Test di cottura lenta su scala di laboratorio dei propellenti per razzi: l'analisi del tasso di combustione di un propellente riscaldato lentamente (CRASH-P) Test

Il test CRASH-P può essere utilizzato per valutare quantitativamente la lenta violenza di reazione di cook-off dei propellenti a razzo su scala molto più piccola rispetto agli attuali metodi di test. Il test è un metodo meno costoso e più veloce per lo screening dei propellenti per razzi per la loro lenta violenza di cottura rispetto agli attuali test su larga scala. È difficile condurre test di cottura lenti su larga scala nelle prime fasi dello sviluppo del propellente a razzo.

Il test CRASH-P può fornire molte di queste informazioni critiche all'inizio del processo di formulazione. Il test è abbastanza veloce ed economico che molte delle domande sottostanti che coinvolgono la cinetica chimica degli ingredienti del propellente a razzo durante il cook-off lento possono essere esplorate in modo più dettagliato che mai. Il test CRASH-P richiede esperienza nella strumentazione dei fluidi termici, oltre a impostare l'acquisizione di dati ad alta velocità per le misurazioni di temperatura e pressione.

Una dimostrazione visiva di questo metodo può essere utile, in quanto la configurazione dell'apparecchiatura diagnostica e il posizionamento del campione possono essere difficili solo con l'istruzione scritta. A dimostrare la procedura con Christopher Gray è Scott Sumner, un ingegnere ricercatore del nostro laboratorio. Per l'installazione nel campione di propellente, bullonare il coperchio del portacampioni sul portacampioni CRASH-P per sigillare il campione, quindi bullonare il campione sigillato alla tavola di acciaio attaccata al tappo della camera della prova CRASH-P per mantenere il campione al centro della camera.

Posizionare una delle coppie termiche dai feed attraverso l'alimentazione elettrica all'interno del supporto del campione del propellente per catturare eventuali reazioni esotermiche. Posizionare un'altra coppia Thermo sulla tavola in acciaio puntata verso l'alto per registrare la temperatura dell'aria all'interno della camera CRASH-P. Posizionare una piccola quantità di RTV in cui la coppia termica entra nel portacampioni propellente per sigillare l'orifizio.

Una volta fissato il campione, far scorrere il cappuccio della camera nel corpo della camera. Utilizzare un'asta cilindrica per infilare e stringere completamente la testa di contenimento sulla camera e utilizzare un passo di nove fili per pollice set viti bullone esagonale per installare le viti di diametro 7/8 pollici nella testa della camera. Stringere i bulloni per assicurarsi che la camera sia fissata uniformemente e utilizzare una chiave di coppia per garantire una tenuta uniforme.

Installare i morsetti del fermo della camera, tenendo i morsetti in posizione con perni di tassello. Per installare la piastra finale della camera, bullonare la piastra sul tavolo di prova per evitare il movimento assiale del test CRASH-P durante un evento di accensione. Quindi collegare i cavi coassiali del sensore di pressione dinamico ai sensori di pressione dinamici prima di collegare i riscaldatori a banda elettrica alle prese di uscita che si collegano ai regolatori di temperatura.

Accendere il pannello di controllo della temperatura e il regolatore di temperatura. Scorrere i menu per assicurarsi che tutto sia nella sua impostazione predefinita. Assicurarsi che i fili di ingresso e di uscita siano collegati al condizionatore dinamico del segnale di pressione e accendere il condizionatore.

Impostare i valori di temperatura sul regolatore di temperatura in base alle esigenze per gli intervalli di tempo 16 utilizzando i primi tre intervalli per impostare una rampa e un periodo di ammollo a 50 gradi Celsius per due ore. Immettere gli intervalli rimanenti per fornire i punti dati per il test per ottenere un profilo di riscaldamento lineare che non cambi pendenza durante il test e impostare la temperatura finale su 350 gradi Celsius. Accendere l'alimentazione elettrica ai riscaldatori sulla console di controllo e accendere il regolatore di temperatura per eseguire il test da remoto.

Dalla pagina di controllo del regolatore di temperatura, impostare l'RSEN su. Quindi premere il pulsante ausiliario per modificare le condizioni di prova da standby a corsa per iniziare a riscaldare la camera. Per l'acquisizione dei dati, nel software del sistema di acquisizione dati, impostare una regione di raccolta dati di test per consentire la misurazione della pressione da parte della scheda principale che misura la pressione dinamica e un'altra per consentire la misurazione delle temperature da parte dell'amplificatore di coppia termica.

Impostare il sistema in modo che sia eseguito su un meccanismo di suite attivato in modo che, una volta raggiunta una tensione di soglia, la velocità di campionamento della pressione cambi da un campione al secondo a 50.000 campioni al secondo. Poiché l'acquisizione dei dati non si ferma da sola, controllare periodicamente il test per l'esotermia della temperatura o le risposte di pressione innescate. Se si osserva una delle due risposta, interrompere manualmente la registrazione e spegnere le potenze del riscaldatore, del video e del regolatore di temperatura.

Al termine dell'esperimento, esportare manualmente i dati di temperatura e pressione in singoli file di testo delimitati da tabulazioni in un computer appropriato per la loro analisi a valle. Lasciare raffreddare la camera di prova per almeno 12 ore prima dello sfiato. La camera viene accuratamente smontata per rilasciare eventuali gas prodotto dalla reazione esotermica.

Acquisire eventuali frammenti di contenitore del campione del portacampioni prima di pulire la camera Qui, è possibile osservare tracce di temperatura per l'aria interna della camera e la temperatura interna del propellente acquisita dal sistema di acquisizione dati. Reazioni esotermiche minori prima della misura dell'accensione, insieme alla principale reazione esotermica. Le letture dinamiche della pressione per la reazione sono in genere registrate per i manometri dinamici anteriori, posteriori e posteriori.

Come la maggior parte degli eventi di cottura di laboratorio, lo stato del contenitore del campione può essere valutato per i danni dopo la reazione. Si osserva comunemente un grado piuttosto elevato di variazione misurata nella violenza di reazione di diversi campioni di propellente, consentendo di quantificare e confrontare la violenza per le diverse reazioni. In generale, reazioni pressurizzazione più veloci mostrano più dispersione o rumore nei dati di pressione, il che è coerente con la maggiore oscillazione della camera a causa di una risposta più violenta.

Assicurati di posizionare le termopiacchie nella stessa posizione ogni volta per un profilo di riscaldamento fluido e coerente. Inoltre, assicurarsi di pulire le superfici del sensore di pressione per ridurre il rumore nelle misurazioni della violenza di reazione. Dopo l'analisi, ispezionare il residuo del propellente e il contenitore del campione per il prodotto chimico finale e controllare il grado di danno al contenitore del campione dalla lenta reazione di cottura.

Per un'ultima nota, ricorda che alcuni ingredienti del propellente per razzi possono reagire in modo molto diverso dal previsto mentre vengono riscaldati in condizioni confinate. Grazie per la visione.