Ракетный двигатель твердого топлива щеточного типа – генератор акустических колебаний

 

ИЛЬИЧЕВА А.Д., ТЕЛЯШОВ Д.А., НАКОРЯКОВ П.В., КНИТУ-КАИ,
г. Казань

Науч. рук. канд. техн. наук, доцент ЯГОФАРОВ О.Х.

 

Объектом данного исследования является РДТТ щеточного типа. Отличие его от обычного РДТТ заключается в конструкции заряда ТТ, который представляет собой пучок пироксилинового пороха, приклеенного с помощью слоя мастики к переднему днищу; при такой заделке отпадает необходимость установки диафрагмы. Такая конструкция привела к возникновению дополнительной неустойчивости горения. Авторы [1], анализируя случаи аномального горения пороха, связывают их с возникновением волн Вьеля, которые возникают, по их мнению, из-за плохо отработанного воспламенителя.

С точки зрения колебаний, данный двигатель представляет собой автоколебательную систему, в которой колебательный процесс обеспечивается горением топлива. Для любой колебательной системы важное значение имеют начальные условия, выводящие систему из равновесия. В данном случае таким начальным импульсом очень часто является заброс давления от воспламенителя в начальный период горения. Поэтому авторы [1] рекомендуют удлинять воспламенитель, чтобы форс огня охватывал всю поверхность топлива. Неустойчивость горения пороха сильно зависит от акустических свойств камеры сгорания и жесткости пороховых элементов. Разрушение заряда, как правило, происходит при наступлении резонанса между акустическими колебаниями камеры и механическими колебаниями пучка заряда.

Авторы [2], отмечают, что для исследуемой камеры сгорания наиболее опасным является параметрический резонанс, потому что амплитуда увеличивается при нем по геометрической прогрессии. Еще более опасным в данном случае является комбинационный резонанс, который в отличие от параметрического имеет не одну, а несколько резонансных частот в соответствии с изменяющейся жесткостью порохового заряда [3]. На заключительном этапе нестационарного горения заряда в результате вылета недогоревших элементов пороха через сопло имеют место дополнительные импульсы давления [4].

Авторы данной работы предлагают для исследования колебаний в пороховых элементах осуществить экспериментальную установку, позволяющую воспроизводить колебания системы «камеры сгорания – пороховые элементы». Процесс горения в установке имитируется потоком воздуха от мощной воздуходувки, который озвучивался звуковыми колебаниями от динамического излучателя звука или от модулятора потока воздуха. Имитация вбросов в сопло несгоревших фрагментов пороховых элементов осуществляется механическим дозатором шаров различных размеров и материала. Момент наступления резонансов фиксируется с помощью датчика давления, установленного в корневом сечении порохового элемента.

 

 

Литература

1. Валеев Г.Г. Основы проектирования и функционирования метальных зарядов для артиллерийских систем / Г.Г. Валеев, В.Ф. Сопин, Б.А. Соков // Казан. гос. технол. ун-т. – Казань. – 2005. – 316 с.

2. Шмидт Г. Параметрические колебания. – М. «Мир», 1978. – 336 с.

3. Меркин Д.Р. Введение в теорию устойчивости движения. М.:Наука, 1971. – 312 с.

4. Импульсный генератор давления со вбросом тела для КС РДТТ уменьшенного размера // Аэрокосмическая техника. Т3, №10. Октябрь, 1985. – 137-147 с.

 

УДК 532.64

ИСПАРЕНИЕ КАПЕЛЬ СОЛЕВЫХ РАСТВОРОВ CaCl₂, NaCl

НА АЛЮМИНИЕВОЙ ПОВЕРХНОСТИ

 

ИСЛАМОВА А.Г., ОРЛОВА Е.Г., ТПУ, г. Томск

Науч. рук. канд. техн. наук, доцент ФЕОКТИСТОВ Д.В.

 

Последние 20 лет интерес для многих практических приложений стали представлять процессы тепломассопереноса в мини- и микросистемах. Последнее обусловлено интенсивным развитием микроэлектроники и медицины, а также миниатюризацией разного рода устройств управления и контроля технологическими процессами (аэрокосмическая отрасль, автомобилестроение, транспорт). Происходит интенсивное развитие теплообменных систем с микро- и наноразмерами. Такие системы оказываются существенно более эффективными по сравнению с традиционными, использующими большие потоки теплоносителя. Материалами для изготовления мини-теплообменных систем являются, как правило, цветные металлы, а движение теплоносителя реализуется в основном в виде ручейковых течений, которые могут распадаться на отдельные капли. Теоретические основы испарения капель чистых жидкостей и их растворов на сегодняшний день не разработаны на уровне, обеспечивающем прогностическую оценку влияния различных факторов на данный физический процесс. Практически отсутствуют экспериментальные данные о характеристиках теплообмена в окрестности линии «раздела трех фаз» (газ – жидкость – подложка).

Целью настоящей работы является экспериментальное исследование изменения контактного диаметра в условиях испарения капель растворов солей CaCl₂, NaCl на алюминиевой поверхности, нагретой до 80 °C.

Экспериментальные исследования проводились на установке с использованием оборудования теневой системы [1]. Капля объемом
V0=60 мкл помещалась на поверхность электронным дозатором. Геометрические параметры капли получены после обработки фотокадров теневых изображений в программном обеспечении Drop Shape Analyses.

По результатам анализа изменения контактного диаметра (рис.1а (1)) выделены три режима испарения капли дистиллированной воды на полированной алюминиевой поверхности: 1 – увеличение площади контакта;
2 – «пиннинг» [1] капли (площадь контакта постоянна); 3 – «депиннинг» [1] капли (уменьшение контактного диаметра).

(а) (б)

Рис. 1. Изменение контактного диаметра капли (а) и теневые изображения (б) процесса испарения жидкостей: (1) – дистилированная вода, 10 % водные растворы: (2) CaCl₂,
(3) NaCl

 

При испарении 10 % водных растворов солей CaCl₂, NaCl и соответствующем изменении контактного диаметра по аналогии с [1] можно условно выделить три режима испарения: 1 – увеличение площади контакта; 2 – «пиннинг» капли (площадь контакта постоянна); 3 – «образование кристаллов соли или кристаллогидратов» в капле. Механизм испарения водных растворов солей в режимах «увеличения площади контакта» и «пиннинга» аналогичен режимам испарения дистиллированной воды [1].

На рис. 1б (2-3) указано время t=241c (10 % CaCl₂), t=81c (10 % NaCl) начала кристаллизации (третьего условно выделенного режима испарения – «образование кристаллов соли или кристаллогидратов»). При (рис. 1б (2)), t = 291с (рис. 1б (2)) поверхность капли покрыта тонкой кристаллогидратной плёнкой. Капля дистиллированной воды (рис. 1б (1)) в каждом режиме испарения имеет эллипсоидальный вид. У растворов солей при кристаллизации форма капли искажена кристаллогидратами, несимметрична и изменяется во времени. Рост и деформация кристаллогидратов приводит к «ступенчатой» форме контактной линии. Последнее не позволяет измерить контактный угол известными [1] методами.

 

Литература

1. Кузнецов Г.В. Режимы испарения капли воды на медных подложках / Г.В.Кузнецов, Д.В. Феоктистов, Е.Г. Орлова, К.А. Батищева // Коллоидный журнал, Т. 78, № 3. – 2016. – С. 17-22.

 

УДК 621.3.035.181.2