Диссертация (785746), страница 24

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 24)

Следовательно, толщина стенки локализатора должна быть не менее 120 мм. Для сниженияметаллоемкости предложено выполнить локализатор с переменной толщинойстенки: максимальной 120 мм в нижней, наиболее нагруженной части, минимальной – 60 мм в верхней [90].Данный расчет для однократного подрыва является оценочным, позволяющим определить габаритные размеры локализатора. Для определения ресурса локализатора при многократных подрывах необходимо проведение взрывных испытаний.С использованием модели определена суммарная тепловая мощность, поглощаемая локализатором при взрыве, которая складывается из тепловыделенияпри пластическом деформировании и мощности, предаваемой теплопередачей отгазообразных продуктов взрыва и осколков. Для макета с массой ВВ 0,7 кг поглощаемая мощность составляет Рвзр = 6,4 кВт. Полученная мощность использоваласьприпостроенииструктурноймоделиИРНвГлаве4.168ПРИЛОЖЕНИЕ БМАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭКЗОТЕРМИЧЕСКОГОРАЗЛОЖЕНИЯ ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА ПРИ ЕГО НАГРЕВЕОсобенностью ВВ является то, что их нагрев сопровождается экзотермической реакцией разложения, при которой происходит тепловой взрыв.

Условиемвозникновения взрыва является накопление тепла в заряде при преобладании скорости тепловыделения за счет разложения ВВ над теплоотводом в окружающеепространство.Данное условие записывается уравнением Франк – Каменецкого [91]:  c p  дT / дt - T  Q Ar - Q f,(Б.1)где: cp, ρ, λ – удельная теплоемкость, плотность и теплопроводность ВВ; T – температура; QAr –объемное тепловыделение при разложении ВВ; Qf – объемное поглощениетеплавпроцессефазовогоперехода(дляплавкихВВ);  д2 / дx 2  д2 / дy 2 .–оператор Лапласа для двухмерной задачи.Объемное тепловыделение во ВВ при нагреве рассчитывается по уравнениюАррениуса [91]:Q Ar    Q  Z  eERT,(Б.2)где ρ – плотность ВВ; Q – удельный тепловой эффект реакции разложения; Z –предэкспоненциальный множитель (частотный фактор); E – энергия активации; T– абсолютная температура; R – универсальная газовая постоянная.На условия возникновения теплового взрыва влияет конструкция боеприпаса, свойства ВВ и теплообмен с окружающей средой.

Учитывая нелинейную зависимость данных параметров, определение условий теплового взрыва проводилосьпо методике АО «КНИИМ» с использованием программы TEMPOL-3, котораяоснована на численном решении ур. (Б.1) и (Б.2) с учетом конструкции боеприпаса и условий внешнего теплообмена. Теплопередача не учитывалась из-за локального контакта боеприпаса со стенкой локализатора.169Целью моделирования являлось:– определение времени задержки инициирования ВВ при его нагреве;– исследование влияния температуры локализатора на время задержки инициирования боеприпаса;– определение мощности, необходимой для нагрева боеприпаса.Моделирование проводилось для макета боеприпаса (рис.

1.1) с массой ВВ0,7 кг в двухмерной постановке, с заданием на его поверхностях конвективного ирадиационного теплообмена с окружающей средой. Решение нестационарной задачи осуществлялось от начальной температуры макета 18°С до взрыва, при этомтемпература локализатора варьировалась от 200 до 800°С.В результате получены графики нагрева ВВ при разной температуре локализатора и температурные поля в макете (рис. Б.1).Рис. Б.1. Графики нагрева ВВ при разной температуре локализатора (°С) и температурные поля в макете перед началом взрывчатого превращенияГоризонтальный участок на графиках соответствует плавлению ВВ, а вертикальный, с резким повышением температуры – началу взрывчатого превращения.

Из картины тепловых полей видно, что взрывчатое превращение начинаетсяв узкой пристеночной зоне ВВ [92].В результате проведенных исследований получена зависимость времени задержки инициирования ВВ от температуры локализатора (рис. Б.2) и данные экспериментального замера времени задержки инициирования (точки) при ресурсных испытаниях (Глава 5).170Рис. Б.2. Зависимость времени задержки инициирования от температуры локализатораИз графика видно, что при увеличении температуры внутри локализаторауменьшается время уничтожения боеприпаса, что повышает производительность.Однако повышение температуры выше 500°С недопустимо, так как снижаютсяпрочностные свойства локализатора, что ведет к быстрому его разрушению.

Расчетное и экспериментальное время задержки инициирования хорошо согласуются, при этом максимальное расхождение не превышает 16%, что довольно точнодля данного класса задач.Расчеты и эксперименты показали, что при большом перепаде температурыпо длине локализатора, происходит взрыв более нагретой части боеприпаса с отбросом неразорвавшейся, что недопустимо с точки зрения безопасности. Для исключения данного явления перепад температуры по длине локализатора не должен превышать 50°С [92].Моделирование показало, что для нагрева макета боеприпаса за 5 мин требуется мощность Рнагр = 1,3 кВт.

Данная мощность использовалась при созданииструктурной модели нагревателя в Главе 4.171ПРИЛОЖЕНИЕ ВХАРАКТЕРИСТИКИ ОБОРУДОВАНИЯ, ИСПОЛЬЗОВАВШЕГОСЯ ВИСПЫТАТЕЛЬНОМ СТЕНДЕОбозначениена рис. 5.1НаименованиеХарактеристикиСистема питания и регулирования температурыКоличество каналов регулирования 2 шт:ИзмерительИР– двухпозиционный;регулятор ТРМ202– аналоговый;Длительный ток 200 А;Однофазный регу- Максимальный кратковременный ток 5 кА;РМлятор мощностиНапряжение 1600 В;TPS1–200Диапазон регулирования мощности 0-100%;Время нарастания мощности 0-199 с.БПБлок питанияВыходное напряжение 24 В.Система охлаждения индуктораПроизводительность 114 м3/ч;КомпрессорМаксимальное давление 10 бар;КВК-20АОбъем ресивера 500 л;Мощность 15 кВт.РаспределительУправление – ручное;РНЕ-DРабочее давление 0–16 бар;ФФильтр FRCСтепень фильтрации 40 µм;Регулятор давления Управление – ручное;РДMS-LRДиапазон регулирования 0,5 ...

12 бар;Датчик давленияДиапазон измерения 0–10 бар;ДДSDE3Точность 1,5%;Датчик расходаДиапазон измерения 2– 180 м3/ч;ДРSFAM-62Точность 3%;Система измерения электрических и температурных параметровТермоэлектричеДиапазон измерения -40…800°С;Тлок, Тиндский преобразова- Точность измерения ± 2,5°С;тель ДТПL(ХА)–035 Тепловая инерция – 20 с;ТермоэлектричеДиапазон измерения 40…375°С;Тхол, Тгорский преобразова- Точность измерения ±1,5°С;тельТП-2088-5- Тепловая инерция – 2 с;172ИРДТДНДМХА(К)Измерительрегулятор ТРМ202Датчик переменноготока ДТТ-03ТДатчик напряженияДНХ-03Датчики активноймощности ДИМ-200ММультиметрИМС-Ф1ААнализаторQUALISTAR PLUSC.A. 8335ППирометрFluke-66ТВТепловизорFLIR T335Точность измерения температуры ±0,5%;Время опроса датчиков 1 с;Диапазон измерения 0–300 А;Точность измерения 0,5%;Диапазон измерения 0–500 В;Точность измерения 1,5%;Диапазон измерения 20–200 кВт;Точность измерения ±2%;Количество входов 6 шт;Время опроса 1 с;Диапазон измерения и точность:– напряжение 40–400 В, ±0,5%;– ток 0,02–1000 А, ± 0,5%;– мощность 0,02–400 кВт, ±1%;– частота 43–63 Гц, ±0,5%;– cos φ 0–1, ± 2%.Диапазон измерения:– напряжение 10…1000 В;– ток 10 мА…5000 А,– частота 40–60 Гц;Точность измерения ± 1%.Диапазон измерения -32…+600°С;Точность измерения ±1%;Разрешающая способность 0,1°С.Диапазон измерения -20 °С …+650°С;Точность измерения 2%;Чувствительность 0.05°С при 30°С;Спектральный диапазон 7.5–13 μm.173ПРИЛОЖЕНИЕ ГРЕКОМЕНДАЦИИ ПО КОНСТРУКТИВНОМУ ОФОРМЛЕНИЮ И ИЗГОТОВЛЕНИЮ НАГРЕВАТЕЛЯ, ВЫБОРУ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМ ПИТАНИЯ, РЕГУЛИРОВАНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ1.Рекомендации по конструктивному оформлению индуктора длянагрева локализатора (рис.

1.8):– ширина индуктора Lин = 0,6÷0,7 Lлок;– количество слоев n =4 шт;– зазор между локализатором и индуктором δ = 15–25 мм;– толщина защитного кожуха из нержавеющей немагнитной стали не более5 мм;– внутренняя поверхность кожуха должна иметь теплоизоляцию толщинойменее 10 мм с температурой эксплуатации не ниже 600°С, например базальтовоеволокно;– обмотка должна выть выполнена из провода с металлической защитнойоболочкой с сечением жилы 36 мм2, наружными размерами 10 × 10 мм, толщинойнержавеющей оболочки 0,6–0,7 мм;– класс термической стойкости провода должен быть не менее 400°С;– применение внешнего магнитопровода нецелесообразно из-за усложненияконструкции и снижения КПД нагревателя;2.

Рекомендации по системе питания и регулирования температуры:– питание нагревателя должно осуществляется от однофазной электросетичерез понижающий трансформатор (ТР), например ТС–63, с мощностью 63 кВА,обеспечивающий на выходе напряжение 380 В и частоту 50 Гц;– предлагаемая схема питания представлена на рис. Г1: Подключение к сетиосуществляется через автоматический выключатель (QF), обеспечивающий защиту электросети и нагревателя от аварийных режимов работы.174– силовой блок (А1), представляет собой тиристорный ключ со встречнопараллельным включением двух тиристоров, смонтированных на воздушных радиаторах.

Для ограничения скорости нарастания напряжения на тиристорах параллельно им включается R–C цепочка. Тиристорный ключ обеспечивает оперативное управление работой нагревателя – включение и выключение, снижениемощности с целью поддержания заданной температуры локализатора. Рекомендуется использовать преобразователь TPS1–200 фирмы FOTEK с номинальным напряжением 1600 В и током 200 А.– управление тиристорным ключом осуществляется микропроцессорнымдвухканальным регулятором температуры (А2), например ТРМ 202 фирмы ОВЕН,с аналоговым каналом, поддерживающим по пропорциональному закону температуру локализатора на уровне 500 ± 10°С, и релейным каналом, отключающим питание индуктора при его перегреве выше 400°С;– для компенсации реактивной мощности нагревателя применяется конденсаторная батарея (С1), которая обеспечивает снижение потребляемого тока отэлектрической сети (тока фидера) и повышение коэффициента мощности нагревателя.

Характеристики

Список файлов диссертации