Способ определения унос. л массы

287383 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сова Советских Социалистических Республикприсоединением заявки Лв Приорите ЧПК С 011 1/00 т 018 1/00 ДК 620.178:620.17митет по делам изобретений и открыти публпковапо 19.ХЕ,970, Боплетен,в и Совете ввинистро СССРГа опублКонапя осая 2.1.197 Авторыизобретения П. Королев, М. В. Никулин, В. Н. и Г.М. КаплуноУвар ерненко аявитель НОСА МАСС ОСОБ ОПРЕДЕЛЕ Изобретение относится к способу определения уноса массы различных материалов, например полимерных. под воздействием вьсоко- температурного газового потока и может использоваться при исследовании процесса абляции различных материалов на внутренних поверхностях нагруженных оболочек, например камер сгорания реактивных двигателей, при произвольном изменении параметров газового потока в камере,Трудности расчетного определения уноса массь полхтеров, обхсловлеиые ело;кны механизмом процесса разрушения этих материалов и неизученностью кинетики химических процессов, сопровождающих унос, требуют разработки экспериментальных методов оценки толщин унесенного материала в различных условиях. Измерение линейных размеров моделей до и после испытаний помогает определить лишь суммарный износ за все время испытаний и не позволяет оценить изменение уноса по времени, что необходимо при исследовании быстроменяющихся процессов, характерных для процессов в камерах сгорания реактивных двигателей.Динамика процесса уноса массы в условиях внешнего обдува модели обычно исследуется с помощью высокоскоростной киносъехк.При обтекании внутренних поверхностей оболочки унос обычно определяется с помои;ью различных датчиков уноса, установка ко"орых в той пли иной степени нарушает целостность исследуемой оболочки, а следовательно, снижает точность измерений. К этим датчи кам относятся проволочные датчики, регистрирую.цпе измененые тока прп сгорании соединительной проволочки на поверхности разрушения и датчики плужерного типа, регистрирующие замыкание электрической цепи при под 10 ходе границы разрушения к плоскости датчика.ЕЕедостатком таких датчиков является: дискретность пзмерешгй уноса, когда регистрируется только подход поверхности разрушения к1 плоскости установки датчика: погиженпая точнссть измерений и нарушение целостности исследуемой оболочки.В предлагаемом способе этп недостатки устранены за счет того, что унос массы опреде 20 ляют по пзменсншо деформации нагруженнойоболочки прп уменьшении ее толщины в процессе упоса массы (плавления, сублимации,обуглпванпя и т. д.),ЕЕа фпг. 1 изображена схема эксперимента;25 па фпг. 2 - результаты определения толщиныунесенного слоя.Деформации оболочки 1 (см, фиг. 1) в продольном и кольцевом направлениях измеряются обычными проголочнывтт тензодатчиками 2,30 приклеенными"ешней поверхности,Егде В, =1 -45 50 55 Результаты измерений регистрируют на осциллографе с использованием серийной аппаратуры.В предлагаемом способе исключается нарушение целостности оболочки и местные изменения теплофизических и механических характеристик материала, возникающие при установке специальных датчиков уноса.Способ позволяет непрерывно регистрировать унос массы материала оболочки и повышает точность измерений.В качестве примера использования этого способа рассмотрено изменение толщины цилиндрической оболочки, нагруженной давлением в зависимости от времени работы т. Б каждый момент времени т кольцевые напряжения в нагруженной ортотропной оболочке из стеклопластиков определяются соотношением вида (рассматрпвается осесимметричпая де. формация оболочки):(Е 2 - модуль упругости оболочки в окружном направлении; е и е 2 - деформации, определяемые с помощью тензодатчиков;коэффициенты Пуассона, Индексы 1 и 2 соответствует продольному и поперечному направлениям).Из условия равновесия следует, что(. ; =и )с 1 нт. е. толщина оболочки в момент т полностью определяется ее деформациями и упругими свойствами материала.Таким образом, зная упругие свойства исследуемого материала и непрерывно измеряя деформации е и е нагруженной давлением оболочки из этого материала, можно в любой момент времени т определить толщину неунесенного материала 6(т), а следовательно, и толщину унесенного слоя Лб:Лб=бн - 6(т),где Ьн - начальная толщина оболочки. 5 10 15 20 25 30 35 40 Подобные же соотношения выводятся для оценки уноса массы в многослойных оболоч ках из различных материалов. В этом случае, толщина унесенного материала определяется деформациями оболочки и упругими свойствами слоев оболочки.Предлагаемый способ измерения уноса массы может использоваться и при других видах нагружения (одноосном растяжении, кручении пт.д,),В условиях высокотемпературного и высокоскоростного газового потока 3 испытывают пластмассовую многослойную оболочку 1. Деформации оболочки в осевом и кольцевом направлениях непрерывно регисгрируют с помощью тензодатчиков 2, установленных на внешней поверхности оболочки. Данные измерений давления в оболочке позволяют по соотношению (3) рассчитать толщину унесенного слоя. На фиг. 2 сплошной кривой приведены результаты измерений уноса массы по предлагаемому способу, а точками - данные, соответствующие прогреву материала до температуры 200 - 250 С, когда резко ухудшаются механические характерисгики пластмассы и матсрпал оболочки практически уже не работоспособен,Следуег отметить, что данные измерений температур термопарами не отличаются высокой точностью, так как возможны достаточно большие ошибки при определении расстояния от плоскости датчика температуры до поверхности теплоподвода (-+ 0,3 ял). Тем не менее сравнение приведенных данных подтверждает справелливосгь предлааемоо способа, как отличие в толщинах унесенного слоя не превышает ошибку оценки уноса по показанию термопар.Резкое изменение деформаций примерно на 6 сек, соответствующее механическому срыву внешнего тканевого слоя с начальной толщиной З,ялс, подтверждено данными визуальных наблюдений. П редмет и зоб ретен и яСпособ определения уноса массы нагружен. ной оболочки, например, пз полимерного материала, основанный на измерении изменения толщины оболочки под действием высокотемпературного и высокоскоростного газового потока, отличи ои 1 ийся тем, что, с целью исключения нарушения целостности оболочки и непрерывной регисграции толщины разрушаемого материала, оценку толщины оболочки производят путем регистрации ее деформации, возникающей при уменьшении толщины, вследствие процесса уноса массы./5 Составитель .А. Шуля едактор Л, Г. Герасимова Тсхрсд А. А. Камышникова Коррсктоо Л. А. Царькова шография, ир. Сапунова, 2 Заказ 38877ЦНИИПИ Комит Тираж 480а ио делам изобретений и открытий при ГМосква, Ж, Раушская паб., д. 4 5 Поди исшстс Мииис 10 тв ССС