid fuel
Suceska et al. Estimation of explosive energy output by EXPLO5 thermochemical code
Yang et al. Detonation Characteristics of an Aluminized DNAN‐Based Melt‐Cast Explosive
Monogarov et al. Energy transferred to energetic materials during impact test at reaction threshold: Look back to go forward
Jiang et al. Effects of aluminum content on the energy output characteristics of CL-20-based aluminized explosives in a closed vessel
Nie et al. Shock initiation performance of NTO-based polymer bonded explosive
Rotariu et al. „Implementation of a gumbel distribution function in interior ballistic calculations for deterred propellants”
Korotkikh et al. MEASUREMENTS OF SPECIFIC IMPULSE OF SOLID ROCKET PROPELLANTS
Goncalves et al. Energetic materials research, applications, and new technologies
Dolgoborodov et al. Detonation parameters of pressed charges of benzotrifuroxane
Prianto et al. Analysis of composite propellant energy and correlation with specific impulse at vacuum level
Kong et al. Mathematical Modeling of ZrKClO4 Nano Particle Energy Release
Zhang et al. Shock initiation and detonability of isopropyl nitrate
Hunt et al. High-speed study of drop-weight impact ignition of PBX 9501 using infrared thermography
Suceska et al. Prediction of Cylinder Wall Velocity Profiles for ANFO Explosives Combining Thermochemical Calculation, Gurney Model, and Hydro‐Code
Anderson et al. The dependence of Ammonal detonation performance on cylinder test scale
Cao et al. Measurement of afterburning effect of underoxidized explosives by underwater explosion method
Kato et al. Measurements of Shock and Detonation Phenomena
HAN et al. Research on simulation testing device of the ignition system for large caliber propellant charging
King et al. Development of H2O2-basedmonopropellant propulsion unit for CubeSats (MPUC)

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -PD4A - IN JOURNAL: 5-2017 FOR TAG: (73)

PD4A Correction of name of patent owner
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20170613

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201227