Prueba de cocción lenta a escala de laboratorio de propelentes de cohetes: El análisis de la velocidad de combustión de un propulsor de calefacción lenta (CRASH-P) Prueba

La prueba CRASH-P se puede utilizar para evaluar cuantitativamente la violencia de reacción lenta de los propulsores de cohetes en una escala mucho menor que los métodos de prueba actuales. La prueba es un método menos costoso y más rápido para detectar los propelentes de cohetes por su violencia de cocción lenta que las pruebas actuales a gran escala. Es difícil realizar pruebas de cocción lenta a gran escala en las primeras etapas del desarrollo del propulsor de cohetes.

La prueba CRASH-P puede proporcionar gran parte de esta información crítica al principio del proceso de formulación. La prueba es lo suficientemente rápida y económica como para que muchas de las preguntas subyacentes que involucran la cinética química de los ingredientes propulsores de cohetes durante la cocción lenta se puedan explorar con mayor detalle que nunca. La prueba CRASH-P requiere experiencia en instrumentación de fluidos térmicos, así como la configuración de la adquisición de datos de alta velocidad para mediciones de temperatura y presión.

Una demostración visual de este método puede ser útil, ya que configurar el equipo de diagnóstico y colocar la muestra puede ser difícil solo con instrucciones escritas. Demostrando el procedimiento con Christopher Gray está Scott Sumner, un ingeniero de investigación de nuestro laboratorio. Para la instalación en la muestra del propulsor, atornille la cubierta del soporte de la muestra al soporte de la muestra CRASH-P para sellar la muestra, luego atornille la muestra sellada al tablón de acero conectado a la tapa de la cámara de la prueba CRASH-P para mantener la muestra en el centro de la cámara.

Coloque una de las parejas térmicas de los conductos de alimentación eléctrica dentro del soporte de la muestra del propulsor para capturar cualquier reacción exotérmica. Coloque otra pareja Thermo en el tablón de acero apuntado hacia arriba para registrar la temperatura del aire dentro de la cámara CRASH-P. Coloque una pequeña cantidad de RTV donde la pareja térmica ingrese al soporte de la muestra del propulsor para sellar el orificio.

Una vez que la muestra se ha asegurado, deslice la tapa de la cámara en el cuerpo de la cámara. Utilice una varilla cilíndrica para roscar completamente y apretar la cabeza de retención en la cámara y utilizar un paso de nueve hilos por pulgada tornillos de ajuste perno hexagonal para instalar los tornillos de 7/8 pulgadas de diámetro en el cabezal de la cámara. Apriete los pernos para asegurarse de que la cámara esté uniformemente asegurada y use una llave de torsión para garantizar un sellado uniforme.

Instale las abrazaderas del retenedor de la cámara, sosteniendo las abrazaderas en su lugar con pasadores de pasador. Para instalar la placa final de la cámara, atornille la placa a la mesa de ensayo para evitar el movimiento axial de la prueba CRASH-P durante un evento de ignición. A continuación, enchufe los cables coaxiales del sensor de presión dinámica en los sensores de presión dinámica antes de conectar los calentadores de banda eléctrica a las tomas de corriente que se conectan a los controladores de temperatura.

Encienda el panel de control de temperatura y el controlador de temperatura. Recorra los menús para asegurarse de que todo está en su configuración predeterminada. Asegúrese de que los cables de entrada y salida estén conectados al acondicionador de señal de presión dinámica y encienda el acondicionador.

Establezca los valores de temperatura en el controlador de temperatura según sea necesario para los 16 intervalos de tiempo utilizando los tres primeros intervalos para configurar una rampa y un período de remojo a 50 grados Celsius durante dos horas. Introduzca los intervalos restantes para suministrar los puntos de datos de la prueba con el fin de obtener un perfil de calentamiento lineal que no cambie de pendiente durante la prueba y establezca la temperatura final en 350 grados centígrados. Encienda la energía eléctrica a los calentadores de la consola de control y encienda el controlador de temperatura para ejecutar la prueba de forma remota.

En la página de control del controlador de temperatura, active el RSEN. A continuación, pulse el botón auxiliar para cambiar la condición de prueba de modo de espera para ejecutarse para empezar a calentar la cámara. Para la adquisición de datos, en el software del sistema de adquisición de datos, establezca una región de recopilación de datos de prueba para permitir la medición de la presión por la placa principal que mide la presión dinámica y otra para permitir la medición de las temperaturas por el amplificador de pareja térmica.

Configure el sistema para que funcione en un mecanismo de suite activado para que, una vez alcanzado un voltaje umbral, la velocidad de muestreo de presión cambie de una muestra por segundo a 50,000 muestras por segundo. Como la adquisición de datos no se detiene por sí sola, compruebe periódicamente la prueba de exoterma de temperatura o respuestas de presión activadas. Si se observa alguna de las respuestas, detenga manualmente la grabación y apague las potencias del calentador, el vídeo y el controlador de temperatura.

Al final del experimento, exporte manualmente los datos de temperatura y presión en archivos de texto delimitados por tabulaciones individuales a un equipo adecuado para su análisis posterior. Deje que la cámara de prueba se enfríe durante al menos 12 horas antes de ventilar. La cámara se desmonta cuidadosamente para liberar cualquier gas del producto de la reacción exotérmica.

Capture cualquier fragmento del contenedor de muestra del soporte de la muestra antes de limpiar la cámara Aquí, se pueden observar rastros de temperatura para el aire interior de la cámara y la temperatura del propulsor interno adquirida por el sistema de adquisición de datos. Las reacciones exotérmicas de menor importancia antes de la ignición fueron medidas, junto con la reacción exotérmica principal. Las lecturas de presión dinámicas para la reacción se registran típicamente para los manómetros dinámicos delantero, trasero y trasero.

Al igual que la mayoría de los eventos de cocción de laboratorio, el estado del recipiente de la muestra se puede evaluar para el daño después de la reacción. Comúnmente se observa un grado bastante grande de variación medida en la violencia de reacción de diferentes muestras de propelente, lo que permite cuantificar y comparar la violencia para las diferentes reacciones. En general, las reacciones presurizadoras más rápidas exhiben más dispersión o ruido en los datos de presión, lo que es consistente con la mayor oscilación de la cámara debido a una respuesta más violenta.

Asegúrese de colocar los termopares en la misma ubicación cada vez para un perfil de calentamiento suave y consistente. Además, asegúrese de limpiar las superficies del sensor de presión para reducir el ruido en las mediciones de violencia de reacción. Después del análisis, inspeccione el residuo del propulsor y el envase de la muestra para el producto químico final, y marque el grado de daño al envase de la muestra de la reacción lenta de la cocción-apagado.

En una nota final, recuerde que ciertos ingredientes propulsores de cohetes pueden reaccionar de manera muy diferente a lo esperado mientras se calientan en condiciones de confinación. Gracias por su observación.