Ультразвуковой метод определения скорости горения.

Дело состоит в следующем. Доучился я до 6-го курса, озадачили меня дипломом ((
Тема следующая:"Разработка лабораторного комплекса для исследования скорости горения ТРТ", в качестве метода выбран ультразвуковой. Сжигание будет проводится в бомбе постоянного давления.
Народ, люди добрые, я вешаюсь!!! Помогите инфой плиз, не оставляете без внимания... Про метод, про эти установки(бомбы постоянного давления), идеология... и т.д. и т.п. Инфы в инете мало, а если и есть то на английском(с переводом проблем нет) и то маловато... блин, вот досада... полное попадалово...

Люди добрые, все Вы были студентами когда-то, не оставьте без внимания этот крик о помощи, помогите кто чем может, ссылками, готовыми статьями, советами, и т.д.

Заранее спасибо всем кто откликнулся. Мыльте на Korolevichnewmail.ru

Предлагаю писать сюда все по данной тематике, с удовольствием попробую(поскольку нифига особо в этом не шарю) обсуждать эту тематику, может это мне поможет нормально написать диплом...
Пишите сюда свои соображения по используемому оборудованию, погрешностям измерений, опыту проведения данных измерений... короче обо всем что связано с данным методом...

Да, и если не сложно, если кто-то имеет какие-либо материалы в электронном виде по данной теме, или же если у кого есть линки в инете поделитесь плиз, мне действительно очень надо!!!
Мыло: Korolevichnewmail.ru

Ссылку не вспомню и не найду но натыкался на сайт америкосов по теме - ищи в google.com

Насчёт именно ультразвукового метода не знаю, а вот ссылка на аппарат, сделанный полупрофессионалом (strand burner):

http://www.australianexperimental.com/

Королевич, тема интересная.

С конструкцией бомбы могу помочь, поскольку работал много с ними.

А вот метод измерения придется придумывать.

Сегодня нет времени, но позже буду стараться писать.

> Мыльте на Korolevichnewmail.ru

А вот это - врядь ли. Будем обсуждать в форуме, на мыло такие вещи хуже получаются, да и интереса никакого.

Бомба постоянного давления в подавляющем большинстве случаев - это бомба постоянного объема.

Незначительное изменение давления достигается достаточно большим объемом бомбы.

Иное решение - использование клапанов и/или сопел и выпуск газов в атмосферу. Но это уже по сути ракетный двигатель, а разрешние на эксплуатацию ракетного двигателя в стенах alma mater не так прoсто получить

Давай уточнять сначала параметры установки, которые не зависят от метода измерения скорости.

Задана масса/размеры образца?
Если да, то кидай сюда.
Если нет, то надо обсудить с руководителем и согласовать их.

Это важнейший параметр установки.

Ведь если сделать массу образца 1 грамм, то нельзя будет получать достоверные результаты, а если масса образца 1 килограмм, то бомба будет кубометрового объема...

Второй параметр установки - это рабочее давление.

Если это давление - меньше 100 атмосфер, максимум 120....130, то можно обойтись азотными баллонами и не городить компрессор.

Если нужны давления выше 150, то можно поступать двояко - или делать компрессор, или расчитывать на наддув вспомогательным зарядом той же рецептуры, что и исследуемый.
Сразу тебе скажу, что последный случай встречается весьма редко, поскольку эксплуатация такой установки связана с большими сложностями.

И наконец - что хотим получать в рамках одного сжигания - некую скорость горения при определенном, слабо меняющемся давлении, или наоборот - в широком диапазоне давлений получить сразу закон изменения скорости горения от давления.

Первый случай - это бомба псевдопостоянного давления, а второй случай - манометрическая бомба.

Кстати, во втором случае меряют давление, а вот положение фронта горения можно вообще не мерить. Т.е. - никакие проволочки, ультразвуки, прозрачные окна и т.д.

Видишь, сколько вопросов

Так что вперед, к руководителю, и все будет нормально

Кстати, а какой институт это? И какая специальность?
Чует мое сердце родную кафедру

varban, 16.11.2003 10:57:27:

 Будем обсуждать в форуме, на мыло такие вещи хуже получаются, да и интереса никакого.

 

Правильное решение! ;^))

Дык парень еще неопытный и слабо знает коллективный разум Форума

Вот попробовал по Гуглю: ultrasonic method "burn rate"


http://www.google.com.ru/search?as_q=ultra...&as_sitesearch=

Кучу результатов дало

Я подлиннее цепочку использовал:

Инфа есть, вопрос решаем и решался

Другое дело, что первый хит, [html_a href='http://content.aip.org/RSINAK/v70/i11/4416_1.html' target='_blank']http://content.aip.org/RSINAK/v70/i11/4416_1.html - платная инфа.

Спасибо всем, кто откликнулся... надеюсь все информация будет для меня очень полезна.

2 varban: Буду безумно благодарен если Вы сможете мне помочь с конструкцией бомбы.
Исходные данные которые даны в задании на ДП
Давление: 0,1-12,0 МПа
Топлива: Баллиститы и смесевые

вот и все, видимо размер и массу топлива я должен выбирать сам. Думаю стоит определиться с размерами топливного образца, а затем зная удельный вес испытуемого топлива можно будет узнать и массу образца. Но все же обсужу этот вопрос с руководителем. А вообще, понять принцип конструирования бомб постоянного давления очень важно, поскольку мне предстоит самому разработать эту бомбу... :huh:

По поводу того о какой бомбе идет речь. Дело в том, что в дипломе нужно исследовать именно сам метод измерения скорости(именно скорости) поэтому думаю что логически можно отбросить манометрическую бомбу, поскольку давление нам мерить не надо, скорее всего это будет бомба псевдопостоянного давления. Но все-таки завтра я этот вопрос уточню.

Учусь я в Военмехе на аэрокосмическом факультете, кафедра М1, специальность - эксплуатация и испытание техники.

Скоро будет новая инфа для размышлений и обсуждений. Хочется и самому разобраться в этом!

Королевич, учти, что работающая установка (и не одна) есть неподалеко - на кафедре химии и технологии порохов и твердых ракетных топлив Технологического института. Можешь напроситься в гости и глянуть

Да, я знаю, я уже познакомился там с одним преподавателем. Но он сейчас в командировке по всей видимости... Когда вернется я обязательно к ним схожу, тем более что он мне уже говорил, что можно будет многое посмотреть своими глазами а не на картинках. Заодно может быть и возьму у них принципиальные чертежи бомб.

Кстати, очень может быть, что для Военмеха самый легкий способ сделать бомбу - это позаимствовать какую-то расстрелянную морскую пушку среднего калибра с картузным заряжанием и обрезать ствол по длине зарядной каморы

Там тебе все есть - и прочный корпус, расчитанный на большое давление, и весьма хорошую крышку (поршневой затвор с обтюратором), и привод затвора.

Останется сделать только одну крышку с электровводами и систему наддува.

> Да, я знаю, я уже познакомился там с одним преподавателем.

Фамилию не скажешь? Если не сильно молодой, то я его знаю

Конечно скажу, его зовут Королев Дмитрий Владимирович
вот адрес его сайта http://pyrotechnics.narod.ru

Поговорил я сегодня со своим руководителем, как я и говорил выше, измерять будем именно скорость а не давление. Бомбу с псевдопостоянным давлением нерационально выбирать, поскольку габариты могут быть достаточно большими. Поговорив с ним мы остановились на бомбе постоянного давления которое будет поддерживаться при помощи баллонов с азотом. Что касается особенностей эксплуатации, то данная бомба должна выдерживать давление в диапазоне от 0,5 до 12 МПа.

Что касается размеров и массы сжигаемых образцов, то как сказал мой руководитель(проф. Бабук Валерий Александрович, может вы и его знаете) исходными параметрами должны служить технические характеристики используемого ультразвукового излучателя/приемника => выбираем габариты и массу топлива... не знаю почему именно так, но по всей видимости в этом должна быть какая-то логика... Вот только я застрял в поисках этих самых излучателей/приемников... все попадается какая-то фигня... то для медиков, то против собак...

> его зовут Королев Дмитрий Владимирович

Ну, я его точно не знаю. Он пиротехник, и намного младше меня.

А вот твоего руководителя, Валерия Александровича, я знаю заочно

По поводу размеров образца - так или иначе придется плясать от них, деваться некуда. От этого зависят все параметры бомбы.

Насчет того, что не надо измерять давление - это врядь ли
Скорее - не планируете записывать функцию давление/время.

Но при разработки конструкции бомбы неплохо бы предусмотреть лишные штуцера и электровводы - давно замечено, что наука знает много гитик

Весьма вероятно, что экспериментаторы захотят комбинировать оба способа измерения.

Насчет излучателей и приемников - я бы на твоем месте обратил внимание на ультразвуковые дефeктоскопы, предназначенные для определение монолитности толстосводных циллиндрических деталей из полимерных материалов. Еще лучше - на установку определения монолитности зарядов ТРТ.

Спасибо, приму данную инфу к сведению.

И еще одно, весьма важное соображение, я о нем упоминал, но лучше заострить внимание еще раз, пока не начал работу.

Для внутрибаллистических расчетов вообще скорость горения не нужна, нужна зависимость скорости горения от давления и от температуры.

Сначала разберемся с температурой, потому что проще
Сжигания делают либо при комнатной температуре, либо термостатируют бомбу и/или образец.
Скажу сразу - неудобно это.
Представляешь, какая морока термостатировать десятки, а то и сотни образцов. и ладно на плюсАх... минусА гораздо хуже - бомба влагой наглотается по самое не могу и начнутся неприятности с электровводами.

Потому термостатированием можно заниматься только тогда, когда образцов немного. Другими словами, когда определяется не просто скорость горения, а изменение скорости горения от давления, изменяющееся в ходе эксперимента.

Но можно и не заниматься, а оставить определение температурной зависимости скорости горения на огневые испытания в модельном двигателе. Это уже вопрос вкуса и возможностей, потому что ОСИ заметно дороже.


Теперь о скорости горения от давления.

Классический подход - у Крауфорда (часто бомбу постоянного давления называют бомбой Крауфорда) был представлен у нас в НИТИ (Научно-исследовательский технологический институт в Казанлыке)

Берутся небольшие образцы (несколько миллиметров в диаметре, несколько сантиметров в длину) и бронируются. Чаще всего эпоксидкой, конечно. Просверливают дырочки тонким сверлом на шаблоне - одна в начале образца, а две - на точно определенное расстояние. Через первую дырочку пропускают нихромовую проволоку, а через остальных - медную.
Образец вставляют в держатель (кстати, у нас в НИТИ держателей было неисчислимое множество, а снаряжает их вся лаборатория хором, за утренным кофе), закрепляют проволочки к электроконтактам и вставляют держатель в бомбу.
Потом закрывают крышку, подают азот до определенного давления и поджигают образец пропусканием тока через нихромовую проволочку. Перегорание первой проволочки запускает таймер, а вторая останавливает его.
Но образец, хоть и маленький, не невесомый и несколько литров газа выделяет (грубо - литр/грамм при нормальных условиях). Масса образца 5...10 грамм, а значит давление заметно изменится. Поэтому берется среднее давление сжигания. что не способствует повышению точности.
Потом стравливают азот и продукты сгорания, чистят бомбу и так раз 30, не меньше - должно быть хотя бы два парралельных определения, а шаг - через 10 атмосфер. И еще надо иметь хотя бы 30% запас образцов.

И ЧЕРТОВУ ПРОРВУ БАЛЛОНОВ С АЗОТОМ

На нашу десятилитровую бомбу привозили целый грузовик, без преувеличения.

Мы эти баллоны таскали и матерились задумчиво (потому что думали, как от этого избавиться)

После того, как кончали грязную работу, находили скорость горения (поделив базу на время) и делали регрессионный анализ. На выходе получают некую функцию u = f(P), чаще всего в виде u = a*P^n.

И становилось беспощадно ясно, что мы получаем слышком мало данных слышком большим трудом.

Погрузочно-разгрузочные работы уменьшили вдвое, сделав вставку в бомбу и уменьшив объем в два раза, но это было не то.

Тем более, что наша группа начала заниматься быстрогорящими баллиститами. А их готовили на вальцах, и быстро. Я со своим лаборантом вальцевал по 20 проб за рабочий день.

Как привезли еще первый 20 составов на скорость горения, народ в отделе начал заикаться

Таким образом за две недели можно было завалить работой на год вперед группу баллистики

И тогда решили внедрить у себя передовой опыт родной кафедры: использовать бомбу в режиме манометрической.

Выглядело это так: расчитывали массу образца и начальное давление такими, чтобы в конце горения подойти к давлению 150...200 атмосфер, а потом готовили всего три-пять образца.

Вместо механического манометра ввинтили пьезорезистивный датчик давления и записывали кривую давление/время.

Потом обработкой находили сразу закон скорости горения - это стандартная задача пиростатики - раздел внутренней баллистики ствольных систем.

Точность, конечно, можно было увеличить, зная положение фронта горения, но у нас не получились оптические измерения, хотя у бомбы были окна.

А вот у тебя очень даже может получится - ведь ультразвуковым методом можно непрерывно получать длину образца как раз до этого самого фронта горения.

Таким образом, напрямую измеряя положение фронта горения, можно резко поднять точность пиростатического определения.

Вот так-то, если по полному разреду

И еще замечание напоследок - приличная бомба должна быть оборудована системой очистки (продувка, очистка, промывка, сушка) хотя бы в примитивном виде.

2 varban

Да, метод перегорающих проволочек мне известен, правда только из литературы, да и измерения действительно дискретны, а значит мы можем получить только среднюю скорость горения, т.е. точность соответственно хромает... А вот ультразвуковой метод обладает достаточно неплохими показателями... Как говорилось в какой-то статье, погрешность менее 1%.

теперь все по порядку:

Для внутрибаллистических расчетов вообще скорость горения не нужна, нужна зависимость скорости горения от давления и от температуры.

 

Дело в том, что главной задачи моего дипломного проекта является определение именно скорости горения, получение каких либо еще зависимостей только приветствуется.

Сначала разберемся с температурой, потому что проще
Сжигания делают либо при комнатной температуре, либо термостатируют бомбу и/или образец.

 

Может этот вопрос покажется глупым, но все же задам его. Как это сжигание происходит при комнатной температуре? Ведь при горении происходит выделение тепла, и температура в бомбе будет увеличиваться!!! Дык какая уже тут комнатная температура??? или может я чего-то не понимаю...

Классический подход - у Крауфорда (часто бомбу постоянного давления называют бомбой Крауфорда)

 

Ну да, про стержневую камеру тоже где-то читал... но это не по теме к сожалению... там все хоть более менее расписано... а тут же...

Поискал ультразвуковые преобразователи, нашлось куча всего... и дефектоскопы, и толщиномеры... блин, я уже запутался... что выбрать то... их так много... по каким параметрам подбирать... блин, там такие устройства чо мама не горюй... тут даже комп не нужен с платой АЦП, там уже готовые устройства, которые замеряют даже изменение длинны во времени, задавая временной интервал для записи показаний датчика... как выбрать то...???

Korolevich, 19.11.2003 01:34:02:

Может этот вопрос покажется глупым, но все же задам его. Как это сжигание происходит при комнатной температуре? Ведь при горении происходит выделение тепла, и температура в бомбе будет увеличиваться!!! Дык какая уже тут комнатная температура??? или может я чего-то не понимаю...

 

Ну, не то, чтобы не понимаешь, а просто не сообразил.
Теплопроводность пороха/топлива низкая.

И при какой температуре заряда начинаешь эксперимент, при той же его и кончишь.

> Да, метод перегорающих проволочек мне известен, правда только из литературы, да и измерения действительно дискретны, а значит мы можем получить только среднюю скорость горения, т.е. точность соответственно хромает... А вот ультразвуковой метод обладает достаточно неплохими показателями... Как говорилось в какой-то статье, погрешность менее 1%.

Тогда ты или себе противоречишь, или будешь заниматься манометрией.
Другими словами, будешь намеренно повышать давление для того, чтобы покрыть некий диапазон.

Потому что при постоянном или близком к постоянному давлению тебе нужно мерить именно средняя скорость.
Подумай сам, с какой радости скорость горения в стационарных условиях будет изменяться?

А если не будет изменяться, зачем нужно мерить ее непрерывно.

> Поискал ультразвуковые преобразователи, нашлось куча всего... и дефектоскопы, и толщиномеры... блин, я уже запутался... что выбрать то... их так много... по каким параметрам подбирать... блин, там такие устройства чо мама не горюй... тут даже комп не нужен с платой АЦП, там уже готовые устройства, которые замеряют даже изменение длинны во времени, задавая временной интервал для записи показаний датчика... как выбрать то...???

Толщиномеры скорее всего не нужны, если они только не меряют толщины в десяток сантиметров.

Тут проблема какая? Что нужно мерить не толщину, а длину образца. Т.е. будет сильное затухание сигнала из-за краевых эффектов. Как выбрать, я не знаю - мне никогда не приходилось заниматься ультразвуковой техникой, а только использовал результаты. Тех же дефектоскопов.

Тебе что надо делать? Просто высосать из палец установку или сделать проект, по которому можно было ее сделать в металле?
Или вообще самому ее делать, когда в аспирантуру останешься?

Если первый случай, то бери подходящий излучатель/приемник по массогабаритным характеристикам, продумай их защиту от агрессивных газов и твердых частиц и вперед рисовать бомбу.

Если второй случай, то иди и выпрашивай образцы баллистита и смесевого топлива разной высоты у коллег из Технологического института и ищи ближайший работающий дефектоскоп на предмет правильного определения высоты образца.

Я с талкивался с человеком который делал ультразвуковой радар, относительно примитивный.

Я лично вижу проблемы
- несчитаемая скорость звука возле образца
- проблема фокусировки УЗ излучения на образце, иначе отраженный импульс не выявишь на фоне шума.

А какие сроки?

А что означает "несчитаемая"?
Что ее нельзя посчитать?
Или что из-за давления она будет изменяться?

А насчет фокусировки - это ты в точку.
Например, шашки для дефектоскопии погружают в воде. Иначе хрен прозвучишь.
Прозвучить - это термин дефектоскопистов.