Slow Cook-Off Testing von Raketentreibstoffen im Labormaßstab: Die Analyse der Verbrennungsrate eines LANGSAM BEHEIZTEN TREIBMITTELTESTS (CRASH-P)

Mit dem CRASH-P-Test kann die Langsam-Cook-Off-Reaktionsgewalt von Raketentreibstoffen in einem viel kleineren Maßstab als aktuelle Testmethoden quantitativ bewertet werden. Der Test ist eine kostengünstigere und schnellere Methode zum Screening von Raketentreibstoffen auf ihre langsame Cook-off-Gewalt als aktuelle Tests in vollem Umfang. Es ist schwierig, in den frühen Stadien der Raketentreibstoffentwicklung umfassende Slow-Cook-Off-Tests durchzuführen.

Der CRASH-P-Test kann viele dieser kritischen Informationen frühzeitig im Formulierungsprozess liefern. Der Test ist schnell und kostengünstig genug, dass viele der zugrunde liegenden Fragen zur chemischen Kinetik von Raketentreibstoffzutaten während des langsamen Abkochens detaillierter als je zuvor untersucht werden können. Der CRASH-P-Test erfordert Erfahrung in der Instrumentierung von Thermischen Flüssigkeiten sowie in der Einrichtung von Hochgeschwindigkeitsdatenerfassung für Temperatur- und Druckmessungen.

Eine visuelle Demonstration dieser Methode kann hilfreich sein, da das Einrichten der Diagnosegeräte und das Positionieren der Probe allein mit schriftlicher Anleitung schwierig sein kann. Scott Sumner, ein Forschungsingenieur aus unserem Labor, demonstriert das Verfahren mit Christopher Gray. Für den Einbau in die Treibmittelprobe schrauben Sie die Abdeckung des Probenhalters mit dem CRASH-P-Probenhalter, um die Probe abzudichten, und schrauben Sie dann die versiegelte Probe mit der Stahlplanke, die an der Kammerkappe des CRASH-P-Tests befestigt ist, um die Probe in der Mitte der Kammer zu halten.

Legen Sie eines der Thermischen Paare aus den elektrischen Durchleitungen in den Treibmittelprobenhalter, um exotherme Reaktionen zu erfassen. Legen Sie ein weiteres Thermopaar auf die nach oben gerichtete Stahlplanke, um die Lufttemperatur in der CRASH-P-Kammer aufzuzeichnen. Platzieren Sie eine kleine Menge RTV, wo das Wärmepaar in den Treibmittelprobenhalter eintritt, um die Öffnung abzudichten.

Sobald die Probe gesichert ist, schieben Sie die Kammerkappe in den Körper der Kammer. Verwenden Sie eine zylindrische Stange, um den Haltekopf vollständig zu verfädeln und festzuziehen, und verwenden Sie eine Steigung von neun Gewinden pro Zoll Stellschrauben Sechskantschraube, um die Schrauben mit einem Durchmesser von 7/8 Zoll in den Kammerkopf zu installieren. Ziehen Sie die Schrauben fest, um sicherzustellen, dass die Kammer gleichmäßig gesichert ist, und verwenden Sie einen Drehmomentschlüssel, um eine gleichmäßige Abdichtung zu gewährleisten.

Installieren Sie die Kammerhalterklemmen und halten Sie die Klemmen mit Dübelstiften an Ort und Stelle. Um die Kammerendplatte zu installieren, schrauben Sie die Platte mit dem Prüftisch, um eine axiale Bewegung des CRASH-P-Tests während eines Zündereignisses zu verhindern. Stecken Sie dann die Koaxialkabel des dynamischen Drucksensors in die dynamischen Drucksensoren, bevor Sie die elektrischen Bandheizungen in die Steckdosen stecken, die an die Temperaturregler angeschlossen sind.

Schalten Sie das Temperaturbedienfeld und den Temperaturregler ein. Durchlaufen Sie die Menüs, um sicherzustellen, dass alles in der Standardeinstellung ist. Stellen Sie sicher, dass die Ein- und Auslassdrähte in den dynamischen Drucksignalkonditionierer eingesteckt sind, und schalten Sie den Conditioner ein.

Stellen Sie die Temperaturwerte auf dem Temperaturregler nach Bedarf für die 16 Zeitintervalle ein, indem Sie die ersten drei Intervalle verwenden, um eine Rampe einzurichten und zwei Stunden lang bei 50 Grad Celsius einzuweichen. Geben Sie die verbleibenden Intervalle ein, um die Datenpunkte für den Test bereitzustellen, um ein lineares Heizprofil zu erhalten, das sich während des Tests nicht ändert, und stellen Sie die Endtemperatur auf 350 Grad Celsius ein. Schalten Sie die Heizungen auf der Steuerkonsole mit Strom versorgen und schalten Sie den Temperaturregler ein, um den Test aus der Ferne auszuführen.

Stellen Sie auf der Kontrollseite des Temperaturreglers den RSEN ein. Drücken Sie dann die Hilfstaste, um die Testbedingung aus dem Standby-Modus zu ändern, um mit der Erwärmung der Kammer zu beginnen. Legen Sie für die Datenerfassungssoftware in der Datenerfassungssystemsoftware einen Testdatenerfassungsbereich fest, um die Messung des Drucks durch die Hauptplatine zu ermöglichen, die den dynamischen Druck misst, und einen anderen, um die Messung der Temperaturen durch den thermischen Paarverstärker zu ermöglichen.

Stellen Sie das System so ein, dass es mit einem getriggerten Suite-Mechanismus läuft, sodass sich die Druckabtastrate nach Erreichen einer Schwellenwertspannung von einer Abtastung pro Sekunde auf 50.000 Abtastungen pro Sekunde ändert. Da die Datenerfassung nicht von selbst aufhört, überprüfen Sie den Test regelmäßig auf Temperaturexotherme oder ausgelöste Druckreaktionen. Wenn eine der beiden Reaktionen beobachtet wird, stoppen Sie die Aufzeichnung manuell und schalten Sie die Heizung, das Video und den Temperaturregler aus.

Exportieren Sie am Ende des Experiments die Temperatur- und Druckdaten manuell in einzelne tabulatorgetrennte Textdateien auf einen geeigneten Computer für die nachgelagerte Analyse. Lassen Sie die Testkammer vor dem Entlüften mindestens 12 Stunden abkühlen. Die Kammer wird sorgfältig zerlegt, um Produktgase aus der exothermen Reaktion freizusetzen.

Erfassen Sie alle Probenbehälterfragmente des Probenhalters vor der Reinigung der Kammer Hier können Temperaturspuren für die Innenkammerluft und die interne Treibmitteltemperatur beobachtet werden, die vom Datenerfassungssystem erfasst werden. Kleinere exotherme Reaktionen vor der Zündung wurden zusammen mit der exothermen Hauptreaktion gemessen. Dynamische Druckmesswerte für die Reaktion werden typischerweise für die dynamischen Manometer vorne, hinten und hinten aufgezeichnet.

Wie bei den meisten Labor-Cook-Off-Ereignissen kann der Zustand des Probenbehälters nach der Reaktion auf Schäden beurteilt werden. Häufig wird eine ziemlich große Maß an gemessener Variation der Reaktionsgewalt verschiedener Treibmittelproben beobachtet, so dass die Gewalt quantifiziert und für die verschiedenen Reaktionen verglichen werden kann. Im Allgemeinen zeigen schnellere Druckreaktionen mehr Streuung oder Rauschen in den Druckdaten, was mit der größeren Schwingung der Kammer aufgrund einer heftigeren Reaktion übereinstimmt.

Stellen Sie sicher, dass Sie die Thermoelemente jedes Mal an der gleichen Stelle platzieren, um ein glattes und konsistentes Heizprofil zu erstellen. Achten Sie auch darauf, die Oberflächen des Drucksensors zu reinigen, um das Rauschen bei den Messungen der Reaktionsgewalt zu reduzieren. Untersuchen Sie nach der Analyse den Treibmittelrückstand und den Probenbehälter auf das endgültige chemische Produkt und überprüfen Sie den Grad der Beschädigung des Probenbehälters durch die langsame Cook-Off-Reaktion.

Denken Sie abschließend daran, dass bestimmte Inhaltsstoffe von Raketentreibstoff unter begrenzten Bedingungen viel anders reagieren können als erwartet. Danke für das Aufpassen.