Summary
Apresentamos um protocolo para um teste de cozimento lento em escala laboratorial para propulsores de foguetes sólidos chamado análise de taxa de combustão de um teste de propelente aquecido lentamente (CRASH-P). Propulsores de foguetes confinados são lentamente aquecidos até a autoignição, e tanto a temperatura de cozimento quanto a violência da reação são medidos com sensores de pressão dinâmicas.
Abstract
Propulsores de foguetes sólidos são amplamente utilizados para aplicações de propulsão por agências militares e espaciais. Embora altamente eficazes, eles podem ser perigosos para o pessoal e equipamentos sob certas condições, com o aquecimento lento em condições confinadas sendo um perigo particular. Este artigo descreve um teste de laboratório mais acessível que é mais fácil de configurar e foi desenvolvido para triagem de ingredientes propulsores de foguetes. Os propulsores de foguete são lançados em suportes de amostras que foram projetados para ter o mesmo confinamento que os motores de foguete padrão (volume de propelente para o volume total no recipiente) e garantir que o propulsor não seja facilmente ventilado. A violência de reação é quantificada pelo tempo que leva para atingir 90% da pressão máxima após a autoignição, o que é análogo a medir medidores de sobrepressão usados para medir a violência em um teste em larga escala. Observou-se correlação positiva entre a velocidade e a pressão produzidas a partir da reação e a potência produzida pelo propulsor de foguete durante a reação.
Introduction
Propulsores de foguetes sólidos são usados extensivamente em aplicações de defesa, espaço e geração de gás. São combustíveis relativamente confiáveis que executam muitas funções extremamente bem. No entanto, muitos propulsores de foguetes contêm ingredientes perigosos, como perclorato de amônio (AP). Propulsores de foguete com esses oxidantes podem explodir violentamente quando lentamenteaquecidos 1,2,3. Houve vários acidentes de alto perfil com o aquecimento lento de ingredientes propulsores de foguetes ou propulsores de foguetes que chamaram a atenção para essas questões, como o incêndio e subsequente cozimento de munições no USS Forrestal4 e na explosão PEPCON1. Embora sejam eventos felizmente raros, eles podem ser devastadores por causa das perdas de pessoal e equipamentos que ocorrem. Portanto, há motivação para entender a violência dessas reações e derrubá-las sempre que possível. Uma das principais causas de eventos violentos de cozimento com propelente de foguete é que muitos dos ingredientes se decompõem parcialmente, deixando gases reativas do produto para trás, juntamente com o oxidante com uma área de superfície reativa aprimorada.
Um exemplo específico disso é o sal iônico, perclorato de amônio. A decomposição de baixa temperatura do perclorato de amônio é desenhada e incompleta, deixando produtos intermediários reativos dentro de uma estrutura de propelente com porosidade substancial e superfície disponível para reações subsequentes5,6,7,8,9. Além disso, propulsores de foguetes que contêm nitrato de amônio e compostos explosivos de nitramina podem ter reações muito violentas quando aquecidos lentamente10,11,12. A violência de cozimento lento é uma importante métrica de munição insensível porque muitos foguetes são obrigados por lei a passar por esses testes13. Atualmente, a melhor maneira de determinar se uma formulação de propelente de foguete reage muito violentamente sob condições de aquecimento lento é executar um teste lento de cook-off (SCO) em um motor de foguete em grande escala. Estes testes envolvem pegar um motor de foguete em tamanho real e aquecê-lo lentamente em um forno de convecção descartável.
Os traços de temperatura são fornecidos em vários locais até a reação onde a violência é então avaliada com base em vários indicadores que vão desde danos e fragmentação do recipiente até simples medidores de sobrepressão e sensores de pressão dinâmicas para medir a pressão da explosão. Estes testes em larga escala são muitas vezes caros e não são práticos para investigar pequenas alterações nos ingredientes propelente14. Foram desenvolvidos alguns testes em escala laboratorial que envolvem o aquecimento de propulsores ou explosivos em uma variedade de configurações e a avaliação dos danos causados pelo contêiner após o evento de autoignição. Embora os testes atuais em escala laboratorial prevejam tempo para cozinhar bem e às vezes a temperatura de autoignição15,16,17, eles são menos capazes de prever a violência.
Um teste comumente utilizado é o teste de cozimento de confinamento variável18 que aquece lentamente um cilindro de propelente até que ele inflama. A violência da reação é determinada pela fragmentação da câmara e parafusos durante a reação de autoignição exoérmica. Os testes laboratoriais mais comuns utilizam a condição final da câmara para classificar a violência de reação, e há um grau de subjetividade para a avaliação. Pequenas diferenças na violência de reação são difíceis de determinar. Essa avaliação da violência é qualitativa por natureza, podendo ser difícil avaliar se uma mudança em um ingrediente de formulação alterou a violência do SCO. Além disso, ao contrário de um motor de foguete real, testes laboratoriais atuais não limitam o propulsor dentro de uma caixa. Os gases do produto podem facilmente escapar, e isso é importante porque os gases podem reagir com o propulsor heterogêneo ou ser reativos, como no caso da amônia e do ácido percloriico se o perclorato de amônio for usado.
Um dos melhores esforços na instrumentação de um teste de escala laboratorial envolveu o uso de um sensor de pressão dinâmica em uma bomba de cozinha de pequena escala19. Isso permitiu que diferenças de maior resolução e quantificáveis na violência de reação fossem determinadas para mudanças relativamente pequenas na formulação de propelente de foguetes. No entanto, um problema crítico com este teste é que ele não limitou os propulsores de foguete da mesma forma que um motor de foguete real, e numerosos experimentos de modelagem e subescala mostraram que este é um fator importante para consideração20. Além disso, o propulsor geralmente não tem a mesma quantidade de superfície exposta ou o mesmo volume livre e não está geometricamente confinado da mesma forma que um teste em escala completa. A Análise da Taxa de Combustão de um teste de propelente aquecido lentamente (CRASH-P) foi concebida para melhorar esses testes anteriores. Amostras entre 25 g e 100 g podem ser testadas em condições de confinamento de propelente semelhantes como um teste em escala completa21. Ele também fornece um meio de medir a energia produzida a partir do evento de reação quantitativamente através de medições dinâmicas de sensores de pressão, que é algo que os testes de subescala atuais não fornecem. Os resultados foram encontrados para correlacionar-se bem com testes de SCO em larga escala.
Protocol
1. Preparação da amostra do propelente
- Misture cuidadosamente os ingredientes do propulsor (resina polimérica, plastificantes e partículas de combustível sólido e oxidante) em uma batedeira planetária rotativa por uma duração definida.
NOTA: A duração da mistura depende da formulação específica, mas a maioria das misturas leva pelo menos 2 h. - Lance de foguete sem correção em um suporte de amostra CRASH-P especialmente feito. Coloque um mandrel de politetrafluoroetileno no centro do suporte da amostra enquanto funde para criar uma perfuração central quando o propulsor curar. Use um suporte de mandril(Figura 1) para garantir que a perfuração central no propulsor seja reta e consistente.
NOTA: Os detentores de amostras CRASH-P devem dimensionar para ter o mesmo volume de propelente ao volume interno da câmara como um motor de foguete real para imitar o confinamento do propulsor de um motor de foguete em larga escala. Os porta-amostras CRASH-P são feitos de cetona éter poliéther (PEEK) ou alumínio. Embora formulações de foguetes sem combustível metálico possam usar PEEK, as formulações metalizadas devem usar suportes de alumínio para que não derretissem prematuramente durante a autoignição. - Coloque amostras CRASH-P em um forno para acelerar quaisquer reações de poliuretano ou outra química necessária para curar o propulsor. Mantenha a temperatura do forno a 60 °C para curas de uretano e aumente ou diminua a temperatura dependendo dos ingredientes do propulsor do foguete.
- Depois que os propulsores tiverem curado, corte-os para que o propelente em excesso não se projete da superfície do suporte da amostra e interfira com o selo facial do anel O. Remova com segurança o mandril de cada formulação puxando-o suavemente para fora.
NOTA: O propulsor deve ser aparado com uma lâmina de barbear ou outro objeto afiado para minimizar a abrasão de fricção contra a superfície do propulsor. - Coloque um o-anel de silicone dentro da face do suporte de amostra CRASH-P para uma vedação de pressão adequada(Figura 1).
NOTA: O tamanho do anel O varia dependendo do tamanho do suporte da amostra CRASH-P. Por exemplo, um anel O de tamanho 025 é usado para o teste de 25 g e um anel O de 128 tamanhos é usado para o teste de 50 g. - Aparafusar a tampa no suporte de amostra CRASH-P e apertá-la com uma chave allen. Aperte os parafusos em um padrão estelar para distribuir a força de vedação de forma mais uniforme.
2. Preparação da câmara CRASH-P
- Certifique-se de que a câmara CRASH-P não esteja pressurizada abrindo a válvula de escape presa à câmara CRASH-P. Remova a tampa da câmara, a tampa e a arruela de impulso do corpo CRASH-P. Conecte uma prancha à tampa CRASH-P para segurar as amostras CRASH-P.
- Limpe a câmara CRASH-P para remover vestígios do último teste. Esfregue todo o resíduo de combustão com uma escova de arame, e limpe a câmara com um solvente orgânico como etanol, isopropanol, acetona ou cetona de metil. Descarte quaisquer materiais de limpeza de uso único como resíduos perigosos de acordo com as regulamentações locais e nacionais.
NOTA: Os equipamentos de proteção individual devem ser usados na limpeza com os solventes listados, como proteção ocular, um revestimento de laboratório apropriado ou luvas quimicamente resistentes. - Inspecione os sensores de pressão dinâmica CRASH-P para obter qualquer desgaste incomum.
NOTA: Os sensores utilizam uma montagem embutida com a câmara CRASH-P porque eles só podem lidar com uma temperatura máxima de 204 °C para evitar danos à sua eletrônica interna. Estes sensores amplificados por carga de alta temperatura usam um conversor a jusante (ver tabela de materiais) para alterar o sinal para um sinal de circuito integrado piezoelétrico (ICP). - Remova os encaixes de 1/8 polegadas american national pipe thread (NPT) que prendem os sensores de pressão ao corpo principal CRASH-P. Limpe qualquer resíduo de combustão com uma espátula ou solvente orgânico. Descontar o sensor de pressão do acoplamento NPT.
- Encha o acoplamento NPT com selante de silicone vulcanizador de temperatura ambiente. Passe o sensor de pressão de volta para dentro, certificando-se de que parte do selante esteja extrudado. Limpe o selante para que esteja alinhado com o encaixe NPT de 1/8 polegadas.
- Deixe o selante curar por pelo menos 12 h. Reinstale os sensores de pressão acoplados ao NPT para proteger os sensores contra erros de temperatura induzidos por explosão nas leituras dinâmicas de pressão.
- Prepare alimentação elétrica para os diagnósticos de temperatura. Retire os fios termopar de seu isolamento, e passe os fios nus através da manga isolante.
NOTA: O modelo e o tipo de alimentação elétrica variam dependendo do medidor de fio e das quantidades de alimentação necessárias. Consulte a Tabela de Materiais para os alimentos elétricos utilizados na câmara CRASH-P. - Use termoparles padrão do tipo K para o teste CRASH-P, pois as taxas de temperatura e amostragem do teste são bastante padrão. Instale uma conexão de acasalamento na outra extremidade do feedthrough.
NOTA: Por razões de produtividade, é incentivado a fazer múltiplos alimentos elétricos. - Enfie os dois alimentos elétricos através da tampa da câmara. Deixe pelo menos 0,3 m de termopar para cada alimento dentro da câmara. Certifique-se de que o lado das contas dos termopares está dentro da câmara CRASH-P.
3. Instalação da amostra de propelente
- Aparafusar a amostra crash-P selada na prancha de aço(Figura 2B) anexada à tampa da câmara do teste CRASH-P para manter a amostra no meio da câmara.
NOTA: Garantir que a amostra esteja no meio da câmara sem tocar na parede do vaso garante que a amostra seja aquecida por convecção em vez de condução. - Coloque um dos termocouples dos alimentos elétricos dentro do suporte de amostra do propulsor para capturar quaisquer reações extermáticas. Coloque outro termopar na prancha de aço, apontando para cima para provar a temperatura do ar dentro da câmara CRASH-P(Figura 2). Certifique-se de que a amostragem do termopar da temperatura do ar é o termopar controlador para o controlador de temperatura.
- Coloque o anel de vedação no travessão tipo anel na câmara CRASH-P. Certifique-se de que o anel de vedação está limpo de quaisquer detritos de objetos estranhos.
- Uma vez que a amostra esteja bem presa na prancha e os termopares sejam colocados corretamente, deslize a tampa da câmara para o corpo da câmara. Tome cuidado para não girar a tampa da câmara marcando a tampa da câmara.
- Use uma haste cilíndrica para inserir a arruela de impulso e rosqueie completamente e aperte a cabeça de retenção na câmara.
- Instale os parafusos hexistos de conjunto de 7/8"-9 na cabeça da câmara. Aperte-os em um padrão estelar para garantir que a câmara seja apertada uniformemente. Use uma chave de torque para o aperto final da câmara para garantir a vedação uniforme.
NOTA: Geralmente, 169,48 N∙m são suficientes para vedação uniforme. - Instale os grampos de retentor da câmara e segure-os no lugar com pinos de dowel. Se necessário, use um martelo de borracha para garantir um ajuste confortável para o molusco e evitar o movimento vertical da câmara.
- Instale a placa final da câmara aparafusando-a na mesa de testes para evitar que o teste CRASH-P seja o movimento axial durante um evento de ignição.
- Conecte os cabos coaxiais do sensor de pressão dinâmica no condicionador de sinal. Conecte os aquecedores de banda elétrica(Figura 2D) nas tomadas de saída que se conectam aos controladores de temperatura para que os aquecedores de banda possam ser controlados por um controlador de temperatura que fornece 220 VAC de energia para os aquecedores.
4. Configuração e verificação da instrumentação do teste
- Programe o controlador de temperatura (exigindo 120 VAC de potência) para que ele transmita um sinal de 24 V para um interruptor de relé de estado sólido- um interruptor que determina quando a energia de aquecimento é ligada ou desligada.
NOTA: Como qualquer teste de cook-off, programar o controlador de temperatura é crucial para a execução de testes confiáveis. - Ajuste o controlador de temperatura antes do teste para obter as características de aquecimento apropriadas.
NOTA: O ganho proporcional, as características integrais e a taxa devem ser todos definidos para minimizar as oscilações e a superação. - Defina os valores de temperatura necessários para os intervalos de 16 tempos no controlador de temperatura. Use os três primeiros intervalos para configurar um período de rampa e imersão onde a temperatura é mantida em 50 °C por pelo menos 2 h. Em seguida, insira os intervalos para fornecer os pontos de dados para que o teste tenha um perfil de aquecimento linear que não altere a inclinação durante o teste (15 °C/h é o objetivo) e defina a temperatura final para 300 °C.
- Certifique-se de que os fios de entrada e saída estão conectados ao condicionador de sinal de pressão dinâmica. Ligue o condicionador de sinal de pressão dinâmica. Se não houver nenhum short indicado, prossiga para o próximo passo.
NOTA: Uma luz vermelha acende para um sensor curto. - Use três termopares do tipo K cujas extremidades terminam dentro de um amplificador termopar, e certifique-se de que o amplificador está ligado. Ligue a câmera de monitoramento para o teste para gravar o teste CRASH-P por vídeo para que os operadores possam ver se algo acontece remotamente com a câmara. Ligue a energia elétrica aos aquecedores do console de controle(Figura 3),e ligue o controlador de temperatura para executar o teste remotamente.
- Na página CTRL do controlador de temperatura, ligue rsen. Pressione o botão aux no controlador de temperatura para alterar a condição de teste de espera para funcionar para que o teste comece a aquecer a câmara.
5. Aquisição de dados e limpeza de testes
- Construa uma bancada no software do sistema de aquisição de dados para configurar duas regiões distintas para coleta de dados de teste: uma para que a pressão seja medida pela placa principal e outra para que as temperaturas sejam tomadas para o amplificador termopar(Figura 3).
- Verifique o sistema de aquisição de dados para ver se houve um evento acionado, o que implica que a amostra experimentou uma reação extermática e pode ser interrompida. Defina o sistema para funcionar em um mecanismo de varredura acionado para que, após uma tensão limiar ser atingida, a taxa de amostragem de pressão passe de uma amostra de segundo para 50.000 amostras/s para resolver com precisão o trabalho feito pela amostra de reação durante a autoignição.
NOTA: Os testes inertes devem ser executados com antecedência para investigar como controlar a taxa de aquecimento. Os sensores amplificados de carga podem ser amostrados a uma taxa de até 500.000 amostras/s, mas essa velocidade geralmente não é necessária para este teste. - Se uma reação desencadeada extermática for observada, pressione o botão stop no software de aquisição de dados. Como a aquisição de dados não termina por conta própria, verifique periodicamente o teste para verificar se há um exotherm de temperatura ou uma resposta de pressão acionada. Se algum deles for observado, pare manualmente a gravação e desligue a potência do aquecedor, o vídeo e o controlador de temperatura.
- Exporte manualmente os dados de temperatura e pressão para arquivos de texto que são delimitados por guias, certificando-se de que os dados de pressão e temperatura sejam exportados separadamente devido às diferentes taxas de amostragem. Transfira os arquivos de texto para outro computador para realizar a análise de dados sobre os resultados.
- Aguarde pelo menos 12 horas para o teste esfriar antes de desmontar a câmara de teste. Desabafe a câmara para liberar quaisquer gases do produto da reação exotérmica. Desmonte cuidadosamente a câmara de teste.
NOTA: O uso de equipamentos de proteção pessoal-químico/jaleco resistente a chamas, luvas apropriadas e um respirador como propelente de foguete pode ser perigoso. - Limpe a câmara e todos os componentes e capture fragmentos de recipientes amostrais do suporte da amostra.
6. Análise de dados CRASH-P
NOTA: A análise dos dados consiste nos traços reais de temperatura e nos dados de pressão dinâmica acionados. O sistema de aquisição de dados marca a localização do gatilho, e o usuário pode ver a hora em que isso ocorreu. O gatilho corresponde a um valor de pressão dinâmica 5% maior que a linha de base.
- Pare a gravação no software e exporte os dados de temperatura e pressão para guiar arquivos de texto delimitados.
- Abra os arquivos de texto com software de grafação. Verifique os dados dos exotherms de temperatura dos quais a temperatura de ignição pode ser determinada e verifique a rapidez com que a câmara pressuriza.
- Compare os resultados crash-P com dados de teste SCO em larga escala para a formulação que está sendo testada, se estes estiverem disponíveis. Compare a temperatura de autoignição e a violência de reação.
Representative Results
Para ajudar o leitor a visualizar como os subsistemas do teste CRASH-P interagem entre si, um esquema experimental é mostrado na Figura 4. Os termopares dentro da câmara CRASH-P controlam os dados de alimentação para o sistema de aquisição de dados através de um amplificador termopar. O controlador de temperatura opera um relé elétrico, que liga e desliga os aquecedores de banda elétrica. Isso garante que o perfil de aquecimento correto seja alcançado para a amostra do propulsor de foguete. Quando ocorre a autoignição da amostra, o sistema de aquisição de dados aciona a coleta de dados de pressão dinâmica de alta velocidade a 50.000 amostras/s. O teste termina então, os dados são salvos e o sistema de controle de temperatura é desligado. Após pelo menos 12 h, a câmara CRASH-P deve estar em temperatura ambiente, e qualquer gases do produto pode ser esgotado.
Resultados representativos típicos são vistos na Figura 5. Os traços de temperatura são fornecidos para o ar interno da câmara e a temperatura interna do propulsor pelo sistema de aquisição de dados. Pequenas reações extermicas antes da ignição são frequentemente medidas juntamente com a reação extermica principal. Normalmente, a reação exotermica não é violenta o suficiente para quebrar o cordão termocoupla, de modo que todo o evento pode ser capturado. Além disso, são registradas leituras dinâmicas de pressão para a reação para os medidores de pressão dinâmica dianteira, traseira e traseira. Como a maioria dos eventos de cozimento de laboratório, o estado do recipiente amostral após a reação pode ser avaliado para danos (Figura 5C). Por fim, a Figura 5D mostra que pode haver um grande grau de variação medida na violência de reação de diferentes amostras de propelente, permitindo que a violência seja quantificada e comparada para as diferentes reações. Em geral, reações pressurizantes mais rápidas tiveram mais dispersão ou ruído nos dados de pressão(Figura 5D),o que é consistente com a maior oscilação da câmara devido a uma resposta mais violenta.
Figura 1: Preparação e vedação de amostras CRASH-P. (A) Os ingredientes do propulsor de foguete são misturados em uma batedeira planetária. (B) O propulsor de foguete é lançado em um suporte de amostra com um mandril de politetrafluoroetileno. (C) As amostras do propulsor são aparadas e um anel O é colocado no recipiente para fins de vedação. (D) O recipiente de amostra está selado e aparafusado. O confinamento amostral é o mesmo dos motores de foguetes reais. Abreviação: CRASH-P = Análise da taxa de combustão de um propulsor aquecido lentamente. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2: Carga de amostras e preparação do teste CRASH-P. A colocação da amostra é crítica. (A) As amostras são colocadas em uma prancha e aquecidas centralmente por convecção natural durante o teste. (B) A amostra é aparafusada e mantida no lugar na prancha. (C) Os termopares são colocados na prancha e dentro da amostra do propulsor para fins de controle de temperatura e diagnóstico. (D) A câmara CRASH-P é selada e os aquecedores de banda estão conectados a uma fonte de alimentação de 220 VAC controlada pelo controlador de temperatura. Abreviação: CRASH-P = Análise da taxa de combustão de um propulsor aquecido lentamente. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 3: Instrumentação e aquisição de dados para o teste CRASH-P. (A) Condicionador de sinal de pressão dinâmica, (B) amplificador termopar, (C) controles de aquecimento de teste e(D) aquisição de dados durante o teste. . Abreviação: CRASH-P = Análise da taxa de combustão de um propulsor aquecido lentamente. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 4: Esquema experimental do teste CRASH-P. O sistema de monitoramento de temperatura controla a taxa de aquecimento. Sensores de pressão dinâmica quantificam a violência de reação do evento de autoignição, e um sistema de aquisição de dados registra todos esses dados de teste para o experimento. CRASH-P = Análise da taxa de combustão de um propulsor aquecido lentamente. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 5: Dados de teste representativos para o teste CRASH-P. (A) Traços de temperatura durante um teste. (B) Leituras de pressão dinâmica traseira, traseira e frontal. (C) Recipiente de amostra CRASH-P após o teste. (D) Comparação das leituras de pressão dinâmica frontal para seis formulações diferentes de propelente de foguete. CRASH-P = Análise da taxa de combustão de um propulsor aquecido lentamente. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Discussion
Uma das partes mais importantes do estabelecimento do teste CRASH-P foi decidir qual métrica do teste seria melhor usada para quantificar a violência de reação das formulações de propelente de foguetes. A velocidade e a quantidade de pressão produzidas a partir da reação é diretamente proporcional à potência produzida pelo propulsor do foguete ao reagir. Também é diretamente análogo ao medidor de sobrepressão de explosão usado em um teste SCO em larga escala. Inicialmente, foi utilizada a taxa de pressurização (dP/dt), mas esses dados foram enganosos porque diferentes formulações contêm diferentes quantidades de combustível e oxidante e produzem diferentes quantidades de gás com composição variada. Para minimizar esse viés a partir dos efeitos da alteração dos ingredientes de formulação, o tempo para 90% de pressão máxima foi usado, e correlacionou-se bem com a violência do teste de SCO em larga escala.
Outra operação de teste que foi considerada importante é o confinamento. Os primeiros suportes amostrais foram feitos com materiais termoplásticos projetados para lidar com as altas temperaturas do teste. Infelizmente, embora essas amostras não derretessem, elas suavizaram e não forneceram o mesmo confinamento que os portadores de amostras metálicas. A violência de reação dessas amostras foi visivelmente menor do que a violência de reação dos portadores de amostras metálicas. Outra descoberta chave sobre o teste foi que algumas formulações de propelente de foguete tinham tamanhos críticos para auto-assinaturas de forma confiável. As formulações aluminizadas tiveram dificuldade em cozinhar e autoigniting se estivessem abaixo de 50 g. Isso foi atribuído à exigência de uma quantidade limiar de perclorato de amônio que era necessária para a reação violenta. Além disso, outra percepção foi que os parafusos termoplásticos não funcionavam. Os parafusos originais do suporte de amostra CRASH-P foram feitos de PEEK, e este teve que ser alterado para aço inoxidável. O confinamento não foi forte o suficiente devido ao material PEEK se expandir termicamente antes da autoignição do propulsor ser alcançada.
Para algumas formulações que inflamam a temperaturas mais altas, principalmente formulações aluminizadas, o uso de uma caixa de suporte de propelente de alumínio é desejável, pois eles não amolecem a temperaturas mais altas. Finalmente, os sensores de pressão dinâmica iCP foram os sensores de pressão originais utilizados. No entanto, após ~10 testes, os resultados ficaram cada vez mais barulhentos, provavelmente por serem expostos a uma temperatura muito alta. Os sensores de pressão dinâmica foram trocados de sensores ICP para sensores de amplificador de carga. No entanto, os sensores do amplificador de carga perdem a carga se deixados ligados por muito tempo. Para minimizar esse efeito, um conversor de carga em linha amp-to-ICP foi usado rio abaixo em uma região de temperatura segura. Como a taxa máxima de amostragem do sensor de pressão é de 500.000 amostras/s, taxas de amostragem mais rápidas do que 50.000 amostras/s poderiam ser registradas. No entanto, não havia necessidade disso, pois os eventos não eram tão rápidos.
Disclosures
Os autores não têm nada a revelar.
Acknowledgments
Os autores gostariam de agradecer ao Programa Conjunto de Tecnologia de Munições Aprimoradas. O Sr. Anthony DiStasio e Jeffrey Brock foram fundamentais para garantir que este trabalho fosse concluído.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| ½ x 24 x 12’ Ceramic Insulative Blanket | Cotronics Corporation | 370-3 | Thermal Insulation for CRASH-P Chamber |
| 20 gauge K-Type Thermocouple | Omega Engineering | EXPP-K-20-SLE-500 | Thermocouple wire for temperature measurements |
| Dynamic Pressure Signal Conditioner | PCB Piezotronics | 482C16 | Converts ICP signal to voltage for data acquisition system |
| Electrical feedthrough of CRASH-P chamber | Conax | ||
| GC-35 Reaction Chamber | High Pressure Equipment Company | GC-35 | Main Reaction Chamber of CRASH-P Test |
| Gen 3i and Perception software | HBM Inc. | Gen3i | Main Data Acquisition System for CRASH-P Data |
| High-Temperature Charge-Amplified Pressure Sensor | PCB Piezotronics | 113B03 | Dynamic Pressure Sensors used in CRASH-P Test |
| In-Line Charge Amp-to-ICP Converter | PCB Piezotronics | 422E53 | Converters pressure sensor charge amp signal to ICP signal |
| Mica Band Heaters | Omega Engineering | MBH00295 | Resistive Element for Heating up CRASH-P Test |
| Quantum X Thermocouple Amplifier | HBM Inc. | 1-MX1609KB | Used for getting Temperature Measurements |
| Teflon Insulated K-type thermocouple (0.02 inch diameter) | Omega Engineering | 5TC-TT-K-24-36 | K-Type Thermocouples |
| Temperature Controller | Omega Engineering | CN3251 | PID Temperature Controller |
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